什么是PLC？本文将简要介绍可编程逻辑控制器的定义并解释其基本组件。可编程逻辑控制器或 PLC 在当今的各种流程和制造行业中无处不在。PLC 最初旨在取代机电继电器系统，以便为修改控制系统的操作提供更简单的解决方案。无需重新连接大量继电器，只需从 PC 或编程设备快速下载，即可在几秒钟内更改控制逻辑。
在本文中，我们将介绍 PLC 的概念并解释其基础知识。
支持信息
控制教科书〜卷。IV – 控制：可编程逻辑控制器 (PLC)
控制教科书〜卷。IV – 控制：梯形图
什么是PLC？
PLC 是一种工业级数字计算机，旨在执行控制功能，尤其适用于工业应用。
今天的大多数 PLC 都是模块化的，允许用户添加各种功能，包括离散和模拟输入和输出、PID 控制、位置控制、电机控制、串行通信和高速网络。与继电器组等旧技术相比，PLC 更易于故障排除和维护、更可靠、更具成本效益且用途更广泛。
图 1.
Modicon 是“模块化数字控制器”的缩写，它既是1968 年发明的第一款 PLC 产品的名称，也是发明它的品牌，尽管现在归施耐德电气所有。
虽然它可能看起来不像典型的家用计算机，但 PLC 的核心与大多数人在日常生活中使用的计算机和智能设备中所见的技术完全相同。
基本组件
PLC由几个基本部分组成。它们可能看起来与各个制造商略有不同，但每个组件的用途和范围是相同的。其中包括电源、中央处理单元 (CPU)、输入/输出卡以及放置输入/输出 (I/O) 卡的背板或机架。
如图 2 所示，背板在所有独立组件之间建立了电气连接，为 PLC 提供了模块化设计。这种电连接包括电源和通信信号。许多 PLC 制造商在背板上使用专有通信协议，以便 I/O 可以安全地与 CPU 通信。
图 2.
电源
根据应用和安装环境，电源可接受 120VAC 或 24VDC。如上所述，此电压通过背板为 CPU 和 I/O 模块提供电源，这些模块以“卡”的形式出现。这些卡可以从它们在载体中的插槽中快速添加或移除。
需要注意的是，CPU 的电源并不为传感器和线圈等现场设备供电。此电源连接必须单独与卡建立。
中央处理器 (CPU)
CPU 是 PLC 的实际“大脑”，使其成为计算机。即使是小型的非模块化 PLC 也包含一个 CPU。输入信号来自 I/O 卡，逻辑程序根据信号做出决策。如果需要，CPU 然后命令输出随着信号和条件的变化而打开和关闭。
程序可能包括高级功能，例如数学运算、计时、计数和通过现代网络协议共享信息。对于较旧的中继系统，其中许多操作即使不是不可能，也是极其困难的。
输入/输出卡
传感器、按钮、开关、继电器、螺线管甚至网络设备与连接到 I/O 卡上的螺丝端子的 I/O 信号共享信息。可以根据每台机器和设施的需要选择这些卡。在一些小型 PLC中，I/O 端子不是模块化卡，而是方便地安装在 PLC 的侧面。
由于 I/O 设备结构种类繁多，分立和模拟模块的种类繁多，模拟模型的术语有“源”与“灌”，“电压”与“电流” 。
编程设备和人机界面
PLC 本身之外有两个非常重要的组件：编程设备和人机界面 (HMI)。编程设备可以是来自同一制造商的台式计算机、膝上型计算机或手持式仪器。一些小型 PLC 甚至在前面有按钮，无需计算机即可对非常基本的逻辑操作进行编程。
虽然编程设备允许用户查看和修改运行在 PLC 上的代码，但 HMI 提供了一种显示信息和获取输入的方法，将控制系统建模为一个整体。HMI 通常不提供任何修改逻辑程序的方法。
图 3 显示了一个HMI 触摸屏，它可以在控制室中使用，也可以在更靠近过程的“现场”中使用。这些类型的交互式显示器非常常见，通常直接安装在 PLC 外壳上或附近供操作员使用。
图 3.
在现代人机界面之前，工厂操作员依靠模拟仪表和灯泡指示器的墙壁来了解他们的过程状态。打开阀门以释放管道中的压力或降低温度控制回路不能通过控制室的计算机完成，而是必须通过无线电发送给手动执行操作的外部操作员。将这些老式控制室与配备 HMI 和高级图形的现代控制室进行对比。
概括
自动化和控制工程师设计了这个 PLC 的高级视图。这些工程师了解控制系统、控制算法和配置。他们对流程进行建模并确定所需系统的规模和规模。从那里购买 PLC 及其所有组件。这可能是一个带有 8 个 I/O 卡的机架，或者 20 个机架都通过具有数千个 I/O 点的工业网络进行通信——所有控制都由单个 CPU 完成。
