控制器-可編程邏輯分類

　　可編程邏輯控制器（PLC）是一種具有微處理器的用于自動化控制的數(shù)字運(yùn)算控制器。它可以將控制指令隨時載入內(nèi)存進(jìn)行儲存與執(zhí)行。PLC的分類可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，以下是幾種常見的分類方法：

　　按結(jié)構(gòu)形式分類：

　　整體式PLC：這種結(jié)構(gòu)的PLC將電源、CPU、噴射器、輸入/輸出部件等集中配置在一起，裝在一個箱體內(nèi)，通常稱為主機(jī)。整體式PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格較低等特點(diǎn)，但主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)固定，使用上不太靈活。小型的PLC通常使用這種結(jié)構(gòu)，適用于比較簡單的控制場合。

　　模塊式PLC：也稱為積木式結(jié)構(gòu)，即把PLC的各組成部分以模塊的形式分開，如電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊等，把這些模塊插在底板上，組裝在一個機(jī)架內(nèi)。大型的PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)，適用于比較復(fù)雜的控制場合。

　　疊裝式PLC：這是一種新的結(jié)構(gòu)形式，它吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)，如三菱公司的FX2系列PLC，它的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊等高等寬，但是長度不同。它們不用基板，僅用扁平電纜，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體，輸入輸出點(diǎn)數(shù)的配置也相當(dāng)靈活。

　　按容量分類：

　　小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)以下。

　　中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)一般在256～1024點(diǎn)之間。

　　大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上。

　　按功能分類：

　　低檔機(jī)：具有邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)等功能，有的有一定的算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送等功能，可實(shí)現(xiàn)邏輯、順序、計時計數(shù)等控制功能。

　　中檔機(jī)：除具有低檔機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能，可完成既有開關(guān)量又有模擬量的控制任務(wù)。

　　高檔機(jī)：除具有中檔機(jī)的功能外，還具有帶符號運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等功能，使得運(yùn)算能力更強(qiáng)，還具有模擬量調(diào)節(jié)、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)通信等功能，能進(jìn)行智能控制、遠(yuǎn)程控制、大規(guī)模控制，可構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動化管理。

　　按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類：

　　整體式可編程控制器：將所有部件集成在一個單一的單元中。

　　模塊式可編程控制器：將各個功能模塊分開，便于擴(kuò)展和維護(hù)。

　　疊裝式可編程控制器：結(jié)合了整體式和模塊式的特點(diǎn)，具有高度的靈活性和擴(kuò)展性。

　　按生產(chǎn)廠家分類：

　　日本三菱、德國西門子、日本OMRON、美國GE、美國AB、日本日立、東芝、松下、富士、美國IPM、國內(nèi)為無錫華光等都是知名的PLC生產(chǎn)廠家。

　　PLC的分類標(biāo)準(zhǔn)并不是固定的，而是隨著PLC整體性能的提高在不斷變化。無論哪種類型的PLC，其核心都是通過編程來實(shí)現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備和過程的自動控制，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和可靠性。

　　控制器-可編程邏輯工作原理

　　可編程邏輯控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計。其工作原理可以概括為三個主要階段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。

　　首先，在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。在這個階段，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

　　接下來，在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，PLC先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。在這個階段，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化。

　　最后，在輸出刷新階段，當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC進(jìn)入輸出刷新階段。在這個階段，PLC按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。

　　PLC的工作原理使其具有使用方便、編程簡單、功能強(qiáng)、性能價格比高、硬件配套齊全、用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。PLC的這些特點(diǎn)使其在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

　　控制器-可編程邏輯作用

　　可編程邏輯控制器（PLC）在工業(yè)自動化領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。PLC是一種專用于工業(yè)控制的數(shù)字運(yùn)算控制器，具有微處理器，能夠隨時加載和執(zhí)行控制指令。它的基本結(jié)構(gòu)類似于微型計算機(jī)，包括電源、中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口等核心組件。

　　PLC的主要作用是處理和運(yùn)行用戶程序，進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，控制整個系統(tǒng)使之協(xié)調(diào)。它通過輸入單元接收主令元件和檢測元件傳來的信號，并通過輸出單元將處理后的信號傳遞給被控設(shè)備的執(zhí)行元件。PLC的工作過程通常分為三個階段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。在輸入采樣階段，PLC讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入I/O映象區(qū)；在用戶程序執(zhí)行階段，PLC按順序掃描和執(zhí)行用戶程序；在輸出刷新階段，PLC將處理結(jié)果輸出到外部設(shè)備。

　　PLC具有許多顯著的特點(diǎn)，使其在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。首先，PLC使用方便，編程簡單，采用梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，無需深厚的計算機(jī)知識。其次，PLC功能強(qiáng)大，性能價格比高，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。此外，PLC的硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可以靈活配置各種功能模塊。PLC還具有很高的可靠性和抗干擾能力，適用于各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，PLC已經(jīng)不僅僅局限于邏輯控制，還擴(kuò)展到了時序控制、模擬控制、多機(jī)通信等領(lǐng)域。PLC的生產(chǎn)廠商眾多，如西門子、施耐德、三菱、臺達(dá)等，幾乎涉及工業(yè)自動化領(lǐng)域的廠商都會有其PLC產(chǎn)品提供?？偟膩碚f，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，其強(qiáng)大的功能和高可靠性使其成為現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)的重要組成部分。

　　控制器-可編程邏輯特點(diǎn)

　　可編程邏輯控制器（PLC）是一種專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的電子系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是靈活性高、可靠性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、使用與維護(hù)便捷。PLC的系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，主要用于開關(guān)量控制，也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制，并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。PLC的編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，無需深厚的計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。此外，PLC能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性遠(yuǎn)高于其他機(jī)型。

　　PLC的靈活性和通用性表現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)形式多樣，能夠適應(yīng)大多數(shù)機(jī)型對PLC的需求。通過選擇不同模塊來組成控制裝置并對軟件進(jìn)行修改，PLC可以很好地完成工作。PLC的程序調(diào)試和編制方面也具有很大的靈活性，即使是相同的硬件組成，使用不同的軟件也可以完成具有差異的控制任務(wù)。PLC的使用和維護(hù)便捷，各個模塊能夠即插即用，連接便捷，程序調(diào)試和編制也十分簡便。

　　在可靠性方面，PLC采用了無觸點(diǎn)半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)開關(guān)動作，確保了長時間的無故障工作。PLC具有自診斷功能，能夠在工作過程中體現(xiàn)出很強(qiáng)的抗干擾能力。為了確保PLC在各類工業(yè)環(huán)境中可靠工作，設(shè)計師在硬件和軟件兩個方面采取了許多抗干擾措施，包括隔離、濾波和電源保護(hù)等。

　　PLC的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠在電源瞬間斷電的環(huán)境中正常工作，并具有很強(qiáng)的空間電磁抗干擾能力。PLC的抗沖擊能力和抗振能力也很強(qiáng)，對工作環(huán)境的溫度和濕度要求不高，在-20至65攝氏度以及35%至85%的濕度之間都可以正常工作。

　　總的來說，PLC的這些特點(diǎn)使其在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為工業(yè)控制設(shè)備中的主流。

　　控制器-可編程邏輯應(yīng)用

　　可編程邏輯控制器（PLC）作為一種具有微處理器的用于自動化控制的數(shù)字運(yùn)算控制器，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)控制領(lǐng)域。PLC的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括但不限于開關(guān)量控制、模擬量控制、運(yùn)動控制和數(shù)據(jù)采集。

　　在開關(guān)量控制方面，PLC表現(xiàn)出色，能夠處理各種邏輯問題，如組合的、時序的、即時的、延時的等。PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的，軟件程序是可編的，這使得它在控制時非常靈活。無論是冶金、機(jī)械、輕工、化工還是紡織等行業(yè)，PLC都得到了廣泛應(yīng)用。

　　在模擬量控制方面，PLC也展現(xiàn)了強(qiáng)大的能力。通過A/D和D/A單元，PLC可以將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)行處理，然后再將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量輸出。PLC不僅可以進(jìn)行數(shù)字的加、減、乘、除運(yùn)算，還可以進(jìn)行開方、插值等復(fù)雜運(yùn)算，甚至有的PLC還具有PID指令，可以對偏差制量進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)高精度的控制。

　　在運(yùn)動控制方面，PLC利用數(shù)字控制技術(shù)（NC），可以接收和輸出高頻脈沖，配合相應(yīng)的傳感器和伺服裝置，實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)字控制。PLC還可以進(jìn)行點(diǎn)位控制和曲線插補(bǔ)，控制曲線運(yùn)動，這使得PLC在金屬切削機(jī)床等需要精密控制的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

　　在數(shù)據(jù)采集方面，PLC利用其龐大的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，可以存儲大量的數(shù)據(jù)。通過計數(shù)器和A/D單元，PLC可以記錄和存儲采集到的脈沖數(shù)和模擬量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理。

　　總的來說，PLC以其強(qiáng)大的處理能力和靈活的控制方式，已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的應(yīng)用范圍還將進(jìn)一步擴(kuò)大，為工業(yè)自動化控制提供更加高效和可靠的解決方案。

　　控制器-可編程邏輯如何選型？

　　可編程邏輯控制器（PLC）是工業(yè)自動化系統(tǒng)的核心組件，其選型直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能和可靠性。本文將詳細(xì)介紹可編程邏輯控制器的選型步驟和注意事項(xiàng)，幫助工程師在實(shí)際項(xiàng)目中做出最優(yōu)選擇。

　　一、確定控制需求

　　在選型之前，首先要明確控制需求，包括控制規(guī)模、功能要求、響應(yīng)速度、系統(tǒng)可靠性等。這些需求將直接影響PLC的選型。

　　1. 控制規(guī)模

　　控制規(guī)模決定了PLC的輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)。小型控制系統(tǒng)可以選擇小型PLC，如三菱的FX3S系列；大型控制系統(tǒng)則需要選擇大型PLC，如西門子的S7-400系列。

　　2. 功能要求

　　不同的控制系統(tǒng)對功能的要求不同。例如，一些系統(tǒng)需要PID控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。這些功能需求將決定PLC的型號和配置。

　　3. 響應(yīng)速度

　　對于一些高速控制應(yīng)用，如運(yùn)動控制、快速響應(yīng)的閉環(huán)控制，需要選擇響應(yīng)速度快的PLC。例如，西門子的S7-300系列PLC具有較高的響應(yīng)速度，適用于這類應(yīng)用。

　　4. 系統(tǒng)可靠性

　　對于一些關(guān)鍵應(yīng)用，系統(tǒng)可靠性是至關(guān)重要的。可以選擇具有冗余功能的PLC，如西門子的S7-400H系列，或者采用熱備用系統(tǒng)。

　　二、選擇PLC型號

　　根據(jù)確定的控制需求，選擇合適的PLC型號。以下是幾種常見的PLC型號及其適用場合：

　　1. 西門子S7系列

　　西門子S7系列PLC是市場上應(yīng)用最廣泛的PLC之一，包括S7-200、S7-300、S7-400等多個系列。S7-200系列適用于小型控制系統(tǒng)，S7-300系列適用于中型控制系統(tǒng)，S7-400系列適用于大型控制系統(tǒng)。

　　2. 三菱FX系列

　　三菱的FX系列PLC在市場上也有廣泛應(yīng)用，包括FX1S、FX2N、FX3U等多個系列。FX1S系列適用于小型控制系統(tǒng)，F(xiàn)X2N系列適用于中型控制系統(tǒng)，F(xiàn)X3U系列適用于大型控制系統(tǒng)。

　　3. 歐姆龍CP系列

　　歐姆龍的CP系列PLC也是市場上常見的PLC之一，包括CP1H、CP1E等多個系列。CP1H系列適用于中小型控制系統(tǒng)，CP1E系列適用于小型控制系統(tǒng)。

　　三、配置I/O模塊

　　根據(jù)控制需求，選擇合適的I/O模塊。I/O模塊包括數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊等。例如，西門子的S7-300系列PLC可以配置SM321數(shù)字量輸入模塊、SM322數(shù)字量輸出模塊、SM331模擬量輸入模塊、SM332模擬量輸出模塊等。

　　四、選擇電源模塊

　　電源模塊是PLC系統(tǒng)的重要組成部分，選擇合適的電源模塊可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。例如，西門子的PS307電源模塊適用于S7-300系列PLC，提供穩(wěn)定的直流電源。

　　五、選擇特殊功能模塊

　　根據(jù)控制需求，選擇合適的特殊功能模塊。例如，運(yùn)動控制模塊、高速計數(shù)模塊、通信模塊等。這些模塊可以擴(kuò)展PLC的功能，滿足特定的應(yīng)用需求。

　　六、考慮通信聯(lián)網(wǎng)能力

　　現(xiàn)代PLC系統(tǒng)通常需要與其他設(shè)備進(jìn)行通信聯(lián)網(wǎng)，選擇具有強(qiáng)大通信聯(lián)網(wǎng)能力的PLC非常重要。例如，西門子的S7-300系列PLC支持PROFIBUS、MPI等多種通信協(xié)議，可以方便地與其他設(shè)備進(jìn)行通信聯(lián)網(wǎng)。

　　七、估算存儲器容量

　　存儲器容量是PLC系統(tǒng)的重要參數(shù)，根據(jù)控制需求估算所需的存儲器容量。一般來說，存儲器容量應(yīng)根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)、控制功能、程序復(fù)雜度等因素進(jìn)行估算。例如，對于一個中型控制系統(tǒng)，可以選擇具有幾MB到幾十MB存儲器容量的PLC。

　　八、考慮系統(tǒng)擴(kuò)展能力

　　在選型時，還需要考慮PLC系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。例如，是否支持熱插拔、是否支持冗余配置、是否支持多機(jī)通信等。這些擴(kuò)展能力可以提高系統(tǒng)的靈活性和可靠性。

　　九、選擇可靠的供應(yīng)商

　　選擇一家可靠的PLC供應(yīng)商也是非常重要的。供應(yīng)商的技術(shù)支持、售后服務(wù)、產(chǎn)品質(zhì)量等都會影響到PLC系統(tǒng)的運(yùn)行效果。例如，西門子、三菱、歐姆龍等公司都是全球知名的PLC供應(yīng)商，其產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)都非?？煽?。

　　結(jié)論

　　可編程邏輯控制器的選型是一個復(fù)雜的過程，需要綜合考慮控制需求、PLC型號、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力、存儲器容量、系統(tǒng)擴(kuò)展能力等因素。通過合理選型，可以提高PLC控制系統(tǒng)的性能和可靠性，滿足各種工業(yè)自動化應(yīng)用的需求。希望本文能夠?yàn)楣こ處熢赑LC選型過程中提供有價值的參考。