PLC -- 可编程逻辑控制器
PLC -- 可编程逻辑控制器
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），一种具有微处理器的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载存储器内存储与运行。可编程控制器由内部CPU，指令及数据存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元所模块化组成。PLC可接收（输入）及发送（输出）多种类型的电气或电子信号，并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。
国际电工委员会（IEC）在其标准中将PLC定义为：
“可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”
PLC的特点：
- 编程方便，现场可修改程序；
- 维修方便，采用模块化结构；
- 可靠性高于继电器控制设备；
- 体积小于继电器控制设备；
- 数据可直接送入计算机；
- 成本可与继电器控制设备竞争；
- 输入可以是交流115V；
- 输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；
- 在扩展时，原系统只要很小变更；
- 用户程序存储器容量能扩展。
PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，控制方式大致可归纳为如下几类：
1.开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2.模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
3.运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4.过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5.数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
6.通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
PLC的基本结构
可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本组成如下图所示，基本构成详细描述如下：
电源模块
有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源如果为交流电源通常为220VAC或110VAC，若为直流电源常用的为24V。
中央处理器
PLC中的CPU是PLC的核心，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入设备送来的状态或数据，并存入规划的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与个人计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有周边芯片、总线界面及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、存储器容量等。
存储器
存储器主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。PLC内部会存放撰写完成编辑的程序指令及数据，通常也可使用RAM或EEPROM等专用存储器卡片方式扩展，但扩展能力得依各厂牌与型号有所不同。
输入/输出单元
PLC的对外功能，主要是通过各种输入/输出模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入寄存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
输入单元是用来链接截取输入组件的信号动作并透过内部总线将数据送进存储器由CPU处理驱动程序指令部分。PLC输入模块PLC系统的架构和输入模块产品的选择端视需要被监测的输入信号位准而定。
来自不同类型被监测的传感器与流程控制之变量信号，可以涵盖从±10mV至±10V的输入信号范围。
输出单元是用来驱动外部负载的接口，主要原理是由CPU处理以书写在PLC里的程序指令，判断驱动输出单元在进而控制外部负载，如指示灯、电磁接触器、继电器、气（油）压阀等。
PLC输出模块在工业环境中用来控制制动器、气阀及马达等的PLC系统模拟输出范围包括±5V、±10V、0V到5V、0V到10V、4到20mA、或0到20mA等。
通信
现在PLC大多具有可扩展通信网络模块的功能，简单的PLC以BUS缆线或RS-232方式通信链接，较高端的PLC会采用USB或以太网方式做通信链接。它使PLC与PLC之间、PLC与个人计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信网络功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。当然，PLC之间的通信网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通信，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通信协议靠近，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通信与网络。
PLC通信协议规格可分为RS-232、RS-422、RS-432、RS-485、IEEE 1394、IEEE-488（GPIB），其中RS-432最为少见。当前国际中最常用的通信协议为MODBUS-ASCII模式及MODBUS-RTU模式，此为Modicon公司所制定的通信协议。PROFIBUS则为西门子公司所制定。日本三菱电机则推出CC-LINK通信协议。
外部设备
外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类
- 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设置、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。
- 监控设备：数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。
- 存储设备：有存储卡、存储磁带、软盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。
- 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读入器，输入模拟量的电位器，打印机等。
内部组件
PLC在程序设计过程中，会利用到内部存储器，规划许多顺序控制程序上常会使用到的组件，这些组件包括：输入继电器、输出继电器、补助继电器、计数器、计时器、数据寄存器等主要组件，各组件功能与使用方法，说明如下：
- 输入接点与输出接点：用于PLC与外部组件之间的状态发送。可连接外部器件，及按钮开关、选择开关、光电开关、数字开关等，使用过大电流将会造成内部接点组件损坏。
- 辅助继电器：用来取代传统顺序控制中的继电器。传统继电器包括接点与线圈两部分，但实际上PLC是以内部存储器来记忆补助继电器之状态，若线圈被驱动则将1写入，否则将0写入。
- 计数器：在程序中被用来计算重复动作的次数。
- 计时器：用来计算动作的时间长短。
- 数据寄存器：用来存储字符组之数值或字符数据（Data）。