知識點可程式設計邏輯控制器（plc）功能
邏輯控制的發展
plc的特點及應用領域
當今主流plc介紹
本章導讀
可程式設計控制器（plc）是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算的電子系統。它採用可程式設計的儲存器，用來在其內部儲存執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種型別的機械或生產過程。目前的計算機集散控制系統dcs（distributed control system）中已有大量的可程式設計控制器應用。
伴隨著計算機網路的發展，可程式設計控制器作為自動化控制網路和國際通用網路的重要組成部分，將在工業及工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用。
在plc（programmable logic controller，可程式設計控制器）發展的過程中，由於時期不同、功能相異，plc還曾被稱為可程式設計矩陣控制器pmc（programmable matrix controller）、可程式設計順序控制器psc（programmable sequence controller），本書將沿用plc的稱謂。
1.1.1 plc的概念
「plc是一種數字運算的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它採用可程式設計的儲存器，用來在內部儲存執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種型別的機械或生產過程。可程式設計控制器及其有關裝置，都應按易於與工業控制器系統聯成一體、易於擴充功能的原則設計。
」上述是國際電工委員會於2023年1月對plc所作的權威性的定義。
對於plc的定義，其補充說明如下。
以微處理技術為基礎，應用於以控制開關量為主，或包括控制過程參量在內的邏輯控制、機電運動控制或過程控制等工業控制領域的新型工業控制裝置。
1.1.2 plc的功能
可程式設計控制器是採用微電子技術來完成各種控制功能的自動化裝置，按照預先輸入的程式控制現場的執行機構，並按照一定規律進行動作。其主要功能體現在以下幾方面：
順序邏輯控制在plc應用領域中應用最廣泛，可以取代繼電器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。它既可以用於單機控制或多機控制，又可用於自動化生產線的控制。plc根據操作按鈕、限位開關及其他現場給出的指令訊號和感測器訊號，控制機械運動部件進行相應的操作。
在機械加工行業，plc與計算機數控整合在一起，用以完成工具機的運動控制。很多plc製造廠家已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模板。在多數情況下，plc將描述目標位置的資料送給模板，模板移動一軸或數軸到目標位置。
當每個軸移動時，位置控制模板將保持適當的速度和加速度，以確保運動平滑。目前已用於控制無心磨削、沖壓、複雜零件分段衝裁、滾削、磨削等應用中。
plc為使用者提供了一定數量的定時器，並設定了定時器指令。一般每個定時器可實現0.1～999.
9s或0.01～99.99s的定時控制，也可按一定方式進行定時時間的擴充套件。
定時精度高，定時設定方便、靈活。同時plc還提供了高精度的時鐘脈衝，可用於準確地實時控制。
plc提供了多種計數器，如普通計數器、可逆計數器、高速計數器等，可以用來完成不同用途的計數控制。當計數器的當前計數值等於計數器的設定值，或在某一數值範圍時，發出控制命令。計數器的計數值可以在執行中被讀出，也可以在執行中進行修改。
plc為使用者提供了一定數量的移位暫存器，並完成步進控制功能。在一道工序完成之後，自動進行下一道工序；乙個工作週期結束後，自動進入下乙個工作週期。有些plc還專門設有步進控制指令，使得步進控制更為方便。
大部分plc都具有不同程度的資料處理功能，如f2系列、c系列、s5系列plc等可完成資料運算（如加、減、乘、除、乘方、開方等）、邏輯運算（如與、或、異或、求反等）、移位、資料比較和傳送及數值的轉換等操作。
在過程控制或閉環控制系統中，存在溫度、壓力、流量、速度、位移、電流、電壓等連續變化的物理量（或稱模擬量）。過去，由於plc善於邏輯運算控制，對於這些模擬量主要依靠儀表（如果回路數較少）或分布式控制系統dcs（如果回路數較多）來控制。目前，不但大、中型plc具有模擬量處理功能，甚至很多小型plc（如c系列p型機）也具有模擬量處理功能，而且程式設計和使用都很方便。
目前大多數plc都具有了通訊能力，能夠在plc與計算機之間同時進行同位鏈結及上位鏈結。通過這些通訊技術，使plc更容易構成工廠自動化系統。也可與印表機、監視器等外部裝置相連，記錄和監視有關資料。
1.2.1 繼電器邏輯控制
在人們的日常生活和生產活動中，利用開關來實現在電路中「開」和「關」各種用電器及生產裝置，或改變它們的工作方式，這種控制方式是極其普遍的。但對於加工生產線這樣大規模的電路，其電動機等裝置少則幾十台，多則數以百計，同時這種電路中的各種用電器往往要按照某種規律來安排其「開」和「關」的順序，因此若在這種場合下仍由人來操作乙個接乙個的開關，顯然難於實現。此時繼電器邏輯控制電路就派上了用場。
繼電器邏輯控制電路是根據外界輸入的特定訊號和某種要求，自動地接通和斷開電路，斷續地或連續地改變電路引數或執行狀態，實現對電路或非電物件的切換、控制、調節和保護的一種自動控制電路。
從電路結構上看，繼電器邏輯控制電路一般都具有兩個基本組成部分，即決策部分和執行部分。決策部分負責檢測外界輸入的訊號，通過轉換、放大、判斷、按照預先設定的控制規則進行邏輯運算，作出相應的控制決策，指揮執行部分動作，以實現控制的最終目的。就控制角度而言，這裡決策部分起了關鍵的作用。
而決策部分所體現的控制規則，實際是通過繼電器邏輯控制電路各部分預先按控制規則要求的固定聯結來實現的。也就是說，其控制規則是以硬體的固定聯結來實現的。這也是繼電器邏輯控制電路不同於plc的主要特徵。
如上所述，繼電器邏輯控制電路一般是由決策部分和執行部分組成的，而決策部分（即邏輯運算部分）又可分為邏輯輸入部分和邏輯記憶部分。
（1）邏輯輸入部分
邏輯輸入部分主要由主令電器和檢測器件組成。
① 主令電器
主令電器一般包括手動按鈕、開關、轉換器、凸輪控制器等，其主要功能是完成開機、關機、切換、應急停機或除錯等控制操作。主令電器給出的控制訊號稱為主令訊號。
主令電器中最常用的還是按鈕，按鈕又分為常開按鈕和常閉按鈕。常開按鈕在不按下時觸點分開，在按下時觸點合上。常閉按鈕在不按下時觸點閉合，在按下時觸點分開。
將常開觸點和常閉觸點裝在一起的則是復合按鈕。
② 檢測器件
檢測器件通常包括行程開關、接近開關、壓力繼電器、速度繼電器、熱繼電器、過電流繼電器等器件，其主要功能是檢測運動機件的行程或位置、壓力、速度、熱量、電流等物理量在自動控制過程中的狀態，以此作為繼電器邏輯控制電路按照控制規則進行決策的主要依據。
檢測器件還可以包括時間繼電器。這是一種特殊的檢測器件，主要用於檢測某過程執行的時間，以此作為繼電器邏輯控制電路按照控制規則進行決策的又一特殊的依據。
檢測器件給出的控制訊號稱為現場檢測訊號，簡稱檢測訊號。
行程開關是將運動部件的行程位置轉換為輸入訊號的檢測器件。其工作原理與按鈕類似，當加工機械的運動部件運動到相應位置，碰撞壓力行程開關時，則輸出開關訊號。與按鈕不同的是，它是靠機械的外加力量使觸點輸出訊號的，而按鈕完全是靠手工完成的。
由此可知，按鈕反映的是人的意志，而行程開關反映的是控制過程中的狀況。微動開關也是一種行程開關。
接近開關是一種非接觸式的、電子式的運動部件行程位置檢測裝置。其作用與行程開關相同，但它實現了無觸點化。除了用於替代行程開關外，接近開關還可以作為高速脈衝發生器、高速計數器等。
主令訊號和檢測訊號即構成控制線路的輸入訊號。
（2）邏輯記憶部分
邏輯記憶部分主要由繼電器組成，用來記憶邏輯輸入訊號的變化以及各邏輯輸入訊號經過某種邏輯運算後所得訊號的變化。
繼電器是一種依據某種形式的輸入訊號而動作，從而輸出開關訊號的自動控制（如電壓、電流）和非電量（如轉速、溫度、時間）。繼電器的種類很多，最常見的是電磁繼電器，此外還有幹簧繼電器、熱繼電器和時間繼電器等。
① 電磁繼電器
電磁繼電器是一種最常見、用途最廣泛的繼電器，其典型結構如圖1-1所示。它主要由線圈、鐵心、銜鐵（即動鐵心）、返回彈簧及動觸頭、靜觸頭等構成。當線圈兩端加上一定量的電壓或線圈中通以一定量的電流時，鐵心磁化，銜鐵（即動鐵心）就會在磁力的作用下克服返回彈簧的拉力吸向靜觸頭，從而導致銜鐵上的動觸頭閉合或斷開。
線圈未通電時處於斷開狀態的一對動、靜觸頭稱為常開觸點，反之則稱為常閉觸點。線圈斷電後，銜鐵在返回彈簧的拉力下回到原位，使常開觸點斷開、常閉觸點閉合。當乙個動觸頭同時與乙個靜觸頭閉合而與另乙個靜觸頭斷開時，就稱它們為轉換觸點。
乙個電磁繼電器可以有一對或數對常開觸點或常閉觸點（也可以二者兼有），也可以有一組或陣列轉換觸點。乙個繼電器的線圈及其觸頭，可以用同一字母及序號數碼來標註，如j、j1、j2等。
電磁繼電器的功能與接觸器迥然不同，它主要用於在控制電路中依據輸入訊號的狀態（如行程開關觸點的分合、電流的大小、電壓的高低、時間的長短等）對應輸出開關量的控制訊號，而接觸器只是輸出執行功率訊號。
電磁繼電器有一些顯著優點：
可以用小訊號、弱訊號來操動大訊號、強訊號，也就是說，它不僅具有訊號轉換和傳遞的功能，而且還有驅動的功能。
可以實行遠距離控制。
由於它可以採用多對接點，故可以方便地實現對多個物件的集中控制、連鎖控制、多點控制。
其操動快速、準確。
電磁繼電器的種類很多，常見的就有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器和時間繼電器等。
電流繼電器和電壓繼電器的區別主要在於線圈。電流繼電器的線圈是與負載串聯連線的，它是以負載電流為輸入訊號，因此其線圈導線粗、匝數少；而電壓繼電器的線圈是與負載併聯連線的，它是以負載電壓為輸入訊號，因此其線圈導線細、匝數多。
中間繼電器實際上就是一種特殊的電壓繼電器，只不過它的主要目的不是反映電壓，而是擴充套件觸點的數量和容量。
時間繼電器的輸入訊號是非電量——時間，這是與前3種都不相同的。
電磁繼電器按照加**圈上的是直流電還是交流電而分為直流和交流繼電器。
② 幹簧繼電器
幹簧繼電器又稱舌簧繼電器，這種繼電器分為線圈驅動和永磁驅動兩種，其結構如圖1-2（a）和圖1-2（b）所示。當乾簧繼電器的線圈通電時，產生磁場，由導磁材料做成的幹簧片被磁化而相吸，使被控電路接通。線圈斷電後，幹簧片失磁，在自身彈力作用下分開，使被控電路切斷。
而永磁幹簧繼電器在永久磁鐵靠近幹簧片時使其磁化而相吸，使被控電路接通。磁鐵離開時，幹簧片靠自身的彈力分開，使被控電路切斷。幹簧繼電器一般只有一對幹簧片常開觸點。
（a）線圈型b）永磁型
圖1-2 幹簧繼電器
③ 熱繼電器
熱繼電器是反映熱量的繼電器，其工作原理如圖1-3所示。熱繼電器的核心是雙金屬片，它是由兩種熱膨脹係數顯著不同的金屬片復合在一起壓軋而成的。當熱繼電器通電時，加熱裝置亦通電加熱，由於雙金屬片上層**的熱膨脹係數大於下層b片的熱膨脹係數，當溫度公升高到一定程度時，雙金屬片就會向下彎曲，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合。
該繼電器主要用於保護電動機或其他負載，避免其過載或斷相以致嚴重過熱而燒毀裝置。其主要缺點是：發熱原件間接加熱雙金屬片，熱耦合程度較差，雙金屬片的變形不能正確反映所保護物件的熱特性，易產生較大誤差。
PLC和程邏輯控制器
plc 和可程式設計邏輯控制器是同義詞，已合併。可程式設計邏輯控制器 百科名片 可程式設計邏輯控制器 可程式設計邏輯控制器 programmable logic controller，plc 它採用一類可程式設計的儲存器，用於其內部儲存程式，執行邏輯運算 順序控制 定時 計數與算術操作等面向使用者的...
PLC程控制器PLC程邏輯器件的選擇方法
1 機型的選擇 plc機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠 維護使用最方便以及效能 比的最優化機型。在工藝過程比較固定 環境條件較好 維修量較小 的場合，建議選用整體式結構的plc 其它情況則最好選用模組式結構的plc。對於開關量控制以及以開關量控制為主 帶少量模擬量控制的工程專...
程控制器基本指令簡介
基本指令如表所示 一 邏輯取及線圈驅動指令ld ldi out ld，取指令。表示乙個與輸入母線相連的動合接點指令，即動合接點邏輯運算起始。ldi，取反指令。表示乙個與輸入母線相連的動斷接點指令，即動斷接點邏輯運算起始。out，線圈驅動指令，也叫輸出指令。ld ldi兩條指令的目標元件是x y m ...