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PLC工作原理
PLC 以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将其存入输入映像寄存器中。这个过程就像是对工业现场的信号进行一次 “拍照”，将所有输入信号的状态记录下来。
例如，在一个自动化生产线上，有多个传感器检测产品的位置、温度、压力等参数，在输入采样阶段，PLC 会将这些传感器的信号读入并存储起来。
PLC 按照用户预先编写好的程序，对输入映像寄存器中的数据进行逻辑运算、算术运算等处理，并将结果存入输出映像寄存器中。这个过程是 PLC 的核心功能，通过执行用户程序来实现对工业生产过程的控制。
例如，如果用户程序中规定当温度超过一定值时，启动风扇进行降温，那么在这个阶段，PLC 会根据输入的温度信号和程序中的逻辑判断，决定是否将启动风扇的信号存入输出映像寄存器中。
PLC 将输出映像寄存器中的内容传送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端子驱动外部负载。这个过程就像是将处理结果 “输出” 到工业现场，控制执行机构的动作。
例如，在输出刷新阶段，如果输出映像寄存器中存储了启动风扇的信号，那么 PLC 会将这个信号输出到风扇的控制电路，启动风扇运转。
PLC基本组成
分为系统存储器和用户存储器。系统存储器用于存储 PLC 的操作系统和系统参数，用户不能修改；用户存储器用于存储用户编写的程序和数据。例如，用户可以将编写好的控制程序存储在用户存储器中，PLC 在运行时会读取这些程序来控制工业设备。
输入模块用于接收来自工业现场的各种信号，如传感器的信号、开关的状态等；输出模块则用于向工业现场的执行机构发送控制信号，如控制电机的启动 / 停止、阀门的打开 / 关闭等。例如，当一个光电传感器检测到物体时，会将信号发送给 PLC 的输入模块，PLC 经过处理后，通过输出模块控制电机停止运转。
为 PLC 提供稳定的电源，保证 PLC 的正常运行。电源模块的性能直接影响 PLC 的可靠性和稳定性。例如，在一些对电源质量要求较高的工业环境中，需要选择具有稳压、滤波等功能的电源模块。
用于实现 PLC 与其他设备之间的通信，如与上位机、触摸屏、其他 PLC 等进行数据交换和通信。通信模块的种类和性能决定了 PLC 的通信能力和扩展性。例如，通过以太网通信模块，PLC 可以与工厂的管理系统进行联网，实现远程监控和管理。
PLC的特点
1. 高可靠性
PLC设计初衷就是面向工业环境，具有抗电磁干扰能力，耐高温、抗震动的特点，可实现全天候长时间无故障运行。
2. 实时性
基于循环扫描机制，PLC能够在毫秒级完成输入-处理-输出的闭环控制，满足工业设备对控制实时性的高要求。
3. 灵活且易于编程
支持多种编程语言，尤其是梯形图（Ladder Logic），易于工业工程师编写和维护。图形化编程方式降低了学习成本，适合IT人员快速入门。
4. 模块化设计
根据需求灵活组合：可以添加更多I/O模块或通信模块，无需重新设计硬件。
5. 丰富的通信协议支持
PLC支持从传统的串口通信（RS232/RS485）到现代工业物联网协议（OPC UA、MQTT），能够与其他IT系统进行无缝集成。
课程简介
PLC在工业控制系统中的定位
控制架构的分层模型
现场层： 包括传感器、执行器、工控设备（变频器等）。控制层： 由PLC和嵌入式工业控制设备组成，负责具体的逻辑控制和数据通信。管理层：
包括SCADA系统、MES（制造执行系统）和ERP，负责设备监控和生产管理。PLC作为控制层设备，对上提供生产数据，对下执行设备调度，因此是工业控制架构连接各层的关键。PLC的运行机制详解，PLC采用循环扫描机制，构成了其高实时性的基础。扫描的执行速度通常在毫秒级别，确保实时响应。
PLC的通信协议
PLC的通信能力是其数字化特性的关键。以下是PLC常用的工业通信协议：1.
PROFIBUS/PROFINET主要由西门子开发，应用于实时设备控制和高性能通信。2.
Modbus一种开源的通信协议，易于实现，广泛应用于数据采集。3. EtherCAT以太网控制自动化技术，常用于高精度运动控制场景。
4. OPC UA支持跨平台通信，适用于物联网场景和云端数据集成。
对于IT从业者来说，掌握一种或多种协议的工作原理，能够更高效地实现PLC与其他系统的集成。
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