超全的PLC的講解，工作原理與數據類型都在這啦！

PLC（Programmable Logic Controller），可編程邏輯控制器。工業控制用的計算機。

PLC的基本構成

其基本構成有電源、CPU、儲存器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口。

（1）電源：PLC供電，可以是220VAC或者24VDC，CPU處理單元所需要的電源為5VDC。

（2）CPU（中央處理單元），包含了控制器、運算器、寄存器。

（3）存儲器是之具有記憶功能的半導體電路，可以存放系統程序、用戶程序、邏輯變量。分為ROM（Read Only Memory 系統存儲區）和RAM（Random Access Memory）。

i.ROM存儲區分為系統管理程序、用戶程序編輯以及指令解釋程序、子程序調用及管理程序

ii.RAM存儲區包括用戶程序存儲區和數據存儲區，分別用來放置用戶程序和程序執行過程中各點的ON/OFF狀態量。用戶存儲區的數據可讀可寫執行。采用的材質為CMOS RAM或者EPRAM和EEPRAM。容量一般以“字”為單位（16個位為1字，8個位為1字節）。所以我認為建議編程的時候使用偶數編程。

（4）￥輸入單元是指接收信號的單元，檢測信號傳來的信息并且將其轉化為高低電平的數字量信號。（分為開關量和模擬量，模擬量通常采用A/D轉換電路，把模擬量轉換成數字量。數字量采用的接口電路比較多，分為內部直流輸入（12V或者24V）、外部交流輸入（100-120V、200-240V）、外部交直流輸入、與信號輸出相連的輸入電路。）（交流輸入、直流輸入、源型漏型、共陰極共陽極、外界信號輸出接PLC輸入單元（PNP，NPN））

（5）輸出單元指將CPU處理之后的弱電信號轉化為電平信號。（電平信號是指設備輸出信號和輸入信號的功率比然后取對數值，通常用P表示，P=lgP2/P1。）（輸出接口分為開關量和模擬量。模擬量接口通常通過D/A轉換電路，數字量轉換成模擬量，數字量輸出電路形式比較多，有繼電器輸出、晶體管輸出（PNP，NPN）、晶體閘輸出。）

（6）通信接口，和監視器、打印機、其他PLC、計算機等設備實現通訊。

（7）擴展接口，給PLC增加一些專用功能模塊，比如高速計數模塊、閉環控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊。

PLC的工作原理

PLC通電→內部處理→通信處理→自診斷→輸入采樣→用戶程序執行→輸出刷新

PLC采用周期循環掃描的方式，集中輸入集中輸出。

優點是：可靠性高、抗干擾能力強。缺點是：響應速度慢、響應滯后。PLC會采用WDT（看門狗）來監視掃描是否超過預定時間。

內部自處理：包括硬件初始化、I/O模塊配置檢查、停電保護范圍設定等等。在自診斷測試階段，CPU檢測PLC各模塊的狀態，若出現異常立即進行診斷和處理，同時給出故障信號，點亮CPU面板上的LED指示燈。當出現致命錯誤時，CPU被強制為STOP方式，停止執行程序。CPU的自診斷測試將有助于及時發現或提前預報系統的故障，提高系統的可靠性。

通信處理階段：PLC和自身帶有CPU的智能模塊以及其他外部設備進行通信，完成數據的收發，響應編程器的命令，更新編程器顯示的內容，更新時鐘以及特殊寄存器的內容。在通信處理階段，CPU檢查有無通信任務，如果有則調用相應進程，完成與其他設備（例如，帶微處理器的智能模塊、遠程I/O接口、編程器、HMI裝置等）的通信處理，并對通信數據做相應處理。

（自診斷→輸入采樣→用戶程序執行→輸出刷新→）為一個掃描周期

輸入采樣階段：掃描所有的輸入端子并且將其的狀態（0/1）存放到輸入寄存器（PII）中。然后關閉輸入通道，進行下一步程序。這種方式可靠性高，但是會有一定的時間延遲，在大型的項目中，由于時間的關系，可能會采取定期輸入取樣、直接輸入取樣、中斷輸入取樣、智能I/O接口模塊取樣，用來提高速度。

用戶程序執行階段：此階段中，數據從輸入寄存器（PIQ）和內部元件寄存器（內部繼電器、計數器、計時器）中，將有關元件的狀態和數據取出，按照程序中的邏輯運算和算術運算，將結果寫到輸出映像寄存器和相關存儲器中。所以，在PLC內部，內部元件寄存器的狀態是一直在改變的。

輸出處理階段：程序執行完成后，把內部元件寄存器中的所有輸出繼電器狀態在輸出階段一次性轉存到輸出鎖存器中，經過隔離、驅動功率放大電路輸送到輸出端，并且外部PLC接線驅動實際負載。

輸入輸出滯后時間：該時間又稱為系統響應時間，包括輸入電路濾波時間、輸出電路滯后時間、因掃描工作方式產生的滯后時間。PLC的響應延遲一般是幾毫秒-幾十毫秒，對于一般的系統沒有影響。如果需要時間短的系統，我們可以采用掃描速度快的PLC或者采取中斷等措施。

（1）輸入電路濾波時間。主要是由于外部傳入的信號可能存在噪音干擾、尖峰電壓、外部抖動會影響我們的輸入信號。所以使用RC濾波電路（利用電壓源和電流源驅動電容和電阻組成的電路）和光耦合器（在輸入側采用光耦來切斷內部與外部線路電氣上的聯系）來消除這些影響。濾波電路的時間常數決定了濾波時間的長短。

（2）輸出模塊電路滯后時間：與類型有關，繼電器輸出模塊的滯后時間一般為10ms，雙向晶閘管的滯后時間為1ms-10ms，晶體管的滯后時間為1ms以下。

（3）由掃描工作方式引起的滯后時間：Zui長可以達到2-3個掃描周期。