跟我动手学plc（一周一课简单认识PLC）
跟我动手学plc（一周一课简单认识PLC）如图就是组态王做的一个组态仿真画面，稍微简单看看这几个图就行。人机交互：也可能我们需要触摸屏来代替按钮的功能，利用触摸屏实现一个人机交互，我们通过触摸屏去显示设备运行情况，通过触摸屏对设备的运行进行一个控制。那我们实现这些功能需要做一个触摸屏界面，这时候就得需要一个专门的触摸屏编程软件。2 、PLC的软件、硬件协作plc以及单片机。这些都是硬件，但是得有软件才能使用，需要硬件与软件相互协作才能让控制器实现我们想要的功能。以plc为例即可编程控制器，给大家简略的介绍一下具体需要什么软件。对于一个plc，软件方面我们主要是需要编程软件，通过它编写程序，完成通讯。然后把程序下载到plc里，还可以在软件中监控测试程序。上位机监控：也可能需要组态王等仿真软件去做一个系统仿真来做一个上位机监控，用这个软件完成上位机与plc的通讯，关联plc各I/O点，我们通过上位机的组态仿真画面显示设备的运行情况，以
今天我给大家分享的内容是PlC，带大家简单认识一下PLC。主要从以下五个给大家简单介绍一下。
1、先给大家讲一下什么是控制系统以及控制器。
不论在工业领域，还是现实生活中，比如空调、加湿器、冰箱、电梯或是工厂用的各种设备，这些设备它们都存在一个控制系统的，我们正是通过这个控制系统才让设备按照我们的想法去完成相应的功能。
而这个控制系统的核心就是控制器，这个控制器正是一个设备的大脑，是一个设备的指挥中心。控制器主要有plc以及单片机。
2 、PLC的软件、硬件协作
plc以及单片机。这些都是硬件，但是得有软件才能使用，需要硬件与软件相互协作才能让控制器实现我们想要的功能。以plc为例即可编程控制器，给大家简略的介绍一下具体需要什么软件。对于一个plc，软件方面我们主要是需要编程软件，通过它编写程序，完成通讯。然后把程序下载到plc里，还可以在软件中监控测试程序。
上位机监控：也可能需要组态王等仿真软件去做一个系统仿真来做一个上位机监控，用这个软件完成上位机与plc的通讯，关联plc各I/O点，我们通过上位机的组态仿真画面显示设备的运行情况，以及对设备进行一个远程控制。
人机交互：也可能我们需要触摸屏来代替按钮的功能，利用触摸屏实现一个人机交互，我们通过触摸屏去显示设备运行情况，通过触摸屏对设备的运行进行一个控制。那我们实现这些功能需要做一个触摸屏界面，这时候就得需要一个专门的触摸屏编程软件。
如图就是组态王做的一个组态仿真画面，稍微简单看看这几个图就行。
上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，通过安装在上位机里的仿真软件，我们直接对设备进行一个控制。像上图粉色区域的一些按钮都是关联的各plc的输入点的，我们在软件里点一下相应位置就能达到按压需要实际接线的实物按钮才能达到的效果。
这就是一个基于PID理论的恒压供水系统，像这个仿真画面就通过了液位实时曲线、还有一个形象的水箱液位图很直观的展示了被控对象的现状，这就是一个上位机监控。
像这个废水处理系统，因为它的这个各设备运行机制比较麻烦，所以这个仿真图就看的比较复杂，比较专业。
3、控制器自身特点及应用领域划分
特点一：价格
plc的价格相较于单片机来说是非常昂贵的。plc的价格，拿西门子的s7-200 smart来说，SR20拥有12个输入点/8个输出点，淘宝价位是700元；SR60型号则高达1600元。
而且就这还只是一个plc的本体，不包括plc的扩展模块，plc加上扩展模块可以实现更多功能。比如说模拟量输入输出模块，就是解决一个数模转换的问题，AM03型号拥有2个输入通道1个输出通道，淘宝价位是500元，AM06型号则是1000元。
所以说就plc这个成本，plc更多的是用在工业领域，像家里用的电器用的都是单片机，不太可能用plc。比如一台空调售价4000元，像空调这类温湿度的，用s7 200 s的话，肯定得有模拟量扩展模块去解决一个数模转换的问题，那可能光plc部分就得快2000了，而且除了PLC还有变频器等贵重的设备。所以PLC是专门为工业环境下的数字化操作而设计的电子设备，工业的那种设备一台得好几万。
特点二：大小
单片机又叫微型控制器，也叫一个指头大小；plc体积相较单片机就大的多了。像左图这个电路板最中间的黑条就是单片机。
所以，像体积很小的设备，它应用控制器都是单片机，相较于单片机来说plc是有一个体积限制的。
特点三：开发难度
单片机是一种可编程的集成芯片，而PLC本身就是建立在单片机之上的产品，在它内部已经包含了几套单片机，所以说PLC是一套比较成熟的控制系统，具有一定的通用性。
PLC用的是梯形图编程，相较于单片机来说要更容易上手一些，降低了一个编程的门槛。
所以从使用者的角度来看，对于单独的或者数量相当稀少的项目一般采用PLC控制，省去了单片机相关系统的设计开发，但是成本比较高。对于要推向市场大量生产的设备，一般用单片机控制，成本会降低很多。
特点四：稳定性可靠性以及易用性
PLC本身就是建立在单片机之上的产品，可以说PlC是单片机的二次封装，外围电路加了很多能适应工业这种恶劣环境的保护器件，能够承受粗暴搬运和高强度的震动环境，就这一方面PLC的稳定可靠性更高。
单片机的设计，要求考虑的问题和对待问题所要采用的措施较为复杂，对于工程师的要求较高，对于经验不足的工程师往往出现各种问题导致单片机死机程序无法运行，就这一方面plc的稳定性及易用性更高一些。
在工业中，我们可能随时要去修改设备的一些运行指标、参数等，这时候PLC修改程序就非常方便了，工程师完成通讯后直接在PLC旁现场修改，然后设备就能完成不同的运行指标。
所以即使PLC成本较高，但是由于它的稳定性、可靠性以及易用性，世界上可能没有一家工厂不去使用PLC。
4、再给大家讲一下PLC这个设备的硬件组成
PLC种类很多，但结构大同小异，典型的PLC控制系统组成如图所示。PLC内部主要由CPU、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、扩展接口等组成。
CPU:
CPU又称中央处理器，它是PLC的控制中心 它与存储器和各种接口连接，以控制它们有条不紊地工作 CPU的性能对PLC工作速度和效率有巨大的影响。
它的功能具体来说：一个是接收通信接口送来的程序和信息，并将它们存入存储器;再一个是采用扫描检测的方式不断检测输入接口送来的状态信息，以判断输入设备的状态。
三是逐条从上往下的运行存储器中的程序，并进行各种运算，再将运算结果存储下来，然后经输出接口对输出设备进行有关的控制。
存储器：
存储器的功能是存储程序和数据。PLC通常配有ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)两种存储器，ROM用来存储系统程序，RAM用来存储用户程序和程序运行时产生的数据。
系统程序由厂家编写并固化在ROM存储器中，用户无法访问和修改系统程序。系统程序主要包括系统管理程序和指令解释程序。系统管理程序的功能是管理整个PLC，让内部各个电路能有条不紊地工作。
指令解释程序的功能是将用户编写的程序翻译成CPU可以识别和执行的程序。用户程序是用户通过编程器输入存储器的程序，为了方便调试和修改，用户程序通常存放在RAM中。
I/O模块
左边这个PLC是 s7-200 smart SR30型号的，它这个型号拥有18个输入端口和12个输出端口，我们这里说的这个输入输出就是I/O模块。
拿这个图说，它这个盖子掀开，下面这一排是输出端口，输入端口在上面的盖子下面，掀开以后样子和下面的输出差不多。拿这个输出端口为例，每个端口都是有自己的地址的，下面这12个输出地址分别为Q0.0、Q0.1、 Q0.2一直到Q0.7，还有Q1.0 、Q1.1 、Q1.2 、Q1.3总共是12个。它这个地址的作用还是具体体现在编程上。
比如说这是一个工业加湿器的cad图，像上面这一排除了这个热继电器常开触点之外都是按钮，这个按钮就接在输入端口。
比如你按一下这个位于I0.5这个位置的一号挡位的按钮，当按钮按下去的期间，这个I0.5输入端口就得电了。那这个输入端口得电后会发生些什么。
那比如说右边就是一个常开触点，这就是plc程序里最小的一个组成部分，像这个常开，它本身就是一直处于0状态，是一个断开的状态，如果像刚才一号档位的按钮按下去了，I0.5输入端口就得电了，那PLC程序里所有地址为I0.5的触点都会动作，这个触点就表现为由0变成1，这个位置就导通了。对于常闭触点来说，它本身就是1状态，是一个导通的状态，如果动作了，那它就由1变成0，这个位置就断了。
I0.1常闭本来就是导通的，如果按钮按下，I0.5也导通了，那这个能流就会从左面导通到右面，那最后的这个圆的这个Q0.1输出线圈它就会得电。那Q0.1线圈得电了，那下面的这个Q0.1输出端口就接通了，所以Q0.1连的这个灯泡它就亮了。
5、自锁互锁结构：
左边是一个电动机正反转的一个电路图。这个电路图可细分为两部分：左边这个三根火线形成回路部分叫主电路，右面LN两条线的，220v电压的这个叫控制电路，作用就是控制主电路。这里面就有一个PLC程序里最简单的基础结构，就是自锁互锁的这个结构原理。
像电路图里这个KM1、KM2叫交流接触器，所有标KM的地方在接线的时候都是要接这个交流接触器上的触点或者线圈的。正是这个交流接触器实现的自锁、互锁。
那给大家讲一下这个交流接触器：上图左边就是一个交流接触器的实物图，交流接触器是一个很基础的电路元件，拿这个交流接触器来说，它分为3层结构，最上面两层都是常开常闭触点，最下面一层是线圈。
交流接触器工作原理就是，当最下面这层线圈通电时 静铁芯产生电磁吸力 将动铁芯吸合 由于触头系统是与动铁芯联动的 所有触点都会动作，常闭触点就断开，常开触点就闭合，当线圈断电时 吸力消失，就恢复了。
那对于这个电路图一共有俩交流接触器，一个是KM1，一个是KM2。左边这个380v的主电路KM1叫主电路触点。这个熔断器FU的线接出来以后就要接这个交流接触器中间那层的常开触点。控制电路最下面的那两个方框就代表交流接触器最下面那层线圈，其他KM1是辅助电路触点，接最上面那层。
那SB2按钮，我一按下去，这个按下去的期间SB2闭合，KM1线圈就是最下面这两方块就有电了，它有电主电路的KM1才能闭合，电机才能运行。但是如果我松开SB2，那SB2它就断了，那后面就都断了，那这时候就体现出这个自锁结构的作用了。
只要按下去SB2这个按钮，那KM1线圈只要得过电，那KM1辅助触点就闭合了，那电就走这边了，即使松开开启按钮电机也照样运行，这就是自锁。
那电机已经在运行了，我想让它换个转的方向，那这时候我想让电机反着转，那就按一下SB3按钮，这时候KM2线圈就得电了，那控制电路中KM2长闭触点就断开了，所以KM1线圈这条路就断了，这个就叫互锁。
主电路KM1就断了，KM2闭合了，这时候三相交流电的L1 L2 L3这三相电的相序就变了，就实现了正反转。
那如果我这个电路有plc的话，就不用去接这些用于自锁/互锁的辅助触点了，这一部分就直接在程序里体现了，电路也会简单很多。程序中那个圆形的Q0.1就相当于交流接触器的线圈，最下面的Q0.1常开触点就相当于交流接触器用于自锁的辅助触点。
PLC即可编程控制器，它是一个自动化设备，它是实现自动化的核心。它的自身特点也让它成为工业必备设备，成为工业中不可缺少的一部分。
编辑：研究所新媒体
