可编程逻辑控制器PLC的应用包括：本文逻辑

可编程逻辑控制器 (PLC) 是一种基于微控制器的通用电子设备，用于控制机器操作或过程。与传统的微控制器系统不同，PLC 不是由设备制造商编程，而是由机器设备制造商或最终用户编程。PLC的应用包括：

本文引用地址：

• 自动测试设备

• 装卸设备

• 机器控制

• 家庭自动化

• 电梯系统

• 工厂自动化

取决于处理的输入和输出的数量。PLC可分为以下主要类别：

• 非常小的PLC：具有少于32 个输入/输出(I/O) 功能的可编程逻辑控制器。

• 微型PLC：可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器ppt，具有超过32 个输入/输出(I/O) 点，但不超过128 个输入/输出(I/O) 功能。

• 小型PLC：具有超过128 个输入/输出(I/O) 点，但不超过256 个输入/输出(I/O) 功能的可编程逻辑控制器。它不包括对基本系统所做的任何 I/O 改进。

• 中型和大型PLC：具有相对大量控制(> 256）) 的可编程逻辑控制器，使用非常快的输入/输出(I/O) 扫描频率。

根据 ARC Consulting Group 最近的一项调查，可编程逻辑控制器 (PLC) 市场在 2007 年达到近 90 亿美元，预计到 2012 年将超过 120 亿美元。

PLC编程

PLC使用梯形图进行编程，并提供前端定制软件以支持最终用户编程。这些用户通常不是程序员，他们没有任何 C 或 Verilog/VHDL 编程知识。

梯形逻辑编程看起来像机电继电器控制电路的接线图。让我们举一个例子，其中两个控制开关用于楼梯的照明。如果按下任一开关，楼梯上的灯应该打开，如果再次按下任一开关，它应该关闭。图 1 显示了使用两个开关和一个灯的接线图控制实现（开关 1 安装在楼梯底部，开关 2 安装在楼梯上层）。

图 1 中的开关 1 和开关 2 处于关闭位置。如果按下开关1，关闭上面的电路将打开灯。如果按下开关2，它将打开上面的电路并关闭下面的电路。但是，开关 1 已经打开了下面的电路，所以灯泡不会发光。再次按下开关 1 将关闭下面的电路，灯泡将发光。

图 1：使用两个开关的楼梯灯控制接线图

图 2 显示了使用 PLC 和梯形逻辑的相同控制实现。硬件开关触点由–||–（通常打开）和–|/|–（通常关闭）符号代替。

图2：可编程逻辑控制器（PLC）实现楼梯灯控制梯形逻辑图

图 3 显示了如何使用具有集成 PLC 功能的 PLD、FPGA 或片上系统 (SoC) 中的逻辑门来实现相同的控制（非、与、或）。值得注意的是，图 3 中的所有门都可以用 NOR 门代替。

图3 用“门”电路实现楼梯灯的控制逻辑图

PLC的工作原理

市场上的大多数 PLC 都是基于微处理器电路。这些PLC 读出所有输入状态（即开关），然后执行用户编写的梯形逻辑程序以确定最终输出（如灯泡）。图 4 显示了创建基于 PLC 的传统控制系统的各种组件。

PLC 输入使用绝缘体进行隔离和水平传输，并连接到微控制器端口。PLC 输出连接到缓冲器和继电器，连接到相同的输出元件，如下图所示。

图 4：常规 PLC 框图

图4：传统PLC控制框图

图 5 中的流程图显示了 PLC 的运行方式。

图 5 显示了 PLC 的工作流程。

图5：传统PLC程序执行流程

传统 PLC 的局限性

传统 PLC 中的程序顺序执行大约需要 10 毫秒或更长时间才能完成。在这些速度下，它们适用于输入信号频率低于 100 Hz 的控制应用。扫描时间也受程序长度的限制。例如，如果您想读取速度传感器输入以测量大约每分钟 1200 转（1200/60 = 200 Hz 信号频率）的速度，则基于微控制器的 PLC 无法使用此输入正确测量速度。这样的系统可能需要解码器或计算IC来定制输入模块以读取高频信号，将其转换为数字值并将其传输到微控制器；或者，考虑使用 10 kHz 频率的 PWM 来控制电磁阀流量。由于上述限制，可编程逻辑控制器（PLC）不能直接输出，需要定制输出模块和 PWM 发生器。添加这样的高速计数器模块和PWM发生器模块，可编程逻辑控制器（PLC）的成本将增加2%到30%。

有数字可编程逻辑（如FPGA或CPLD）可以解决频率问题。然而，FPGA 缺乏内置的模拟设备功能。例如，如果您需要使用模拟温度传感器测量温度，则不能直接连接到 FPGA 接口。此外，FPGA 对于这种应用来说太贵了。

为了满足对低成本 PLC 的需求，开发人员需要一种能够处理高速数字输入、高频输出以及直接处理模拟信号的设备。如今，有许多片上系统 (SoC) 结合了完整的可编程逻辑微控制器和可配置的模拟块，以经济高效地实现这一目标。

例如，这些 SoC 可以实现基于 HDL 的正交解码器的功能，该解码器使用两个 90 度相移传感器信号，通过高速读取速度/位置传感器信号来检测电机的旋转速度和方向。同样可编程逻辑控制器ppt，PWM 波形发生器可以使用片上可编程数字资源来实现。机器控制操作通常需要的任何定时器和计数器模块也可以以相同的方式实现。这些设备（正交解码器、PWM 发生器、定时器、计数器等）可由程序员一次编码为可使用的可配置库元素。这种方法使没有 HDL 经验的最终用户能够对 PLC 进行编程，而无需进行低级 HDL/C 编程，也无需学习设备的底层结构。此外，

系统示例

图 6 显示了适用于 PLC 的 SoC 组件，包括 CPU、可配置模拟模块（比较器、放大器、DAC、ADC）和可编程数字模块（基于 PLD）。通过将这些组件集成到单个设备中，开发人员可以构建单芯片、低成本的可编程逻辑控制器 (PLC)，从而克服标准 PLC 的速度限制，同时为最终用户提供易于使用的编程方法.

图 6：SoC 实现了可编程逻辑控制器 (PLC) 应用，例如赛普拉斯的 PSoC，它将微控制器与可编程数字和模拟模块相结合。

基于 PLD 的通用数字模块 (UDB) 可用于实现门逻辑，而 ADC、DAC、放大器、比较器等可配置模拟部件则可以处理模拟信号。集成的CAN控制模块可用于连接网络上的多个PLC，支持更多的输入和输出。嵌入式USB控制器可作为PLC的编程和调试接口。

使用赛普拉斯的 PSoC 等可编程 SoC 架构，任何内部模拟或数字信号都可以路由到任何 GPIO（通用输入/输出）引脚。这种灵活性使可编程逻辑控制器 (PLC) 用户能够使用单个 PLC 设计实现各种机器控制功能。例如产品线机器“A”（10 个数字输入、2 个模拟输入、7 个数字输出、1 个模拟输出）和机器“B”（12 个数字输入和 8 个数字输出）。具有 12 个数字输入和 8 个数字输出的 PLC 可以通过固件进行配置，以控制其中的任何机器。这是使用数模混合信号可编程器件作为 PLC 应用程序的最大好处。

图 7：基于 PSoC 的可编程逻辑控制器 (PLC) 框图（继电器板和编程器相结合）

例如，如果 PID 速度控制回路需要使用正交调制编码器来建立直流电机控制以进行速度反馈，则可以使用相同的基于 SoC 的可编程逻辑控制器 (PLC) 子系统。这些基于 PLD 的通用数字模块 (UDB) 使用预建组件可以设置为正交调制解码器，以高速 (>100 kHz) 读取速度信号，其他 UDB 可以配置为 PWM 发生器以生成所需的 A脉宽调制信号（例如，32 kHz）用于控制 FET H 桥，进而控制直流电机的速度和方向。将这些组合在一起，可以使用单个设备设计，然后需要对 PLC 进行编程的最终用户可以简单地拖放这些组件，为它们单独配置参数，

联网可编程逻辑控制器 (PLC)

为了控制具有多个输入和输出的机器，有必要将多个 PLC 组合成一个大型 PLC。这使得 PLC 模块之间的接口能够通过 CAN 总线支持更多的输入和输出（见图 8）.

图 8：基于 PSoC 的模块化和可扩展可编程逻辑控制器 (PLC) 网络

这种架构允许开发人员构建能够控制具有许多输入和输出的大型系统的联网可编程逻辑控制器 (PLC)。此外，许多工业控制应用使用触摸屏作为机器控制面板。全面的触摸屏和可配置的人机界面 (HMI) 功能可以进一步巩固成本优势（消除离散且昂贵的定制触摸屏 HMI 面板的成本）。

易于使用的编程

除了构建自定义梯形逻辑编程之外，开发人员还可以利用半导体制造商开发的开发工具进行最终用户 PLC 编程。例如，赛普拉斯的“PSoC Creator”编程软件允许用户在原理图级视图中使用 AND、OR 和 NOT 门组件直观地对基于 PSoC 的 PLC 进行编程。因此，用户无需 C 或 VHDL/Verilog 编程知识即可对可编程逻辑控制器 (PLC) 进行编程以实现其全部功能。图 9 显示了使用 PSoC Creator 实现的阶梯开关逻辑。门级实现可以替代梯形实现，允许用户利用所有系统功能。

图 9：使用 PSoC Creator 实现楼梯开关

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