谈谈对PLC的认识

董開琳

【摘要】PLC应用领域非常广泛，学好PLC很重要。本文从PLC的定义、组成、特点、功能用途、工作原理等方面谈了对PLC的认识和探究。

【关键词】可编程逻辑控制器 控制

【中图分类号】TP273 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）33-0025-02

PLC是自动化控制中电气控制最重要的一部分，现廣泛应用于纺织、冶金、机械电子制造、电力、化工、石油开采、国防、交通运输、环保及文化娱乐等各个领域。其应用能力的大小，应用水平的高低已成为衡量一个技术人员水平高低的重要标志，应用范围的深度和广度已成为度量一个行业自动化水平高低的重要尺度，甚至是度量一个国家工业现代化水平的重要尺度，因此学好PLC很重要。

一、PLC的定义和组成

PLC（Programmable Logic Controller，PLC）可编程逻辑控制器，是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。其硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等部分组成。

二、PLC的特点

可编程控制器是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，按照预先输入的程序控制现场的执行机构，并按照一定规律进行动作。其主要功能体现在：

（一）可靠性高，抗干扰能力强.

PLC专门为工业环境而设计，从硬件和软件上都采取了抗干扰措施。平均无故障时间﹥（3～5）×104 h。

（二）通用性好，系统组成灵活方便。

产品系列化、标准化、模块化，可灵活组成规模、功能不同的控制系统。

（三）编程语言采用梯形图语言，类似继电器接触器原理图，简单、直观、易学、便于掌握。

（四）功能完善，接口功能强，接线简单。

具有数字量和模拟量的输入/输出、逻辑和算术运算、定时、记数、顺序控制、人机对话、自检、记录和显示等。

（五）对电源要求不高。

DC24V供电，波动范围16～32V；AC220V供电，波动范围190～260V。

（六）系统设计周期短。

（七）对生产工艺改变适应性强。

（八）安装简单，调试方便，维护工作量小。平均无故障时间﹥（3～5）×104 h。

（九）体积小，重量轻，能耗低 。

三、PLC的功能和用途

可编程控制器是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，按照预先输入的程序控制现场的执行机构，并按照一定规律进行动作。其主要功能体现在以下几方面：

（一）顺序逻辑控制

顺序逻辑控制在PLC应用领域中应用最广泛，可以取代继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。它既可以用于单机控制或多机控制，又可用于自动化生产线的控制。PLC根据操作按钮、限位开关及其他现场给出的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作。

（二）运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。在机械加工行业，PLC与计算机数控集成在一起，用以完成机床的运动控制。在多数情况下，PLC将描述目标位置的数据送给模板，模板移动一轴或数轴到目标位置。当每个轴移动时，位置控制模板将保持适当的速度和加速度，以确保运动平滑。

（三）定时控制

PLC为用户提供了一定数量的定时器，并设置了定时器指令。一般每个定时器可实现0.1～999.9s或0.01～99.99s的定时控制，也可按一定方式进行定时时间的扩展。定时精度高，定时设定方便、灵活。同时PLC还提供了高精度的时钟脉冲，可用于准确地实时控制。

（四）计数控制

PLC提供了多种计数器，如普通计数器、可逆计数器、高速计数器等，可以用来完成不同用途的计数控制。当计数器的当前计数值等于计数器的设定值，或在某一数值范围时，发出控制命令。计数器的计数值可以在运行中被读出，也可以在运行中进行修改。

（五）模数和数模转换

在过程控制或闭环控制系统中，存在温度、压力、流量、速度、位移、电流、电压等连续变化的物理量（或称模拟量）。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

（六）步进控制

PLC为用户提供了一定数量的移位寄存器，并完成步进控制功能。在一道工序完成之后，自动进行下一道工序；一个工作周期结束后，自动进入下一个工作周期。有些PLC还专门设有步进控制指令，使得步进控制更为方便。

（七）数据处理

PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作。

（八）通信及联网

目前大多数PLC都具有了通信能力，能够在PLC与计算机之间同时进行同位链接及上位链接。通过这些通信技术，使PLC更容易构成工厂自动化系统。也可与打印机、监视器等外部设备相连，记录和监视有关数据。

四、PLC的工作原理

PLC以微处理器为核心，有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式，PLC则采用循环扫描的工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直到遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。扫描周期的长短主要取决于CPU执行指令的速度，执行每条指令占用的时间，程序中指令条数的多少。总之，PLC采用扫描的工作方式，是区别于其它设备的最大特点之一。

以上就是我学习和探究PLC的有关知识后取得的一些粗浅认识。通过学习和探究，不但増长了知识，而且使我感到了一份责任。中国梦，强国梦，祖国的强大，综合国力的提升，体现在方方面面，其中工业自动化水平的提高是一个很重要的方面。作为一名未来的技术人才，应自觉担负起这份责任，刻苦学习，潜心钻研，为可编程逻辑控制器的推广应用，为国家的富强做出自己应有的贡献。

参考文献：

[1]陈章平、杨泽、沈国宇、戴金，《西门子S7-300/400 PLC控制系统设计与应用》2009年版.

[2]黄义定、王卓、张宇、李壮举、程莹，《PLC原理与设计应用（西门子S7-200）》.