什么是PLC?可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介

什么是PLC?本文將簡(jiǎn)要介紹可編程邏輯控制器的定義并解釋其基本組件?？删幊踢壿嬁刂破骰?PLC 在當(dāng)今的各種流程和制造行業(yè)中無(wú)處不在。PLC 最初旨在取代繼電器，以便為修改控制系統(tǒng)的操作提供更簡(jiǎn)單的解決方案。無(wú)需重新連接大量繼電器，只需從 PC 編程設(shè)備快速下載，即可在幾秒鐘內(nèi)更改控制邏輯。

　　在本文中，聚英電子將介紹 PLC 的概念并解釋其基礎(chǔ)知識(shí)。

　　什么是PLC?

　　PLC，全稱是Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器。PLC 是一種工業(yè)級(jí)數(shù)字計(jì)算機(jī)，旨在執(zhí)行控制功能，尤其適用于工業(yè)應(yīng)用。通過(guò)內(nèi)部的中央處理器能夠處理來(lái)自外部的開關(guān)量信號(hào)、數(shù)字量信號(hào)、模擬量信號(hào)等，可謂“神通廣大”。

　　今天的大多數(shù) PLC 都是模塊化的，允許用戶添加各種功能，包括離散和模擬輸入和輸出、PID 控制、位置控制、電機(jī)控制、串行通信和高速網(wǎng)絡(luò)。與繼電器組等舊技術(shù)相比，PLC 更易于故障排除和維護(hù)、更可靠、更具成本效益且用途更廣泛。

　　Modicon 是“模塊化數(shù)字控制器”的縮寫，既是1968 年發(fā)明的第一款 PLC 產(chǎn)品的名稱，也是發(fā)明品牌，盡管現(xiàn)在歸施耐德電氣所有。

　　雖然可能看起來(lái)不像典型的家用計(jì)算機(jī)，但 PLC 的核心與大多數(shù)人在日常生活中使用的計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備中所見的技術(shù)完全相同。

　　基本組件

　　PLC由幾個(gè)基本部分組成?？赡芸雌饋?lái)與各個(gè)制造商略有不同，但每個(gè)組件的用途和范圍是相同的。其中包括電源、中央處理單元 (CPU)、輸入/輸出卡以及放置輸入/輸出 (I/O) 卡的背板或機(jī)架。

　　背板在所有獨(dú)立組件之間建立了電氣連接，為 PLC 提供了模塊化設(shè)計(jì)。這種電連接包括電源和通信信號(hào)。許多 PLC 制造商在背板上使用專有通信協(xié)議，以便 I/O 可以安全地與 CPU 通信。

　　電源

　　根據(jù)應(yīng)用和安裝環(huán)境，電源可接受 120VAC 或 24VDC。如上所述，此電壓通過(guò)背板為 CPU 和 I/O 模塊提供電源，這些模塊以“卡”的形式出現(xiàn)。這些卡可以從在載體中的插槽中快速添加或移除。

　　需要注意的是，CPU 的電源并不為傳感器和線圈等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。此電源連接必須單獨(dú)與卡建立。

　　中央處理器 (CPU)

　　CPU 是 PLC 的實(shí)際“大腦”，使其成為計(jì)算機(jī)。即使是小型的非模塊化 PLC 也包含一個(gè) CPU。輸入信號(hào)來(lái)自 I/O 卡，邏輯程序根據(jù)信號(hào)來(lái)決策。如果需要，CPU 然后命令輸出隨著信號(hào)和條件的變化而打開和關(guān)閉。

　　程序可能包括高級(jí)功能，例如數(shù)學(xué)運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和通過(guò)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議共享信息。對(duì)于較舊的中繼系統(tǒng)，其中許多操作即使不是不可能，也是極其困難的。

　　輸入/輸出卡

　　傳感器、按鈕、開關(guān)、繼電器、螺線管甚至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與連接到 I/O 卡上的螺絲端子的 I/O 信號(hào)共享信息。可以根據(jù)每臺(tái)機(jī)器和設(shè)施的需要選擇這些卡。在一些小型 PLC中，I/O 端子不是模塊化卡，而是方便地安裝在 PLC 的側(cè)面。

　　由于 I/O 設(shè)備結(jié)構(gòu)種類繁多，分離和模擬模塊的種類繁多，模擬模型的術(shù)語(yǔ)有“源”與“灌”，“電壓”與“電流” 。

　　編程設(shè)備和人機(jī)界面

　　PLC 本身之外有兩個(gè)非常重要的組件：編程設(shè)備和人機(jī)界面 (HMI)。編程設(shè)備可以是來(lái)自同一制造商的臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)或手持式儀器。一些小型 PLC 甚至在前面有按鈕，無(wú)需計(jì)算機(jī)即可對(duì)非?；镜倪壿嫴僮鬟M(jìn)行編程。

　　雖然編程設(shè)備允許用戶查看和修改運(yùn)行在 PLC 上的代碼，但 HMI 提供了一種顯示信息和獲取輸入的方法，將控制系統(tǒng)建模為一個(gè)整體。HMI 通常不提供任何修改邏輯程序的方法。

　　圖 3 顯示了一個(gè)HMI 觸摸屏，可以在控制室中使用，也可以在更靠近過(guò)程的“現(xiàn)場(chǎng)”中使用。這些類型的交互式顯示器非常常見，通常直接安裝在 PLC 外殼上或附近供操作員使用。

　　在現(xiàn)代人機(jī)界面之前，工廠操作員依靠模擬儀表和燈泡指示器的墻壁來(lái)了解過(guò)程狀態(tài)。打開閥門以釋放管道中的壓力，或降低溫度控制回路不能通過(guò)控制室的計(jì)算機(jī)完成，而是必須通過(guò)無(wú)線電發(fā)送給手動(dòng)執(zhí)行操作的外部操作員。將這些老式控制室與配備 HMI 和高級(jí)圖形的現(xiàn)代控制室進(jìn)行對(duì)比。

　　概括

　　自動(dòng)化和控制工程師設(shè)計(jì)了這個(gè) PLC 的高級(jí)視圖。這些工程師了解控制系統(tǒng)、控制算法和配置。對(duì)流程進(jìn)行建模并確定所需系統(tǒng)的規(guī)模和規(guī)模。從哪里購(gòu)買 PLC 及其所有組件。這可能是一個(gè)帶有 8 個(gè) I/O 卡的機(jī)架，或者 20 個(gè)機(jī)架都通過(guò)具有數(shù)千個(gè) I/O 點(diǎn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信——所有控制都由單個(gè) CPU 完成。

　　作用

　　要說(shuō)PLC的作用不得不說(shuō)它在工業(yè)控制領(lǐng)域中的作用。眾所周知，PLC誕生之初就是被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)線上的，經(jīng)過(guò)近五十年的發(fā)展，PLC在工控領(lǐng)域扮演的角色也越來(lái)越重要。凡是經(jīng)過(guò)現(xiàn)代化改造的機(jī)電控制線路都少不了用到PLC，它也是現(xiàn)代工業(yè)智能集成控制系統(tǒng)中核心控制器件之一，這里的智能就是智能制造，也就是我們經(jīng)常聽到的工業(yè)4.0，隨著未來(lái)人工成本不斷提升，智能制造來(lái)代替大部分人工操作，實(shí)現(xiàn)質(zhì)與效的雙重提升，因此，在后面很長(zhǎng)一段時(shí)間，人工智能領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊。

PLC不僅在工業(yè)領(lǐng)域有很大作用，在其他領(lǐng)域用的也很普遍，比如在各種高層建筑中的電梯控制系統(tǒng)、指揮交通所用的交通燈控制電路、生活中見到的音樂(lè)噴泉控制電路、廣告彩燈的控制等。