組成

可編程序控制器其實(shí)和微機(jī)差不多。由微處理器（CPU），存儲器（ROM，RAM），輸入/輸出單元（I/O），編程器和電源。CPU相當(dāng)于人的大腦，存儲器是存儲文件的。把文件掃描，在把文件打印出來，這是I/O的功能，相當(dāng)與人的五官。編程器用于用戶程序的編制，調(diào)試檢查和監(jiān)視，還可通過鍵盤調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。電源是提供PLC的能源。

一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、存儲器塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、存儲器、電源模塊、底板或機(jī)架。無論哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。

工作原理

抽出式MCC柜內(nèi)分成三個(gè)隔室，即柜后部的水平母線隔室，柜前部左邊的功能單元隔室，柜前部右邊的電纜隔室。水平母線隔室與功能單元隔室之間用阻燃型發(fā)泡塑料制成的功能板分隔，電纜隔室與水平母線隔室、功能單元隔室之間用鋼板分隔。

可移式電動(dòng)機(jī)控制中心和小電流動(dòng)力配電中心

雖然PLC所使用之階梯圖程序中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以存儲器與程序編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出組件連接外部機(jī)械設(shè)備做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上PLC運(yùn)行階梯圖程序的運(yùn)作方式是逐行的先將代碼以掃描方式讀入CPU中并最后運(yùn)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查"、“程序運(yùn)行"、“輸出狀態(tài)更新"

PLC內(nèi)部工作方式一般是采用循環(huán)掃描工作方式，在一些大、中型的PLC中增加了中斷工作方式。當(dāng)用戶將用戶程序調(diào)試完成后，通過編程器將其程序?qū)懭隤LC存儲器中，同時(shí)將現(xiàn)場的輸入信號和被控制的執(zhí)行元件相應(yīng)的連接在輸入模塊的輸入端和輸出模塊的輸出端，接著將PLC工作方式選擇為運(yùn)行工作方式，后面的工作就由PLC根據(jù)用戶程序去完成。

PLC掃描的工作方式主要分三個(gè)階段，即輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次掃描用戶程序。當(dāng)用戶程序掃描結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。

PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)"的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。

PLC控制優(yōu)點(diǎn)

可靠性是電氣設(shè)備的關(guān)鍵性能。在plc?的設(shè)計(jì)和制造過程中，由于采用了現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)和嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝來制造內(nèi)部電路，PLC?具有*的抗力，使用PLC?的平均時(shí)間通常在20000?小時(shí)以上，這是一般的其他電氣設(shè)備做不到的。

雖然PLC?的種類繁多，但由于其產(chǎn)品的系列化和模塊化，且軟件包齊全，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng)。除了邏輯處理功能外，現(xiàn)代PLC?大多具有*的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種控制領(lǐng)域。近年來PLC?的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC?的應(yīng)用擴(kuò)展到了位置控制、溫度控制、CNC?等各種工業(yè)控制中。加上PLC?通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC?組成各種控制系統(tǒng)變得更加容易。

PLC一般采用易于理解和掌握的梯形圖語言及面向工業(yè)控制的簡單?指令編寫程序，易于為工程技術(shù)人員所接受。梯形圖語言的圖形符號和表達(dá)?方式與繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用?PLC?的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以?方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編?語言的人打開了方便之門。

以超小型?PLC?為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于?100?毫米，重量?小于?150?克，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備的外部接線。同時(shí)具有很強(qiáng)的自我診斷能力，能隨時(shí)查出自身的故障，并顯示給技術(shù)人?員，使技術(shù)人員能迅速檢查、判斷故障的原因。如果是?PLC?自身的原因，在維修時(shí)只需更換插入式模塊及其它易損壞的部件即可，既方便又減少了影響?生產(chǎn)的時(shí)間，使維護(hù)也變得容易起來。

西門子PLC介紹

德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、S7-1500等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

三菱PLC介紹

三菱PLC是三菱電機(jī)在大連生產(chǎn)的主力產(chǎn)品。 它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。三菱PLC在中國市場常見的有以下型號： FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q）。

施耐德PLC介紹

施耐德PLC主要有原Modicon旗下的Quantum、Compact（已停產(chǎn))、Momentum等系列，編程軟件是Concept；而TE旗下的Premium、Micro系列則使用PL7 Pro。施耐德在整合了Modicon和TE品牌的自動(dòng)化產(chǎn)品后，將Unity Pro軟件作為未來中PLC的統(tǒng)一平臺。支持Quantum、Premium和M340三個(gè)系列。至于Momentum和Micro作為成熟產(chǎn)品未來不會再有多大的改進(jìn)，所以會繼續(xù)沿用原來的軟件平臺。小型的Twido系列使用TwidoSoft軟件（有中文版本，國外已經(jīng)開始使用TwidoSuit,不過估計(jì)短時(shí)間內(nèi)還不會引入中國進(jìn)行漢化翻譯），至于邏輯控制器Zelio Logic的編程軟件ZelioSoft已經(jīng)推出中文版了。

AB PLC介紹

Rockwell自動(dòng)化總部位于美國威斯康星州，密爾沃基市，是一家工業(yè)自動(dòng)化跨國公司，為制造業(yè)提供的動(dòng)力、控制和信息技術(shù)解決方案。PLC主要分為五類：低端MicroLogix1500、中端小型機(jī)為SLC500、中端新貴族CompactLogix、主流機(jī)型ControlLogix5000、老機(jī)型PLC-5。

ABB PLC介紹

ABB自動(dòng)化產(chǎn)品提供了高性能和高靈活性的解決方案，適用不同行業(yè)和多種應(yīng)用，包括：水處理、樓宇控制、數(shù)據(jù)中心、可再生能源、工廠自動(dòng)化、材料處理、船舶和其他行業(yè)和應(yīng)用。AC500,AC500-eCo, AC500-S 和 AC500-XC可升級PLC產(chǎn)品提供了從小型、中型和大型系統(tǒng)的解決方案。AC500 PLC提供了不同性能等級的高可靠性, 環(huán)境型和安全型解決方案。

歐姆龍PLC介紹

歐姆龍PLC是一種功能*的緊湊型PLC，能為業(yè)界的輸送分散控制等提供高附加值機(jī)器控制；它還具有通過各種高級內(nèi)裝板進(jìn)行升級的能力，大程序容量和存儲器單元，以Windows環(huán)境下高效的軟件開發(fā)能力。歐姆龍PLC也能用于包裝系統(tǒng)，并支持 HACCP（寄生脈沖分析關(guān)鍵控制點(diǎn)）過程處理標(biāo)準(zhǔn)。

臺達(dá)PLC介紹

臺達(dá)PLC，是臺達(dá)Programmable Logic Controller的縮寫，又名臺達(dá)可編程、臺達(dá)可編程控制器、臺達(dá)可編程序控制等，是臺達(dá)為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計(jì)的、實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。有可編程控制器AH系列、高功能泛用型AS系列和可編程控制器DVP系列。

信捷PLC介紹

信捷提供功能*、速度更快、可靠性更高的PLC、人機(jī)界面、整體式控制器、特殊模塊等產(chǎn)品，滿足各種工業(yè)控制需求。目前主要PLC產(chǎn)品包括XD/XC系列小型PLC、XL系列薄型卡片式PLC、XG系列中型PLC。

合信PLC介紹

OTRUST是合信技術(shù)的注冊商標(biāo)，主要產(chǎn)品包括PLC、運(yùn)動(dòng)控制與伺服驅(qū)動(dòng)、人機(jī)界面HMI、專用控制系統(tǒng)、MagicWorks自動(dòng)化軟件（PLC/HMI/Tuner）等，并在此基礎(chǔ)上成功開發(fā)了Mico遠(yuǎn)程解決方案、多機(jī)器人協(xié)作控制系統(tǒng)，無人智慧工廠解決方案等，廣泛應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、充電樁設(shè)備、機(jī)械手、新能源、塑料機(jī)械、電子設(shè)備、紡織機(jī)械、制冷制熱、醫(yī)療設(shè)備、包裝設(shè)備、數(shù)控設(shè)備等眾多行業(yè)。主要產(chǎn)品有CTH200、CTSC-200系列小型PLC、CTH300系列中大型PLC和CTMC系列運(yùn)動(dòng)控制PLC。

無錫虹業(yè)自動(dòng)化工程有限公司深耕于自動(dòng)化系統(tǒng)集成和電氣成套近20年，主要使用的PLC品牌有西門子、三菱、施耐德、AB、ABB、歐姆龍、臺達(dá)、信捷、合信等，涉獵于市政、環(huán)境、石化、輕工、冶金、機(jī)械、糧油、礦業(yè)、新能源等各個(gè)行業(yè)，特別是在市政、環(huán)保行業(yè)積累了污水、自來水、工業(yè)水處理、污泥垃圾處理、危廢處理、煙氣脫硫脫硝的工藝控制模型，具有豐富的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)累積。

我公司在選型中有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)流程，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

我公司I/O點(diǎn)的估算：在進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)會考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。

我公司存儲器容量的估算：存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。在設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。

我公司CPU性能的選型：PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.2～0.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。我們將根據(jù)客戶現(xiàn)場工藝控制、現(xiàn)場通訊及控制要求來確認(rèn)選型。

我公司在通訊功能及組織架構(gòu)上選型：PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡(luò)；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對點(diǎn)、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。

大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。?PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS232/422/485）、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。

我公司機(jī)型的選型：PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。?整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。

我公司輸入輸出模塊選型：輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。考慮是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。

我公司電源選型：PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對功率是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的保險(xiǎn)絲進(jìn)行隔離。

我公司經(jīng)濟(jì)性的考慮：選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。

我公司PLC的安裝考慮：PLC適用于大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場，但它對使用場合、環(huán)境溫度等還是有一定要求。控制PLC的工作環(huán)境，可以有效地提高它的工作效率和壽命。在安裝PLC時(shí)，要嚴(yán)格按照PLC制造商的安裝說明執(zhí)行。為了避免其他外圍設(shè)備的電干擾，可編程控制器應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓電源線和高壓設(shè)備，可編程控制器與高壓設(shè)備和電源線之間應(yīng)留出至少200mm的距離。當(dāng)可編程控制器垂直安裝時(shí)，要嚴(yán)防導(dǎo)線頭、鐵屑等從通風(fēng)窗掉入可編程控制器內(nèi)部，造成印刷電路板短路，使其不能正常工作甚至損壞。

我公司根據(jù)不同的CPU和針對不同的控制要求制定了不同的工藝塊，編程效率更高、程序更加嚴(yán)謹(jǐn)、控制更加有效穩(wěn)定。編程規(guī)范化，有利于編出來的程序具有簡單可靠，可讀易懂，更加便于運(yùn)行維護(hù)。

我公司在調(diào)試質(zhì)檢上有完整、全面的調(diào)試方案，使用自主開發(fā)的多功能測試臺對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)檢和調(diào)試。多功能測試臺擁有多種操作，可以模擬現(xiàn)場的各種開關(guān)量和模擬量信號到PLC系統(tǒng)，進(jìn)行PLC單點(diǎn)測試與模擬現(xiàn)場工藝自動(dòng)調(diào)試。熱風(fēng)爐PLC控制系統(tǒng)：我公司電熱風(fēng)輸送系統(tǒng)采用的是基于模糊控制原理自主開發(fā)的模糊PID控制，它可以通過總功率和混合風(fēng)溫度，自動(dòng)控制電加熱組啟停。節(jié)能精準(zhǔn)，保證目標(biāo)溫度穩(wěn)定，使系統(tǒng)始終運(yùn)行在功率，限度節(jié)能。