可编程逻辑控制器（PLC）系列：Rockwell Automation ControlLogix_（1）.可编程逻辑控制器基础.docx

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可编程逻辑控制器基础

1.PLC的基本概念

1.1什么是PLC

可编程逻辑控制器（PLC）是一种专门为工业环境设计的数字运算电子系统，用于实现逻辑控制、顺序控制、定时控制、计数控制等功能。PLC通过输入设备（如按钮、传感器、开关等）接收信号，并根据预先编程的逻辑进行处理，然后通过输出设备（如电机、阀门、指示灯等）发出控制信号，以实现对机械设备或生产过程的自动控制。

1.2PLC的历史和发展

PLC的起源可以追溯到20世纪60年代末，当时美国通用汽车公司（GM）为了替代传统的继电器控制系统，提出了一种可编程的继电器替代方案。1971年，第一个PLC产品由BedfordAssociates公司推出，名为Modicon084。随着时间的推移，PLC技术不断进步，功能日益强大，应用范围也不断扩大，从简单的逻辑控制到复杂的运动控制、过程控制和数据通信等领域。

1.3PLC的主要组成部分

PLC主要由以下几个部分组成：

中央处理单元（CPU）：负责执行用户程序和处理数据。

输入模块（I/O模块）：用于接收外部信号并将其转换为CPU可以处理的数字信号。

输出模块（I/O模块）：用于将CPU处理后的数字信号转换为外部设备可以接收的信号。

电源模块：为PLC提供稳定的工作电源。

编程设备：用于编写和下载用户程序到PLC。

通信模块：用于实现PLC与其他设备的通信，如计算机、其他PLC、HMI等。

2.PLC的工作原理

2.1输入处理

当外部设备（如按钮、传感器等）产生信号时，这些信号通过输入模块被转换为数字信号并传递给CPU。CPU会根据程序中的输入指令对这些信号进行处理。例如，如果程序中有一个输入指令来检测按钮是否被按下，CPU会读取输入模块的状态并将其存储在内存中。

2.2程序执行

CPU按照一定的扫描周期依次执行用户程序。在每个扫描周期中，CPU会依次读取输入状态、执行程序逻辑、更新输出状态。这种逐次扫描的机制确保了PLC能够及时响应外部输入并进行控制。

2.3输出处理

根据程序执行的结果，CPU会通过输出模块将控制信号发送给外部设备（如电机、阀门等）。例如，如果程序中有一个输出指令来控制电机的启动，CPU会根据程序的逻辑判断是否需要启动电机，并通过输出模块将相应的信号发送给电机。

3.PLC的编程语言

3.1梯形图（LadderDiagram,LD）

梯形图是一种图形化的编程语言，广泛用于PLC编程。它以继电器逻辑图的形式表示控制逻辑，易于理解和使用。以下是一个简单的梯形图示例，用于控制一个电机的启动和停止：

|[][]()|

|NO1NO2OUT1|

|[][]()|

|NO3NO4OUT2|

在上述梯形图中：

NO1和NO2是常开触点，表示两个按钮。

OUT1是输出线圈，表示电机启动。

NO3和NO4是常开触点，表示两个停止按钮。

OUT2是输出线圈，表示电机停止。

3.2语句表（InstructionList,IL）

语句表是一种基于文本的编程语言，通常用于简单的逻辑控制。以下是一个简单的语句表示例，用于控制一个电机的启动和停止：

//语句表示例

LDI1.0//输入I1.0

ANDI1.1//逻辑与输入I1.1

OUTQ1.0//输出Q1.0

LDI1.2//输入I1.2

ANDI1.3//逻辑与输入I1.3

OUTQ1.1//输出Q1.1

在上述语句表中：

I1.0和I1.1是输入地址，表示两个启动按钮。

Q1.0是输出地址，表示电机启动。

I1.2和I1.3是输入地址，表示两个停止按钮。

Q1.1是输出地址，表示电机停止。

3.3功能块图（FunctionBlockDiagram,FBD）

功能块图是一种图形化的编程语言，通过功能块来表示逻辑和数学运算。以下是一个简单的功能块图示例，用于控制一个电机的启动和停止：

++++++

|I1.0||AND||Q1.0|

++++++

|||

+[]+

|

++++++

|I1.1||AND||Q1.0|

++++++

|||

+[]+

++++++

|I1.2|