PLC控制原理是什麼？

●PLC俗稱可編程式控制器，它的實物圖如下圖所示。

●它的工作原理如圖下所示。

●PLC對使用者程式採用迴圈掃描方式進行工作。根據輸入訊號的狀態,按照控制要求進行處理判斷,產生控制輸出。這個過程分為資料輸人及處理、程式執行、資料輸出及處理三個階段。整個過程進行一次所需要的時間稱為掃描週期,這一時間一般只有幾十毫秒。

●首先PLC以掃描方式依次讀入所有輸入訊號的通/斷狀態,並將它們存入到輸入映像儲存器中。在讀入結束後, PLC轉入使用者程式執行階段(使用者程式編制在使用者程式儲存器中)。此時, PLC的中央處理器(CPU)按梯形圖先左後右、先上後下的順序對逐條指令進行解釋、執行,直到執行END指令後才結束對使用者程式的掃描。

●在程式執行階段, CPU從輸入映像暫存器中讀出各繼電器的狀態,並根據使用者程式進行邏輯運算,再將處理結果存放在輸出映像暫存器。當程式執行結束後,將輸出映像暫存器的狀態寫入輸出鎖存器,由鎖存器的輸出狀態經輸出驅動電路(輸出形式有繼電器、電晶體和雙向閘流體三種)去驅動外部負載。

♥延伸閱讀類容

♣PLC控制系統硬體選擇與設計除錯

一、系統採用PLC控制的一般條件

PLC是將傳統的繼電器控制技術、微型計算機技術和通訊技術相融合,專為工業控制而設計的專用控制器,是計算機化的高科技產品,其價格相對比較高(至少在數千元以上)。所以在確定控制系統方案時,首先應該考慮是否有必要採用PLC控制。如果控制系統很簡單,所需的1/O點數較少;或者雖然控制系統需要的1/0點較多,但控制要求並不複雜,各部分的相互聯絡很少,這些情況都沒有使用PLC的必要。在遇到下列幾種情況時可以考慮使用PLC:

1,系統的控制要求複雜,所需的1/0點數較多。如使用繼電器控制,則需要大量的中間繼電器、時間繼電器等器件。

2,系統對可靠性的要求特別高,繼電器控制不能達到要求。

3,系統加工的產品種類和工藝流程經常變化,因此,需要經常修改系統引數,改變控制電路結構,使控制系統功能有擴充的可能。

4,由一臺PLC控制多臺裝置的系統。

5,需要與其他裝置實現通訊或聯網的系統。

在新設計的較複雜機械裝置中,使用PLC控制將比使用繼電器控制節省大量的元器件,能減少控制櫃內部的接線和安裝工作量,減小控制櫃或控制箱的體積,在經濟上也往往比繼電控制更便宜。

●二、PLC控制系統設計的基本原則

所有控制系統的目的都是為了實現被控物件的工藝要求,以提高生產效率和產品質量。所以在進行PLC控制系統設計時,應遵循以下基本原則:

1,充分發揮PLC的功能,最大程度地滿足被控物件的控制要求。

2,在滿足控制要求的前提下,力求使控制系統簡單、經濟、使用及維修方便。

3,保證控制系統安全可靠。

4,在選用PLC時,在1/O點數和記憶體容量上應適當留有餘地,以滿足今後生產的發展和工藝的改進。

●三、PLC控制系統設計的基本內容

1,確定控制系統設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定,它是設計整個系統的依據。

2,選擇電力驅動形式和電動機,電磁閥等執行機構。

3,選定PIC的型號。

4,分配PIC的1/0點,繪製PLC的I/0硬體接線圖。

5,設計控制系統梯形圖程式並除錯。

6,設計控制系統的操作檯、電氣控制櫃以及它們的安裝接線圖等。

7,編寫設計說明書和使用說明書。

●四、PIC控制系統設計的一般步驟

1,確定系統的控制要求

對被控物件的工藝過程及工作特點進行分析,瞭解被控物件中機、電、液之間的配合,確定被控物件對PLC控制系統的控制要求。

2,確定控制系統的輸人/輸出裝置。確定了系統的控制要求,也就是對系統所有輸入訊號、輸出訊號的形式及邏輯關係有了清楚地瞭解。根據系統的控制要求,確定系統所需的輸人裝置(如按鈕、位置開關、轉換開關等)和輸出裝置(如接觸器、電磁閥、訊號指示燈等),據此確定PLC的I/0點數。

3,選擇PLC，包括PLC機型、容量、1/0模組、電源的選擇。

4,分配1/0點，分配PLC的1/0點,畫出PLC的1/0端子與輸入/輸出裝置的連線圖或對應表。

5，設計控制程式

PLC程式設計的一般步驟如下:

(1)對於較複雜系統,需要繪製系統功能表圖(對於簡單的控制系統,可以省去這一步)。

(2)設計梯形圖程式。

(3)根據梯形圖編寫語句表程式清單。

(4)對程式進行模擬除錯及修改,直到滿足控制要求為止。除錯過程中可以採用分段除錯的方法,並利用程式設計器的監控功能。

6,硬體設計及現場施工

硬體設計及現場施工的步驟如下:

(1)設計控制櫃和操作面板電器佈置圖及安裝接線圖。

(2)設計控制系統各部分的電氣接線圖。

(3)根據圖紙進行現場接線並檢查。

7,聯機除錯

聯機除錯是指讓模擬除錯透過的程式進行線上統調。開始時,先帶上輸出裝置(接觸器線圈、訊號指示燈等),不帶負載進行除錯。利用程式設計器的監控功能,採用分段除錯的方法進行，各部分都除錯正常後，再帶負載執行。若不符合要求，則對硬體和程式作調整，通常只需要修改部分程式即可。全部除錯完畢後，交付試執行，經過一段時間的執行，如果工作正常，程式不需要修改，應將程式固化到EPROM中，以防程式丟失。

知足常樂於湖北鍾祥市2020.2.27日

PLC的控制原理是什麼？這一問題是入門工控自動化的必經之路。想掌握PLC必須知道它的工作原理。而各式各樣的PLC書籍，前幾章內容都離不開介紹PLC原理。可見它的重要性。

1、PLC工作方式的介紹

PLC採用迴圈執行使用者程式的方式來執行，稱之為迴圈掃描工作方式

一個迴圈掃描週期主要可分為：

輸入取樣

↓

使用者程式執行

↓

輸出重新整理

當PLC啟動執行後首先執行一個啟動組織塊，再開始迴圈監視時間，在輸入取樣階段讀取輸入裝置的狀態並存儲到I/O映像區中，之後再執行使用者程式階段按照從上到下、從左到右的順序依次執行使用者程式，執行完使用者程式，將輸出映像區的狀態輸出到輸出裝置，這一個過程稱之為一個掃描週期，迴圈執行上訴步驟就是迴圈掃描工作方式。可參見下圖所示：

2、一個掃描週期與使用者有關的三個階段

2.1 輸入取樣階段

一次讀入所有輸入狀態和資料並存入到I/O映像區的相應單元內。

2.2 使用者程式執行和輸出重新整理階段

在輸入取樣結束後轉入使用者程式執行和輸出重新整理階段，在這兩個階段即使輸入資料和狀態發生變化，但是I/O映像區相應輸入單元中的資料和狀態也不會變化

注意：

如果輸入是一個脈衝訊號的話，輸入脈衝訊號的寬度必須大於一個掃描週期，這樣才能保證在任何情況下該訊號都能被讀入。

2.2.1 使用者程式執行

PLC總是按照由上到下的順序依次掃描使用者程式，在掃描程式時按照先左後右、先上後下的順序進行邏輯運算，邏輯運算的結果存於映像區，上面的邏輯運算結果會對下面的邏輯運算起作用，但是下面的邏輯運算結果只能到下一個掃描週期才能對上面的邏輯運算起作用（在程式設計中邏輯順序很關鍵，不然很可能造成運算結果的錯誤）

2.2.2 輸出重新整理

當用戶程式執行完之後，PLC就進入到輸出重新整理階段，在此階段PLC按照儲存在I/O映像區的運算結果重新整理所有對應的輸出電路，再經輸出電路驅動相應的外設，這時才是PLC的真正輸出。

3、PLC的工作特點總結

結合PLC的工作過程，總結PLC的工作特點如下：

A、所有輸入訊號在程式處理運算前統一讀入，並在程式處理過程中不再變化，而經程式運算處理後的結果也是在掃描週期的最後時段統一輸出。

特點就是將連續的過程分解成若干靜止的階段。

B、PLC僅僅在掃描週期的起始階段讀取外部輸入狀態，該階段相對較短，對輸入訊號抗干擾能力強。

C、但這種方式對於高速變化的過程可能漏掉變化的訊號，也會帶來系統相應的滯後，想要克服這些問題可利用立即輸入輸出、脈衝捕捉、高速計數器或中斷技術等。

舉例來說明：

從上面程式可以進行下對比：I0.1為外部的輸入變數。

左面的程式只需要一個掃描週期就可以對M0.4的重新整理，而右面的程式則需要4個掃描週期才能實現對M0.4的重新整理。

在掃描週期極短，無時序配合時可能感覺不到這兩個程式的差異，但是若有時序配合時就會產生很大的影響。

再來看一個雙線圈輸出的例子：

當I0.0按下時，Q0.0其實是不輸出的，只有當I0.1按下時Q0.0才會輸出。