干货丨一文讲清PLC前世今生（二）
2023-7-14新闻
本文讲述的具体内容为——可编程逻辑控制器（PLC）：基础知识，类型和应用的相关内容（二）。原文作者Vidya Muthukrishnan；来自electrical4u，文章经过机翻以及人工校对。全文阅读时长约6分钟。
01
输入和输出模块
你有没有想过如何用PLC来感知温度、压力、流量等物理参数？当然，PLC有一个专用的接口输入和输出模块，称为输入输出模块。
输入设备可以是启动和停止按钮、开关等，输出设备可以是电加热器、阀门、继电器等。I/O 模块有助于将输入和输出设备与微处理器连接起来。PLC的输入模块如下图所示。
PLC 输入模块
PLC输入模块电路图
PLC的输入模块执行四个主要功能：
1. 输入模块接口接收来自 220 V AC 过程设备的信号。
2. 将输入信号转换为 5 V DC，可供 PLC 使用。
3. 隔离器块用于隔离/防止PLC发生波动。
4. 之后，信号被发送到输出端，即PLC。
输入模块有两个主要部分，即电源部分和逻辑部分。这两个部分都是相互电气隔离的。最初按钮是关闭的。因此，220V的交流电通过电阻R1和R2给桥式电路供电。
桥式整流器（如二极管桥式整流器）用于将交流信号转换为直流，齐纳二极管用于为LED提供低压电源。当LED的光线落在光电晶体管上时，它就会在导通区工作。最后，一个5V的直流电源被提供给处理器。
PLC的输出模块的工作方式与输入模块类似，但过程相反。它连接输出负载和处理器。所以这里的第一部分是逻辑会话，接下来是电源部分。输出模块的工作如下图所示 。
可编程控制器输出模块
因此，当处理器产生程序逻辑高信号时，LED将打开并允许光线落在光电晶体管上。当晶体管进入导通区域时，它会产生一个脉冲到可控硅的栅极。隔离器模块用于隔离逻辑部分和控制部分。
02
通信接口模块
为了在CPU和通信网络之间传输信息，使用了智能I / O模块。这些通信模块有助于与放置在远程位置的其他PLC和计算机连接。
03
可编程控制器的类型
PLC的两种主要类型是固定/紧凑型PLC和模块化PLC。
04
紧凑型可编程控制器
在单个案例中，会有很多模块。它有固定数量的 I/O 模块和外部 I/O 卡。因此，它无法扩展更多模块。每个输入和输出将由制造商决定。
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模块化可编程控制器
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PLC根据输出分为三种类型，即继电器输出，晶体管输出和三端双向可控硅（Triac）输出PLC。继电器输出类型最适合交流和直流输出设备。晶体管输出型PLC使用开关操作，用于微处理器内部使用。
根据物理尺寸，PLC分为Mini（迷你型），Micro（微型）和Nano（纳米型） PLC。
06
可编程控制器应用
PLC具有多种应用和用途，包括：
1. 过程自动化设备（例如采矿、石油和天然气）
2. 玻璃行业
3. 造纸工业
4. 水泥制造
5. 在锅炉中 – 火力发电厂
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PLC编程
在使用PLC时，根据你的特定使用情况来设计和实现概念是很重要的。要做到这一点，我们首先需要了解更多关于PLC编程的具体内容。
PLC程序由一组文本或图形形式的指令组成，这些指令表示控制PLC所控制过程的逻辑。PLC编程语言主要分为两种，又分为许多子分类类型。
1.文本语言
· 指令列表
· 结构化文本
2. 图形表单
·梯形图（LD）（即梯形图逻辑）
·功能块图（FBD）
·功能图（SFC）
尽管所有这些PLC编程语言都可用于对PLC进行编程，但图形语言（如梯形逻辑）通常比文本语言（如结构化文本编程）更受欢迎。
08
梯形图逻辑
梯形图逻辑是PLC编程的最简单形式。它也被称为“中继逻辑”。继电器控制系统中使用的继电器触点使用梯形逻辑表示。
下图显示了梯形图的简单示例。
PLC 梯形图逻辑
在上述示例中，两个按钮用于控制相同的灯负载。当任何一个开关关闭时，灯都会亮起。
两条水平线称为梯级，两条垂直线称为轨道。每个梯级形成正轨 （P） 和负轨 （N） 之间的电气连接。这允许电流在输入和输出设备之间流动。
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功能框图
功能块图（FBD）是一种简单的、图形化的方法，可以在PLC中对多种功能进行编程。 PLCOpen在标准IEC 61131-3中描述了使用FBD。功能块是一个程序指令单元，在执行时产生一个或多个输出值。
它由如下所示的块表示。它表示为一个矩形块，输入在左侧进入，输出线在右侧离开。它给出了输入和输出状态之间的关系
功能块
使用 FBD 的优点是可以在功能块上使用任意数量的输入和输出。使用多个输入和输出时，您可以将一个功能块的输出连接到另一个功能块的输入。从而构建功能块图。
功能框图示例
下图显示了 FBD 编程中使用的各种功能块。
功能块编程
下图显示了下图显示了梯形图和Siemens符号中的功能块对应关系。
梯子到功能块
梯形图到功能框图
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结构化文本编程
结构化文本是一种文本编程语言，它利用语句来确定要执行的内容。它遵循更传统的编程协议，但不区分大小写。一系列语句（逻辑）由使用多个运算符表示赋值和关系组成。结构文本运算符在下图中列出。
结构化文本编程
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PLC 编程示例
如果泵正在运行并且压力令人满意，或者如果灯测试开关关闭，则需要打开信号灯。在此应用中，如果灯需要输出，则需要泵和压力传感器的输入。因此，使用AND逻辑门。
OR逻辑用于测试输入条件，无论AND系统是否有信号，它都需要给出一个灯亮的输出。通过在梯形图中使用END或RET指令，我们可以知道PLC已经到达了程序的终点。功能块图和梯形图如下图所示。
用于测试灯发光的PLC程序
作为另一个示例，考虑一个阀门，当泵运行时，该阀门将用于提升负载，并且提升开关已操作或开关已操作，指示负载尚未提升并且位于其提升通道的底部。
OR逻辑用于两个开关，AND逻辑用于两个开关和泵。仅当泵打开且操作两个开关时，阀门才会运行。
用于操作阀门的PLC程序
考虑一台饮料机，它允许选择茶或咖啡，牛奶或不牛奶，糖或无糖，并在插入硬币时提供所需的热饮。从下图可以看出，茶或咖啡是使用第一个OR逻辑门选择的。
当选择茶或咖啡并将硬币插入机器时，第一个 AND 门给出输出。此 AND 门的输出提供给第二个 AND 门。第二个AND门仅在热水与茶结合时运行。牛奶和糖是可选的添加物，可以在插入硬币后发生。
饮水机用FBD
饮水机应用的梯形逻辑
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可编程控制器的历史
许多早期的PLC无法对逻辑进行图形表示，因此它被表示为布尔格式（类似于布尔代数）的一系列逻辑表达式。
许多早期的PLC无法对逻辑进行图形表示，因此它被表示为布尔格式（类似于布尔代数）的一系列逻辑表达式。
随着编程终端的发展，梯形图逻辑的使用变得越来越普遍，因为它是用于机电控制面板的熟悉格式。存在更现代的格式，例如状态逻辑和功能块图，但它们仍然不如梯形图流行。
造成这种情况的一个可能原因是，与结构化文本编程相比，程序员更喜欢梯形图逻辑的视觉吸引力。
直到大约 1990 年代中期，PLC 都是使用专有编程面板或专用编程终端进行编程的，这些编程终端通常具有代表 PLC 程序各种逻辑元素的专用功能键。
一些专有编程终端将PLC程序的元素显示为图形符号，但触点，线圈和电线的普通ASCII代码表示很常见。
( End，感谢观看 )
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