你了解PLC吗？

文 | 沈韩杨

上下求索，只为真知

　　什么是PLC？

　　可编程逻辑控制器（PLC）是用于工业自动化的坚固型计算机。这些控制器可以自动化特定的过程，机器功能，甚至整个生产线。

　　PLC的范围从具有与处理器集成在一起的数十个I / O小型模块化设备到具有数千个I / O的大型机架式模块化设备，这些设备通常都可以联网其他PLC和SCADA系统。

　　PLC的功能

　　PLC最基本功能是模拟机电继电器的功能。离散输入具有唯一的地址，PLC指令可以测试输入状态是打开还是关闭。另外，它们还可以用于多种数字和模拟I / O设置，扩展的温度范围，抗电噪声以及抗振动和冲击的能力。

　　与大多数其他计算设备的主要区别在于，PLC是为应对更恶劣的条件（例如灰尘，湿气，高温，寒冷）而设计的，因此可以承受，同时提供大量的输入/输出（I / O）连接PLC到传感器和致动器。

　　PLC输入可以包括简单的数字元素，例如限位开关，来自过程传感器的模拟变量（例如温度和压力），以及更复杂的数据，例如来自定位或机器视觉系统的数据。?PLC输出可以包括指示灯，警报器，电动机，气动或液压缸，磁性继电器，螺线管或模拟输出。输入/输出装置可以内置在简单的PLC中，或者PLC可以具有连接到现场总线或插入PLC的计算机网络的外部I / O模块。

　　多年来，PLC的功能不断发展，包括顺序继电器控制，运动控制，过程控制，分布式控制系统和网络。某些现代PLC的数据处理，存储，处理能力和通信功能大致等同于台式计算机。

　　PLC的起源

　　PLC最初是在汽车制造业中开发的，旨在提供灵活，坚固耐用且易于编程的控制器来代替硬接线的继电器逻辑系统。从那时起，它们已被广泛用作适合恶劣环境的高可靠性自动化控制器。

　　PLC起源于1960年代后期的美国汽车工业，旨在取代继电器逻辑系统。

　　以前，用于制造的控制逻辑主要由继电器，凸轮计时器，鼓音序器和专用闭环控制器组成。

　　但其硬连线的性质使设计工程师很难更改流程，进行更改不仅需要重新布线还要仔细更新文档。如果连一根电线都错了，或者一个继电器发生故障，整个系统就会出现故障。通常，技术人员会花费大量时间进行故障排除，方法是检查原理图并将其与现有布线进行比较。

　　不过，随着通用计算机的问世，通用计算机很快就被用于控制工业过程中的顺序和组合逻辑，发明了PLC，满足早期专家、程序员对工作条件的严格控制，例如温度，清洁，和功率质量，继电器逻辑系统的地位开始被取代。

　　相比于早期的计算机系统，PLC具有许多优势。

　　与继电器系统相比，PLC对工业环境的耐受性更好，并且更可靠，更紧凑且所需维护更少；它可以通过附加的I / O模块轻松扩展，而中继系统在重新配置的情况下需要进行复杂的硬件更改，简化了制造过程设计中的迭代。还有PLC采用I / O卡形式的附加I / O可以更轻松地扩展机架格式的PLC，其简单的编程语言侧重于逻辑和开关操作，因此对用户更加友好，且它还允许对其操作进行监视。

　　早期的PLC是用梯形逻辑编程的，它非常类似于继电器逻辑的示意图。选择该程序符号是为了减少对现有技术人员的培训需求。其他PLC使用基于堆栈的逻辑求解器的一种指令列表编程形式。

　　PLC如何工作？

　　PLC从连接的传感器或输入设备接收信息，处理数据，并根据预编程的参数触发输出。

　　根据输入和输出，PLC可以监视和记录运行时数据，例如机器的生产率或工作温度，自动启动和停止过程，在机器发生故障时生成警报等。可编程逻辑控制器是一种灵活而强大的控制解决方案，适用于几乎所有应用。

　　有一些主要功能使PLC与工业PC，微控制器和其他工业控制解决方案区分开：

　　I / O – PLC的CPU存储和处理程序数据，但是输入和输出模块将PLC连接到机器的其余部分;?这些I / O模块为CPU提供信息并触发特定结果。I / O可以是模拟或数字的；输入设备可能包括传感器，开关和仪表，而输出可能包括继电器，指示灯，阀门和驱动器。用户可以混合并匹配PLC的I / O，以获得适合其应用程序的正确配置。

　　通信–除输入和输出设备外，PLC可能还需要与其他类型的系统连接；例如，用户可能希望将PLC记录的应用程序数据导出到监视和数据采集（SCADA）系统，该系统监视多个连接的设备。PLC提供了一系列端口和通信协议，以确保PLC可以与这些其他系统通信。

　　HMI –为了与PLC实时交互，用户需要HMI或人机界面。这些操作员界面可以是简单的显示器，带有文本读出器和键盘，也可以是类似于消费电子产品的大型触摸屏面板，但是无论哪种方式，它们都使用户能够实时查看信息并将信息输入到PLC。

　　先进的PLC功能

　　在当今的工业物联网（iIoT）和工业4.0中，可编程控制器被要求通过Web浏览器进行数据通信，通过SQL连接到数据库，甚至通过MQTT连接到云数据。

　　多合一PLC

　　多合一PLC将控制器与HMI面板集成在一起，创建了一个紧凑，易于使用的自动化解决方案。用户不再需要建立PLC与面板的通讯，而可以在一个软件环境中对梯形逻辑和HMI设计进行编程。多合一的方法可以节省时间，减少布线并降低购买多个设备的成本。

　　PLC如何编程?

　　通常将PLC程序写在计算机上，然后下载到控制器上。

　　大多数PLC编程软件都以梯形图逻辑或“ C”提供编程。梯形逻辑是传统的编程语言。它通过从左至右读取逻辑“行”来模拟电路图。每个梯级代表一个由PLC控制的特定动作，从一个输入或一系列输入（触点）开始，产生一个输出（线圈）。由于其视觉特性，阶梯逻辑比许多其他编程语言更易于实现。

　　“ C”编程是一种较新的创新。

　　一些PLC制造商提供控制编程软件。

　　PLC有哪些不同类型？

　　除了上述传统的PLC外，还有一些变化，包括PLC + HMI控制器。