可編程控制器，英文稱ProgrammableLogicController，簡稱PLC。PLC是基于電子計算機(jī)，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(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。

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　　PLC基于電子計算機(jī)，但并不等同于普通計算機(jī)。普遍計算機(jī)進(jìn)行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機(jī)界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。

　　PLC的基本工作原理

　　2021-07-19 來源：本站

　　可編程控制器，英文稱ProgrammableLogicController，簡稱PLC。PLC是基于電子計算機(jī)，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(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。

　　PLC基于電子計算機(jī)，但并不等同于普通計算機(jī)。普遍計算機(jī)進(jìn)行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機(jī)界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。

　　1.1實(shí)現(xiàn)控制要點(diǎn)

　　輸入輸出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個基本要點(diǎn)。

　　輸入輸出信息變換靠運(yùn)行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺，同時，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信號與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序。

　　可靠物理實(shí)現(xiàn)主要靠輸人（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計的。輸入電路要對輸入信號進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計算機(jī)電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)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(jìn)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(diǎn)或輸出點(diǎn)都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用點(diǎn)，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(diǎn)都有一個對應(yīng)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(diǎn)。輸出鎖存器與輸出點(diǎn)也是一一對應(yīng)的

　　這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實(shí)際就是PLC處理器I/O口的寄存器。它們與計算機(jī)內(nèi)存交換信息通過計算機(jī)總線，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。PLC內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應(yīng)位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點(diǎn)。這些位置成1，表示接點(diǎn)通，置成0為接點(diǎn)斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。

　　輸出鎖存器與PLC內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對應(yīng)的。一個輸出鎖存器也有一個內(nèi)存位（bit）與其對應(yīng)，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈?？窟\(yùn)行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器。這個映射也稱輸出刷新。輸出刷新主要也是靠運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)的。這樣，用戶所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換，特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序。這是一個數(shù)據(jù)及邏輯處理問題。由于PLC有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的，而且也是較為容易的。

　　1.2實(shí)現(xiàn)控制過程

　　簡單地說，PLC實(shí)現(xiàn)控制的過程一般是：

　　輸入刷新--再運(yùn)行用戶程序--再輸出刷新--再輸入刷新--再運(yùn)行用戶程序--再輸出刷新……停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著。

　　圖1.1所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了信息的時間關(guān)系。

　　有了上述過程，用PLC實(shí)現(xiàn)控制顯然是可能的。因?yàn)椋河辛溯斎胨⑿?，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū)；經(jīng)運(yùn)行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個過程是停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。只是響應(yīng)的時間上，略有滯后。當(dāng)然，這個滯后不宜太大，否則，所實(shí)現(xiàn)的控制不那么及時，也就失去控制的意義。

　　為此，PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時間短，是PLC實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實(shí)上，它的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，多的幾微秒、幾十微秒，少的才零點(diǎn)幾，或零點(diǎn)零幾微秒。而且這個速度還在不斷提高中。

　　圖1.1所示的過程是簡化的過程，實(shí)際的PLC工作過程還要復(fù)雜些。除了I/O刷新及運(yùn)行用戶程序，還要做些公共處理工作。

　　公共處理工作有：循環(huán)時間監(jiān)控、外設(shè)服務(wù)及通訊處理等。

　　監(jiān)控循環(huán)時間的目的是避免"死循環(huán)"，避免程序不能反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行。辦法是用"看門狗"（Watchingdog）。只要循環(huán)超時，它可報警，或作相應(yīng)處理.

　　外設(shè)服務(wù)是讓PLC可接受編程器對它的操作，或通過接口向輸出設(shè)備如打印機(jī)輸出數(shù)據(jù).

　　通訊處理是實(shí)現(xiàn)PLC與PLC，或PLC與計算機(jī)，或PLC與其它工業(yè)控制裝置或智能部件間信息交換的。這也是增強(qiáng)PLC控制能力的需要。

　　也就是說，實(shí)際的PLC工作過程總是：公共處理--I/O刷新--運(yùn)行用戶程序--再公共處理--……反復(fù)不停地重復(fù)著。

　　1.3可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的方式

　　用這種不斷地重復(fù)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計算機(jī)進(jìn)行實(shí)時控制的一種方式。此外，計算機(jī)用于控制還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請中斷，被響應(yīng)后正運(yùn)行的程序停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作（運(yùn)行有關(guān)中斷服務(wù)程序）。待處理完中斷，又返回運(yùn)行原來程序。哪個控制需要處理，哪個就去申請中斷。哪個不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。

　　在中斷方式下，計算機(jī)能得到充分利用，緊急的任務(wù)也能得到及時處理。但是，如果同時來了幾個都要處理的任務(wù)該怎么辦呢？優(yōu)先級高的還好辦，低的呢？可能會出現(xiàn)照顧不到之處。所以，中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場的日常使用。

　　但是，PLC在用掃描方式為主的情況下，也不排斥中斷方式。即，大量控制都用掃描方式，個別急需的處理，允許中斷這個掃描運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而去處理它。這樣，可做到所有的控制都能照顧到，個別應(yīng)急的也能進(jìn)行處理。

　　PLC的實(shí)際工作過程比這里講的還要復(fù)雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論問題。有關(guān)人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實(shí)現(xiàn)--信息處理、I/O電路--空間、時間關(guān)系--掃描方式并輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎樣去實(shí)現(xiàn)控制的，也就好把握住PLC基本原理的要點(diǎn)了。

　　1.3可編程操控器結(jié)束操控的方法 用這種不斷地重復(fù)作業(yè)程序結(jié)束操控稱掃描方法。是用核算機(jī)進(jìn)行實(shí)時操控的一種方法。此外，核算機(jī)用于操控還有連續(xù)方法。在連續(xù)方法下，需處理的操控先央求連續(xù)，被照料后正作業(yè)的程序連續(xù)作業(yè)，轉(zhuǎn)而去處理連續(xù)作業(yè)（作業(yè)有關(guān)連續(xù)服務(wù)程序）。待處理完連續(xù)，又回來作業(yè)本來程序。哪個操控需求處理，哪個就去央求連續(xù)。哪個不需處理，將不被答理。顯著，連續(xù)方法與掃描方法是不同的。 在連續(xù)方法下，核算機(jī)能得到充分利用，急迫的使命也能得到及時處理。但是，假定一起來了幾個都要處理的使命該怎么辦呢？優(yōu)先級高的還好辦，低的呢？或許會出現(xiàn)照料不到之處。所以，連續(xù)方法不大適合于作業(yè)現(xiàn)場的日常運(yùn)用。

　　鼓風(fēng)機(jī)，水泵，運(yùn)行閥的工作狀態(tài)可以通過動畫實(shí)時顯示；污水，污泥，藥水，空氣的流動方向及流量表的數(shù)據(jù)也能根據(jù)現(xiàn)場的情況隨時更新。操作人員在登陸并輸入用戶名和密碼后，可任意調(diào)入各局部工藝圖、運(yùn)行表、設(shè)定表和控制表，工藝圖以圖形的方式顯示各個工段的工藝流程和數(shù)據(jù)，并能根據(jù)控制的需要直接設(shè)定現(xiàn)場的相應(yīng)參數(shù)（例如，泵站的變頻器的恒定水位，報警水位，停泵水位的設(shè)定，排泥時間的設(shè)定等）。此外，系統(tǒng)還可以提供故障報警查詢，工作報表生成等功能。MCGS中的實(shí)時數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，而數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基本單元。將用戶界面中的圖形對象與實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量建立聯(lián)系，現(xiàn)場的運(yùn)行情況就可以通過動畫實(shí)時的顯示在監(jiān)控界面上了。