可编程逻辑控制器的原理与组成

PLC是什么？

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是一种专门应用在工业环境下的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其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指令，通过数字式或模拟式的输入、输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

PLC有什么作用？

PLC是多数工业控制和工厂自动化系统的核心组成部分，通常被称为工厂的“大脑”，PLC 通过接收和处理来自传感器和机器的数据来实现广泛的功能，然后使用这些数据来控制和制动外部设备。除此之外，成功的设计必须具备可靠性、系统稳定性以及与连接的自动化系统的100%互操作性。

现在工业上使用可编程逻辑控制器已经相当接近于一台轻巧型计算机，甚至已经出现集成个人计算机（采用嵌入式操作系统）与PLC结合架构的可编程自动化控制器（Programmable Automation Controller，简称PAC），能透过数字或模拟输入/输出模块控制机器设备、制造处理流程及其他控制模块的电子系统。

1、用于开关量控制

目前，PLC的首要目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。

2、用于模拟量控制

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。用PLC实现模拟量控制是完全可能的。

PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。

3、用于运动控制

实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有运动控制。PLC可接收计数脉冲，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置，则完全可以依NC的原理实现种种控制。

4、用于数据采集

随着PLC技术的发展，其数据存储区越来越大。PLC还可配置上小型打印机，定期把DM区的数据打出来。PLC也可与计算机通讯，由计算机把DM区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处理。这时，PLC即成为计算机的数据终端。

5、用于信号监控

PLC自检信号很多，内部器件也很多，多数使用者未充分发挥其作用。其实，完全可利用它进行PLC自身工作的监控，或对控制对象进行监控。

6、用于联网、通讯

PLC联网、通讯能力很强，不断有新的联网的结构推出。PLC可与个人计算机相连接进行通讯，可用计算机参与编程及对PLC进行控制的管理，使PLC用起来更方便。

PLC可编程控制器的组成

PLC可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成详细描述如下：

1 、电源： 电源用于将交流电转换成PLC内部所需的直流电，目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电。

2、中央处理单元： 中央处理器(CPU)是PLC的控制中枢，也是PLC的核心部件，其性能决定了PLC的性能。

3、存储器： 存储器是具有记忆功能的半导体电路，它的作用是存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息。其中系统程序是控制PLC实现各种功能的程序，由PLC生产厂家编写，并固化到只读存储器(ROM)中，用户不能访问。

4、输入单元： 输入单元是PLC与被控设备相连的输入接口，是信号进入PLC的桥梁，它的作用是接收主令元件、检测元件传来的信号。输入的类型有直流输入、交流输入、交直流输入。

5、输出单元： 输出单元也是PLC与被控设备之间的连接部件，它的作用是把PLC的输出信号传送给被控设备，即将中央处理器送出的弱电信号转换成电平信号，驱动被控设备的执行元件。输出的类型有继电器输出、晶体管输出、晶闸门输出。

PLC除上述几部分外，根据机型的不同还有多种外部设备，其作用是帮助编程、实现监控以及网络通信。常用的外部设备有编程器、打印机、盒式磁带录音机、计算机等。