PLC是英文Programmable Logic Controller的缩写，中文简称为可编程序控制器或可编程控制器，专为工业生产而设计，用于控制一台生产机械、一条生产线或一个生产过程。新型PLC不仅具有逻辑运算、计时计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入/输出、功率驱动、通信人机对话、自检、记录显示等功能。从本质上说，PLC是一套已经做好的且性能稳定可靠的单片机系统，由电源、主体、扩展模块及物理接口、EMC电路组成，如图1所示。

1、PLC的应用
         目前，PLC已广泛用于冶金、石油、化工、建材机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等领域。随着PLC性价比的不断提高，其应用领域正在不断扩大。从应用类型看， PLC的应用大致可归纳为以下几个方面。
        1.1顺序控制
        利用PLC的定时、计数、运算等功能，可以非常方便地实现电器运转的顺序控制，从而取代传统的继电器控制方式。PLC顺序控制多用于单机、多机的“多动作"控制场合，如机床、磨床、注塑、印刷等设备的生产控制，以及装配、包装、电镀等流水线控制。此项功能是PLC最基本的功能，也是PLC用得最多的功能。
         1.2运动控制
         高档的PLC内置步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，可实现对多种机械的精确位置控制，这-功能广泛用于多种机床、装配机械、机器人等设备的运动控制。
         1.3过程控制
        在工业生产过程中，会产生许多连续变化的物理量(模拟量)，如温度、压力、流量、速度、电流、电压等，通过对这些模拟量的检测、计算，便可实时监测其生产状态，或者自动控制其生产过程。
        PLC内置A/D和D/A转换模块，以及多路模拟量/O输入电路(或模块)，并能按照指令对生产过程中的数据进行采集和处理，实现闭环控制，从而控制生产过程，这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒等程控领域。
        1.4数据处理
        PLC具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可对数据进行采集、分析和处理。同时，基于大数据、边缘计算.物联网等技术，新型PLC可通过4G.5G或WIFI等多种通讯方式，将工业现场数据采集器与后端控制中心连接起来，将数据传送给其他智能装置，进行远程显示或处理，如图2所示。


        PLC前端设备采集工业现场的数据，接收并执行控制中心下发的指令，实现远程智能控制;网络设备将数据安全、高速地传输至云平台，实现信息交互;工业物联网采集到的数据信息以行业曲线、报表、地图位置等形式实时显示在云平台上。
        1.5通信联网
        PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与其他智能设备间的通信，PLC与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换。为满足工业4.0时代工厂自动化(FA)生产的需求，加快工控企业向自动化与智能化的转型升级，构建“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统(如图3所示)，低延时、高性能和兼容性强的PLC通信系统不可或缺。


         1.6显示打印
         PLC可连接显示终端或打印等设备，监管人员可通过屏幕、手机、PC端等进行监控，实时掌控设备的运行状态，以提高设备管理效能。
2、PLC的分类
       PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同，目前主要有美国、欧洲和日本三大流派，但美国和欧洲的PLC产品有明显的差异。日本的PLC技术源自美国，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本主推小型PLC，而美国和欧洲以大中型PLC而闻名。
        2.1按结构形式分类
        (1)整体式PLC
       整体式PLC是将电源CPUI/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点，小型PLC一般采用这种整体式结构。
       整体式PLC由不同I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成，基本单元内置CPU、I/O接口、与1/0扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EEPROM(电可擦编程只读存储器)写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等电路，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC还配备特殊功能模块，如模拟量、位置控制等模块，使其功能得以扩展。
         (2)模块式PLC
         模块式PLC是将PLC各组成部分分别制作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在cPU模块中)以及各种功能模块。模块式PLC由各种模块与框架或基板组成。模块装在框架或基板的插座上。
         模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，并且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。
         有些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成叠装式PLC。这类PLC的CPU、电源、I/O接口等电路是各自独立的模块，在实际使用时，可根据需要灵活配置模块，用电缆连接。由于各模块可以一层层地叠装，所以系统体积可做得更小。
2.2按功能分类
          (1)低档PLC
       该类PLC具有逻辑运算、定时、计数移位及自诊断、监控等基本功能，还具有少量模拟量输入/输出口，以及基本的算术运算、数据传送和比较.通信等功能，主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统中。
           (2)中档PLC
       该类PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算数据传送和比较、数制转换远程1/O、通信联网等功能，有些还具有中断控制.PID控制( Proportion Integra-tion Differentatin，比例-积分-微分控制器)等功能，适用于复杂控制系统。
          (3 )高档PLC
      该类PLC除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算.位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送等功能，还具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制，或者以PLC为核心构建分布式网络控制系统，以实现工厂生产自动化。
2.3按I/O点数分类
         根据PLC的1/0点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三大类:小型PLC是指I/O点数小于256，单CPU、8位或16位处理器，用户存储器容量不超过4kB;中型PLC是指1/O点数为256~2048，双CPU，用户存储器容量为2kB~8kB;大型PLC是指1/O点数大于2048;多CPU，16位或32位处理器，用户存储器容量为8kB~16kB。常见的PLC型号及生产厂家见表1。


3、I/0接线简介
         PLC通过I/O(输入/输出)电路与外围电器相连，其输入电路的状态由输入寄存器的值决定，输出电路的状态由输出寄存器的值决定。输入电路将电信号转换成数字信号，送入运算系统;输出电路将数字信号转换成相应的电信号，送给继电器或其他器件。
         I/O信号分为开关量与模拟量两大类:关是指只有开和关(或“1"和“0”)两种状态的信号，按电压值可分为220VAC、110VAC、24VDC等类别，按隔离方式可分为继电器隔离和晶体管隔离两种方式;模拟量是指连续变化的量，按信号类型可分为电流型( 4mA~20mA、0~20mA)、电压型(0~10V 0~5V.- 10V~10V)两类，按精度可分为12bit、14bit、16bit等类别。

1.输入接口电路
         为了保护器件安全，PLC的信号输入均采用光耦进行电气隔离。若输入信号为开关量(DI)，为确保光耦正常工作，则需连接PLC内部供电，其接口电路如图4所示。

         若输入信号为模拟量(AI)，因信号极性可+可-，则采用双向光耦，接口电路如图5所示。


2.输出接口电路
         常见的输出方式有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出，其中前两者最为常见。继电器输出可实现小电流控制大电流、低电压控制高电压的目的，多用于控制大功率或高电压负载，其电路如图6所示。


         晶体管输出的响应时间最短，但输出电流不大，通常不超过2A(若驱动感性负载，则输出电流会更小)，其电路如图7所示。