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PLC是什么?它在自动化生产线中扮演什么角色

作者:本站编辑      2026-02-26 17:07:21     1
PLC是什么?它在自动化生产线中扮演什么角色

年前更新的是机械方面的相关知识,接下来会带大家了解一下plc有关的知识。

1.1 究竟什么是PLC?

PLC(可编程逻辑控制器) 不是一台普通的电脑。

虽然它同样拥有CPU、内存和操作系统,但它是一台为“工业现场”而生的硬实时嵌入式计算机

从定义上讲,PLC以微处理器为基础,融合了计算机技术、自动控制技术和通信技术。

它与商用计算机最大的区别在于:抗振动、抗电气噪声、宽温运行

并且其输入/输出(I/O)接口直接面向工厂的各种开关、传感器、电机和阀门。

更重要的是,PLC的程序执行必须在确定时间内完成,

一旦响应超时,可能会导致整个生产线停摆甚至设备损坏

——这就是它被称为“硬实时”系统的原因。

1.2 PLC不是“一台”机器,而是一个“系统”

许多人误以为PLC只是一个巴掌大的小盒子,实际上,一个完整的PLC控制系统由以下核心部件构成

  • 处理器(CPU):系统的“大脑”,逐条执行用户编写的逻辑程序。

  • 电源模块:将工业现场的110V/230V交流电转换为稳定的24V直流电,为各模块供电。

  • 数字量输入模块(DI):接收按钮、继电器触点、接近开关等开关量信号。

  • 数字量输出模块(DO):驱动指示灯、接触器、电磁阀等执行机构。

  • 模拟量输入模块(AI):接收传感器变送来的4-20mA电流或0-10V电压信号,并将其转换为数字量。

  • 模拟量输出模块(AO):将CPU的数字指令还原为模拟信号,用于控制变频器、调节阀等。

  • 通信模块:实现PLC与PLC、触摸屏、上位机之间的数据交换。

1.3 PLC是如何工作的?——“扫描”的秘密

PLC并不像人脑那样“并行”思考,而是采用循环扫描的工作方式

一个典型的扫描周期包含三个阶段:

  1. 输入采样:CPU批量读取所有输入模块的状态,并存入“过程映像输入区”。

  2. 程序执行:CPU从上到下、从左到右逐条执行用户程序,逻辑运算结果暂存于“过程映像输出区”。

  3. 输出刷新:将“过程映像输出区”的状态一次性批量发送给输出模块,驱动外部设备。

这种“串行”工作模式看似效率低下,实则保证了系统的确定性稳定性——不会因为某个外部信号的突变而导致程序逻辑混乱。

1.4 自动化生产线中的“指挥官”角色

在自动化生产线中,PLC扮演着现场总指挥官的角色,绝非单纯的“继电器替代品” 。

场景还原:一条饮料灌装线

  • 感知层:光电传感器检测瓶子是否到位(→DI模块),液位传感器反馈液位高度(→AI模块)。

  • 决策层:PLC CPU读取这些信号,判断“瓶子到位且液位未满”,则执行“打开灌装阀”指令。

  • 执行层:DO模块驱动电磁阀动作,AO模块调节灌装速度。

  • 协同层:通过PROFINET总线,PLC将当前产量数据发送给上位MES系统,并接受中央调度指令。

1.5 按规模分类:小型、中型、大型PLC的分工

根据I/O点数和应用场景,PLC分为三个梯队

分类
I/O点数
核心功能
典型应用
市场格局
小型PLC
256点以下
开关量控制为主
单台专机、经济型设备
国产化程度高,竞争激烈
中型PLC
256~2048点
逻辑+模拟量+通信
复杂生产系统、连铸连轧
外商主导,技术壁垒高
大型PLC
2048点以上
分布式控制、冗余、SCADA
整车产线、石化、冶金
外商垄断,高端旗舰

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