第1章 PLC基础知识

1.1 认识PLC

1.1.1 PLC是什么

PLC的英文全称为Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器，简称可编程控制器，它是一种全新模式的工业自动化控制装置，可以将PLC视为一种具有特殊结构的用于工业用途的计算机。但不同的是，PLC比一般的计算机有更符合工业过程连接的接口，而且它使用自己专用的编程语言。从外形结构上看， PLC的样子有些独特，图1-1为典型PLC实物外形。

PLC是专门为工业生产过程提供自动化控制的控制装置，如图1-2所示，PLC通过其强大的输入、输出接口与工业控制系统中的各种部件相连（如控制按键、继电器、传感器、电动机、指示灯等输入、输出的控制部件、显示部件和功能部件）。

通过编程器编写控制程序（PLC语句），将控制程序存入PLC中的存储器并在微处理器（CPU）的作用下执行逻辑运算、顺序控制、计数等操作指令。这些指令会以数字信号（或模拟信号）的形式送到输入、输出端，从而控制输入、输出端接口上连接的设备，协同完成生产过程。图1-3为典型PLC控制的系统模型。

1.1.2 PLC的优势

早在PLC问世以前，继电器控制是工业控制领域的主导方式，其结构简单、价格低廉、容易操作。但是，该控制方式适应性差，变更调整不够灵活，一旦任务和工艺发生变化，必须重新设计，还必须改变硬件结构。

现代生产设备和流水线控制必须适应多变的市场需求，固定的工作模式、简单的控制逻辑已不能满足社会生产的需求。为了弥补继电器控制系统中的不足，同时降低成本，更加先进的自动控制装置—可编程控制器（PLC）应运而生。

PLC控制系统通过软件控制取代了硬件控制，用标准接口取代了硬件安装连接。用大规模集成电路与可靠元件的组合取代线圈和活动部件的搭配。不仅大大简化了整个控制系统，而且也使得控制系统的性能更加稳定，功能更加强大，而且在拓展性和抗干扰能力方面也有了显著的提高。图1-4为工业控制中继电器-接触器控制系统与PLC控制系统的效果对比。

PLC不仅实现了控制系统的简化，而且在改变控制方式和效果时不需要改动电气部件的物理连接线路，只需要重新编写PLC内部的程序即可。下面通过不同控制方式的系统连接示意图的对比来了解PLC控制方式的优势特点和基本功能。

采用继电器-接触器的控制系统是通过许多开关、控制按钮、继电器和接触器的连接组合来实现对两个电动机的控制。单从连接的线路来看，虽然电路功能比较简单，但线路连接已经感觉比较复杂。图1-5为典型的采用继电器-接触器的控制系统连接示意图。

相比较而言，采用PLC进行控制管理，省略掉了许多接触器和继电器，控制按钮也采用触摸屏方式，线路连接更加简化，各输入、输出设备都通过相应的I/O接口连接。图1-6为十分典型的采用PLC的控制系统连接示意图。若整个控制过程需要改造，只需将编制程序重新输入到PLC内部，输入、输出部件直接通过I/O接口即可实现增减。无论是系统的连接、控制还是改造、维护，都十分简便。

下面通过不同控制方式的实用案例（三相交流感应电动机的控制）的对比来了解PLC控制方式的特点和基本功能。

例如，采用继电器进行控制的三相交流感应电动机控制电路见图1-7。

图中灰色阴影的部分即为控制电路部分。合上电源总开关，按下启动按钮SB1，交流接触器KM1线圈得电，其常开辅助触点KM1-2接通实现自锁功能；同时常开主触点KM1-1接通，电源经串联电阻器R1、R2、R3为电动机供电，电动机降压启动开始。

当电动机转速接近额定转速时，按下全压启动按钮SB2，交流接触器KM2的线圈得电，常开辅助触点KM2-2接通实现自锁功能；同时常开主触点KM2-1接通，短接启动电阻器R1、R2、R3，电动机在全压状态下开始运行。

当需要电动机停止工作时，按下停机按钮SB3，接触器KM1、KM2的线圈将同时失电断开，接着接触器的常开主触点KM1-1、KM2-1同时断开，电动机停止运转。

如果需要改变电动机的启动和运行方式的时候，就必须将控制电路中的接线重新连接，再根据需要进行设计、连接和测试，由此引起的操作过程繁杂、耗时。

而对于PLC控制的系统来说，仅仅需要改变PLC中的应用程序即可，下面也通过图示进行说明。采用PLC进行控制的三相交流感应电动机控制系统见图1-8。

图中灰色阴影的部分即为控制电路部分。在该电路中，若需要对电动机的控制方式进行调整，无需改变电路中交流接触器、启动/停止开关以及接触器线圈的物理连接方式，只需要将PLC内部的控制程序重新编写，改变对外部物理器件的控制和启动顺序即可。

1.1.3 PLC能干什么

目前，PLC已经成为生产自动化、现代化的重要标志。众多电子器件生产厂商都投入到了PLC产品的研发中，PLC的品种越来越丰富，功能越来越强大，应用也越来越广泛，无论是生产、制造还是管理、检验，都可以看到PLC的身影，如图1-9、图1-10所示。