PLC定义是什么？
可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
PLC的分类
PLC产品种类繁多，规格和性能各不相同。PLC，通常根据结构形式、功能和功能的差异I/O大致分类点数等。
1.按结构形式分类
根据PLC可将结构形式PLC分为整体式和模块式两类。
（1）整体式PLC
整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件集中在机箱内，如图所示。结构紧凑，体积小，价格低廉。PLC这种整体结构一般采用。整体式。PLC由不同I/O点数的基本单元(也称主机)和扩展单元由基本单元组成CPU、I/O接口、与I/O与编程器或扩展的扩展口和与编程器或EPROM写入器连接的接口等。；扩展单元中只有I/O而不是电源CPU。扁平电缆通常用于连接基本单元和扩展单元。PLC还可配备特殊功能单元。
（2）模块式PLC
模块式PLC将PLC每个组件分别制成几个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的包含在模块中CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC该模块由框架或基板和各种模块组成，安装在框架或基板的插座上，如图所示。该模块模式PLC其特点是配置灵活，可根据需要选择不同规模的系统，装配方便，便于扩展和维护。PLC一般采用模块结构。
还有一些PLC将整体式和模块式的特征结合起来，形成所谓的叠加式PLC。叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口也是自己独立的模块，但它们是通过电缆连接的，每个模块都可以层层叠加。
根据PLC的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。
（1）低档PLC
低档PLC具有逻辑操作、定时、计数、移位、自诊断、监控等基本功能，还具有少量模拟输入/输出、算术操作、数据传输、比较和通信功能，主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟控制。
（2）中档PLC
中档PLC除具有低档PLC除功能外，还具有较强的模拟输入/输出、算术操作、数据传输与比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信网络等功能，有的还可以增加中断控制，PID适用于复杂控制系统的控制等功能。
（3）高档PLC
高档PLC除具有中档PLC除功能外，还增加了符号算术操作、矩阵操作、位逻辑操作、平方根操作等特殊功能函数的操作、制表和表格传输功能。PLC具有较强的通信网络功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。
3.按I/O点数分类
根据PLC的I/O多少点，可以PLC分为小、中、大三类。
（1）小型PLC
小型PLC的I/O点数小于256，有单点CPU用户存储容量为8或16位处理器4KB例如：三菱FX0S系列。
（2）中型PLC
中型PLC的I/O点数为256~2048CPU，用户存储容量为2~8KB。
（3）大型PLC
大型PLC的I/O点数大于2048，有多少？CPU用户存储容量为8~16位或32位处理器KB。
世界上，PLC产品可分为三大类，一类是美国产品，一类是欧洲产品，一类是日本产品。美国和欧洲PLC因此，美国和欧洲在相互隔离的情况下独立研发技术PLC产品差异明显。PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品具有一定的继承性，但日本的主要产品定位为小型产品PLC上。
常见的PLC如表所示。
PLC功能及应用领域
PLC设计、制造和开发综合继电器接触器控制和计算机灵活方便的优点，使PLC它具有许多其他控制器无法比拟的特性。
1.PLC的功能
PLC以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术，具有可靠性高、体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，广泛应用于冶金、能源、化工、交通、电力等领域，成为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。
(1)开关量逻辑控制
PLC逻辑操作能力强，能实现各种简单复杂的逻辑控制。PLC它取代了传统继电器接触器的控制。
(2)模拟量控制
PLC中配置有A/D和D/A转换模块。A/D模块可将现场的温度、压力、流量、速度等模拟量转换为数字量PLC微处理器处理(微处理器只处理数字量)，然后控制；或者通过D/A模块转换成模拟量，然后控制被控对象PLC控制模拟量。
(3)过程控制
现代大中型PLC一般配备PID闭环过程控制可以控制模块。当控制过程中某个变量偏差时，PLC能按照PID算法计算正确的输出，然后控制生产过程的调整，并将变量保持在整定值上。目前，许多小型PLC也具有PID控制功能。
(4)定时和计数控制
PLC它具有很强的定时和计数功能，可以为用户提供数十甚至数百或数千个定时器和计数器。用户在编写用户程序时可以随意设置计时时间和计数值，或者操作人员可以在工业现场通过编程器设置。如果用户需要计算高频信号，可以选择高速计数模块。
(5)顺序控制
可用于工业控制PLC步进指令编程或使用移位寄存器编程来实现顺序控制。
(6)数据处理
现代的PLC它不仅可以进行算术操作、数据传输、排序和表格检查，还可以进行数据比较、数据转换、数据通信、数据显示和打印，具有较强的数据处理能力。
2.PLC的应用领域
目前，PLC广泛应用于国内外钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保、文化娱乐等行业。
(1)开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域取代了传统的继电器电路，实现了逻辑控制和顺序控制；可用于注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀装配线等多机组控制和自动化装配线。
(2)模拟量控制
在工业生产过程中，温度、压力、流量、液位度、压力、流量、液位和速度。PLC为了处理模拟量，模拟量与数字量之间必须实现A/D转换及D/A转换。
(3)运动控制
PLC可用于控制圆周运动或直线运动。在控制机构配置方面，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，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几乎所有制造商的产品都具有运动控制功能，广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
(4)过程控制
工艺控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制，广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。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调整是闭环控制系统中常用的调整方法，大中型PLC都有PID目前模块很多小PLC还具有此功能模块。
(5)数据处理
现代PLC它具有数学操作（包括矩阵操作、函数操作、逻辑操作）、数据传输、数据转换、排序、表检查和到位操作等功能，可以完成数据的收集、分析和处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值进行比较，然后完成一定的控制操作；通信功能也可以传输到其他智能设备，或打印表。数据处理通常用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；
(6)通信和联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备之间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展迅速PLC厂家都很重视PLC各自的网络系统相继推出了通信功能。新生产的PLC都有通信接口，通信非常方便。
PLC基本结构和工作原理
作为一种工业控制计算机，PLC结构与普通计算机相似；但由于使用场合和目的的不同，结构有所不同。
1.PLC的硬件组成
PLC硬件系统的基本结构如下
PLC的主机由CPU、存储器（EPROM、RAM）、输入/输出单元，外设I/O接口、通信接口和电源组成。PLC，这些部件都在同一个外壳里。PLC，各部件独立包装，称为模块，每个模块通过框架和电缆连接在一起。主机的各部分通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，形成不同的组成部分PLC控制系统。编程器、打印机、EPROM写入器等。PLC可配置通信模块、上位机等PLC通信，构成PLC分布式控制系统。
下面分别介绍PLC用户可以进一步了解每个组件及其功能PLC控制原理和工作过程。
（1）CPU
CPU是PLC控制中心，PLC在CPU在控制下有序协调工作，实现现场各设备的控制。CPU它由微处理器和控制器组成，可以实现逻辑和数学操作，协调控制系统各部分的工作。
控制器的功能是控制整个微处理器的各个部件有序工作，其基本功能是从内存中读取和执行指令。
（2）存储器
PLC配备系统存储器和用户存储器两种存储器。系统存储器用于存储系统管理程序，用户无法访问和修改这部分存储器的内容。用户存储器用于存储编制的应用程序和工作数据状态。存储工作数据状态的用户存储器部分也称为数据存储区，包括输入/输出数据图像区、定时器/计数器预先置数和当前值的数据区及存放中间结果的缓冲区。
PLC的存储器主要包括以下几种。
（1）只读存储器
（2）可编程只读存储器
（3）可擦除可编程只读存储器
（4）电可擦除可编程只读存储器
（5）随机存取存储器
（3）输入/输出（I/O）模块
①开关量输入模块
开关量输入设备是各种开关、按钮、传感器等，PLC的输入类型通常可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。
②开关量输出模块
输出模块的作用是将CPU执行用户程序所输出的TTL电平的控制信号转化为生产现场所需的，能驱动特定设备的信号，以驱动执行机构的动作。
（4）编程器
编程器是PLC重要的外部设备，利用编程器可将用户程序送入PLC的用户程序存储器，调试程序、监控程序的执行过程。编程器从结构上可分为以下三种类型。
（1）简易编程器
（2）图形编程器
（3）通用计算机编程器
（5）电源
电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5V、±12V、24V），并为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源（仅供输入端点使用）。
2.PLC的软件组成
PLC的软件由系统程序和用户程序组成。
系统程序由PLC制造厂商设计编写，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序及监控程序等。
PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。
1.图形式指令结构
2.明确的变量常数
3.简化的程序结构
4.简化应用软件生成过程
PLC的基本工作原理
PLC扫描的工作方式主要分三个阶段，即输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。如图所示。
1.输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入的是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2.用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算；然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态，或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态，或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；
当用户程序扫描结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
输入/输出滞后现象
从PLC的工作过程，可以总结如下几个结论。
·以扫描的方式执行程序，其输入/输出信号间的逻辑关系存在着原理上的滞后。扫描周期越长，滞后就越严重。
·扫描周期除了包括输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段三个主要工作阶段所占的时间外，还包括系统管理操作占用的时间。其中，程序执行的时间与程序的长短及指令操作的复杂程度有关，其他基本不变。