可编程逻辑控制器，或称PLC，今天在每一种流程和制造业中都无处不在。PLC是一种工业级的数字计算机，用于执行控制功能，特别是工业应用。与继电器组等旧技术相比，PLC更容易排除故障和维护，更可靠，更具成本效益，而且功能更多。许多PLC制造商在背板上使用专有的通信协议，以便I/O能够安全地与CPU对话。输入信号来自I/O卡，逻辑程序根据信号做出决定。他们对过程进行建模，并确定所需系统的大小和规模。
什么是PLC？本文将简明扼要地阐述可编程逻辑控制器的定义，并解释其基本组成部分。
可编程逻辑控制器，或称PLC，今天在每一种流程和制造业中都无处不在。PLC最初被设计用来取代机电继电器系统，以便为修改控制系统的操作提供一个更简单的解决方案。与其重新连接一大批继电器，不如从PC或编程设备上快速下载，在几秒钟内就能改变控制逻辑。
在这篇文章中，我们将介绍PLC的概念并解释其基本原理。
一组现代工业 PLC
1.什么是PLC？
PLC是一种工业级的数字计算机，用于执行控制功能，特别是工业应用。
今天的大多数PLC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更容易排除故障和维护，更可靠，更具成本效益，而且功能更多。
Modicon是 "模块化数字控制器 "的简称，既是1968年发明的第一个PLC产品的名称，也是发明它的品牌，尽管现在属于施耐德电气。
虽然它可能看起来不像典型的家用电脑，但PLC的核心正是大多数人在日常生活中使用的电脑和智能设备中所看到的技术。
2. 基本组件
一个PLC由几个基本部件组成。它们在不同的制造商那里可能看起来略有不同，但每个部件的目的和范围都是一样的。这些部件包括一个电源、一个中央处理单元（CPU）、输入/输出卡和一个背板或机架，输入/输出（I/O）卡被放置在其中。
背板
如图2所示，背板在所有独立组件之间建立了一个电气连接，使PLC具有模块化设计。这种电气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的通信协议，以便I/O能够安全地与CPU对话。
3.电源
电源可以接受120VAC或24VDC，这取决于应用和安装的情况。如上所述，该电压在背板上总线化，为CPU和I/O模块供电，这些模块以 "卡 "的形式出现。这些卡可以快速从载体的插槽中添加或移除。
值得注意的是，CPU的电源并不为现场设备，如传感器和线圈提供电源。这种电源连接必须单独建立在卡上。
4.中央处理单元（CPU）
CPU是PLC的实际 "大脑"，使其成为一台计算机。即使是小型的、非模块化的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定。如果需要，CPU就会在信号和条件发生变化时命令输出打开和关闭。
程序可能包括高级功能，如数学运算、计时、计数，以及通过现代网络协议共享信息。许多这些操作在老式的继电器系统中是非常困难的，甚至是不可能的。
5.输入/输出
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。这些卡可以根据每台机器和设施的需要来选择。在一些小型PLC中，I/O终端不是模块卡，而是直接安装在PLC的侧面，非常方便。
由于I/O设备结构的多样性，有各种各样的离散和模拟模块，术语有 "源 "与 "沉"，以及模拟模型的 "电压 "与 "电流"。
6.编程设备和人机界面
在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）。编程设备可以是一台台式电脑、笔记本电脑或同一制造商的手持式仪器。一些小型PLC甚至在前面有按钮，可以在不需要计算机的情况下对非常基本的逻辑操作进行编程。
一些触摸面板可以与过程交互或简单地监控控制系统
虽然编程设备允许用户查看和修改在PLC上运行的代码，但人机界面提供了一种显示信息和获取输入的方法，将控制系统作为一个整体进行建模。人机界面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，可以在控制室使用，也可以在靠近过程的 "现场 "使用。这些类型的交互式显示器非常普遍，通常会直接安装在PLC外壳上或附近供操作员使用。
在现代人机界面之前，工厂的操作人员依靠墙上的模拟仪表和灯泡指示器来了解他们的工艺状态。打开一个阀门以释放管道中的压力或降低温度控制回路不能从控制室的计算机中完成，而是必须通过无线电传送给外部操作员，由他们手动执行该动作。将这些古老的控制室与配备了人机界面和先进图形的现代控制室进行对比。
总结
自动化和控制工程师设计了这个PLC的高层视图。这些工程师了解控制系统、控制算法和配置。他们对过程进行建模，并确定所需系统的大小和规模。从那里，PLC和它的所有组件被购买。这可能是一个带有8个I/O卡的单一机架，也可能是20个机架，它们都通过一个带有数千个I/O点的工业网络进行通信 - 所有的控制都由一个CPU完成。
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