PLC
PLC即可编程控制器，（Programmable logic Controller）,
是指以计算机技术为基础之新型工业控制装置。在1987年国际
电工委员会（International Electrical Committee）颁布之PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计之数字运算践作之电子装置。它采用可以编制程序之存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等践作之指令，并能通过数字式或模拟式之输入和输出，控制各种类型之机械或生产过程。PLC及其有关之外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能之原则而设计。”
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PLC之特点
2.1可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备之关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格之生产工艺制造，内部电路采取了先进之抗干扰技术，具有很高之可靠性。例如三菱公司生产之F系列PLC平均没有故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU之PLC之平均没有故障工作时间则更长。从PLC之机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模之继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件之故障自诊断程序，使系统中除PLC以外之电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高之可靠性也就不奇怪了。
2.2配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模之系列化产品。可以用于各种规模之工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善之数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC之功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力之增强及人机界面技术之发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业之工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言之图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC之少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路之功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言之人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
2.4系统之设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部之接线，使控制系统设计及建造之周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要之是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量之生产场合。
2.5体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产之品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化之理想控制设备。
3. PLC之应用领域
目前，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、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
3.1开关量之逻辑控制
这是PLC 基本、 广泛之应用领域，它取代传统之继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备之控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
3.2模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化之量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间之A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套之A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
3.3运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动之控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用之运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机之单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家之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。
3.4过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量之闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样之控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多之调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用之PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛之应用。
3.5数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位践作等功能，可以完成数据之采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中之参考值比较，完成一定之控制践作，也可以利用通信功能传送到别之智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如没有人控制之柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中之一些大型控制系统。
3.6通信及联网
PLC通信含PLC间之通信及PLC与其它智能设备间之通信。随着计算机控制之发展，工厂自动化
网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC之通信功能，纷纷推出各自之
网络系统。新近生产之PLC都具有通信接口，通信非常方便。
4. PLC之国内外状况
世界上公认之第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制之。限于当时之元器件条件及计算机发展水平，早期之PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单之逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征之工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统之工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似之梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理之计算机存储元件都以继电器命名。此时之PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合之产物。
20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高之运算速度、超小型体积、更可靠之工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高之性价比奠定了它在现代工业中之地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展之特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段之另一个特点是世界上生产可编程控制器之国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪末期，可编程控制器之发展特点是更加适应于现代工业之需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样之特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样之控制场合；从产品之配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器之工业控制设备之配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域之应用都得到了长足之发展。
我国可编程控制器之引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始之。 初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业之生产设备及产品中不断扩大了PLC之应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产之CF系列、杭州机床电器厂生产之DKK及D系列、大连组合机床研究所生产之S系列、苏州电子计算机厂生产之YZ系列等多种产品已具备了一定之规模并在工业产品中获得了应用。此外，没有锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名之PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程之深入，PLC在我国将有更广阔之应用天地。
5. PLC未来展望
21世纪，PLC会有更大之发展。从技术上看，计算机技术之新成果会更多地应用于可编程控制器之设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强之品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品之配套性上看，产品之品种会更丰富、规格更齐全，完美之人机界面、完备之通信设备会更好地适应各种工业控制场合之需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品之情况会随着国际竞争之加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场之局面，会出现国际通用之编程语言；从
网络之发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型之控制系统是可编程控制器技术之发展方向。目前之计算机集散控制系统DCS（Distributed
Control
System）中已有大量之可编程控制器应用。伴随着计算机
网络之发展，可编程控制器作为自动化控制
网络和国际通用
网络之重要组成部分，将在工业及工业以外之众多领域发挥越来越大之作用。
1 PLC基础知识
1.1 PLC之发展历程
在工业生产过程中，大量之开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作之控制，及大量离散量之数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现之。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置之要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术之控制装置，首次采用程序化之手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable
Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器之功能特点，可编程序控制器定名为Programmable
Logic Controller（PLC）。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展 快之时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和
网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位之DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中之地位，在可预见之将来，是没有法取代之。
1.2 PLC之构成
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸之整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
1.3 CPU之构成
CPU是PLC之核心，起神经中枢之作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC之系统程序赋予之功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描之方式采集由现场输入装置送来之状态或数据，并存入规定之寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路之工作状态和编程过程中之语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定之任务产生相应之控制信号，去指挥有关之控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系之数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少之组成单元。
在使用者看来，不必要详细分析CPU之内部电路，但对各部分之工作机制还是应有足够之理解。CPU之控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算之中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC之重要参数，它们决定着PLC之工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。
1.4 I/O模块
PLC与电气回路之接口，是通过输入输出部分（I/O）完成之。I/O模块集成了PLC之I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。
常用之I/O分类如下：
开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其 大数受CPU所能管理之基本配置之能力，即受 大之底板或机架槽数限制。
1.5 电源模块
PLC电源用于为PLC各模块之集成电路提供工作电源。同时，有之还为输入电路提供24V之工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用之为24VDC）。
1.6 底板或机架
大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间之联系，使CPU能访问底板上之所有模块，机械上，实现各模块间之连接，使各模块构成一个整体。
1.7 PLC系统之其它设备
1.7.1
编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少之器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制之系统之工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统之上位机。
1.7.2 人机界面： 简单之人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式之一体式践作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。
1.8 PLC之通信联网
依靠先进之工业
网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，
网络在自动化系统集成工程中之重要性越来越显著，甚至有人提出"
网络就是控制器"之观点说法。
PLC具有通信联网之功能，它使PLC与PLC
之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一之整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议之接口。PLC之通信现在主要采用通过多点接口（MPI）之数据通讯、PROFIBUS
或工业以太网进行联网。
2 PLC控制系统之设计基本原则
2.1 大限度之满足被控对象之控制要求。
2.2 在满足控制要求之前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。
2.3 保证控制系统安全可靠。
2.4 考虑到生产之发展和工艺之改进在选择PLC容量时应适当留有余量。
3 PLC软件系统及常用编程语言
3.1 PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用PLC之程序语言编制之应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程之标准软件包，也就是用户程序，我们就是使用STEP7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序执行结果之在线监视。
3.2 PLC提供之编程语言
3.2.1 标准语言梯形图语言也是我们 常用之一种语言，它有以下特点
3.2.1.1 它是一种图形语言，沿用传统控制图中之继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右之竖线称为左右母线。
3.2.1.2 梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接之开关也可以是PLC内部继电器之接点或内部寄存器、计数器等之状态。
3.2.1.3 梯形图中之接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。
3.2.1.4 内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。
3.2.1.5 PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中之结果留在输出状态暂存器中所以输出点之值在用户程序中可以当做条件使用。
3.2.2 语句表语言，类似于汇编语言。
3.2.3 逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。
4 STEP7程序之使用
4.1 创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层之结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。
4.2 组态一个站，组态一个站就是指定你要使用之可编程控制器，例如S7300、S7400等。
4.3 组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你之控制方案所要使用之模板以及在用户程序中以什么样之地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板之特性也可以用参数进行赋值。
4.4 组态
网络和通讯连接，通讯之基础是预先组态
网络，也就是要创建一个满足你之控制方案之子网，设置
网络特性、设置
网络连接特性以及任何联网之站所需要之连接。
网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。
4.5 定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你之用户程序中用这些更具描述性之符号名替代绝对地址。符号之命名一般用字母编写不超过8个字节， 好不要使用很长之汉字进行描述，否则对程序之执行有很大之影响。
4.6 创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板没有关之程序并存储。创建程序是我们控制工程之重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们 常采用之是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。
4.7 下载程序到可编程控制器，完成所有之组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载之工作模式下（STOP或RUN-P）,
RUN-P模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧之CPU程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。
5 WINCC程序之使用
5.1 简介，WINCC是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务之工业技术中性系统。具有控制自动化过程之强大功能，是基于个人计算机之践作监视系统，它很容易结合标准之和用户之程序建立人机界面精确之满足生产实际要求。WINCC有两个版本RC版（具有组态和开发环境）、RT版（只有运行环境），我们一般使用之是RC版。
5.2 WINCC简单使用步骤
5.2.1 变量管理，首先确定通讯方式安装驱动程序，然后定义内部变量和外部变量，外部变量是受你买之WINCC软件授权限制之 大授权64K字节，内部变量没有限制。
5.2.2 画面生成，进入图形编辑器，图形编辑器是一种用于创建过程画面之面向矢量之作图程序。也可以使用包含在对象和样式库中之众多之图形对象来创建复杂之过程画面。可以通过动作编程将动态添加到单个图形对象上。
5.2.3 报警记录设置，报警记录提供了显示和践作选项来获取和归档结果。可以任意地选择消息块、消息级别、消息类型、消息显示以及报表。为了在运行中显示消息，可以使用包含在图形编辑器中之对象库中之报警控件。
5.2.4 变量记录，变量记录是用来从运行过程中采集数据并准备将它们显示和归档。
5.2.5 报表组态，报表组态是通过报表编辑器来实现之。是为消息、践作、归档内容和当前或已归档之数据定时器或事件控制文档之集成之报表系统，可以自由选择用户报表之形式。
5.2.6 全局脚本之应用，全局脚本就是C语言函数和动作之通称，根据不同之类型脚本被用于给对象组态动作并通过系统内部C语言编译器来处理。全局脚本动作用于过程执行之运行中。一个触发可以开始这些动作之执行。
5.2.7 用户管理器设置，用户管理器用于分配和控制用户之单个组态和运行系统编辑器之访问权限。每建立一个用户，就设置了WINCC功能之访问权利并独立之分配给此用户。至多可分配999个不同之授权。
5.2.8 交叉表索引，交叉索引用于为对象寻找和显示所有使用处，例如变量、画面和函数等。使用“链接”功能可以改变变量名称而不会导致组态不一致。
参考文献
[1] 林小峰.可编程控制器原理及应用.北京：高等教育出版社，1994
[2] 田瑞庭.可编程控制器应用技术.北京：机械工业出版社，1994
[3] 张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2001.12
[4] 于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大学出版社.2004
PLC，俗称“电力线上网”，英文全名为Power Line Communication，主要是指利用电力线传输数据和话音信号之一种通信方式
1、主要特点
① 结构灵活，不受环境之限制，有电即可组建
网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高之利用率，在移动性方面可与WLAN媲美。
② 传输质量高、速度快、带宽稳定，可以很平顺之在线观赏DVD影片，它所提供之14Mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。 新之电力线标准HomePlug AV传输速度已经达到了200Mbps；为了确保QoS，HomePlug AV采用了时分多路访问（TDMA）与带有冲突检测机能之载体侦听多路访问（CSMA）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。
③ 范围广，没有所不在之电力线
网络也是这种技术之优势。虽然没有线
网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区之存在。而电力线是 基础之
网络，它之规模之大，是其他任何
网络没有法比拟之。由此，运营商就可以轻松地把这种
网络接入服务渗透到每一处有电力线之地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大之发展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，
电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。
④ 低成本。充分利用现有之低压配电
网络基础设施，没有需任何布线，节约了资源。没有需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢之破坏，同时也节省了人力。相对传统之组网技术，PLC成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网之地方，其包月使用费用一般为50-80元/月左右，这样之价格和很多地方之ADSL包月相持平。
⑤ 适用面广。PLC作为利用电力线组网之一种接入技术，提供宽带
网络“ 后一公里”之解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得PLC具有极大之便捷性，只要在房间任何有电源插座之地方，不用拨号，就立即可享受4.5~45Mbps之高速
网络接入，来浏览网页、拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体之“四网合一”。
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