什麼是PLC？本文将簡明扼要地闡述可編程邏輯控制器的定義，并解釋其基本組成部分。

可編程邏輯控制器，或稱PLC，今天在每一種流程和制造業中都無處不在。PLC最初被設計用來取代機電繼電器系統，以便為修改控制系統的操作提供一個更簡單的解決方案。與其重新連接一大批繼電器，不如從PC或編程設備上快速下載，在幾秒鐘内就能改變控制邏輯。

在這篇文章中，我們将介紹PLC的概念并解釋其基本原理。

一組現代工業 PLC

1.什麼是PLC？

PLC是一種工業級的數字計算機，用于執行控制功能，特别是工業應用。

今天的大多數PLC是模塊化的，允許用戶添加各種功能，包括離散和模拟輸入和輸出、PID控制、位置控制、電機控制、串行通信和高速網絡。與繼電器組等舊技術相比，PLC更容易排除故障和維護，更可靠，更具成本效益，而且功能更多。

Modicon是 "模塊化數字控制器 "的簡稱，既是1968年發明的第一個PLC産品的名稱，也是發明它的品牌，盡管現在屬于施耐德電氣。

雖然它可能看起來不像典型的家用電腦，但PLC的核心正是大多數人在日常生活中使用的電腦和智能設備中所看到的技術。

2. 基本組件

一個PLC由幾個基本部件組成。它們在不同的制造商那裡可能看起來略有不同，但每個部件的目的和範圍都是一樣的。這些部件包括一個電源、一個中央處理單元（CPU）、輸入/輸出卡和一個背闆或機架，輸入/輸出（I/O）卡被放置在其中。

背闆

如圖2所示，背闆在所有獨立組件之間建立了一個電氣連接，使PLC具有模塊化設計。這種電氣連接包括電源和通信信号。許多PLC制造商在背闆上使用專有的通信協議，以便I/O能夠安全地與CPU對話。

3.電源

電源可以接受120VAC或24VDC，這取決于應用和安裝的情況。如上所述，該電壓在背闆上總線化，為CPU和I/O模塊供電，這些模塊以 "卡 "的形式出現。這些卡可以快速從載體的插槽中添加或移除。

值得注意的是，CPU的電源并不為現場設備，如傳感器和線圈提供電源。這種電源連接必須單獨建立在卡上。

4.中央處理單元（CPU）

CPU是PLC的實際 "大腦"，使其成為一台計算機。即使是小型的、非模塊化的PLC也包含一個CPU。輸入信号來自I/O卡，邏輯程序根據信号做出決定。如果需要，CPU就會在信号和條件發生變化時命令輸出打開和關閉。

程序可能包括高級功能，如數學運算、計時、計數，以及通過現代網絡協議共享信息。許多這些操作在老式的繼電器系統中是非常困難的，甚至是不可能的。

5.輸入/輸出

傳感器、按鈕、開關、繼電器、螺線管，甚至網絡設備與連接到I/O卡上的螺絲端子的I/O信号共享信息。這些卡可以根據每台機器和設施的需要來選擇。在一些小型PLC中，I/O終端不是模塊卡，而是直接安裝在PLC的側面，非常方便。

由于I/O設備結構的多樣性，有各種各樣的離散和模拟模塊，術語有 "源 "與 "沉"，以及模拟模型的 "電壓 "與 "電流"。

6.編程設備和人機界面

在PLC本身之外有兩個非常重要的組件：編程設備和人機界面（HMI）。編程設備可以是一台台式電腦、筆記本電腦或同一制造商的手持式儀器。一些小型PLC甚至在前面有按鈕，可以在不需要計算機的情況下對非常基本的邏輯操作進行編程。

一些觸摸面闆可以與過程交互或簡單地監控控制系統

雖然編程設備允許用戶查看和修改在PLC上運行的代碼，但人機界面提供了一種顯示信息和獲取輸入的方法，将控制系統作為一個整體進行建模。人機界面通常不提供任何修改邏輯程序的方法。

圖3顯示了一個HMI觸摸屏，可以在控制室使用，也可以在靠近過程的 "現場 "使用。這些類型的交互式顯示器非常普遍，通常會直接安裝在PLC外殼上或附近供操作員使用。

在現代人機界面之前，工廠的操作人員依靠牆上的模拟儀表和燈泡指示器來了解他們的工藝狀态。打開一個閥門以釋放管道中的壓力或降低溫度控制回路不能從控制室的計算機中完成，而是必須通過無線電傳送給外部操作員，由他們手動執行該動作。将這些古老的控制室與配備了人機界面和先進圖形的現代控制室進行對比。

總結

自動化和控制工程師設計了這個PLC的高層視圖。這些工程師了解控制系統、控制算法和配置。他們對過程進行建模，并确定所需系統的大小和規模。從那裡，PLC和它的所有組件被購買。這可能是一個帶有8個I/O卡的單一機架，也可能是20個機架，它們都通過一個帶有數千個I/O點的工業網絡進行通信 - 所有的控制都由一個CPU完成。

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