可編程控制器的應用逐漸增多,，大家對于可編程控制器或多或少有所了解,。為進一步增進大家對可編程控制器的認識,，本文將對可編程控制器發(fā)展歷程,、可編程控制器CPU構成等諸多PLC基礎知識予以介紹,。
PLC可編程控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器,，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的,。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序,，執(zhí)行邏輯運算,順序控制,，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令,，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程,。DCS集散系統(tǒng): DCS英文全稱 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全稱為集散型控制系統(tǒng),。DCS可以解釋為在模擬量回路控制較多的行業(yè)中廣泛使用的，盡量將控制所造成的危險性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術產品,。DCS一般由五部份組成：1：控制器2：I/O板3：操作站4：通訊網(wǎng)絡5：圖形及遍程軟件,。
一、PLC的發(fā)展歷程
在工業(yè)生產過程中,，大量的開關量順序控制,，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制,，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集,。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的,。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置,，首次采用程序化的手段應用于電氣控制,，這就是第一代可編程控制器，稱Programmable Controller(PC),。
個人計算機(簡稱PC)發(fā)展起來后,，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點,，可編程控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC),，現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC,。
PLC的定義有許多種,。國際電工委員會(IEC)對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計,。它采用可編程序的存貯器,，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制,、定時,、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的,、模擬的輸入和輸出,，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P設備,，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計,。
上世紀80年代至90年代中期,，是PLC發(fā)展最快的時期,，年增長率一直保持為30~40%。在這時期,，PLC在處理模擬量能力,、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高,，PLC逐漸進入過程控制領域,，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。
PLC具有通用性強,、使用方便,、適應面廣、可靠性高,、抗干擾能力強,、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位,，在可預見的將來，是無法取代的,。
二,、PLC的構成
從結構上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種,。固定式PLC包括CPU板,、I/O板、顯示面板,、內存塊,、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體,。模塊式PLC包括CPU模塊,、I/O模塊、內存,、電源模塊,、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置,。
三,、CPU的構成
CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用,，每套PLC至少有一個CPU,，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),，并存入規(guī)定的寄存器中,，同時,，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后,，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路,。
CPU主要由運算器,、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù),、控制及狀態(tài)總線構成,，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路,。內存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù),，是PLC不可缺少的組成單元。
在使用者看來,，不必要詳細分析CPU的內部電路,，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,，由它讀取指令,、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制,。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算,，并存儲運算的中間結果,，它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內存容量是PLC的重要參數(shù),，它們決定著PLC的工作速度,，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模,。
四,、I/O模塊
PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分(I/O)完成的,。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài),。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng),，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入(DI),，開關量輸出(DO),，模擬量輸入(AI),，模擬量輸出(AO)等模塊。
開關量是指只有開和關(或1和0)兩種狀態(tài)的信號,，模擬量是指連續(xù)變化的量,。常用的I/O分類如下：
開關量：按電壓水平分，有220VAC,、110VAC,、24VDC，按隔離方式分,，有繼電器隔離和晶體管隔離,。
模擬量：按信號類型分，有電流型(4-20mA,0-20mA),、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,，按精度分，有12bit,14bit,16bit等,。
除了上述通用IO外,，還有特殊IO模塊，如熱電阻,、熱電偶,、脈沖等模塊。
按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制,。
五、電源模塊
PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源,。同時,，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源(220VAC或110VAC),，直流電源(常用的為24VAC),。
六、底板或機架
大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,，其作用是：電氣上,，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊,，機械上,，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體,。
七,、PLC系統(tǒng)的其它設備
1,、編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行,、檢查維護不可缺少的器件,，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定,、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器,，目前一般由計算機(運行編程軟件)充當編程器,。
2、人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕,，目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應用越來越廣泛,，由計算機(運行組態(tài)軟件)充當人機界面非常普及。
3,、輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),，如EPROM、EEPROM寫入器,、條碼閱讀器,，輸入模擬量的電位器，打印機等,。
八,、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)
依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數(shù)據(jù),。因此,，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡就是控制器"的觀點說法,。
PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息,，形成一個統(tǒng)一的整體,，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口,，還有一些內置有支持各自通信協(xié)議的接口,。
PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性,，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準,，PLC各廠家均有采用。
