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一，PLC产生及定义

PLC，中文称可编程序控制器，是一种用于自动化实时控制的数位逻辑控制器，广泛应用于目前的工业控制领域。1985年，国际电工委员会（IEC）在其标准中对PLC定义如下：可编程序控制器是一种数字运算的电子操作系统装置，专为工业现场应用而设计的。它采用一类可编程序的存储器，用来在其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算数运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

它的起源可以追溯到60年代，美国通用公司为了适应汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要求，为此研制了第一台可编程控制器，通过改变储存在里面的指令的方法来改变生产线的控制流程，从而提供了继电接触器控制系统无法比拟的灵活性。但这一时期，它主要是替代继电接触器控制系统完成顺序控制，虽然也采用了计算机的设计思想，实际上只能进行逻辑运算，主要应用于开关量的逻辑控制，因此也成为可编程序逻辑控制器。

进入80年代以后，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，可以进行模拟量控制、位置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC，但为了和个人电脑PC相区别，仍将其称为PLC，即Programmable Logic Controller。

二，PLC的工业应用

PLC是基于微计算机技术、自动控制技术、通信技术发展起来的现代工业控制装置。随着电子技术的发展，PLC的功能也不断提升。在各领域的生产过程中也得到了越来越广泛的应用，主要包括：开关逻辑控制、过程控制和运动控制。PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化领域等行业。

各个行业使用情况大致可归纳为如下几类：

1. 开关逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器接触器控制，可以实现复杂逻辑及顺序流程，实现逻辑控制、顺序控制，如装配生产线、包装生产线、电镀流水线等。

2. 运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。早期采用的方式是开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块，可驱动步进电机或伺服电机，实现单轴或多轴的位置控制。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

3. 过程控制

PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制，较为典型的就是PID算法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

开关逻辑控制系统通常使用电控装置，运动控制系统通常使用电传装置，过程控制系统通常使用电仪装置。PLC集三电于一体，是一种同时具备逻辑控制功能、运动控制功能、过程控制功能、数据处理功能和联网通信功能的多功能控制器，因此PLC被公认为现代工业自动化的三大支柱之一。

现代PLC已具备复杂数学运算能力，包括矩阵、函数运算，同时具有大量存储空间以实现数据存储和分析处理。通讯技术的发展也带动工业网络现场总线的诞生，使集散控制系统搭建成为可能。工业4.0浪潮的到来，必将推动信息化和工业化的融合，PLC的应用也将更加广泛。

三，PLC控制系统的典型组成

PLC控制系统主要包括六个模块，分别是控制器与输入输出模块、传感器与执行器，人机交互（HMI）、网络通信、编程设备、项目管理软件。下面简单介绍一下这些模块。

1. 控制器与输入、输出模块

控制器主要由微处理器芯片与储存器组成，即CPU模块。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号、执行用户程序、刷新系统的输出。存储器用来存储程序和数据。

I/O模块即输入、输出模块。开关量输入、输出模块简称为DI模块和DO模块；模拟量输入、输出模块简称为AI模块和AO模块，这四者统称为信号模块，其作用如下图所示。

信号模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。

2. 传感器与执行器

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律转换成电信号或其他所需形式的信息输出、以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

执行器是接受控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。执行机构按所使用的驱动能源分为气动执行器、电动执行器和液压执行器三种。

在PLC控制系统中，传感器可以检测现场的开关量信号，如光电开关、物料位置开关等或模拟量信号如现场温度、压力等的状态。

IO模块将传感器的信号传递给PLC，由CPU对其进行处理，处理后的结果将被转换为控制信号，由输出模块送至执行器，执行器对被控对象执行操作。

3. 人机交互（HMI）

HMI连接可连接可编程序控制器、变频器、直流调速、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备。

4. 网络通信

通信处理器可实现PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与上位机和其它智能设备之间的通信，可以将PLC接入MPI/PROFIBUS-DP、AS-i和工业以太网，或者用于实现点对点通信等。

5. 编程设备

编程设备是PLC很重要的外部设备，是对可编程序控制器进行编程和组态的工具，通常包括手持编程器和计算机两种。编程器分为简易型和智能型两类，小型PLC常用简易编程器，大中型PLC多用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序，并送入PLC程储存器，利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视PLC工作状况。现在许多PLC采用计算机作为编程器，并利用专用的工具软件进行编程或监控。

6. 项目管理软件

项目管理软件可实现系统范为的可视化，诊断和维护过程控制组件，对整个维护流程进行概览，对状态变化和维护程序进行完全的追踪和备案。目前项目管理软件通常涵盖编程软件。

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