可编程控制器PLC
可编程控制器，简称plc。它是二十世纪七十年代，在集成电路和计算机技术上发展起来的一种新型工业控制技术。由于它的可靠性高，配置灵活，功能性强，使用维护方便，体积小，重量轻。已经成为工业自动化的支柱产品。
标签： 历史；结构；原理；特点；发展
PLC于1969年诞生在美国数字设备公司，是应通用汽车公司招标而研制的自动化控制装置。第一台可编程控制器PDP-14在通用汽车公司试用成功，在工业上产生了巨大而深远的影响，今天已成为工业自动化的三大支柱之一。
1977年我国研制成功了第一个以一个微处理器为核心的可编程控制器。
PLC从1位机发展到8位机，再到高性能微处理器及位片式cpu，再到全部使用16位，32位CPU，取得了惊人的进步，已经可以直接用于复杂的，大规模的系统控制。编程语言更加丰富，外部设备更加多样化。
随着社会的飞速发展，对PLC的要求也在不断变化，一方面由于现代社会大工业的复杂程度和关联度愈来愈高，更随着物联网的到来，对精确性，安全性，响应速度，远程通信的要求的需要，使PCL向高速度，大容量，智能化，安全性，远程通讯方面发展。简单的逻辑控制已经不能满足社会需要，这样对编程语言要求也越来越高，但是这种PLC通常价格高昂，社会客观需求从数量上讲也并不多；而另外一方面，社会更多的是在数量上需要价格低廉，性能合理的中型和微型PLC，以便应用于社会的方方面面，即PLC的应用能够大众化。
由于现代PLC使用了最先进的计算机，大规模以及超大规模集成电路，电子技术，所以它具备很强的信息处理和控制能力，在编程方面，既有能面向生产单位的工作人员的简单易懂梯形图，也可以有高级编程语言，特别是还可以使用组态软件，让不具有高级语言编程能力的人通过友好的组态软件平台完成复杂系统控制的编程任务。这样PLC就具有很强的功能和通用性。因为PLC采用软件控制，当我们需要改变或调整PLC的控制功能时，只需要更改PLC的软件即可，这样节省大量的时间和成本。由于PLC使用大规模或超大规模集成电路，又是软件控制，所以它与传统继电器式的比较在可靠性，体积，重量，功耗上都具有无可比拟的优点。
PLC是为工业控制领域研发的，经常工作在具有很强而且相当复杂的电磁干扰环境中，因此对电磁干扰作了相当的考虑，通道使用了光电隔离和滤波电路，对CPU及主要部件使用导电导磁材料进行屏蔽。如果有扩展单元那么必须与基本单元同时投退。动力电缆与信号电缆不能靠近混排，PLC的接地线应该专用，信号电缆的一点接地必须可靠，PLC的输入输出侧应该悬空，另一侧应该接地。PLC机柜的接地和内部硬件的一点接地都必须牢固可靠，不能允许在接地点之间出现环流。交流，直流，模拟，数字接地必须分开，之间的电位差应该尽量小，尽量加粗地线，有条件采用环形地线，良好的接地是保证PLC正常运行的重要条件。
在软件方面，PLC工作方式与计算机的工作方式不同，即周期扫描，集中采集，集中输出，PLC带电后会进行自我扫描诊断，如果发现严重故障会自动转为STOP状态。当然这种全循环工作方式相比计算机的工作方式也牺牲了响应速度。一般而言，在工业控制中，PLC的响应速度相对生产过程的变化而言已经足够了。
如果环境极差但是又非常重要的控制中，或者可靠性要求非常高的控制中，PLC可以采用双CPU，甚至多CPU的方式，热备用冗余工作方式，即使一个CPU故障，CPU与一
个可靠的切换单元连在一起，可以进行无扰动切换。
PCL的可靠性非常高，平均故障间隔時间可以达到几十万小时。具有很好的抗软、硬故障的能力。
维护工作量很少也很容易，因为PLC有自查能力，并且将故障通过人机对话明确显示，大不过更换板子。
可编程控制器的处理器与通用计算机的CPU功能基本一致，不同的是，可编程控制器具有面向电气技术人员的开发语言，对用户透明，用户可以使用软元件进行编程，进行逻辑控制，这是PLC与一般计算机的不同之处。还有就是扫描方式的不一致。
小型PLC一般使用单CPU，中型及以上就有使用双CPU或者多CPU的。
PLC的存储器分为系统存储器和用户存储器，系统存储器上面固化了生产厂家编写的各种各样的系统工作程序，这在很大程度上决定PLC的性能与质量；用户存储器是PLC生产厂家提供的面向用户供用户存储用户程序和用户数字，状态量的区域，以“步”为单位，16位二进制数为一步，也称字。用户存储区目前由锂电池供电，断电一般也可以保持5-10年，经常运行也可保持2-5年，可以擦写。
PLC的存储器容量是衡量PLC性能的一个重要指标。
因为CPU的处理和输出只能是高低电平，而生产过程的电平和速率是十分多样的，所以必须要有输入输出电路进行衔接，这个电路就叫输入输出单元，I/O接口电路。
在输入电路中，一般是直流（12V或者24V），交流（100-120V或者200-240V），
输入信号必须经过阻容滤波，光电隔离，如果是模拟信号，还必须进行模数转换。把外部信号转换成为CPU能识别的信号。在PLC上还有发光二极管用来及时指示每一路的输入情况。
在输出电路中，为了适应不同的负载，PLC一般都有三种输出方式，一种是继电器，虽然动作频率和响应速度慢，还会出现接点抖动的问题，但是能交直流均可，负载也可以比较大。第二种是晶体管输出，动作频率和响应速度都好，没有触点抖动和腐蚀的问题，但是只能使用于比较小的直流负载。第三种是晶闸管输出，这也是一种无触点输出，具有响应速度快的特点，动作频率高，它只用于比较小的交流负载。输出端子分组设置，每4-8个点设置一个公共端子，各组之间互相隔离。
因为PLC的输入输出电路是针对特定用户精心选配的，因此在可靠性和抗干扰性上远高于通用计算机的I/O通道，在实际应用时必须注意输出所带负载的大小和性质，PLC的输出带负载能力是一定的，如果超过规定的最大值，必须外接继电器或接触器，不能过载。感性负载必须注意保护PLC的输出接点。
PLC内部有CPU和I/O通道，因此其内部有质量极高的开关电源，所以对外部电源的要求并不太高，既可以是单相交流电，也可以是24V的直流电。
PLC有两种工作状态，一为STOP，在这种状态PLC只进行内部处理和通讯，可以进行离线编程。一种为RNU状态，执行用户程序。
PLC的内部有许多具有继电器功能的电子电路，为了与一般继电器区别，我们称之为软继电器。PLC的指令就是针对这些特定的软元件的。
PLC具有编程接口，可以通过计算机或编程器与编程设备相连，通过编程电缆与PLC相连，对PLC进行编程，调试，监视，试验和记录。
目前，小型或超小型PLC一般把CPU，I/O接口，存贮器，电源等部分全部安装在一块或几块印刷电路板上，使之成为一个统一的整体。大中型的CPU，I/O接口，存储器，电源等部分以模块的形式按照一定的规则组合配置而成，能够根据实际情况进行灵活的调整。前者被称为整体式，后者叫组合式。
PLC具有相当广泛的应用范围：
PLC用软件控制取代了硬件控制，用标准接口取代了硬件的安装连接，用大规模集成电路或超大规模集成电路与可靠元件的组合取代了线圈与活动元件的搭配，这样与传统的继电器控制方式比较，PLC大大简化了控制系统接线，使控制系统的性能更加强大，稳定，具有拓展性，如果需要改变控制方式和效果，只需要重新编写PLC的程序即可。对生产具有极大的适应性。
计算机技术，电子技术，通讯技术，网络技术的突飞猛进和相互融合，更给PLC带来了勃勃生机。
首先，PLC能用于开关量的逻辑控制和模拟量的闭环控制，具有数据处理和通讯功能；也能通过电动执行机构进行位置控制，广泛应用于机械领域。
PLC的功能强大，但是PLC的编程密码的可靠性目前不高，易于被破解，在物联网的时代，在一些重要的控制系统中，这是个问题。
参考文献：
[1]汤自春.许建平刘耀元《PLC的原理及应用技术》TM571.6高等教育出版社，2006年
[2]向晓汉《PCL控制技术与应用》TM571.6清华大学出版社，2010年12月
