在這個自動化風(fēng)起云涌的時代，PLC（可編程邏輯控制器）就像一個幕后英雄，默默支撐著工業(yè)生產(chǎn)的大梁。雖然PLC是工業(yè)自動化的中流砥柱。但別被它那看似復(fù)雜的外表所嚇倒，其實，掌握PLC的基礎(chǔ)知識，就像是拿到了一把打開工業(yè)自動化大門的金鑰匙。
今天，就讓我們一探究竟那些學(xué)PLC必須懂的基礎(chǔ)知識，讓你在自動化的道路上，不僅走得快，更走得穩(wěn)。
PLC不只是一個簡單的控制盒，它可是包含了各種高科技元件。除了核心的CPU、存儲器和通信接口，它還配備了各種與工業(yè)現(xiàn)場緊密相關(guān)的接口：
輸入接口：接收來自被控設(shè)備的信號，通過光電耦合器件將這些信號傳遞給內(nèi)部電路。
輸出接口：將程序的執(zhí)行結(jié)果通過光電耦合器件傳遞出去，控制外部設(shè)備的動作。
一個PLC系統(tǒng)就像一個微型電腦，它由幾個關(guān)鍵部分組成：
CPU：PLC的大腦，指揮所有的操作，處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行程序。
存儲器：保存系統(tǒng)和用戶的程序與數(shù)據(jù)。
I/O接口：連接PLC與現(xiàn)場設(shè)備的橋梁，接受信號并輸出控制指令。
通信接口：與其他設(shè)備（如監(jiān)視器、打印機(jī)）進(jìn)行信息交換的窗口。
電源：為整個系統(tǒng)提供能源的心臟。
根據(jù)需要，PLC的輸出接口可以分為幾種類型，每種都有其獨特的特點：
晶閘管輸出型：適用于交流負(fù)載，響應(yīng)速度快，適合高頻操作。
晶體管輸出型：專為直流負(fù)載設(shè)計，響應(yīng)速度同樣快，適合高頻操作。
繼電器輸出型：既可以控制交流也可以控制直流負(fù)載，但速度較慢，適合低頻應(yīng)用。
PLC的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以分為幾種類型，各有其優(yōu)缺點：
整體式：將所有組件集中在一個機(jī)箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，適合小型應(yīng)用。
模塊式：各部分分成獨立的模塊，方便擴(kuò)展和維護(hù)，適合中大型系統(tǒng)。
疊裝式：結(jié)合整體式和模塊式的優(yōu)點，靈活配置且體積小巧。
PLC的操作是按一定的時間周期進(jìn)行的，這個周期稱為掃描周期。掃描周期包括以下幾個階段：
內(nèi)部處理：系統(tǒng)自檢和內(nèi)部數(shù)據(jù)處理。
通信服務(wù)：處理與其他設(shè)備的通信。
輸入處理：采集輸入信號。
程序執(zhí)行：根據(jù)輸入信號執(zhí)行用戶程序。
輸出處理：將執(zhí)行結(jié)果輸出到控制設(shè)備。
掃描周期的長短取決于CPU的速度、硬件配置和用戶程序的復(fù)雜度。
PLC采用循環(huán)掃描的方式執(zhí)行用戶程序，這包括三個主要階段：
輸入采樣：讀取所有輸入信號。
程序執(zhí)行：按順序執(zhí)行用戶程序。
輸出刷新：將程序的執(zhí)行結(jié)果輸出到控制設(shè)備。
與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC具有以下顯著優(yōu)點：
靈活性：通過編程實現(xiàn)控制，易于更改和擴(kuò)展控制功能。
抗干擾能力：采用串行工作方式，減少了電磁干擾的影響。
速度快：PLC的觸點相當(dāng)于微秒級的觸發(fā)器，遠(yuǎn)快于機(jī)械觸點。
計時和計數(shù)功能：PLC具有高精度的定時和計數(shù)能力，是繼電器系統(tǒng)無法比擬的。
可靠性：PLC采用微電子技術(shù)，具有高可靠性和自檢功能，能及時發(fā)現(xiàn)故障。
由于PLC采用集中采樣和輸出的循環(huán)掃描方式，輸入信號只有在輸入采樣階段才能被讀入，程序的執(zhí)行結(jié)果也只有在輸出刷新階段才被輸出。這種設(shè)計可能導(dǎo)致輸出響應(yīng)的滯后。要提高I/O的響應(yīng)速度，可以采用分時采樣和刷新，或使用智能化I/O接口。
選擇PLC時，需考慮以下幾個方面：
機(jī)型選擇：根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、功能要求、響應(yīng)速度和可靠性等因素選擇。
容量選擇：基于I/O點數(shù)和用戶存儲容量進(jìn)行選擇。
I/O模塊選擇：包括開關(guān)量和模擬量模塊的選擇，以及特殊功能模塊的需求。
電源模塊和編程器：這些輔助設(shè)備也是選擇PLC時的重要考慮因素。
PLC的工作方式包括集中采樣和集中輸出：
集中采樣：在一個掃描周期內(nèi)，只在輸入采樣階段采集輸入信號，其他時間輸入端處于封鎖狀態(tài)。
集中輸出：在一個掃描周期內(nèi)，只有在輸出刷新階段才更新輸出狀態(tài)，其他時間輸出狀態(tài)保持不變。
這種方式提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，但也可能導(dǎo)致輸入/輸出的響應(yīng)滯后。
PLC采用集中采樣、集中輸出和循環(huán)掃描的工作方式。其特點包括：
集中采樣：在一個掃描周期內(nèi)，只在輸入采樣階段采集輸入信號。
集中輸出：在一個掃描周期內(nèi)，只在輸出刷新階段更新輸出狀態(tài)。
循環(huán)掃描：PLC按照一定的順序反復(fù)執(zhí)行多個操作，周而復(fù)始地運行。
電磁接觸器由電磁機(jī)構(gòu)、觸點、滅弧裝置、釋放彈簧機(jī)構(gòu)、支架與底座等部分組成。其工作原理如下：
當(dāng)電磁線圈通電時，產(chǎn)生磁場，使靜鐵心吸引銜鐵，驅(qū)動觸點動作。常閉觸點斷開，常開觸點閉合。
當(dāng)線圈斷電時，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下回到原位，觸點恢復(fù)到原始狀態(tài)。
PLC是一種專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的電子裝置，具有可編程存儲器，用于存儲和執(zhí)行邏輯運算、順序控制、計時和計數(shù)等操作。它通過數(shù)字或模擬輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其外圍設(shè)備的設(shè)計旨在易于與工業(yè)控制系統(tǒng)集成，并且能夠靈活擴(kuò)展其功能。
PLC系統(tǒng)和傳統(tǒng)的繼電接觸器系統(tǒng)在幾個方面存在差異：
組成器件不同：PLC使用微電子器件，而繼電器系統(tǒng)使用機(jī)械觸點。
觸點數(shù)量：PLC的觸點是程序化的，可以無限擴(kuò)展，而繼電器的觸點數(shù)量有限。
控制方法：PLC通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)控制，繼電器系統(tǒng)則依賴硬件連接。
PLC憑借其靈活性、速度和可靠性，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的首選。掌握了這些基礎(chǔ)知識，你已經(jīng)邁出了成為PLC專家的第一步。如果你對PLC還有更多的好奇和疑問，不妨深入學(xué)習(xí)，你會發(fā)現(xiàn)一個全新的自動化世界在等著你。
