來源: 未來機器城  

PLC實質上是工業計算機，是計算機技術與傳統繼電接觸器控制器技術相結合的產物，只不過比一般的計算機具有更強的與工業過程相連接的接口和更直接的適用于工業控制要求的編程語言。

一、PLC的結構

從硬件結構上看，PLC主要由中央處理單元（CPU）、存儲器（ROM/RAM）、輸入輸出接口、電源、擴展接口和編程器等外部設備接口組成。

（1）CPU是PLC的核心，一切邏輯運算及判斷都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。內部存儲器有兩類：一類是系統程序存儲器，另一類是用戶程序及數據存儲器。系統程序存儲器，主要存放系統管理和監控程序及對用戶程序作編譯處理的程序。系統程序已由廠家固定，用戶不能更改。用戶程序及數據存儲器RAM，主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數據、中間結果。

（2）輸入及輸出單元即輸入輸出模塊，I/O模塊，輸入單元用于接收輸入設備的控制信號。輸出單元用于將經主機處理過的結果通過輸出電路去驅動輸出設備。I/O擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數擴展單元與基本單元聯接在一起。

（3）電源指為CPU、存儲器、I/O接口等內部電子電路工作所配備的直流開關穩壓電源。

PLC控制最初是用來替代繼電接觸器控制的,PLC的用戶程序（軟件）替代了繼電器控制電路（硬件），因此，對于使用者來說，可以將PLC等效成是許許多多各種各樣的“軟繼電器”和“軟接線”的集合，而用戶程序就是用“軟接線”將“軟繼電器”及其“觸點”按一定要求連接起來的“控制電路”。

二、PLC 的工作過程

PLC 的工作過程PLC采用 “順序掃描、不斷循環”的工作方式，這個過程可分為輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個階段，整個過程掃描并執行一次所需的時間稱為一個掃描周期。

（1）PLC在輸入采樣階段，以掃描方式順序讀入所有輸入端的通/斷狀態或輸入數據，并將此狀態存入輸入映象寄存器，即輸入刷新，接著轉入程序執行階段。在程序執行期間，輸入狀態發生變化，輸入映象寄存器的內容也不會改變，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入。

（2）PLC在程序執行階段，按先左后右，先上后下的步序，執行程序指令。其過程如下：從輸入映象寄存器和其它元件映象寄存器中讀出有關元件的通/斷狀態，并根據用戶程序進行邏輯運算，運算結果再存入有關的映象寄存器中。

（3）在所有指令執行完畢后，將各物理繼電器對應的輸出映象寄存器的通/斷狀態在輸出刷新階段轉存到輸出寄存器，去控制各物理斷電器的通/斷，這才是PLC的實際輸出。

由PLC的工作過程可見，在PLC的程序執行階段，即使輸入發生了變化，輸入狀態寄存器的內容也不會立即改變，要等到下一個周期輸入處理階段才能改變。暫存在輸出狀態寄存器中的輸出信號，等到一個循環周期結束，CPU會集中將這些輸出信號全部輸出給輸出鎖存器，這才成為實際的CPU輸出。因此全部輸入、輸出狀態的改變就需要一個掃描周期，換言之，輸入、輸出的狀態保持一個掃描周期。

三、PLC的編程語言

同其它計算機裝置一樣，PLC的操作是依照其程序操作進行的。國際電工委員會在IEC61131中規定了PLC編程語言的標準和5種編程語言。盡管不同的PLC生產廠家，不同的機種，采用的表達方式不同，但基本上符合IEC61131中規定的編程標準。

1. 梯形圖（Ladder Diagram）

梯形圖是一種以圖形符號及圖形符號在圖中的相互關系來表達控制關系的編程語言，它是從繼電接觸器控制電路圖演變過來的。梯形圖將繼電接觸器控制電路圖進行了簡化，而實現的功能卻大大超過傳統繼電接觸器控制電路，是目前使用最廣泛的一種可編程控制器編程語言。它的符號的畫法應該按照一定規則，各廠家的符號和規則雖不盡相同，但原理基本上大同小異。

2.指令表（Instruction List）

指令表是一種用指令助記符來編制PLC程序的語言，它類似于計算機的匯編語言。語句是指令表編程語言的基本單元，能夠直接操作CPU的寄存器和存儲器空間，每個控制功能由一個或多個語句組成的程序來執行。

3.順序功能圖（Sequential Function Chart）

順序功能圖是一種新穎的按照、按照工藝流程圖進行編程的圖形編程語言。這是一種IEC標準推薦的首選編程語言，近年來在PLC編程中得到了普及和推廣，適用于順序控制的編程。

4.功能塊圖（Function Block Diagram）

功能圖編程語言實際上是用邏輯功能符號組成的功能塊來表達命令的圖形語言，與數字電路中的邏輯圖相似，它很容易于表現條件與結果之間的邏輯功能。有數字電路基礎的人很容易掌握。西門子公司的“LOGO!”系外列微型PLC使用功能塊圖編程，除此以外，很少有人使用功能塊圖。

5.結構文本（Structure Text）

隨著可編程控制器的飛速發展，如果許多高級功能還是用梯形圖來表示，會很不方便。為了增強可編程控制器的數字運算、數據處理、圖表顯示、報表打印等功能，方便用戶的使用，許多大中型可編程控制器都配備了PASCAL、BASIC、C等高級編程語言。這種編程方式叫做結構文本。與梯形圖相比，結構文本有兩個很大的優點，一是能實現復雜的數學運算，二是非常簡潔和緊湊。

四、PLC 的技術指標及主要功能和特點

如何來評價一臺PLC性能的高低呢？

（1）I/O點數

指PLC外部的輸入輸出端子數。

（2）用戶程序存儲容量

用來衡量PLC所能存儲用戶程序的多少。

（3）掃描速度

指掃描1000步用戶程序所需的時間，以ms/千步為單位。

（4）指令系統條數

指PLC具有的基本指令和高級指令的種類和數量。種類數量越多，軟件功能越強。

（5）編程元件的種類和數量

編程元件是指輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器、通用“字”寄存器、數據寄存器及特殊功能繼電器等。其種類和數量是衡量PLC的一個指標。