plc是什么意思,plc编程是什么(详细讲解)

PLC（Programmable Logic Controller）——可编程逻辑控制器，是现代化工业领域中不可或缺的核心设备。它在内部存储程序中执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等用户指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。

一、PLC的基本概念

PLC的起源可追溯到早期的可编程逻辑控制器，它主要用于替代继电器实现逻辑控制。随着技术的不断进步，这种基于微型计算机技术的工业控制装置的功能已经超越了逻辑控制的范畴。现代我们称之为可编程控制器，简称PC。但为避免与个人计算机（Personal Computer）混淆，我们将专注于工业控制的可编程逻辑控制器简称为PLC。自1969年美国数据设备公司（DEC）首次研制出PLC以来，美国、日本和德国的PLC产品以其卓越的质量和强大功能而备受推崇。

二、PLC的基本结构

PLC实质上是一种专为工业控制而设计的计算机，其硬件结构与微型计算机相似。主要构成为：

1. 电源：PLC的电源在整个系统中起着至关重要的作用，良好的电源保障是PLC正常运行的基石。制造商在电源的设计和制造上投入了大量精力。

2. 中央处理单元（CPU）：这是PLC的控制中枢。它负责接收并存储从编程器输入的用户程序和数据，监控PLC的状态，并诊断用户程序中的任何语法错误。在运行过程中，CPU以扫描方式接收现场输入装置的状态和数据，并处理用户程序，然后将输出状态或数据传送到相应的输出装置。为了提高PLC的可靠性，大型PLC采用双CPU冗余系统或三CPU表决式系统。

3. 存储器：包括系统程序存储器和用户程序存储器。

4. 输入输出接口电路：包括现场输入接口电路和现场输出接口电路。前者负责PLC与现场控制的接口界面的输入通道，后者负责向现场的执行部件输出相应的控制信号。

5. 功能模块和通信模块：如计数、定位功能模块以及以太网、RS485、Profibus-DP等通信模块。

三、PLC的工作原理

PLC的工作过程可以分为三个阶段：输入采样、用户程序执行和输出刷新。这三个阶段合为一个扫描周期，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行这三个阶段。

1. 输入采样阶段：PLC扫描并读入所有输入状态和数据，存入I/O映象区。

2. 用户程序执行阶段：PLC按序扫描用户程序，对每条梯形图进行逻辑运算，并根据结果刷新逻辑线圈的状态或数据。

3. 输出刷新阶段：根据I/O映象区内对应的状态和数据，PLC向现场的执行部件输出相应的控制信号。

在PLC运行过程中，使用立即I/O指令时，可以直接存取I/O点，实现更快速的控制响应。PLC通过其独特的结构和工作原理，实现了对工业过程的精准控制，是现代工业不可或缺的一部分。在PLC的工作流程中，输出刷新阶段是PLC真正输出的时刻。当PLC完成用户程序的扫描后，进入输出刷新阶段。CPU会根据I/O映象区内的状态和数据，刷新所有输出锁存电路，并通过输出电路驱动相应的外部设备。让我们进一步了解PLC的内部运作方式和特点。

虽然PLC使用的阶梯图程序中包含了继电器、计时器和计数器等的名称，但PLC内部并没有这些实体硬件。实际上，PLC通过内存和编程方式来进行逻辑控制编辑，并通过输出元件连接外部机械装置，实现实体控制。这种运作方式大大减少了控制器所需的硬件空间。PLC执行阶梯图程序的运作方式是逐行的，先将阶梯图程序码以扫描方式读入CPU中并执行控制运作。整个扫描过程包括三大步骤：输入状态检查、程序执行和输出状态更新。

在输入状态检查阶段，PLC会检查输入端元件所连接的开关或传感器的状态，并将其状态写入内存中对应的位置。在程序执行阶段，阶梯图程序会被逐行取入CPU中运算。如果程序执行中需要输入接点状态，CPU会直接自内存中查询取出。输出线圈的运算结果会存入内存中对应的位置，但暂不反应到输出端。在输出状态更新阶段，输出状态会被更新到PLC的输出部接点，并重新开始输入状态检查。这种运作方式被称为PLC的扫描周期。

PLC具有多种鲜明的特点。系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长。使用方便，编程简单，采用梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，无需深厚的计算机知识。PLC能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性高。

目前市场上存在多种PLC品牌，如美国AB、比利时ABB、松下、西门子、汇川、三菱、欧姆龙、台达、富士、施耐德、信捷等。在选型过程中，需要根据被控对象的控制要求、系统的输入/输出设备以及各品牌的配置特点进行选择。具体选型方法包括分析被控对象、确定控制要求、确定系统的输入/输出设备、选择PLC的机型、容量、I/O模块和电源等。还需要进行I/O点的分配、设计PLC外围硬件线路以及程序设计等。

在程序设计阶段，需要根据系统的控制要求采用合适的设计方法来编写程序。程序通常包括初始化程序、检测、故障诊断和显示程序以及保护和连锁程序等。完成程序设计后，还需要进行程序模拟调试，以确保程序的正确性和可靠性。通过这种方式，我们可以确保PLC系统在实际应用中的稳定性和性能。（一）硬件模拟与软件模拟

硬件模拟法是利用实际硬件设备，如PLC或其他输入设备，模拟现场信号并直接硬接线至PLC系统。此法时效性强，真实反映现场情况。而软件模拟法则是在三菱PLC系统中编程模拟现场信号，此法简单易行，但可能在时效性上无法保障。在模拟调试过程中，可以采用分段调试的方式，并利用编程器的监控功能来确保程序的正确性。

（二）三菱PLC硬件实施

硬件实施主要聚焦于控制柜和操作台的设计以及现场施工。这包括设计电器布局、电气互连图，以及根据施工图纸进行现场接线和详细检查。由于程序设计与硬件实施可并行进行，因此三菱PLC控制系统的设计周期得以大大缩短。

（三 联机调试与PLC程序设计方法

联机调试是对已通过模拟调试的程序进行在线系统调试的过程。在调试过程中，应逐步连接输入设备、输出设备以及实际负载。如不符合要求，则需要对硬件和程序进行调整。全部调试完毕后，将进入试运行阶段。经过一段时间的验证后，若系统运行正常，程序无需修改，则应将程序固化到EPROM中以防丢失。

PLC程序设计方法主要包括：

1. 分析控制系统的要求，熟悉被控对象的工艺流程，确定必需的动作及顺序，创建顺序功能图。

2. 根据生产工艺要求选择合适的PLC类型，确定I/O点数和类型（数字量、模拟量等），并列出清单。估计内存容量，适当留有余量。

3. 根据所选PLC了解其性能，结合实际需求设计外电路，绘制电气控制系统原理接线图。

4. 将顺序功能图转换为梯形图进行软件设计。设计时建议列出使用的软元件（如内部继电器、定时器、计数器等）并标明用途。

5. 进行模拟调试，将程序下载到PLC主单元中，用外部信号源测试，观察输入/输出变化及逻辑状态是否符合设计要求。

6. 在模拟调试合格后进行现场调试，连接PLC与现场设备。保证硬件连接正确后送电，将PLC工作方式设为“RUN”，消除问题并试运行。

（四）PLC可编程磨刀机DMSQ-K系列机型介绍

PLC可编程磨刀机，也被称为CNC磨刀机或数控磨刀机，是印刷包装等行业用户的理想选择。DMSQ-K系列采用步进电机和PLC编程控制系统，具有砂轮自动进给、粗磨精磨次数自动调节等功能。该设备还配备了燕尾式导轨、集中加油装置、防尘罩等，有效节省生产准备时间并减轻劳动强度。该系列磨刀机有10种规格，满足不同长度需求。

（五）PLC的日常维护保养

PLC的日常维护保养相对简单，主要集中在更换保险丝和锂电池上。由于PLC的用户程序、计数器和辅助继电器等都用锂电池保护，所以当锂电池电压降低时，需要及时更换电池。这也是日常维护的关键任务之一。在更换电池时，应注意保留原有程序的数据，并确保新电池的安装正确。除此之外，定期检查PLC的工作环境，如温度、湿度和振动等，也是保证PLC正常运行的重要措施。锂电池更换步骤详解

在更换锂电池之前，我们需要对PLC系统进行一些预先操作。让PLC通电至少15秒以上。这样可以让作为存储器备用电源的电容器充电。当锂电池断开后，这个已经充电的电容可以对PLC进行短暂供电，以确保RAM中的信息不会丢失。

接下来，我们需要断开PLC的交流电源，以确保更换电池的过程安全无误。之后，打开基本单元上的电池盖板，这个步骤需要小心细致，避免造成任何损坏。

现在，你可以取下旧电池，并将其替换为全新的锂电池。请注意，更换电池的时间应尽量缩短，一般不得超过3分钟。如果时间过长，RAM中的程序可能会消失。

在更换保险丝时，一定要使用指定型号的产品。不同类型的保险丝可能会有不同的电流承载能力，使用不当可能导致设备损坏或安全事故。

对于I/O模块的更换，如果需要替换一个模块，首先要确认安装的模块是与原模块同类型的。有些I/O系统允许在带电状态下更换模块，但某些系统则需要先切断电源。如果在替换模块后问题得到解决，但很快就又出现同样的故障，那么需要检查是否有能产生电压的感性负载。可能需要从外部抑制电流尖峰。

如果保险丝频繁被烧断，可能是模块的输出电流超过了限定值，或者是输出设备被短路。此时需要检查输出设备和电路，确保其正常工作。

PLC的故障诊断对于保证系统的正常运行至关重要。在实际操作中，我们需要考虑到各种可能对PLC产生不利影响的因素，定期进行故障诊断和日常维护。只有这样，我们才能确保PLC控制系统的安全、可靠运行。

本文总结了常用的故障诊断方法并进行了深入探讨，希望能为PLC用户在实际操作中提供有益的参考和帮助。