可編程控制器的應用逐漸增多,，大家對于可編程控制器或多或少有所了解,。為進一步增進大家對可編程控制器的認識,，本文將對可編程控制器發(fā)展歷程,、可編程控制器CPU構(gòu)成等諸多PLC基礎(chǔ)知識予以介紹,。
PLC可編程控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器,，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設(shè)計的,。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序,，執(zhí)行邏輯運算,順序控制,，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程,。DCS集散系統(tǒng): DCS英文全稱 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全稱為集散型控制系統(tǒng)。DCS可以解釋為在模擬量回路控制較多的行業(yè)中廣泛使用的,，盡量將控制所造成的危險性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術(shù)產(chǎn)品,。DCS一般由五部份組成：1：控制器2：I/O板3：操作站4：通訊網(wǎng)絡(luò)5：圖形及遍程軟件。
一,、PLC的發(fā)展歷程
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作,，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制,，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上,，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的,。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年,，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置,，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程控制器，稱Programmable Controller(PC),。
個人計算機(簡稱PC)發(fā)展起來后,，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點,，可編程控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC),，現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC,。
PLC的定義有許多種,。國際電工委員會(IEC)對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計,。它采用可編程序的存貯器,，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制,、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,，并通過數(shù)字的,、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程,?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,，易于擴充其功能的原則設(shè)計,。
上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期,，年增長率一直保持為30~40%,。在這時期，PLC在處理模擬量能力,、數(shù)字運算能力,、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域,，在某些應用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng),。
PLC具有通用性強、使用方便,、適應面廣,、可靠性高、抗干擾能力強,、編程簡單等特點,。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的,。
二,、PLC的構(gòu)成
從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種,。固定式PLC包括CPU板,、I/O板、顯示面板,、內(nèi)存塊,、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體,。模塊式PLC包括CPU模塊,、I/O模塊、內(nèi)存,、電源模塊,、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置,。
三,、CPU的構(gòu)成
CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用,，每套PLC至少有一個CPU,，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),，并存入規(guī)定的寄存器中,，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等,。進入運行后,，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號,，去指揮有關(guān)的控制電路,。
CPU主要由運算器、控制器,、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù),、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片,、總線接口及有關(guān)電路,。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元,。
在使用者看來,，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路,，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,，由它讀取指令,、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制,。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算,，并存儲運算的中間結(jié)果,，它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),，它們決定著PLC的工作速度,，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模,。
四,、I/O模塊
PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分(I/O)完成的,。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài),。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng),，輸出模塊相反,。I/O分為開關(guān)量輸入(DI),，開關(guān)量輸出(DO)，模擬量輸入(AI),，模擬量輸出(AO)等模塊,。
開關(guān)量是指只有開和關(guān)(或1和0)兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量,。常用的I/O分類如下：
開關(guān)量：按電壓水平分,，有220VAC、110VAC,、24VDC,，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離,。
模擬量：按信號類型分,，有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,，按精度分,，有12bit,14bit,16bit等,。
除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊,，如熱電阻,、熱電偶、脈沖等模塊,。
按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制,。
五、電源模塊
PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源,。同時,，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源(220VAC或110VAC),，直流電源(常用的為24VAC),。
六、底板或機架
大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,，其作用是：電氣上,，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊,，機械上,，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體,。
七,、PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備
1、編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應用,、監(jiān)測運行,、檢查維護不可缺少的器件，用于編程,、對系統(tǒng)作一些設(shè)定,、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行,。小編程器PLC一般有手持型編程器,，目前一般由計算機(運行編程軟件)充當編程器。
2,、人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕,，目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機(運行組態(tài)軟件)充當人機界面非常普及,。
3,、輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),，如EPROM、EEPROM寫入器,、條碼閱讀器,，輸入模擬量的電位器，打印機等,。
八,、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)
依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù),。因此,，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點說法,。
PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息,，形成一個統(tǒng)一的整體,，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口,，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口,。
PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性,，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準,，PLC各廠家均有采用。
