可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為產(chǎn)業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱plc，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。
在60年代，汽車(chē)生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時(shí)汽車(chē)的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車(chē)型號(hào)更新的周期愈來(lái)愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國(guó)通用汽車(chē)公司在1969年公然招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即：
1、編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；
2、維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；
3、可靠性高于繼電器控制裝置；
4、體積小于繼電器控制裝置；
5、數(shù)據(jù)可直接送進(jìn)治理計(jì)算機(jī)；
6、本錢(qián)可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；
7、輸進(jìn)可以是交流115V；
8、輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；
9、在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；
10、用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。
1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，在美國(guó)通用汽車(chē)自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的產(chǎn)業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操縱方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等產(chǎn)業(yè)。
這一新型產(chǎn)業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國(guó)家的高度重視。1971日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國(guó)從1974年開(kāi)始研制。于1977年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
PLC問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA（National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC作了如下定義：
“PC是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或類(lèi)似的輸進(jìn)/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類(lèi)似的機(jī)械式順序控制器?！?br>以后國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)又先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通過(guò)了對(duì)它的定義：
“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操縱的電子系統(tǒng)，專為在產(chǎn)業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操縱等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸進(jìn)/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與產(chǎn)業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?br>總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為產(chǎn)業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸進(jìn)/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。
固然PLC問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段：
1、早期的PLC（60年代末—70年代中期）
早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替換物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采取了一些措施，以進(jìn)步其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)職員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語(yǔ)言—梯形圖一直沿用至今。
2、中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期）
在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中心處理單元(CPU)。
這樣，使PLC得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)目增加，還提供了一定數(shù)目的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。
3、近期的PLC（80年代中、后期至今）
進(jìn)進(jìn)80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類(lèi)型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍進(jìn)步。而且，為了進(jìn)一步進(jìn)步PLC的處 理速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。
PLC的主要特點(diǎn)
1、高可靠性
（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。
（2）各輸進(jìn)端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms.
（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。
（4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。
（5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。
（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。
（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步進(jìn)步。
2、豐富的I/O接口模塊
PLC針對(duì)不同的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。
另外為了進(jìn)步操縱性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成產(chǎn)業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。
3、采用模塊化結(jié)構(gòu)
為了適應(yīng)各種產(chǎn)業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，盡大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。
4、編程簡(jiǎn)單易學(xué)
PLC的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，因此很輕易被一般工程技術(shù)職員所理解和把握。
5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便
PLC不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種產(chǎn)業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投進(jìn)運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。
由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。
PLC的功能
1、邏輯控制
2、定時(shí)控制
3、計(jì)數(shù)控制
4、步進(jìn)(順序)控制
5、PID控制
6、數(shù)據(jù)控制：PLC具有數(shù)據(jù)處理能力。
7、通訊和聯(lián)網(wǎng)
8、其它：PLC還有很多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊
PLC的分類(lèi)
1．按照I/O點(diǎn)數(shù)和程序容量分類(lèi)
輸入／輸出(I/O)單元是PLC與被控對(duì)象間傳遞輸入／輸出信號(hào)的接口部件。輸入部件是開(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等，輸出部件是電磁閥、接觸器、繼電器。
為了適應(yīng)不同工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的應(yīng)用要求，可編程序控制器能夠處理的輸入信號(hào)數(shù)量是不一樣的。一般將一路信號(hào)稱作一個(gè)點(diǎn)，將輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)數(shù)的總和稱為機(jī)器的點(diǎn)。按照點(diǎn)數(shù)的多少和程序容量，可將PLC分為超?。ㄎⅲ?、小、中、大、超大等幾種類(lèi)型。
(1)小型機(jī)
小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲(chǔ)容量為2K步（1K= 1024，存儲(chǔ)一個(gè)1或0的二進(jìn)制碼稱為一位，一個(gè)字為16位），具有邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，目前的小型PLC產(chǎn)品也具有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)通信和模擬量處理功能。有的PLC用“步”來(lái)衡量，一步占用一個(gè)地址單元，它表示PLC能存放多少用戶程序。
(2)中型機(jī)
中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256 - 2048點(diǎn)之間，存儲(chǔ)容量為2-8K步，具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷、數(shù)據(jù)通信、模擬量處理等功能，用于多種開(kāi)關(guān)量、多通道模擬量或數(shù)字量與模擬量混合控制的復(fù)雜控制系統(tǒng)。
(3)大型機(jī)
大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，存儲(chǔ)容量達(dá)8K步以上，具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視記錄、打印等功能，有中斷、智能控制、遠(yuǎn)程控制能力，可完成大規(guī)模的過(guò)程控制，也可構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)，完成整個(gè)工廠的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制。
2．按照硬件結(jié)構(gòu)分類(lèi)
根據(jù)PLC的外形和硬件安裝結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可將PLC分為整體式、模塊式和混合式三種。
(1)整體式結(jié)構(gòu)
整體式（箱體式）結(jié)構(gòu)是將PLC的電源、中央處理器、輸入／輸出部件裝在一個(gè)箱體內(nèi)，通常稱為基本單元。還包括整體的各個(gè)部分組成、工作方式開(kāi)關(guān)、模擬電位器、I/O擴(kuò)展接口、工作狀態(tài)指示和用戶程序存儲(chǔ)卡、I/O接線端子排及指示燈等。主機(jī)箱體外部的RS -485通信接口，用以連接編程器（手持式或PC）、文本／圖形顯示器、PLC網(wǎng)絡(luò)等外部設(shè)備。整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低，但主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)固定，使用不靈活。一般小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱公司的FX0N、FX1S、FX2N系列，如圖所示。
整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。
圖 PLC整體式FX1S、FX2N系列
(2)模塊式結(jié)構(gòu)
大、中型PLC和部分小型PLC為了擴(kuò)展方便，常采用模塊式結(jié)構(gòu)，PLC由機(jī)架和模塊兩部分組成，模塊安插在插座上，模塊插座焊在機(jī)架總線連接板上，有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，各機(jī)架之間用接口模塊和電纜相連。模塊式結(jié)構(gòu)又叫積木式結(jié)構(gòu)。模塊式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是把PLC的每個(gè)工作單元都制成獨(dú)立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊等。另外用一塊帶有插槽的母板（實(shí)質(zhì)上就是計(jì)算機(jī)總線）把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后插到母板上，就構(gòu)成了一個(gè)完整的PLC。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC具有配置靈活、組裝方便、擴(kuò)展容易的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積比較大、造價(jià)也較高。一般大、中型PLC都采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱Q系列PLC。
(3)混合式PLC
混合式結(jié)構(gòu)將整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)相結(jié)合。把某個(gè)系列的PLC工作單元的外形都制作成一致的外觀尺寸，CPU、I/O口及電源也可做成獨(dú)立的，不使用模塊式PLC中的母板，采用電纜連接各個(gè)單元，在控制設(shè)備中安裝時(shí)可以一層層地疊裝，就成了混合式PLC。不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。
任意構(gòu)成某種形式的疊裝式PLC即混合式PLC，在PLC智能化發(fā)展后使用非常廣泛。
3．按照PLC功能的強(qiáng)弱分類(lèi)
按照PLC功能的強(qiáng)弱分為低檔機(jī)、中檔機(jī)、高檔機(jī)三種。
低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等基本功能。有的還增設(shè)了模擬量的處理、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能，可以實(shí)現(xiàn)邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等控制。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。
中檔PLC除了具有低檔機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可完成既有開(kāi)關(guān)量又有模擬量的控制任務(wù)。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。
高檔PLC除具有中檔機(jī)的功能外，增設(shè)帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等功能，使其運(yùn)算能力提高。高檔機(jī)還具有模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視、記錄和打印等功能，使PLC的功能更多更強(qiáng)，能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和大規(guī)模過(guò)程控制，構(gòu)成集散控制系統(tǒng)。
多年來(lái)，可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的奔騰；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅進(jìn)步，成為產(chǎn)業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。
PLC的應(yīng)用領(lǐng)域
目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類(lèi)：
1．開(kāi)關(guān)量邏輯控制
取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
2．產(chǎn)業(yè)過(guò)程控制
在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。
3．運(yùn)動(dòng)控制
PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。
4．?dāng)?shù)據(jù)處理
PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操縱等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品產(chǎn)業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
5．通訊及聯(lián)網(wǎng)
PLC通訊含PLC間的通訊及PLC與其它智能設(shè)備間的通訊。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通訊接口，通訊非常方便。
PLC應(yīng)用中需要留意的題目
PLC是一種用于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在產(chǎn)業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸進(jìn)并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行，要進(jìn)步PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家進(jìn)步設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決題目，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)留意以下題目：
1．工作環(huán)境
（1）溫度
PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周透風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。
（2）濕度
為了保證PLC的盡緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%（無(wú)凝露）。
（3）震動(dòng)
應(yīng)使PLC闊別強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。
（4）空氣
避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。
（5）電源
PLC對(duì)于電源線帶來(lái)的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸進(jìn)端，當(dāng)輸進(jìn)端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。由于普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，輕易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。
2．控制系統(tǒng)中干擾及其來(lái)源
現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，所謂治標(biāo)先治本，找出題目所在，才能提出解決題目的辦法。因此必須知道現(xiàn)場(chǎng)干擾的源頭。（1）干擾源及一般分類(lèi)
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場(chǎng)改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差，主要由電網(wǎng)串進(jìn)、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測(cè)控信號(hào)，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號(hào)上，直接影響丈量與控制精度。
（2）PLC系統(tǒng)中干擾的主要來(lái)源及途徑
強(qiáng)電干擾
PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開(kāi)關(guān)操縱浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到電源原邊。
柜內(nèi)干擾
控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都輕易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。
來(lái)自信號(hào)線引進(jìn)的干擾
與PLC控制系統(tǒng)連接的各類(lèi)信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類(lèi)信息之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵進(jìn)。此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串進(jìn)的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很?chē)?yán)重的。由信號(hào)引進(jìn)干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和丈量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。
來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾
接地是進(jìn)步電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引進(jìn)嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。
來(lái)自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。
變頻器干擾
一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。
3．主要抗干擾措施
（1）電源的公道處理，抑制電網(wǎng)引進(jìn)的干擾
對(duì)于電源引進(jìn)的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸進(jìn)端串接LC濾波電路。如圖1所示
（2）安裝與布線
● 動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開(kāi)走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開(kāi)捆扎交流線、直流線，若條件答應(yīng)，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間間隔，并能將干擾降到最低限度。
● PLC應(yīng)闊別強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)闊別動(dòng)力線（二者之間間隔應(yīng)大于200mm）。與PLC裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。
● PLC的輸進(jìn)與輸出最好分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。
● 交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量闊別高壓線和動(dòng)力線，避免并行。
（3）I/O真?zhèn)€接線
輸進(jìn)接線
● 輸進(jìn)接線一般不要太長(zhǎng)。但假如環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸進(jìn)接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。
● 輸進(jìn)/輸出線不能用同一根電纜，輸進(jìn)/輸出線要分開(kāi)。
● 盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)形式連接到輸進(jìn)端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。
輸出連接
● 輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類(lèi)型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類(lèi)型、同一電壓等級(jí)的電源。
● 由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。
● 采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)公道選擇，或加隔離繼電器。
● PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。
（4）正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)
良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。
PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，假如電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。
此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾輕易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致丈量精度下降，引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。
初學(xué)PLC梯形圖編程，應(yīng)要遵循一定的規(guī)則，并養(yǎng)成良好的習(xí)慣。下面以三菱FX系列PLC為例，簡(jiǎn)單介紹一下PLC梯形圖編程時(shí)需要遵循的規(guī)則，希望對(duì)大家有所幫助。有一點(diǎn)需要說(shuō)明的是，本文雖以三菱plc為例，但這些規(guī)則在其它plc編程時(shí)也可同樣遵守。
一，梯形階梯都是始于左母線，終于右母線(通?？梢允〉舨划?huà)，僅畫(huà)左母線)。每行的左邊是接點(diǎn)組合，表示驅(qū)動(dòng)邏輯線圈的條件，而表示結(jié)果的邏輯線圈只能接在右邊的母線上。接點(diǎn)不能出現(xiàn)在線圈右邊。如下圖(a)應(yīng)改為(b)：
二，接點(diǎn)應(yīng)畫(huà)在水平線上，不應(yīng)畫(huà)在垂直線上，如下圖(a)中的接點(diǎn)X005與其它接點(diǎn)間的關(guān)系不能識(shí)別。對(duì)此類(lèi)橋式電路，應(yīng)按從左到右，從上到下的單向性原則，單獨(dú)畫(huà)出所有的去路。如圖(b)所示：
三，并聯(lián)塊串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將接點(diǎn)多的去路放在梯形圖左方(左重右輕原則);串聯(lián)塊并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將接點(diǎn)多的并聯(lián)去路放在梯形圖的上方(上重下輕的原則)。這樣做，程序簡(jiǎn)潔，從而減少指令的掃描時(shí)間，這對(duì)于一些大型的程序尤為重要。如下圖所示：
四，不宜使用雙線圈輸出。若在同一梯形圖中，同一組件的線圈使用兩次或兩次以上，則稱為雙線圈輸出或線圈的重復(fù)利用。雙線圈輸出一般梯形圖初學(xué)者容易犯的毛病之一。在雙線圈輸出時(shí)，只有最后一次的線圈才有效，而前面的線圈是無(wú)效的。這是由PLC的掃描特性所決定的。
PLC的CPU采用循環(huán)掃描的工作方式。一般包括五個(gè)階段(如圖所示)：內(nèi)部診斷與處理，與外設(shè)進(jìn)行通訊，輸入采樣，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。當(dāng)方式開(kāi)關(guān)處于STOP時(shí)，只執(zhí)行前兩個(gè)階段：內(nèi)部診斷與處理，與外設(shè)進(jìn)行通訊。
1，輸入采樣階段
PLC順序讀取每個(gè)輸入端的狀態(tài)，并將其存入到我們稱之為輸入映像寄存器的內(nèi)在單元中。當(dāng)進(jìn)入程序執(zhí)行階段,如輸入端狀態(tài)發(fā)生改變.輸入映象區(qū)相應(yīng)的單元信息并不會(huì)跟著改變,只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段,輸入映象區(qū)相應(yīng)的單元信息才會(huì)改變。因此，PLC會(huì)忽視掉小于掃描周期的輸入端的開(kāi)關(guān)量的脈沖變化。
2，程序執(zhí)行階段
PLC從程序0步開(kāi)始，按先上后下，先左后右的順序掃描用戶程序并進(jìn)行邏輯運(yùn)算。PLC按輸入映象區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并把運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)入到輸出映象區(qū)，而不是直接輸出到端子。
3，輸出刷新階段
PLC根據(jù)輸出映象區(qū)的內(nèi)容改變輸出端子的狀態(tài)。這才是PLC的實(shí)際輸出。
以上簡(jiǎn)單說(shuō)明了PLC的工作原理，下面我們?cè)僖詫?shí)例說(shuō)明為什么編寫(xiě)梯形圖程序，不宜重復(fù)使用線圈。如下圖所示，設(shè)輸入采樣時(shí)，輸入映象區(qū)中X001=ON，X002=OFF，Y003-ON，Y004=ON被實(shí)際寫(xiě)入到輸出映象區(qū)。但繼續(xù)往下執(zhí)行時(shí)，因X002=OFF，使Y003=OFF，這個(gè)后入為的結(jié)果又被寫(xiě)入輸出映象區(qū)，改變?cè)璝003的狀態(tài)。所以在輸出刷新階段，實(shí)際外部輸出Y003=OFF，Y004=ON。許多新手就碰到過(guò)這樣的問(wèn)題，為什么X001已經(jīng)閉合了，而Y003沒(méi)有輸出呢?邏輯關(guān)系不對(duì)。其實(shí)就是因?yàn)殡p線圈使用造成的。
注意：我們所說(shuō)的是不宜(最好不要)使用雙線圈，雙線圈使用并不是絕對(duì)禁止的，在一些特殊的場(chǎng)合也可以使用雙線圈，這時(shí)就需要你有較豐富的編程經(jīng)驗(yàn)和技巧了。下面我們會(huì)談到這一點(diǎn)。但對(duì)于初學(xué)者還是不要冒這個(gè)險(xiǎn)。其實(shí)，從以上的例子可以看出，重復(fù)利用線圈之所以會(huì)造成Y003的輸出混亂，是由于程序是從上到下順序執(zhí)行的緣故造成的。但如果我們可以改變程序執(zhí)行的順序，保證在任何時(shí)刻兩個(gè)線圈只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)邏輯發(fā)生，就可以使用雙線圈。其中，最常用的方法就是使用跳轉(zhuǎn)指令。如下圖所示：
程序分析：M0閉合，程序跳至P0處(不執(zhí)行X001語(yǔ)句)，M0常閉斷開(kāi)，CJP1不會(huì)發(fā)生，執(zhí)行下一語(yǔ)句。此時(shí)，Y003將X002狀態(tài)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。M0斷開(kāi)時(shí)，程序順序執(zhí)行并按X001的狀態(tài)對(duì)T003進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，M0常閉閉合，跳至P1按X003狀態(tài)對(duì)Y004進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，即跳過(guò)了X002驅(qū)動(dòng)Y003的語(yǔ)句。可見(jiàn)，在同一時(shí)刻，Y003驅(qū)動(dòng)只有一個(gè)可以發(fā)生。此時(shí)，雙線圈利用是可以的。
但在梯形圖編程時(shí)，我們還是要盡量避免使用雙線圈，而引入輔助繼電器是一個(gè)常用的方法。如下圖所示：
圖(b)中，X001和X002接點(diǎn)控制輔助繼電器M000，X003~X005接點(diǎn)控制輔助繼電器M001，再由兩個(gè)繼電器M000，M001接點(diǎn)的并聯(lián)組合去控制線圈Y000。這樣邏輯關(guān)系沒(méi)變，卻把雙線圈變成單線圈。
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