什么是可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器(PLC)是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。 [1]可编程逻辑控制器(PLC)通过循环扫描方式执行输入采样、程序处理和输出刷新三个阶段，实现对工业设备的自动化控制。

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。早期的可编程逻辑控制器只有逻辑控制的功能，所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断地发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制、时序控制、模拟控制、多机通信等各类功能，名称也改为可编程控制器(Programmable Controller)，但是由于它的简写PC与个人电脑(Personal Computer)的简写相冲突，加上习惯的原因，人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼，并仍使用PLC这一缩写。 [2]工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当或接近于一台紧凑型电脑的主机，其在扩展性和可靠性方面的优势使其被广泛应用于各类工业控制领域。不管是在计算机直接控制系统还是集中分散式控制系统DCS，或者现场总线控制系统FCS中，总是有各类PLC控制器的大量使用。PLC的生产厂商很多，如西门子、施耐德、三菱、台达等，几乎涉及工业自动化领域的厂商都会有其PLC产品提供。

‌核心工作原理‌

PLC采用周期性循环扫描的工作机制，每个扫描周期包含三个关键阶段：

‌输入采样阶段‌：PLC以扫描方式读取所有输入端口的状态(如传感器信号、开关量等)，并将数据存入输入映像寄存器。此阶段完成后，输入状态将被锁定，即使外部信号变化也不会影响当前周期内的处理。‌‌‌‌1‌程序执行阶段‌：CPU按照用户编写的程序(如梯形图、指令表等)顺序执行逻辑运算、定时计数等操作。程序扫描遵循“先左后右、先上后下”的规则，运算结果暂存于输出映像寄存器。‌‌‌‌2‌输出刷新阶段‌：将输出映像寄存器的状态同步到物理输出模块，驱动执行机构(如电磁阀、电机等)完成实际控制动作。‌‌‌‌1‌技术特性与优势‌

‌实时性与确定性‌：扫描周期通常为毫秒级，且阶段划分严格，确保控制响应的实时性和程序执行的确定性。‌‌1‌‌2‌信号隔离‌：通过I/O映像区隔离物理信号与程序处理，避免信号抖动干扰逻辑运算。‌‌‌‌3‌模块化设计‌：支持扩展I/O模块和特殊功能模块(如运动控制、PID调节)，适应复杂工业场景。‌‌4‌应用场景‌

PLC广泛应用于工业自动化领域，包括生产线控制、智能交通、能源管理及过程控制(如化工、制药)等，其稳定性和抗干扰能力使其成为工业控制的核心设备。‌‌

可编程序控制器(Programmable Controllers，简称PLC)是一种计算机部件，其创建时间可以追溯到20世纪60年代。它主要由微处理器(CPU)、存储器(包括ROM和RAM)、输入/输出单元(I/O)、编程器和电源组成。PLC的工作原理是基于无限循环扫描，通过这种方式，它能够持续监测输入信号并根据预设的程序逻辑执行相应的输出操作。这种控制器广泛应用于工业自动化领域，用于控制和管理各种机械设备和生产过程

可编程序控制器其实和微机差不多。由微处理器(CPU)，存储器(ROM，RAM)，输入/输出单元(I/O)，编程器和电源。CPU相当于人的大脑，存储器是存储文件的。把文件扫描，在把文件打印出来，这是I/O的功能，相当与人的五官。编程器用于用户程序的编制，调试检查和监视，还可通过键盘调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。电源是提供PLC的能源。

20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展，人们曾试图用小型计算机来实现工业控制，代替传统的继电接触器控制。但采用小型计算机实现工业控制价格昂贵，输入、输出电路不匹配，编程技术复杂，因而没能得到推广和应用。20世纪60年代末期，美国汽车制造工业竞争激烈，为了适应生产工艺不断更新的需要，在1968年美国通用汽车公司首先公开招标，对控制系统提出的具体要求基本为①它的继电控制系统设计周期短，更改容易，接线简单，成本低;②它能把计算机的功能和继电器控制系统结合起来。但编程又比计算机简单易学、操作方便;③系统通用性强。1969年美国数字设备公司根据上述要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在通用公司汽车生产线上首次应用成功，实现了生产的自动控制。其后日本、德国等相继引入，可编程序控制器迅速发展起来。但这一时期它主要用于顺序控制，虽然也采用了计算机的设计思想，但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻辑控制器，简称PLC(Programmable Logic Controller)。

PLC主要由以下几个核心部分构成：

中央处理器(CPU)：负责执行指令，进行逻辑运算、顺序控制等操作。

存储器：用于存储程序和数据，包括系统程序存储器和用户程序存储器。

输入/输出接口：连接外部设备，实现数字或模拟信号的输入与输出。

电源模块：为PLC提供稳定的电源供应，确保其正常工作。

通信接口：用于与其他设备或网络进行数据交换，实现远程监控和控制。

这些部分相互协作，共同构成了PLC的完整体系，使其在工业环境中发挥至关重要的作用。

1、中央处理器(CPU)

中央处理器，简称CPU，是PLC的核心组件之一。它由控制器、运算器以及寄存器等多个部分组成，主要负责执行指令、进行逻辑运算和顺序控制等关键操作。

2、存储器

存储器在PLC中扮演着至关重要的角色，用于存储程序和数据。它分为两种类型：只读类型存储器，其中存储的内容只能读取而不能修改;以及可读/写的随机存储器，允许用户读取和修改存储的数据。

3、输入/输出接口

PLC的输入/输出接口是其与外部世界进行交互的关键部分。这些接口可以处理各种类型的信号，包括开关量信号和模拟量信号，从而实现对PLC的控制和监测。

PLC的工作原理可以简述为循环扫描。在这一过程中，PLC会按照一定的顺序和周期，对输入/输出接口进行扫描和处理。这种循环扫描的方式，不仅提高了PLC的工作效率，还确保了其对外部世界的实时响应和准确控制。同时，PLC的循环扫描也分为三个关键阶段，包括输入采样、程序执行和输出刷新，这三个阶段相互配合，共同构成了PLC高效、可靠的工作流程。

1、输入扫描阶段。

2、程序执行阶段。

3、输出刷新阶段。

接下来，我们将探讨如何选择合适的PLC。

在选择合适的PLC时，我们需要综合考虑多个因素。首先，机型的选择至关重要，它涉及到结构形式、安装方式、功能要求、响应速度、可靠性要求以及机型统一等多个方面。其次，I/O模块的选择也是不可或缺的一环，这包括了对开关量和模拟量I/O模块的挑选，以及根据特殊需求选择相应的功能模块。此外，容量选择也是一个关键环节，它主要从I/O点数和用户存储容量两个方面进行考量。最后，我们还需要对电源模块及编程器等其它设备进行选择，以确保整个系统的稳定性和功能性。