可編程控制器，英文稱ProgrammableLogicController，簡稱PLC。PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內存中的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制。 PLC基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。

普遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。 1.1實現(xiàn)控制要點 輸入輸出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。 輸入輸出信息變換靠運行存儲于PLC內存中的程序實現(xiàn)。PLC程序既有生產廠家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶自行開發(fā)的應用(用戶)程序。

系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序可靠運行及信號與信息轉換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設計。什么樣的控制要求，就應有什么樣的用戶程序。 可靠物理實現(xiàn)主要靠輸人(bbbbb)及輸出(OUTPUT)電路。PLC的I/O電路，都是專門設計的。輸入電路要對輸入信號進行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內部計算機電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。

輸出電路還要進行功率放大，以足以帶動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。 I/O電路是很多的，每一輸入點或輸出點都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用點，一般也就有多少個I/O用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。 輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點都有一個對應的存儲其信息的暫存器。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點。輸出鎖存器與輸出點也是一一對應的 這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是PLC處理器I/O口的寄存器。PLC的工作原理為：當PLC控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)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。

1、輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。

輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。

2、用戶程序執(zhí)行階段

在用戶程序執(zhí)行階段，PLC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)。

3、輸出刷新階段

當掃描用戶程序結束后，PLC控制器就進入輸出刷新階段。

在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)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。

PLC的基本結構為：

1、中央處理單元

中央處理單元(CPU)是PLC控制器的控制中樞。

它按照PLC控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據;檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。

2、存儲器

存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。

存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

3、電源

PLC控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。

如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。

4、程式輸入裝置

負責提供操作者輸入、修改、監(jiān)視程式用作的功能。

PLC的主機由CPU、存儲器(EPROM、RAM)、輸入/輸出單元、外設I/O接口、通信接口及電源組成。對于整體式PLC，這些部件都在同一個機殼內。

而對于模塊式PLC，各部件獨立封裝，稱為模塊，各模塊通過機架和電纜連接在一起。

主機內的各個部分均通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據總線連接，根據實際控制對象的需要配備一定的外部設備，構成不同的PLC控制系統(tǒng)。

常用的外部設備有編程器、打印機、EPROM寫入器等。PLC可以配置通信模塊與上位機及其他的PLC進行通信，構成PLC的分布式控制系統(tǒng)。

下面分別介紹PLC的各組成部分及其作用，以便用戶進一步了解PLC的控制原理和工作過程。

(1)CPU

CPU是PLC的控制中樞，PLC在CPU的控制下有條不紊地協(xié)調工作，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場的各個設備進行控制。CPU由微處理器和控制器組成，它可以實現(xiàn)邏輯運算和數(shù)學運算，協(xié)調控制系統(tǒng)內部各部分的工作。

控制器的作用是控制整個微處理器的各個部件有條不紊的進行工作，它的基本功能就是從內存中讀取指令和執(zhí)行指令。

(2)存儲器

PLC配有兩種存儲器，即系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能訪問和修改這部分存儲器的內容。

用戶存儲器用來存放編制的應用程序和工作數(shù)據狀態(tài)。存放工作數(shù)據狀態(tài)的用戶存儲器部分也稱為數(shù)據存儲區(qū)，它包括輸入/輸出數(shù)據映像區(qū)、定時器/計數(shù)器預置數(shù)和當前值的數(shù)據區(qū)及存放中間結果的緩沖區(qū)。

PLC的存儲器主要包括以下幾種。

(1)只讀存儲器

(2)可編程只讀存儲器

(3)可擦除可編程只讀存儲器

(4)電可擦除可編程只讀存儲器

(5)隨機存取存儲器

(3)輸入/輸出(I/O)模塊

①開關量輸入模塊

開關量輸入設備是各種開關、按鈕、傳感器等，PLC的輸入類型通?？梢允侵绷鳌⒔涣骱徒恢绷?。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內部提供。

②開關量輸出模塊

輸出模塊的作用是將CPU執(zhí)行用戶程序所輸出的TTL電平的控制信號轉化為生產現(xiàn)場所需的，能驅動特定設備的信號，以驅動執(zhí)行機構的動作。

(4)編程器

編程器是PLC重要的外部設備，利用編程器可將用戶程序送入PLC的用戶程序存儲器，調試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器從結構上可分為以下三種類型。

(1)簡易編程器

(2)圖形編程器

(3)通用計算機編程器

(5)電源

電源單元的作用是把外部電源(220V的交流電源)轉換成內部工作電壓。外部連接的電源，通過PLC內部配有的一個專用開關式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉化為PLC內部電路需要的工作電源(直流5V、±12V、24V)，并為外部輸入元件(如接近開關)提供24V直流電源(僅供輸入端點使用)。驅動PLC負載的電源由用戶提供。

西門子PLC

一、集中采樣

順序讀取所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將所讀取的信息存到輸入映像寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新;

由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映像寄存器中的內容也不會變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會改變。

二、周期循環(huán)掃描

PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期;

按先上后下，先左后右的步序，對梯形圖程序進行逐句掃描并根據采樣到輸入映像寄存器中的結果進行邏輯運算，運算結果再存入有關映像寄存器中;

如遇到程序跳轉指令，則根據跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址;

由于PLC是串行工作，所以PLC的運行結果與梯形圖的順序有關。

三、集中輸出

時序處理完畢后，將所有輸出映像寄存器中各點的狀態(tài)，轉存到輸出鎖存器中，再通過輸出端驅動外部負載。