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plc是什么
生活中，我們有很多的代碼弄不清楚。以下是小編幫大家整理的plc是什么，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助。
plc是什么
可編程邏輯控制器，是一種采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。
plc發展歷史
起源
1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求;
1969 年，美國數字設備公司研制出了第一臺可編程邏輯控制器PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這是第一代可編程邏輯控制器，稱Programmable Logic Controller，簡稱PLC，是世界上公認的第一臺PLC。
1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14;
1971年，日本研制出第一臺DCS-8;
1973年，德國西門子公司(SIEMENS)研制出歐洲第一臺PLC，型號為SIMATIC S4;
1974年，中國研制出第一臺PLC，1977年開始工業應用。
發展
20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機技術和繼電器常規控制概念相結合的產物。個人計算機發展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。
20世紀70年代中末期，可編程邏輯控制器進入實用化發展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業中的地位。
20世紀80年代初，可編程邏輯控制器在先進工業國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。
20世紀80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。
20世紀末期，可編程邏輯控制器的發展特點是更加適應于現代工業的需要。這個時期發展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程邏輯控制器的工業控制設備的配套更加容易。
PLC的選型規則
在可編程邏輯控制器系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是可編程邏輯控制器工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據�？删幊踢壿嬁刂破骷坝嘘P設備應是集成的、標準的，按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用可編程邏輯控制器應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，可編程邏輯控制器的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定可編程邏輯控制器的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的可編程邏輯控制器和設計相應的控制系統。
一、輸入輸出(I/O)點數的估算
I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商可編程邏輯控制器的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。
二、存儲器容量的估算
存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。
存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數(16位為一個字)，另外再按此數的25%考慮余量。
三、控制功能的選擇
該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
1、運算功能
簡單可編程邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能;普通可編程邏輯控制器的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能;較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等;大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統的出現，在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。
2、控制功能
控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定�？删幊踢壿嬁刂破髦饕糜陧樞蜻壿嬁刂�，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高可編程邏輯控制器的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。
3、通信功能
大中型可編程邏輯控制器系統應支持多種現場總線和標準通信協議(如TCP/IP)，需要時應能與工廠管理網(TCP/IP)相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網絡。
可編程邏輯控制器系統的通信接口應包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等;大中型可編程邏輯控制器通信總線(含接口設備和電纜)應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。
可編程邏輯控制器系統的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%�？删幊踢壿嬁刂破飨到y的通信網絡主要形式有下列幾種形式：
1)、PC為主站，多臺同型號可編程邏輯控制器為從站，組成簡易可編程邏輯控制器網絡;
2)、1臺可編程邏輯控制器為主站，其他同型號可編程邏輯控制器為從站，構成主從式可編程邏輯控制器網絡;
3)、可編程邏輯控制器網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網;
4)、專用可編程邏輯控制器網絡(各廠商的專用可編程邏輯控制器通信網絡)。
為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的(如點對點、現場總線、)通信處理器。
4、編程功能
離線編程方式：可編程邏輯控制器和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常采用。
五種標準化編程語言：順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結構文本(ST)兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準(IEC6113123)，同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。
5、診斷功能
可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對可編程邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。
可編程邏輯控制器的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。
6、處理速度
可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小于掃描時間，則可編程邏輯控制器將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。
處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關�？删幊踢壿嬁刂破鹘狱c的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約0.2～0.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應滿足：小型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于0.5ms/K;大中型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于0.2ms/K。
四、可編程邏輯控制器的類型
可編程邏輯控制器按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類;按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通�？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數選型。
整體型可編程邏輯控制器的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統;模塊型可編程邏輯控制器提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。
五、PLC輸入/輸出類型
開關量
開關量主要指開入量和開出量，是指一個裝置所帶的輔助點，譬如變壓器的溫控器所帶的繼電器的輔助點(變壓器超溫后變位)、閥門凸輪開關所帶的輔助點(閥門開關后變位)，接觸器所帶的輔助點(接觸器動作后變位)、熱繼電器(熱繼電器動作后變位)，這些點一般都傳給PLC或綜保裝置，電源一般是由PLC或綜保裝置提供的，自己本身不帶電源，所以叫無源接點，也叫PLC或綜保裝置的開入量。
1、數字量
在時間上和數量上都是離散的物理量稱為數字量。把表示數字量的信號叫數字信號。把工作在數字信號下的電子電路叫數字電路。
例如：
用電子電路記錄從自動生產線上輸出的零件數目時，每送出一個零件便給電子電路一個信號，使之記1，而平時沒有零件送出時加給電子電路的信號是0，所在為記數�？梢�，零件數目這個信號無論在時間上還是在數量上都是不連續的，因此他是一個數字信號。最小的數量單位就是1個。
2、模擬量
在時間上或數值上都是連續的物理量稱為模擬量。把表示模擬量的信號叫模擬信號。把工作在模擬信號下的電子電路叫模擬電路。
例如：
熱電偶在工作時輸出的電壓信號就屬于模擬信號，因為在任何情況下被測溫度都不可能發生突跳，所以測得的電壓信號無論在時間上還是在數量上都是連續的。而且，這個電壓信號在連續變化過程中的任何一個取值都是具體的物理意義，即表示一個相應的溫度。
六 轉換原理
1. 數模轉換器是將數字信號轉換為模擬信號的系統，一般用低通濾波即可以實現。數字信號先進行解碼，即把數字碼轉換成與之對應的電平，形成階梯狀信號，然后進行低通濾波。
根據信號與系統的理論，數字階梯狀信號可以看作理想沖激采樣信號和矩形脈沖信號的卷積，那么由卷積定理，數字信號的頻譜就是沖激采樣信號的頻譜與矩形脈沖頻譜(即Sa函數)的乘積。這樣，用Sa函數的倒數作為頻譜特性補償，由數字信號便可恢復為采樣信號。由采樣定理，采樣信號的頻譜經理想低通濾波便得到原來模擬信號的頻譜。
一般實現時，不是直接依據這些原理，因為尖銳的采樣信號很難獲得，因此，這兩次濾波(Sa函數和理想低通)可以合并(級聯)，并且由于這各系統的濾波特性是物理不可實現的，所以在真實的系統中只能近似完成。
2. 模數轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的系統，是一個濾波、采樣保持和編碼的過程。
模擬信號經帶限濾波，采樣保持電路，變為階梯形狀信號，然后通過編碼器， 使得階梯狀信號中的各個電平變為二進制碼。
拓展：PLC與單片機的區別
PLC
PLC (Programmable Logic Controller) 是可編程邏輯控制器，專為工業生產設計的一種數字運算操作的電子裝置，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序、執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。
單片機
單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在各個領域廣泛應用。
諸如手機、汽車電子、工業上的步進馬達、機器手臂的控制等，都可見到單片機的身影。單片機的特點是編程、維護相對復雜，編程方式常用C語言或者匯編語言，成本較低，I/O接口相對有限。
PLC與單片機的區別
PLC是應用單片機構成的比較成熟的控制系統，是已經調試成熟穩定的單片機應用系統的產品，有較強的通用性。
單片機可以構成各種各樣的應用系統，使用范圍更廣，但單就“單片機”而言，它只是一種集成電路，還必須與其它元器件及軟件構成系統才能應用。
從工程的使用來看，對單項工程或重復數極少的項目，采用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本較高。
對于量大的配套項目，采用單片機系統具有成本低、效益高的優點，但這要有相當的研發力量和行業經驗才能使系統穩定。
從本質上說，PLC其實就是一套已經做好的單片機（單片機范圍很廣泛）系統。
PLC的特點
PLC廣泛使用梯形圖代替計算機語言，對編程有一定的優勢。你可以把梯形圖理解成是與匯編等計算器語言一樣，是一種編程語言，只是使用范圍不同。而且通常做法是由PLC軟件把你的梯形圖轉換成C或匯編語言（由PLC所使用的CPU決定），然后利用匯編或C編譯系統編譯成機器碼。PLC運行的只是機器碼而已，梯形圖只是讓使用者更加容易使用而已。
如所說，MCS-51單片機也可以用于PLC制作，只是8位CPU在一些高級應用如：大量運算（包括浮點運算）、嵌入式系統（現在UCOS也能移植到MCS-51）等，有些力不從心而已。不過加上DSP就已經能滿足一般要求了，而且同樣使用梯形圖編程，我們可把梯形圖轉化為C51再利用KEIL的C51進行編譯。不難發現不同型號的PLC會選用不同的CPU，其實也說明PLC就是一套已經做好的單片機系統。
這樣一看PLC其實并不神秘，不少PLC是很簡單的，其內部的CPU除了速度快之外，其他功能還不如普通的單片機。通常PLC采用16位或32位的CPU，帶1或2個的串行通道與外界通訊，內部有一個定時器即可，若要提高可靠性再加一個看家狗定時器問題就解決了。
另外，PLC的關鍵技術在于其內部固化了一個能解釋梯形圖語言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語言的解釋程序的效率決定了PLC的性能，通訊程序決定了PLC與外界交換信息的難易。對于簡單的應用，通常以獨立控制器的方式運作，不需與外界交換信息，只需內部固化有能解釋梯形圖語言的程序即可。
實際上，設計PLC的主要工作就是開發解釋梯形圖語言的程序�，F在的單片機完全可以取代PLC。以前的單片機由于穩定性和抗電磁干擾能力比較的弱和PLC是沒有辦法相比的，現在的單片機已經做到了高穩定性和很強的抗干擾能力在某些領域已經實現了替換。
單片機可以取代PLC嗎？
有人說這是個偽問題，單片機是元器件，PLC是由元器件以及龐大的軟件構成的系統，兩者在這一方面沒有可比性 —— 大多PLC的控制芯片實際上就是單片機，也就是說可以將PLC看成是單片機的二次開發。單論工業防護等級，單片機的穩定性和可靠性能根本比不了PLC這種IP67類的產品（ IP為標記字母，第一標記數字表示接觸保護和外來物保護等級，第二標記數字表示防水保護等級）。而且就PLC這種能應對工業惡劣環境的產品還開發出一套冗余系統。
I/O功能
單片機的I/O點實在有限，而反觀PLC呢？針對不同的現場信號，均有相應的I/O點可與工業現場的器件(如按鈕、開關、傳感電流變送器、電機啟動器或控制閥等)直接連接，并通過總線與CPU主板連接。工業里幾乎任意一條生產線，都有上百甚至上千I/O點，就這點單片機完全無法比擬。
開發周期
PLC的品牌多達200多種，幾乎每個品牌都有不同編程軟件，而且都在不斷完善自己的編程軟件，使之能夠越來越簡單的服務于電氣工程師，而各種程序塊也是越來越方便人性化的任意去調用，比如PID模塊、運動控制模塊等，大大減輕了工程師的開發壓力也縮短了開發周期。
那單片機要如何實現？沒有現成的模塊使用，那就只能開發，那么做過非標自動化設備的工程師都會遇到工期不足問題。PLC這種高度集成化模塊化的產品在達到滿足設備所需的開發周期，在工期面前也是抓襟見肘，更不用說如同白紙一張的單片機。
通信距離
現在大多數流水線是要跨區域整合與監視的，所用的通訊方式多為以太網加中繼器，或者直接走民用寬帶光纖，所用的東西到最后很可能是用的就是微軟的IE瀏覽器，很明顯PLC是有RJ-45接口，即使本體沒有RJ-45也可以配備以太網模塊，可單片機搭載的PCB板能加上這個接口然后開發出以太網通信嗎？開發需要多久？
編程語言
這點對單片機來講是一個優勢，同時也是一個劣勢。上面提到PLC的品牌有兩百多種，編程軟件更多，盡管大多數PLC的編程語言都大同小異，但是每接觸一款不同品牌的PLC，電氣工程師就要從PLC的硬件參數、軟元件、編程軟件等等各個方面從頭了解一次才能使用的得心應手。而單片機的編程語言用的是C語言或者匯編語言，這對于任何單片機都是通用的。換句話說，學會C語言或者匯編語言，便可以應用任何單片機開發想要的功能（前提是要有相關的電工電子學基礎）。
但話又說回來，電氣工程師不是電子工程師，他們的工作不是單單考慮單片機如何驅動繼電器來控制機床的，甚至有的電氣工程師都不會C語言、匯編語言之類的MCU開發語言。近些年，IEC-61131-3標準的推廣，越來越多的PLC支持多種編程語言，如類似C語言的ST語言，類似電路圖的CFC語言。這種便利的功能是傳統單片機開發環境真的無法實現。
在工業控制領域，PLC占據絕對優勢，就目前形勢（單片機的功能、穩定性、易用性、編程及維護等）來看，單片機取代PLC那將是一項不可能完成，或者說期限趨向于無窮的艱巨任務。
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