1.1可编程控制器概述

可编程控制器(Programmable Controller)通常也可简称为可编程控制器，英文缩写为PC或PLC，是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。PLC的体积十分小巧，但功能却很强大，它的程序设计起来非常的简单，而且通俗易懂，容易学习使用，不但如此，维护起来也很方便，不像传统继电器一般一旦固定便难以改动，尤其是它特有的高可靠性以及在恶劣工作环境中依然能有较好表现的高稳定性，使得受到了众多相关从业人员的好评。所以推广到了各个领域中去，应用面十分宽广，是现代工业控制领域中的三大支柱之一（三大支柱包括PLC、机器人、CAD/CAM）。

1.2可编程控制器的特点

（1）极高的可靠性，抗干扰能力强

对于绝大多数电气控制设备而言，可靠性的高低直接影响着一种设备的稳定性，是判断其优良的关键性能之一，PLC在这方面有着极好的表现。先进的抗干扰技术，大规模集成电路技术，以及严格的生产工艺制造，给以了PLC极高的可靠性。就机外电路而言，以PLC和普通的继电接触器系统对比，在同等的规模下，使用PLC构成的控制系统减少了很大一部分的电气接线以及开关接点，有的甚至减少到了数百甚至数千分之一，接线与接点是电气控制设备的主要故障发生的地方，比如熔断熔焊，错位，不动作，以及误动作等，由于接点少了，发生故障的几率也就随之大大降低。举个例子，三菱公司生产的F系列PLC可以达到30万小时的平均无故障时间。PLC不但发生错误的几率低，而且即使产生了故障，它还带有硬件故障的自我检测功能，在发生故障时，PLC可以及时发出警报，自动停止误动作，不但如此，人们还可以在应用软件中编入外围器件的故障自诊断程序，既可以保护了PLC自身，还可以保护外电路设备使其也获得故障自诊断功能。由此可见，PLC的可靠性与抗干扰能力确实强大。

（2）配套齐全，功能完善，适用性强

发展至今，PLC不仅仅只身一人，还衍生出了大、中、小各种规模和各种系列的产品。这些不同种类不同规格的PLC可以用来适用于不同规模需求的工业控制场合。现代的PLC的功能广泛，之所以还可以应用于数字控制领域，是因为PLC不但拥有逻辑处理功能，大多数还具有完善的数据运算能力。PLC的功能单元也在近些年得到了飞速的发展，使得PLC不仅限于逻辑控制，还在例如温度控制，位置控制等各种工业控制领域占有了一席之地，人机界面以及通信能力也大大增强，使用者不需要太费心思，便可以更容易的使用PLC组成各种所需要的控制系统。

（3）简单易学，通俗直观

相比于一般的编程软件，PLC的编程语言简单易懂，直观通俗，不像其他编程软件需要一定的知识与编程基础。PLC很容易被工程技术人员所接受，它使用的梯形图语言的图形符号和表达方式和普通的继电器电路图十分相似，不需要懂得太多的电子电路技术和计算机原理以及其他的汇编语言，只需要用一些开关量逻辑控制指令就能很方便的实现继电器电路的功能，比其他的编程门槛低，容易学习，使用起来方便快捷。

（4）体积小，重量轻，能耗低

PLC的体积以及重量都可以降低到很小，功耗可以降低至仅仅数瓦，因其体积小等特点，可以很容易的装入机电设备的内部，不仅占据空间小，重量也轻以克计，可以作为理想控制设备来实现机电一体化。

1.3可编程控制器的应用

随着电子行业的飞速发展，世界各地大量产生各种电子元器件，使得微处理器芯片及其相关的元器件的价格不断的下降，这也导致了制作PLC的成本也不断下降，而类似摩尔定律，PLC的性能却得到了提高，拥有了更多更强大的功能，使得PLC可以应用于工业控制的各个领域中。其应用可以分为以下几类：

（1）开关逻辑控制

这是可编程控制器可以实现的最基本的应用，因为PLC具有强大的逻辑运算能力，所以可以利用它来实现各种各样的逻辑控制功能。

（2）闭环过程控制

（3）模拟量控制

因为PLC只能处理数字量，为了实现它的更多功能，可以接受现实中大部分的模拟连续变化量，所以在PLC中专门配置了数字量与模拟量互相转化的模块。该模块可以将采集到的模拟量经过其内部转化变成数字量来使得PLC可以识别，识别后经过微处理器进行处理，再将处理后的信息与结果转化为模拟量去控制被控对象，这样就可使用PLC完成对模拟量的控制了。

（4）定时控制

PLC提供了上百个定时器，时间可以自行设定。PLC的定时器普遍具有1ms，１0ms，100ms等精度，为了实现定时控制功能，可以根据需求来选择不同精度的定时器来完成定时控制

（5）计数控制

类似定时器，PLC也为使用者提供了上百个定时器，其设定方式也和定时器大同小异，为了满足对高频率信号的计数要求，PLC中还提供了高速计数模块。

（6）顺序步骤控制

（7）数据处理

数据处理也是PLC的一项基本功能之一，它可以进行算术运算和数据传送，数据比较，数据转换，数据显示和打印以及数据通信等功能，有些大中型PLC还可以进行函数运算和浮点运算等等。PLC的数据处理能力也受到了不少的认可。

（8）通信和联网

PLC已经实现了工厂自动化，从早期的单机控制PLC逐步发展成了多机控制，它拥有的一般通信的功能使它既可以对远程I/O进行控制，又可以将PLC与PLC或PLC与计算机联系起来，实现通信功能。搭成了方便可靠的“集中管理，分散控制”的分布式控制系统。

1.4可编程控制器的编程语言

可编程控制器的编程语言以梯形图语言，助记符为主，很多场合也使用流程图语言。梯形图中有两种触点，即常开触点和常闭触点，PLC的执行顺序和梯形图的编写顺序是一致的，每一网络都要从图左边的垂直线（起始母线）画起，右端WWW.eEelw.com必须连接输出线圈或者指令盒。而输出线圈只能并联不可以串联。

助记符语言是PLC的命令语句表达式。在有些小机型的PLC上，对显示器配置要求较高的梯形图的图形符号便无法实现，虽然梯形图具有直观简便的特点，但仍然需要借助助记符语言来满足不同的需求场合。一般在编写程序的时候，梯形图往往会根据逻辑要求先行编制出来，然后再根据梯形图来编写助记符语言。值得说明的一点是，对于不同型号的PLC，它的助记符语言是不尽相同的，但是其基本原理是不变的。

1.5 PLC的发展前景

1969年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台PLC。它是由中小规模集成电路和分立原件组成的，最初的PLC只能完成简单的逻辑控制以及定时计数功能。到了20世纪70年代初期，微处理器的诞生使得PLC有了更多的功能，人们把微处理器引入到了PLC中，使其拥有了运算和数据处理功能，真正成为了工业控制装置。在接下来的十年里，可编程控制器得到了飞速的发展，广泛的应用于先进的工业国家如美国，德国等。大规模，高速度，高性能的发展标志着可编程控制器技术已经进入了成熟阶段，世界上越来越多的国家可以生产可编程控制器，产量在不断增加。

到了20世纪末，可编程控制器在各个工业领域中都有着优秀的表现，其各种优秀的性能与特点使其在不同领域中都得到了广泛的应用和长足的发展，逐渐成为了工业控制的三大支柱之一。我国随着改革开放也引进了可编程控制器，然后便不断的研制，生产和应用，在各种企业的生产设备中投入使用了越来越多的可编程控制器，基于种种优点，可编程控制器在我国的发展一定具有广阔的空间和极好的平台。所以对可编程控制器的研发是非常有必要的。