PLC是工業(yè)中必不可少的控制方式之一，無論是小型設備還是大型系統(tǒng)PLC都可以完成，并可以與人機界面交互，與電腦通訊等功能都可以做到，最先的PLC是用來代替繼電器控制回路的，至今的PLC是多功能與一體的控制器，最基本的定時器、計數(shù)器、模擬量輸入或輸出都可以收PLC的CPU單元完成，PLC可以理解成一臺微型計數(shù)機，專業(yè)用于電氣控制方面。

　　工作原理

　　PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描，在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。

　　PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。

　　PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入，隨即關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。

　　PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內容隨著程序的執(zhí)行而改變。

　　輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶間管）輸出，驅動相應輸出設備工作。

　　特點

　　PLC編程的應用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要裝置之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領域得到了廣泛的使用，在其他領域（例如民用和家庭自動化）的應用也得到了迅速的發(fā)展。

　　國際電工委員會（IEC）在1985年的PLC標準草案第3稿中，對PLC作了如下定義：“是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機通信聯(lián)網(wǎng)的功能。

　　PLC編程的推廣應用在我國得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)大量地應用在各種機械設備和生產(chǎn)過程的電氣控制裝置中，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出了大批應用PLC改造設備的成果。了解PLC的工作原理，具備設計、調試和維護PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術人員和工科學生的基本要求。

　　因為PLC編程軟件眾多，無法一一為大家介紹，所以本文中涉及編寫PLC控制程序的部分選用了較為常用的西門子STEP 7-Micro/WIN編程軟件為例來介紹。

　　1、噴泉控制

　　1）明確系統(tǒng)控制要求

　　系統(tǒng)要求用兩個按鈕來控制A、B、C三組噴頭工作（通過控制三組噴頭的泵電動機來實現(xiàn)），三組噴頭排列如下圖所示。

　　系統(tǒng)控制要求具體如下：

　　當按下起動按鈕后，A組噴頭先噴5s后停止，然后B、C組噴頭同時噴，5s后，B組噴頭停止、C組噴頭繼續(xù)噴5s再停止，而后A、B組噴頭噴7s，C組噴頭在這7s的前2s內停止，后5s內噴水，接著A、B、C三組噴頭同時停止3s，以后重復前述過程。按下停止按鈕后，三組噴頭同時停止噴水。下圖為A、B、C三組噴頭工作時序圖。

　　2）確定輸入/輸出設備，并為其分配合適的I/O端子

　　噴泉控制需用到的輸入/輸出設備和對應的PLC端子見下表：

　　3）繪制噴泉控制電路圖

　　控制電路圖

　　4）編寫PLC控制程序

　　啟動STEP 7-Micro/WIN編程軟件，編寫滿足控制要求的梯形圖程序，編寫完成的梯形圖如下圖所示。

　　梯形圖

　　下面對照控制電路來說明梯形圖的工作原理：

　　1）起動控制

　　2）停止控制

　　2、交通信號燈控制

　　1）明確系統(tǒng)控制要求

　　系統(tǒng)要求用兩個按鈕來控制交通信號燈工作，交通信號燈排列如下圖所示。

　　系統(tǒng)控制要求具體如下：

　　當按下起動按鈕后，南北紅燈亮25s，在南北紅燈亮25s的時間里，東西綠燈先亮20s再以1次/s的頻率閃爍3次，接著東西黃燈亮2s，25s后南北紅燈熄滅，熄滅時間維持30s，在這30s時間里，東西紅燈一直亮，南北綠燈先亮25s，然后以1次/s頻率閃爍3次，接著南北黃燈亮2s。以后重復該過程。按下停止按鈕后，所有的燈都熄滅。交通信號燈的工作時序如下圖所示。

　　2）確定輸入/輸出設備，并為其分配合適的I/O端子

　　交通信號燈控制需用到的輸入/輸出設備和對應的PLC端子見下表。

　　3）繪制交通信號燈控制電路圖

　　控制電路圖

　　4）編寫PLC控制程序

　　啟動STEP 7-Micro/WIN編程軟件，編寫滿足控制要求的梯形圖程序，編寫完成的梯形圖如下圖所示。

　　梯形圖

　　在上圖所示的梯形圖中，采用了一個特殊的輔助繼電器SM0.5，稱為觸點利用型特殊繼電器，它利用PLC自動驅動線圈，用戶只能利用它的觸點，即畫梯形圖里只能畫它的觸點。SM0.5能產(chǎn)生周期為1s的時鐘脈沖，其高低電平持續(xù)時間各為0.5s，以上圖梯形圖網(wǎng)絡9為例，當T50常開觸點閉合，在1s內，SM0.5常閉觸點接通、斷開時間分別為0.5s，Q0.4線圈得電、失電時間也都為0.5s。

　　下面對照控制電路和時序圖來說明梯形圖工作原理：

　　1）起動控制

　　2）停止控制