PLC基本原理及其接线
PLC基本原理及其接线
PLC（可编程逻辑控制器）是工业控制领域的重要设备，其全称为Programmable Logic Controller。PLC实质上是经过一次开发的工业控制用计算机，它不仅具有计算机的内核，还配置了许多使其适用于工业控制的器件。但是它只是一种通用机，不经过二次开发，不能在任何具体的工业设备上使用。不过PLC二次开发十分容易且具有体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善、适应性强、安装接线简单等众多优点。
PLC的简介与起源
最初的目的是替代机械开关装置(继电模块)，想象一下，在一个庞大复杂的设备中使用数量巨大的电气元件(中间继电器、时间继电器等)，接线有多复杂啊，日后维护也是大问题。自从1968年以来，PLC的功能逐渐代替了继电器控制板。现代PLC具有更多的功能，其用途从单一过程控制延伸到整个制造系统的控制和监测。
PLC的基本组成
PLC主要由MCU、输入/输出接口、电源和编程设备共同组成，如下图所示。
图2.1.1 PLC的组成
MCU模块
MCU模块由微处理器和存储器组成，由它读取各种开关量输入信号(下称开入量)；并且读取程序指令，编译、执行指令；最后把运算结果送到输出端，控制外部负载。MCU是整个PLC的核心，相当于人的大脑。PLC与单片机的异同请移步：PLC与单片机异同，实际项目参考：以实例详述PLC编程思路。
输入与输出模块
（1）输入模块接受和采集输入信号，将按钮、行程开关等产生的开入量输入至MCU；将电位器、各类变送器提供的模拟量输入至MCU。
（2）输出模块用来控制外部负载，包括接触器、电磁阀等执行器和显示、报警装置。
图2.1.4 PLC编程线
电源模块
PLC的电源一般使用220V交流电源，通过开关电源模块把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的直流电源。有的电源单元还向外提供24V隔离直流电源，可供输入模块连接的现场无源开关等使用。
编程设备
一般为计算机+编程线组合，计算机连接编程线，由编程线连接PLC。
PLC的外部接线
NPN与PNP接线
源型与漏型是对输入模块的公共点COM端而言。漏型指从COM端漏出去，即COM端接负，电流从外面经IO.x点流入内部，再从公共点COM漏出去构成回路，如图3.1.1所示，属于NPN型。源型指COM端接正，电流从COM端为源头开始，经内部回路，一组信号点流出去的，如图3.1.2所示，属于PNP型。
对于输入以+24V作为公共点：有高电平(+24V)输入至PLC时，对应的常开点闭合，对应的常闭点断开。对于输入以0V作为公共点：有低电平(0V)输入至PLC时，对应的常开点闭合，对应的常闭点断开。
NPN与PNP型传感器
NPN与PNP型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器。但输出信号是截然相反的，即高电平和低电平。PNP输出为高电平1，NPN输出为低电平0。
对于光栅保护装置(工业环境传感器汇总之四、光电传感器)：一般常用PNP高电平有效状态，PLC输入端低电平挡电状态，退去光栅保护装置一直保护。
PLC的NPN与PNP设置
下图为三菱PLC的S/S设置，分别可设置为为漏型或源型，图片来源于“FX3G系列-用户手册-定位控制篇”第58页。
图3.2.1 PLC漏型、源型输入接线
其内部电路的仿真如下图3.2.2所示，仿真原文件请移步：PLC输入电路Multisim仿真。
图3.2.2 PLC输入Multisim仿真
ACPL-214-500E(电子元件-光电耦合器)规格书截图：
图3.2.3 ACPL-214-500E光耦规格书节选
编程语言
图形化编程
电气工程师风格的梯形图，门电路风格的FBD(Function Block Diagram)，流程图风格的SFC(Sequence Function Chart)。
文本化编程
程序员风格的ST(Structured Text)语言，汇编语言式的指令表IL(Instruction List)。
IEC 1131-3的编程语言是IEC工作组 对世界范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准。它不但适用于PLC系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域，为PLC编程语言的全球规范化做出了重要的贡献。