PLC¶

构成 ¶

PLC（可编程逻辑控制器）的主要组件包括以下部分：

1. CPU（中央处理单元）¶

- 功能：PLC 的核心组件，负责处理程序逻辑、执行运算、存储数据，并控制其他模块的运行。 - 组成： - 处理器：执行用户编写的控制程序（梯形图、STL 语言等）。 - 存储器： - ROM（只读存储器）：存储 PLC 固件和系统程序。 - RAM（随机存取存储器）：存储用户程序、运行时数据、I/O 状态等。 - EEPROM/Flash：用于掉电保持用户程序和参数。 - 通讯接口：用于与上位机、HMI（人机界面）或其他设备通讯（如 RS-232、RS-485、Ethernet）。

2. DI（数字输入，Digital Input）¶

- 功能：用于接收外部开关量信号（如按钮、限位开关、光电传感器等）。 - 特点： - 只接收两种状态的信号：0（低电平）或1（高电平）。 - 常见电压等级：DC 24V、DC 12V、AC 220V 等。 - 可能分为漏型（NPN）和源型（PNP）输入。

3. DO（数字输出，Digital Output）¶

- 功能：用于控制外部设备的开关状态（如继电器、电磁阀、信号灯等）。 - 类型： - 继电器输出（Relay Output）：使用继电器控制，适用于高电压、高电流负载。 - 晶体管输出（Transistor Output）： - NPN 输出（低电平有效） - PNP 输出（高电平有效） - 可控硅输出（Triac Output）：适用于交流负载。 - 特点： - 只能输出开（1）或关（0）信号。 - 典型输出电压：DC 24V、AC 220V 等。

4. AI（模拟输入，Analog Input）¶

- 功能：用于接收外部模拟信号（如压力传感器、温度传感器、流量计等）。 - 类型： - 电压输入（0-10V、±10V）。 - 电流输入（4-20mA、0-20mA）。 - 特点： - 需要 A/D（模数转换）转换，将模拟信号转换为数字信号供 CPU 处理。 - 通常具有分辨率（如 12-bit、16-bit）影响信号精度。

5. AO（模拟输出，Analog Output）¶

- 功能：用于输出模拟信号控制外部设备（如变频器、伺服驱动器、调光系统等）。 - 类型： - 电压输出（0-10V、±10V）。 - 电流输出（4-20mA、0-20mA）。 - 特点： - 需要 D/A（数模转换）转换，将数字信号转换为模拟信号输出。 - 输出信号可以用于调节电机速度、阀门开度等。

总结¶

PLC 的这些组件协同工作，实现自动化控制功能，广泛应用于工业自动化、生产线控制、楼宇自动化等领域。

案例 ¶

场景：工业流水线上的液体灌装控制系统¶

目标：
自动控制灌装机，当瓶子到达灌装位置时，PLC 通过检测信号打开阀门，精确灌装一定量的液体后关闭阀门。

应用示例¶

系统组成¶

• PLC：负责逻辑控制。
• 传感器（DI）：
  • 光电传感器检测瓶子到位（DI 输入）。
  • 液位传感器检测液体填充到设定位置（DI 输入）。
• 电磁阀（DO）：
  • 控制液体流入瓶子的开关（DO 输出）。
• 流量传感器（AI）：
  • 监测液体的流速（AI 输入）。
• 变频泵（AO）：
  • 通过调整泵速控制灌装流量（AO 输出）。

工作流程¶

1. 检测瓶子是否到位：

   • PLC 读取光电传感器（DI）。
   • 如果检测到瓶子，继续下一步。

2. 打开电磁阀：

   • PLC 控制电磁阀（DO），开始注入液体。

3. 监测流量和液位：

   • PLC 通过流量传感器（AI）检测液体流速，确保稳定灌装。
   • 当液位传感器（DI）检测到液体达到设定高度，关闭电磁阀（DO）。

4. 调整灌装速率：

   • 如果需要精确控制灌装速率，PLC 通过 AO 输出信号调整变频泵速度。

5. 瓶子离开，等待下一个瓶子：

   • 当瓶子离开灌装位置，系统等待下一个瓶子进入，重复流程。

示意流程图¶

[光电传感器] → (DI) → [PLC] → (DO) → [电磁阀]  
                             ↓  
                            (AI) ← [流量传感器]  
                            (AO) → [变频泵]