主頁 > 技術文章 > 工業自（zì）動化中的PLC基礎知識講述 2025-09-01

工業自動化中的PLC基（jī）礎（chǔ）知識（shí）講述

概述：MY-24C PLC變頻器觸摸屏綜合實驗裝（zhuāng）置是按（àn）照職業教育的教學和實訓要求研發的產品。實驗內容包括有PLC編程方法、指令（lìng）係統、模擬量控（kòng）製、聯網通信等。符（fú）合（hé）大專院校機電一體化、電氣自動化（huà）、自動控製、工（gōng）業自動化、應用電子、計算（suàn）機應用及其他相關專業的《PLC可編程控製器技術開發（fā）與應用實踐》、《可編程控製器原理及其應用》、《變頻器遠離及（jí）其應用》《觸（chù）摸屏原理及其應用》等課程的教學要求。本文對（duì）PLC的發展、基本結構、配置、應用等基本知識作一簡介，以期對各位網友有所幫助。
在（zài）工業自動化控製領域，PLC是一種重（chóng）要的控（kòng）製設備。目前，世界上有200多廠家生產300多（duō）品種PLC產品，應用（yòng）在汽（qì）車（23%）、糧食加（jiā）工（16.4%）、化學/製（zhì）藥（14.6%）、金屬/礦（kuàng）山（11.5%）、紙（zhǐ）漿/造紙（11.3%）等行業。為了使（shǐ）各位初學者更（gèng）方（fāng）便地了解PLC。

一、PLC的發展曆程：
在工（gōng）業生產過程中，大量（liàng）的開關量順序控製，它按照邏輯條件進行順序動（dòng）作，並按（àn）照邏輯關係進行連鎖保護動（dòng）作的控製，及大量（liàng）離散量的數據（jù）采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控製係（xì）統來實現的。1968年美國（guó）GM（通用汽（qì）車）公司提出取代（dài）繼電氣控製（zhì）裝置的要求，第二（èr）年，美國數字公司研製（zhì）出了基（jī）於集成電路和電子技術的控製裝置，首次采用程序（xù）化的手段應用（yòng）於（yú）電氣控製，這（zhè）就是第一代可編程序控製器，稱ProgrammableController（PC）。
個人計算機（簡稱PC）發展起來後，為了方便，也為了反映可編程（chéng）控製器的功能特點，可編程序控製器定名為ProgrammableLogicController（PLC），現在（zài），仍常常將PLC簡稱PC。
PLC的定義有許多種。國際電工委員會（huì）（IEC）對PLC的定義是：可編程控製器是一種（zhǒng）數字運算操作的電子（zǐ）係統，專為在工業環境下應用而設計（jì）。它采用可編（biān）程序的存貯器，用（yòng）來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控（kòng）製、定時、計數和算術運算等操作（zuò）的指令，並通過數字的、模擬的輸入和輸出，控製各種類型的機械（xiè）或生產過程。可編程序控製器及其有關設備，都應按易於與工業控（kòng）製（zhì）係統形成一個整體，易於擴（kuò）充其功（gōng）能的原則設計。
PLC具有通用性強、使用方便、適應麵廣、可靠性高、抗幹擾能力強、編（biān）程簡（jiǎn）單等特點。PLC在工業自動化控製特別（bié）是順序控製中的（de）地位，在可（kě）預見的將來，是無法取（qǔ）代的。
二、PLC的構（gòu）成：
從結構（gòu）上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定（dìng）式PLC包括CPU板、I/O板、顯示麵板（bǎn）、內存塊、電源等，這些元素組（zǔ）合成一個不可拆卸的整體（tǐ）。模塊（kuài）式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊（kuài）、底（dǐ）板或機架，這些模（mó）塊可以按照一定規則組合配置。
三、CPU的構成：
CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個（gè）CPU，它按PLC的係統程序賦予的功能（néng）接收並存貯用戶程序（xù）和（hé）數據，用掃描的方式采集由現場輸入（rù）裝置送來的狀態或數據，並存入規定的寄存器中，同時（shí），診斷電源和PLC內部電路（lù）的工作狀態和編程（chéng）過（guò）程中的語法錯誤等。進入運行後，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析後再按指令（lìng）規定的任務產生相應的控製（zhì）信（xìn）號，去指揮有關（guān）的（de）控製電路。
CPU主要由運算（suàn）器、控製器、寄存器及實（shí）現它們之間聯係的數據、控（kòng）製及狀態總線構成，CPU單元還包（bāo）括外圍芯片、總線接口及有關電路。內（nèi）存主要用於存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。
在（zài）使用（yòng）者（zhě）看來，不必要詳細分析CPU的（de）內部電路（lù），但對各部分的工作（zuò）機製還是應有足夠的理解。CPU的（de）控製器控製CPU工作，由它（tā）讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信號控製。運算器（qì）用於進行數字或邏輯運算，在控製器指揮下工作。寄存器參與（yǔ）運算，並存儲運算的中間結果（guǒ），它也是在控製器指揮下工作。
CPU速度和內（nèi）存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限（xiàn）製著控製規模。
四（sì）、I/O模塊（kuài）：
PLC與電氣回路（lù）的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路（lù），其輸入暫存器反映輸（shū）入信號（hào）狀態，輸出點反映輸（shū）出鎖（suǒ）存器狀態。輸（shū）入模塊將電信號（hào）變換成（chéng）數字信號進入PLC係（xì）統，輸出（chū）模塊相反。I/O分（fèn）為開關（guān）量輸入（DI），開關量輸（shū）出（DO），模擬量輸入（rù）（AI），模擬量輸出（AO）等模（mó）塊。
開關量是指隻有開和關（或（huò）1和（hé）0）兩種狀態的信號（hào），模擬量是指連續變化的量（liàng）。常（cháng）用的I/O分類如下：
開關量：按電壓水（shuǐ）平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分（fèn），有繼電（diàn）器隔離和晶體管（guǎn）隔離。
模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電（diàn）壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻（zǔ）、熱電偶、脈衝等模塊。
按（àn）I/O點數（shù）確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受（shòu）CPU所能管（guǎn）理的基本配置的能力，即受最大（dà）的底板或機架槽數限製（zhì）。
五、電源模（mó）塊：
PLC電源用於為PLC各模（mó）塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入（rù）電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。
六、底板或機架：
大多數模塊式PLC使用底（dǐ）板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯係（xì），使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。
七、PLC係統的其它設備
1、編程設備：編（biān）程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件，用於（yú）編（biān）程、對係（xì）統作一些設定、監控PLC及PLC所控製（zhì）的係統的工作狀況（kuàng），但它不直接參（cān）與現場控製運行。小編（biān）程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程（chéng）軟（ruǎn）件）充當編程器。
2、人機界麵：最簡單的（de）人機界麵是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操（cāo）作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充（chōng）當人機界麵非常普及。
3、輸入輸出設（shè）備：用於永久性地存儲（chǔ）用戶數據，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀（dú）器，輸入模（mó）擬量的電位器，打印機等。
八、PLC的通信聯網
依（yī）靠先進的工業網絡技術可以迅速有效地收集、傳送（sòng）生產和管理數據。因此，網絡在自動化（huà）係統集成工程中的重要性（xìng）越來越顯著，甚至有人（rén）提出"網絡（luò）就是控製器"的觀點說法。
PLC具有（yǒu）通信聯網（wǎng）的功能（néng），它使PLC與PLC之間（jiān）、PLC與（yǔ）上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統一的（de）整體，實現（xiàn）分散集中控製。多數PLC具有（yǒu）RS-232接（jiē）口，還有一些內置有支持各自通信（xìn）協議的接口。
PLC的通信，還未（wèi）實現互操作性，IEC規定了多種現場總線標準，PLC各廠家（jiā）均有采用（yòng）。
對於一個工業自動化工程(特別是中大規模控（kòng）製（zhì）係統)來講，選擇網絡非常重要的。首先（xiān），網絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來係統規模的擴展；其次，針對不同網絡層次的傳輸性能要（yào）求，選（xuǎn）擇網絡的形式，這必須在（zài）較深入地了解該網絡標準的協議、機製的前提（tí）下進行；再次，綜合考慮係統成本、設備兼（jiān）容性、現場環境（jìng）適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網絡標準。

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