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什么是plc，可編程序控制器的定義
可編程序控制器，英文稱(chēng)programmable controller，簡(jiǎn)稱(chēng)pc。但由于pc容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（personal computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用plc作為可編程序控制器的縮寫(xiě)。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專(zhuān)為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。plc是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是plc的程序編制，不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶(hù)程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶(hù)在購(gòu)到所需的plc后，只需按說(shuō)明書(shū)的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶(hù)程序編制工作，就可靈活方便地將plc應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。
可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對(duì)其下后的定義。電工學(xué)會(huì)（iec）曾先后于1982.11；1985.1和1987.2發(fā)布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案的，二，三稿。
在第三稿中，對(duì)plc作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。
定義強(qiáng)調(diào)了plc是：1數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)——也是一種計(jì)算機(jī)
2專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)
3面向用戶(hù)指令——編程方便
4邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)算和算術(shù)操作
5數(shù)字量或模擬量輸入輸出控制
6易與控制系統(tǒng)聯(lián)成一體
7易于擴(kuò)充
可編程序控制器(plc)的特點(diǎn)
為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，plc機(jī)有以下特點(diǎn)：
1.可靠性高，抗*力強(qiáng)
工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求：
①平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)
②故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短
任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：
①偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過(guò)電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類(lèi)故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對(duì)plc而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。
②性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。
如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使plc在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在范圍，使plc在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在plc上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低plc的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各plc的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使plc除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使plc具有了很強(qiáng)的抗*力。
·硬件措施：
主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器完成，i/o系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路。
①屏蔽——對(duì)電源變壓器、cpu、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。
②濾波——對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如lc或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。
③電源調(diào)整與保護(hù)——對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的+5v電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。
④隔離——在微處理器與i/o電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離i/o接口與cpu之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各i/o口之間亦彼此隔離。
⑤采用模塊式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。
·軟件措施：
有*的自檢及保護(hù)功能。
①故障檢測(cè)——軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。
②信息保護(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞plc內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的程序工作。所以，plc在檢測(cè)到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，軟件配合對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。
③設(shè)置警戒時(shí)鐘wdt（看門(mén)狗）——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了wdt規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。
④加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)——一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。
⑤對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。
plc的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000v，上升時(shí)間1ns，脈沖寬度為1μs的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)～上千萬(wàn)小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。
2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便
plc品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿(mǎn)足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶(hù)不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶(hù)在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變plc的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿(mǎn)足要求。因此，plc除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。
3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣
現(xiàn)代plc不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。
4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握
目前，大多數(shù)plc仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀plc的用戶(hù)手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。
plc在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行（plc內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶(hù)程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的，*可以滿(mǎn)足控制要求。
5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量
由于plc采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，plc的用戶(hù)程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于plc的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。
6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便
plc是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于plc的強(qiáng)抗*力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以慶惜公司的f1-40m型plc為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25va；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有fx系列plc，與其超小型品種f1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達(dá)24～128點(diǎn)。
可編程序控制器plc的應(yīng)用范圍
目前，在國(guó)內(nèi)外plc已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車(chē)、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著plc性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類(lèi)型看，plc的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：
1.開(kāi)關(guān)量邏輯控制
利用plc基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是plc基本的應(yīng)用，也是plc廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
2.運(yùn)動(dòng)控制
大多數(shù)plc都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。
3.過(guò)程控制
大、中型plc都具有多路模擬量i/o模塊和pid控制功能，有的小型plc也具有模擬量輸入輸出。所以plc可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有pid控制功能的plc可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。
4.數(shù)據(jù)處理
現(xiàn)代的plc都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（cnc）設(shè)備，進(jìn)行處理。
5.通信聯(lián)網(wǎng)
plc的通信包括plc與plc、plc與上位計(jì)算機(jī)、plc與其它智能設(shè)備之間的通信，plc系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，滿(mǎn)足工廠自動(dòng)化（fa）系統(tǒng)發(fā)展的需要
可編程序控制器plc的分類(lèi)
plc產(chǎn)品種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)plc的分類(lèi)，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和i/o點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi)。
1．按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)
根據(jù)plc的結(jié)構(gòu)形式，可將plc分為整體式和模塊式兩類(lèi)。
（1）整體式plc整體式plc是將電源、cpu、i/o接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型plc一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式plc由不同i/o點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱(chēng)主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。基本單元內(nèi)有cpu、i/o接口、與i/o擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或eprom寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有i/o和電源等，沒(méi)有cpu。基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式plc一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。