第1章 PLC基础与入门实战

1.1 认识PLC

1.1.1 什么是PLC

PLC是英文Programmable Logic Controller的缩写，意为可编程逻辑控制器，是一种专为工业应用而设计的控制器。世界上第一台PLC于1969年由美国数字设备公司（DEC）研制成功，随着技术的发展，PLC的功能越来越强大，不仅限于逻辑控制，因此美国电气制造协会（NEMA）于1980年对它进行重命名，称其为可编程控制器（Programmable Controller），简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer，PC）混淆，故人们仍习惯将PLC当作可编程控制器的缩写。图1-1所示是几种常见的PLC，从左往右依次为三菱PLC、欧姆龙PLC和西门子PLC。

由于可编程控制器一直在发展中，至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（IEC）对PLC最新定义要点如下。

①PLC是一种专为工业环境下应用而设计的数字电子设备。

②内部采用了可编程存储器，可进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作。

③通过数字量或模拟量输入端接收外部信号或操作指令，内部程序运行后从数字量或模拟量输出端输出需要的信号。

④可以通过扩展接口连接扩展单元，以增强和扩展功能；还可以通过通信接口与其他设备进行通信。

1.1.2 PLC控制与继电器控制比较

PLC控制是在继电器控制的基础上发展起来的，为了更好地了解PLC控制方式，下面以电动机正转控制为例对两种控制系统进行比较。

1.继电器正转控制

图1-2所示是一种常见的继电器正转控制线路，可以对电动机进行正转和停转控制。

按下启动按钮SB1，接触器KM线圈得电，主电路中的KM主触点闭合，电动机得电运转。与此同时，控制电路中的KM常开自锁触点也闭合，锁定KM线圈得电（即SB1断开后KM线圈仍可通过自锁触点得电）。

按下停止按钮SB2，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，电动机失电停转，同时KM常开自锁触点也断开，解除自锁（即SB2闭合后KM线圈无法得电）。

2.PLC正转控制

图1-3所示是PLC正转控制线路，可以实现与图1-2所示的继电器正转控制线路相同的功能。PLC正转控制线路也可分为主电路和控制电路两部分，PLC与外接的输入、输出设备构成控制电路，主电路与继电器正转控制线路的电路相同。

在组建PLC控制系统时，除了要进行硬件接线外，还要为PLC编写控制程序，并将程序从计算机通过专用电缆传送给PLC。PLC正转控制线路的硬件接线如图1-3所示，PLC输入端子连接SB1（启动）、SB2（停止）和电源，输出端子连接接触器线圈KM和电源，PLC本身也通过L、N端子获得供电。

工作过程如下。

按下启动按钮SB1，有电流流过X0端子（电流途径：DC 24V正端→COM端子→COM、X0端子之间的内部电路→X0端子→闭合的SB1→DC 24V负端），PLC内部程序运行，运行结果使Y0、COM端子之间的内部触点闭合，有电流流过接触器线圈（电流途径：AC 220V一端→接触器线圈→Y0端子→Y0、COM端子之间的内部触点→COM端子→AC 220V另一端），接触器KM线圈得电，主电路中的KM主触点闭合，电动机运转；松开SB1后，X0端子无电流流过，PLC内部程序维持Y0、COM端子之间的内部触点闭合，使KM线圈继续得电（自锁）。

按下停止按钮SB2，有电流流过X1端子（电流途径：DC 24V正端→COM端子→COM、X1端子之间的内部电路→X1端子→闭合的SB2→DC 24V负端），PLC内部程序运行，运行结果使Y0、COM端子之间的内部触点断开，无电流流过接触器KM线圈，线圈失电，主电路中的KM主触点断开，电动机停转；松开SB2后，内部程序使Y0、COM端子之间的内部触点维持断开状态。

当X0、X1端子输入信号（即输入端子有电流流过）时，PLC输出端子会输出何种控制信号是由写入PLC的内部程序决定的，比如可以通过修改PLC程序将SB1用于停转控制，将SB2用于启动控制。

1.1.3 PLC的种类

PLC的种类很多，按硬件的结构形式不同，PLC可分为整体式PLC和模块式PLC，如图1-4所示。

整体式PLC又称箱式PLC，其外形像一个方形的箱体，这种PLC的CPU、存储器、I/O接口电路等都安装在一个箱体内。

整体式PLC的结构简单、体积小、价格低。小型PLC一般采用整体式结构。

模块式PLC又称组合式PLC，它有一个总线基板，基板上有很多总线插槽，其中由CPU、存储器和电源构成的一个模块通常固定安装在某个插槽中，其他功能模块可随意安装在其他不同的插槽内。

模块式PLC配置灵活，可通过增减模块来组成不同规模的系统，安装维修方便，但价格较贵。大、中型PLC一般采用模块式结构。