PLC又叫可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器是種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。

它采用一種可編程的存儲器，在其内部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模拟式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生産過程。

一、什麼是PLC編程：

PLC編程是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其内部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模拟式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生産過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于使工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。

随着微處理器、計算機和數字通信技術的飛速發展，計算機控制已擴展到了幾乎所有的工業領域。現代社會要求制造業對市場需求作出迅速的反應，生産出小批量、多品種、多規格、低成本和高質量的産品，為了滿足這一要求，生産設備和自動生産線的控制系統必須具有極高的可靠性和靈活性，PLC編程正是順應這一要求出現的，它是以微處理器為基礎的通用工業控制裝置。

二、plc編程的工作原理：

PLC是采用“順序掃描，不斷循環”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序号(或地址号)作周期性循環掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執行用戶程序，直至程序結束，然後重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描，在每次掃描過程中，還要完成對輸入信号的采樣和對輸出狀态的刷新等工作。

PLC的一個掃描周期必經輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段。

PLC在輸入采樣階段:首先以掃描方式按順序将所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀态或輸入數據讀入，并将其寫入各對應的輸入狀态寄存器中，即刷新輸入，随即關閉輸入端口，進入程序執行階段。

PLC在程序執行階段:按用戶程序指令存放的先後順序掃描執行每條指令，經相應的運算和處理後，其結果再寫入輸出狀态寄存器中，輸出狀态寄存器中所有的内容随着程序的執行而改變。

輸出刷新階段:當所有指令執行完畢，輸出狀态寄存器的通斷狀态在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶間管)輸出，驅動相應輸出設備工作。

三、PLC編程的語言介紹：

PLC的用戶程序，是設計人員根據控制系統的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制規範，按照實際需要使用的功能來設計的。隻要用戶能夠掌握某種标準編程語言，就能夠使用PLC在控制系統中，實現各種自動化控制功能。

根據國際電工委員會制定的工業控制編程語言标準（IEC1131-3），PLC有五種标準編程語言：梯形圖語言（LD）、指令表語言（IL）、功能模塊語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）、結構文本化語言（ST）。

（1）梯形圖語言

梯形圖語言是PLC程序設計中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應用。　

梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；與原有繼電器控制相一緻，電氣設計人員易于掌握。　梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，内部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應用時，需要與原有繼電器控制的概念區别對待。

（2）指令表語言

指令表編程語言是與彙編語言類似的一種助記符編程語言，和彙編語言一樣由操作碼和操作數組成。在無計算機的情況下，适合采用PLC手持編程器對用戶程序進行編制。同時，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對應，在PLC編程軟件下可以相互轉換。圖3就是與圖2PLC梯形圖對應的指令表。　

指令表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計算機的場合進行編程設計；與梯形圖有一一對應關系。其特點與梯形圖語言基本一緻。

（3）功能模塊圖語言

功能模塊圖語言是與數字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。

功能模塊圖程序設計語言的特點是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數字邏輯電路基礎的設計人員很容易掌握的編程；對規模大、控制邏輯關系複雜的控制系統，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關系，使編程調試時間大大減少。

（4）順序功能流程圖語言

順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設計的編程語言。編程時将順序流程動作的過程分成步和轉換條件，根據轉移條件對控制系統的功能流程順序進行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務，用方框表示。在方框内含有用于完成相應控制功能任務的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結構清晰，易于閱讀及維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調試時間。用于系統的規模校大，程序關系較複雜的場合。

順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，由于機械互鎖造成用戶程序結構複雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。

（5）結構文本化語言

結構化文本語言是用結構化的描述文本來描述程序的一種編程語言。它是類似于高級語言的一種編程語言。在大中型的PLC系統中，常采用結構化文本來描述控制系統中各個變量的關系。主要用于其他編程語言較難實現的用戶程序編制。

結構化文本編程語言采用計算機的描述方式來描述系統中各種變量之間的各種運算關系，完成所需的功能或操作。大多數PLC制造商采用的結構化文本編程語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級語言相類似，但為了應用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。　

結構化文本編程語言的特點：采用高級語言進行編程，可以完成較複雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧，對工程設計人員要求較高。直觀性和操作性較差。

四、PLC的工作原理：

當可編程邏輯控制器投入運行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重複執行上述三個階段。

在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀态和數據，并将它們存入I/O映象區中的相應的單元内。輸入采樣結束後，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀态和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀态和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信号，則該脈沖信号的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

在用戶程序執行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀态；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀态；或者确定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執行過程中，隻有輸入點在I/O映象區内的狀态和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區内的狀态和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀态或數據隻能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

在程序執行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程映像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程映像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區别。

當掃描用戶程序結束後，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區内對應的狀态和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。

根據上述過程的描述，可以對PLC工作過程的特點小結如下：

①PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，這種方式減少了外界幹擾的影響。

②PLC的工作過程是循環掃描的過程，循環掃描時間的長短取決于指令執行速度、用戶程序的長度等因素。

③輸出對輸入的影響有滞後現象。PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，當采樣階段結束後，輸入狀态的變化将要等到下一個采樣周期才能被接收，因此這個滞後時間的長短又主要取決于循環周期的長短。此外，影響滞後時間的因素還有輸入濾波時間、輸出電路的滞後時間等。

④輸出映像寄存器的内容取決于用戶程序掃描執行的結果。

⑤輸出鎖存器的内容由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數據決定。

⑥PLC當前實際的輸出狀态由輸出鎖存器的内容決定。

四、PLC的基本結構：

可編程邏輯控制器實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成詳細描述如下：

電源用于将交流電轉換成PLC内部所需的直流電，目前大部分PLC采用開關式穩壓電源供電。

中央處理器(CPU)是PLC的控制中樞，也是PLC的核心部件，其性能決定了PLC的性能。

中央處理器由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過地址總線、控制總線與存儲器的輸入/輸出接口電路相連。中央處理器的作用是處理和運行用戶程序，進行邏輯和數學運算，控制整個系統使之協調。

存儲器是具有記憶功能的半導體電路，它的作用是存放系統程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。其中系統程序是控制PLC實現各種功能的程序，由PLC生産廠家編寫，并固化到隻讀存儲器(ROM)中，用戶不能訪問。

輸入單元是PLC與被控設備相連的輸入接口，是信号進入PLC的橋梁，它的作用是接收主令元件、檢測元件傳來的信号。輸入的類型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。

輸出單元也是PLC與被控設備之間的連接部件，它的作用是把PLC的輸出信号傳送給被控設備，即将中央處理器送出的弱電信号轉換成電平信号，驅動被控設備的執行元件。輸出的類型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門輸出。

PLC除上述幾部分外，根據機型的不同還有多種外部設備，其作用是幫助編程、實現監控以及網絡通信。常用的外部設備有編程器、打印機、盒式磁帶錄音機、計算機等。

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