可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器 可编程逻辑控制器（ PLC ）或可编程控制器是一种用于机电自动化进程的数字化计算机，如控制机器的工厂组装生产线，机动游戏机或照明装置。 PLC被使用在许多行业和机器中，如包装和半导体设备。不同于普通用途计算机，可编程控制器是专为多输入和输出而安排的，扩展温度范围，豁免电气噪声，抗振动和冲击。来控制机器操作的程序通常存储在备用电池或非易失性存储器。一个PLC是一个例子，因为实时系统的输出结果必须出示针对输入的条件范围的时间内，否则会导致意想不到的操作。 PLC和其他计算机的主要区别是外部的严重情况（如灰尘，潮湿，热，冷） ，并且拥有该设施的广泛的输入/输出（ I / O ）的安排。 PLC的连接是建立在传感器和驱动器，PLC的阅读限位开关，模拟过程变量（如温度和压力） ，以及复杂的立场定位系统上的。一些PLC使用机器视觉。在驱动器方面， PLC的运行电机，气动或液压缸，磁继电器，螺线管，或模拟输出。输入/输出DE 安排可建成一个简单的公司，或公司可能有插上外部I / O模块的PLC连接到电脑网络。

系统规模 一个小型的公司将有一个固定数量的连接建立投入和产出。通常情况下，如果没有足够的I / O模块可以扩展。 模块化的PLC有底盘（也称为机架）将其置于不同的功能模块。处理器和I / O模块的选择是定制的特殊应用。几个机架可以由一个单独的处理器，并可能有成千上万的投入和产出。一个特殊的高速串行I / O连结使用，使机架可以分散远离处理器，从而降低了大型工厂的布线成本。

用户界面 PLC可能需要与他人互动的目的配置，报警报告或日常控制。 人机界面（ HMI ）是用于这一目的。 HMIs又称为多媒体资讯系统（人机界面）和GUI （图形用户界面） 。 一个简单的系统可以使用按钮和灯的互动用户。文字显示可以及图形化的触摸屏。更复杂的系统使用一种编程和监控软件的计算机上安装，与PLC的连接通过通信接口。

通信 通常PLC的通信端口内置9针串口和可选择的RS485总线和以太网。 Modbus协议， BACnet或DF1通常是作为一个通信协议。其他选项包括各种现场总线，如DeviceNet网络或Profibus现场总线。其他通信协议可用于列出清单的自动化协议中。 最现代的PLC可以通过网络与其他一些系统连接，如电脑运行的SCADA （监控和数据采集系统）系统或网络浏览器。 在较大的I / O系统中使用PLC有可能造成通信处理器之间的点对点（ P2P ）。这使得个别地区的一个复杂的过程，有个人的控制，同时允许各子系统，以统筹的通信联系。这些通讯联系也常常被用于人机接口设备，如键盘或PC型工作站。当今的某些PLC的可以在广泛的媒体，包括RS - 485接口，同轴电缆，甚至以太网。这使得个别地区的一个复杂的过程，有个人的控制，同时允许各子系统，以统筹通信的联系。这些通讯联系也常常被用于人机接口设备，如键盘或PC型工作站。当今的某些PLC的可以用在广泛的媒介，包括RS - 485接口，同轴电缆，甚至以太网。

可编程控制器与其他控制系统 PLC可以良好的适应各种自动化任务。在制造业的这些都是典型的工业加工制造成本在开发和维护的自动化系统是相对高的费用总额的自动化，并改变其系统预计的运行寿命。PLC控制的输入和输出设备兼容工业试验装置和控制;小电气设计是需要的，设计的中心问题是序列行动梯形的逻辑（或功能图）符号。通常PLC的应用是高度定制的系统，包装的PLC与具体定制的控制器设计相比是比较低的成本，。另一方面，在大规模生产的商品中，自定义的控制系统是在经济中成本较低的组成部分，它可以式最佳选择，而不是“通用”的解决方案，并在非经常性工程费用散布在数以百万计的单位中。 不同的技术使用在大批量或非常简单的固定自动化任务中。例如，消费者洗碗机将由成本只有几美元的机电凸轮计时器的生产数量来控制。 微控制器的设计将酌情将数百或数千台的制作和开发成本（设计，电源供应器及输入/输出硬件）可以分布在许多销售中，并在最终用户将不再需要改变控制。汽车的应用是一个例子;数以百万计的单位都建立了该系统，每年只有极少数最终用户改变这些控制器的编程。然而，一些特殊车辆，如过境的经济巴士利用PLC的不定制设计的控制，因为数量少，开发成本将是不经济的。 非常复杂的过程控制，如用于化学工业，可能需要的算法和性能会超越PLC甚至高性能PLC的能力。非常高的速度或精度控制也可能需要量身定制的解决方案，例如，飞机的飞行控制。 可编程控制器被广泛应用于运动控制，定位控制和转矩控制。一些制造商生产的运动控制单元集成的PLC ，使集团的代码（包括数控机床）可以用来指示机器运动。 PLC可能包括逻辑单变量反馈的模拟控制环路，一个“比例，积分，导数”或“PID控制器” 例如，PID回路可用于控制制造过程的温度。历史上的PLC通常配置只有少数模拟控制回路; 如果进程需要数百或数千循环，分布式控制系统（ DCS ）将代替使用。由于PLC的已经变得更加强大， DCS与PLC之间的边界的应用已不那么明显。 PLC的也有类似远程终端单元的功能。一个终端，然而，通常不支持控制算法或控制回路。硬件迅速变得更加强大和更便宜，电大， PLC和DCS的功能越来越重叠，许多厂商出售有PLC功能的电大，反之亦然。在电大和PLC上该行业有标准的国际电工委员会61131-3功能块语言编写程序，但几乎所有的供应商也提供专有的替代品和相关的开发环境。

数字和模拟信号 数字或离散信号表现为二进制开关，收益率只是一个开或关的信号（ 1或0 ， 真或假的 ，分别） 。按钮，限位开关，光电传感器和设备提供了一个离散信号的例子。离散信号传送使用电压或电流，在一个特定范围内设计了常开和常闭。例如，一个PLC可能会使用24伏直流电的I / O ，值高于22伏直流电代表开，值低于2伏直流电代表关，中间值未定义。最初， PLC只有离散I / O。 模拟信号是一样的音量控制，零和全尺寸有一个平均的价值。这些通常解释为整数（计数）的可编程控制器，各种范围的准确性取决于设备的数量和可用来存储比特的数据。通常PLC使用16位有符号二进制处理器，整数值是有限-32,768和32767之间。压力，温度，流量，重量往往代表的模拟信号。模拟信号可以使用电压或电流的大小成正比的价值进程的信号。例如，模拟4-20mA或0 - 10 V输入将被转化成一个整型值为0 - 32767 。 目前的投入敏感电气噪声（即从焊工或电动马达启动）比电压输入少。

例如 作为一个例子，说一个设施需要蓄水的水箱设施。水是该系统中的另一个设施，根据需要，我们的范例的系统，必须对水位进行控制。 只用数字信号的PLC，该PLC有两个数字输入的浮动开关（低电平，高电平） 。当水位高于开关的设定值它会关闭，并传递一个输入信号。该PLC采用了数字的打开和关闭输出进气门进入蓄水池。 当水位下降，这样的低电平浮动开关关闭（跌） ，临立会打开阀门，让更多的水进入。一旦水位上涨，这样高电平浮动开关（上）临立会关闭，进水口停止进水。这就是一个认证逻辑得例子。在某些条件下输出是关闭的直到电路坏掉。 模拟系统可能使用水压力传感器或负载细胞，和一个可调（节流）滴出罐，调节阀缓慢调节注水回油箱。 在这一体系中，以避免'抖动'的调整，可以用坏了的阀门，许多PLC的纳入“滞后” ，基本上实现了“死区”的活动。一名技术员调整死区，因此这一举动使阀门的动作只有一个重大的变化率。这将最大限度地减少阀门的运动，并减少其磨损。 真实的系统可能会用结合起来的办法，利用浮动开关和简单的阀门，防止泄漏，并率传感器和速度阀优化加息，并防止水锤。备份和维护方法可以使一个真正的系统非常复杂。

编程 PLC程序通常是在个人电脑上书写一个特别的程序，然后下载一个直接连接电缆或一个网络到PLC上。该程序是储存在PLC无论是在电池备份RAM或其他一些非挥发性快闪记忆体中。通常，一个PLC可以编程，以取代成千上万的继电器。 根据国际电工委员会61131-3标准，基于PLC的编程可以使用标准的编程语言。图形符号编程所谓顺序功能图适用于某些特定的可编程控制器。 最近，国际标准IEC 61131-3已成为流行。目前，国际电工委员会的定义5 61131-3编程语言的可编程控制系统： FBD （功能框图） ，LD（梯形图） ，意法半导体（结构化文本，类似于帕斯卡尔编程语言） ，白细胞介素（指令表，类似于汇编语言）和证监会（顺序功能图） 。这些技术强调逻辑组织的行动。 虽然PLC编程的基本概念是在所有制造商，不同的I / O处理，存储组织和指令集意味着PLC程序从未完全不同的制造商之间互换。即使在同一产品线单一的制造商，不同的模型可能无法直接兼容。

起源 PLC的发明是基于美国汽车制造业的需要。可编程控制器最初是通过对汽车业的软件修改取代了重新布线的硬连线控制面板生产模式改变的。 之前的PLC ，控制，排序，和安全联锁逻辑汽车制造业完全使用数百或数千继电器，凸轮定时器，和鼓音序器和专用闭环控制器。更新的过程等设施，每年模型转换是非常耗时和昂贵的，因为中继系统需要重铺电线的熟练技工。 在1968年通用汽车公司（自动传输司通用汽车公司）发出了征求电子替代硬盘有线中继系统的建议书。 中标投标书来自贝德福德联营贝德福德，马萨诸塞州。第一个PLC，指定了084 ，因为它是贝德福德联营公司的第八十四项目的结果。贝德福德协会开始了一个新的公司，致力于开发，制造，销售和服务这一新的产品：莫迪康，这为模块化数字控制器。其中一个人的工作项目是切尼莫雷，被认为PLC之“父” 。1977年莫迪康的品牌就销售给古尔德电子，后来又收购了德国公司AEG公司，然后由法国施耐德电气收购，而且是目前的拥有者。 现在第一个084内置展出莫迪康的总部设在北马萨诸塞州安多弗。它是由莫迪康提交给通用汽车，当单位退休后，会有近20年的不间断的服务。莫迪康使用84绰号在其产品系列，直到984制造它的外观。 汽车行业仍然是最大的一个PLC的用户。