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plc是什麼
可程式設計邏輯控制器，是一種採用一類可程式設計的儲存器，用於其內部儲存程式，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向使用者的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種型別的機械或生產過程。
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，美國數字裝置公司研製出了第一臺可程式設計邏輯控制器PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次採用程式化的手段應用於電氣控制，這是第一代可程式設計邏輯控制器，稱Programmable Logic Controller，簡稱PLC，是世界上公認的第一臺PLC。
1969年，美國研製出世界第一臺PDP-14;
1971年，日本研製出第一臺DCS-8;
1973年，德國西門子公司(SIEMENS)研製出歐洲第一臺PLC，型號為SIMATIC S4;
1974年，中國研製出第一臺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程式設計邏輯控制器，使可程式設計邏輯控制器增加了運算、資料傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特徵的工業控制裝置。此時的可程式設計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後，為了方便和反映可程式設計控制器的功能特點，可程式設計邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。
20世紀70年代中末期，可程式設計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程式設計控制器中，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功能及極高的價效比奠定了它在現代工業中的地位。
20世紀80年代初，可程式設計邏輯控制器在先進工業國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可程式設計控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標誌著可程式設計控制器已步入成熟階段。
20世紀80年代至90年代中期，是可程式設計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、人機介面能力和網路能力得到大幅度提高，可程式設計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於統治地位的DCS系統。
20世紀末期，可程式設計邏輯控制器的發展特點是更加適應於現代工業的需要。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、生產了各種人機介面單元、通訊單元，使應用可程式設計邏輯控制器的工業控制裝置的配套更加容易。
拓展閱讀：PLC的選型規則
在可程式設計邏輯控制器系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是可程式設計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。可程式設計邏輯控制器及有關裝置應是整合的、標準的，按照易於與工業控制系統形成一個整體，易於擴充其功能的原則選型所選用可程式設計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，可程式設計邏輯控制器的系統硬體、軟體配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程式控制器、功能表圖及有關的程式語言有利於縮短程式設計時間，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，明確控制任務和範圍確定所需的操作和動作，然後根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需儲存器容量、確定可程式設計邏輯控制器的功能、外部裝置特性等，最後選擇有較高效能價格比的可程式設計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餘量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴充套件餘量後，作為輸入輸出點數估算資料。實際訂貨時，還需根據製造廠商可程式設計邏輯控制器的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。
二、儲存器容量的估算
儲存器容量是可編程式控制器本身能提供的硬體儲存單元大小，程式容量是儲存器中使用者應用專案使用的儲存單元的大小，因此程式容量小於儲存器容量。設計階段，由於使用者應用程式還未編制，因此，程式容量在設計階段是未知的，需在程式除錯之後才知道。為了設計選型時能對程式容量有一定估算，通常採用儲存器容量的估算來替代。
儲存器記憶體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，以此數為記憶體的總字數(16位為一個字)，另外再按此數的25%考慮餘量。
三、控制功能的選擇
該選擇包括運算功能、控制功能、通訊功能、程式設計功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
1、運算功能
簡單可程式設計邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能;普通可程式設計邏輯控制器的運算功能還包括資料移位、比較等運算功能;較複雜運算功能有代數運算、資料傳送等;大型可程式設計邏輯控制器中還有模擬量的PID運算和其他高階運算功能。隨著開放系統的出現，在可程式設計邏輯控制器中都已具有通訊功能，有些產品具有與下位機的通訊，有些產品具有與同位機或上位機的通訊，有些產品還具有與工廠或企業網進行資料通訊的功能。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，有些應用需要資料傳送和比較，當用於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。要顯示資料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。可程式設計邏輯控制器主要用於順序邏輯控制，因此，大多數場合常採用單迴路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也採用專用的智慧輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高可程式設計邏輯控制器的處理速度和節省儲存器容量。例如採用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、通訊功能
大中型可程式設計邏輯控制器系統應支援多種現場匯流排和標準通訊協議(如TCP/IP)，需要時應能與工廠管理網(TCP/IP)相連線。通訊協議應符合ISO/IEEE通訊標準，應是開放的通訊網路。
可程式設計邏輯控制器系統的通訊介面應包括序列和並行通訊介面、RIO通訊口、常用DCS介面等;大中型可程式設計邏輯控制器通訊匯流排(含介面裝置和電纜)應1：1冗餘配置，通訊匯流排應符合國際標準，通訊距離應滿足裝置實際要求。
可程式設計邏輯控制器系統的通訊網路中，上級的網路通訊速率應大於1Mbps，通訊負荷不大於60%。可程式設計邏輯控制器系統的通訊網路主要形式有下列幾種形式：
1)、PC為主站，多臺同型號可程式設計邏輯控制器為從站，組成簡易可程式設計邏輯控制器網路;
2)、1臺可程式設計邏輯控制器為主站，其他同型號可程式設計邏輯控制器為從站，構成主從式可程式設計邏輯控制器網路;
3)、可程式設計邏輯控制器網路通過特定網路介面連線到大型DCS中作為DCS的子網;
4)、專用可程式設計邏輯控制器網路(各廠商的專用可程式設計邏輯控制器通訊網路)。
為減輕CPU通訊任務，根據網路組成的實際需要，應選擇具有不同通訊功能的(如點對點、現場匯流排、)通訊處理器。
4、程式設計功能
離線程式設計方式：可程式設計邏輯控制器和程式設計器公用一個CPU，程式設計器在程式設計模式時，CPU只為程式設計器提供服務，不對現場裝置進行控制。完成程式設計後，程式設計器切換到執行模式，CPU對現場裝置進行控制，不能進行程式設計。離線程式設計方式可降低系統成本，但使用和除錯不方便。線上程式設計方式：CPU和程式設計器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，並在一個掃描週期內與程式設計器進行資料交換，程式設計器把線上編制的程式或資料傳送到主機，下一掃描週期，主機就根據新收到的程式執行。這種方式成本較高，但系統除錯和操作方便，在大中型可程式設計邏輯控制器中常採用。
五種標準化程式語言：順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模組圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結構文字(ST)兩種文字語言。選用的程式語言應遵守其標準(IEC6113123)，同時，還應支援多種語言程式設計形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。
5、診斷功能
可程式設計邏輯控制器的診斷功能包括硬體和軟體的診斷。硬體診斷通過硬體的邏輯判斷確定硬體的故障位置，軟體診斷分內診斷和外診斷。通過軟體對PLC內部的效能和功能進行診斷是內診斷，通過軟體對可程式設計邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件資訊交換功能進行診斷是外診斷。
可程式設計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，並影響平均維修時間。
6、處理速度
可程式設計邏輯控制器採用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果訊號持續時間小於掃描時間，則可程式設計邏輯控制器將掃描不到該訊號，造成訊號資料的丟失。
處理速度與使用者程式的長度、CPU處理速度、軟體質量等有關。可程式設計邏輯控制器接點的響應快、速度高，每條二進位制指令執行時間約0.2～0.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描週期(處理器掃描週期)應滿足：小型可程式設計邏輯控制器的掃描時間不大於0.5ms/K;大中型可程式設計邏輯控制器的掃描時間不大於0.2ms/K。
四、可程式設計邏輯控制器的型別
可程式設計邏輯控制器按結構分為整體型和模組型兩類，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，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。
整體型可程式設計邏輯控制器的I/O點數固定，因此使用者選擇的餘地較小，用於小型控制系統;模組型可程式設計邏輯控制器提供多種I/O卡件或插卡，因此使用者可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴充套件方便靈活，一般用於大中型控制系統。
五、PLC輸入/輸出型別
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(變壓器超溫後變位)、閥門凸輪開關所帶的輔助點(閥門開關後變位)，接觸器所帶的輔助點(接觸器動作後變位)、熱繼電器(熱繼電器動作後變位)，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。把表示數字量的訊號叫數字訊號。把工作在數字訊號下的電子電路叫數位電路。
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訊號，使之記1，而平時沒有零件送出時加給電子電路的訊號是0，所在為記數。可見，零件數目這個訊號無論在時間上還是在數量上都是不連續的，因此他是一個數字訊號。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。把表示模擬量的訊號叫模擬訊號。把工作在模擬訊號下的電子電路叫類比電路。
例如：
熱電偶在工作時輸出的電壓訊號就屬於模擬訊號，因為在任何情況下被測溫度都不可能發生突跳，所以測得的電壓訊號無論在時間上還是在數量上都是連續的。而且，這個電壓訊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訊號轉換為模擬訊號的系統，一般用低通濾波即可以實現。數字訊號先進行解碼，即把數字碼轉換成與之對應的電平，形成階梯狀訊號，然後進行低通濾波。
根據訊號與系統的理論，數字階梯狀訊號可以看作理想衝激取樣訊號和矩形脈衝訊號的卷積，那麼由卷積定理，數字訊號的頻譜就是衝激取樣訊號的頻譜與矩形脈衝頻譜(即Sa函式)的乘積。這樣，用Sa函式的倒數作為頻譜特性補償，由數字訊號便可恢復為取樣訊號。由取樣定理，取樣訊號的頻譜經理想低通濾波便得到原來模擬訊號的頻譜。
一般實現時，不是直接依據這些原理，因為尖銳的取樣訊號很難獲得，因此，這兩次濾波(Sa函式和理想低通)可以合併(級聯)，並且由於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訊號轉換成數字訊號的系統，是一個濾波、取樣保持和編碼的過程。
模擬訊號經帶限濾波，取樣保持電路，變為階梯形狀訊號，然後通過編碼器， 使得階梯狀訊號中的各個電平變為二進位制碼。
