认识 PLC

一、PLC 的发展历程

• 诞生背景：20 世纪 60 年代，美国汽车工业为解决传统继电器控制电路接线复杂、修改困难、故障率高等问题，提出了 “可编程逻辑控制器” 的需求。
• 第一台 PLC：1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台 PLC——PDP-14，用于通用汽车公司的生产线上，标志着 PLC 时代的开始。
• 发展阶段：
  • 初期：以逻辑控制为主，功能简单。
  • 中期：加入了算术运算、数据处理等功能，逐步向多功能化发展。
  • 现代：融合了计算机技术、通信技术等，具备高速运算、网络通信、人机交互等强大功能，广泛应用于各行各业。

二、PLC 的核心特点

• 高可靠性：采用工业级元件，具备抗干扰能力强、适应恶劣环境（如高温、粉尘、振动等）的特点，平均无故障时间长。
• 编程灵活：使用专门的编程语言（如梯形图、指令表、SCL 等），编程简单直观，修改程序方便，无需改变硬件接线。
• 功能强大：可实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数、PID 调节、数据通信等多种功能，能满足不同工业控制需求。
• 易于扩展：通过扩展模块（如输入输出模块、通信模块、特殊功能模块等），可方便地增加 PLC 的控制点数和功能，适应系统的升级和扩展。
• 体积小、能耗低：相比传统的继电器控制箱，PLC 体积更小，安装方便，能耗更低。

三、PLC 的基本组成

• 中央处理单元（CPU）：PLC 的 “核心”，负责执行程序、处理数据、协调各部分工作，相当于人类的 “大脑”。
• 存储器：用于存储程序和数据，包括程序存储器（存放用户编写的程序）和数据存储器（存放运算过程中的临时数据、输入输出状态等）。
• 输入 / 输出接口（I/O 接口）：
  • 输入接口：接收外部设备（如按钮、传感器、开关等）的信号，将其转换为 PLC 能识别的数字信号。
  • 输出接口：将 PLC 的处理结果转换为外部设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）能接收的信号，控制外部设备动作。
• 电源模块：为 PLC 的各个部分提供稳定的工作电源，通常输入为交流电源（如 AC 220V），输出为直流电源（如 DC 24V）。
• 通信接口：用于 PLC 与其他设备（如计算机、触摸屏、其他 PLC 等）进行数据通信，实现远程监控、程序下载、数据交换等功能。

四、PLC 的工作原理（扫描工作方式）

1. 输入采样阶段：PLC 读取所有输入接口的当前状态（如开关的通断、传感器的检测值等），并将这些状态存入输入映像寄存器中，在本扫描周期内，输入映像寄存器的值保持不变，不受外部输入信号变化的影响。
2. 程序执行阶段：CPU 根据用户程序的指令顺序，从程序存储器中读取指令，结合输入映像寄存器和其他寄存器中的数据进行运算和逻辑处理，将结果存入输出映像寄存器。
3. 输出刷新阶段：程序执行完毕后，PLC 将输出映像寄存器中的结果一次性传送到输出接口，控制外部设备动作，完成一个扫描周期。

五、PLC 的应用领域

• 机械制造：如机床控制、生产线自动化、机器人控制等。
• 冶金工业：用于钢铁、有色金属的冶炼、轧制过程控制。
• 化工行业：实现化工生产过程中的温度、压力、流量等参数的控制。
• 电力系统：用于发电厂、变电站的自动化控制，如发电机组控制、电网监控等。
• 交通运输：如地铁、轻轨的自动控制，港口机械的控制等。
• 建筑行业：用于楼宇自动化系统，如空调控制、照明控制、电梯控制等。