可编程序控制器(Programmable Logic controller)是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型通用工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、编程方便、可靠性高、耐恶劣环境能力强等优点，已广泛应用于工业自动化生产的各个领域，成为工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，与机器人技术、CAD/CAM并列称为工业生产自动化的三大支柱。国际电工委员会(IEC)对PLC定义如下:PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一体、易于扩展其功能的原则设计。
1．可编程序控制器的基本结构
从广义上讲，PLC是一种计算机系统，只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的输入输出接口，具有更适用于控制的编程语言，具有更适应工业环境的抗干扰性能。其结构和计算机控制系统十分相似，一般由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口、电源等部分组成。由于PLC的中央处理器都是由微处理器、单片机组成，存储器和1/0部件也形式多样，按照结构形式的不同，PLC还可以分为整体式结构和组合式结构。区别在于整体式的结构将CPU、RAM、ROM、I/O单元等组装成一个主体，构成主机，其结构示意图如图4.1所示。组合式的结构是将PLC的各个部分分别做成相应的电路板或模块，模块之间通过底板上的总线相互连接。无论是哪种结构类型的PLC，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部输入端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其他各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量。PLC的系统程序和用户程序都存放在存储器中，现场输入信号经过I/O单元传送至CPU，CPU按照用户程序存储器里的指令，执行逻辑或算术运算，并发
出相应的控制指令，该指令通过I/O单元传送至现场，驱动相应的执行机构动作，从而完成相应的控制任务。
2．PLC的基本工作原理和主要技术指标
PLC的工作方式与微型计算机的中断处理方式相比，有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式，PLC则采用循环扫描的工作方式。在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程如图4.2 所示。这个过程分为数据输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段三个阶段。整个过程进行一次所需的时间成为扫描周期。在数据输入采样阶段，PLC以扫描方式读入所有输入端的通/断状态并存入输入映像存储区中，接着转入用户程序执行阶段。在非输入采样阶段，无论输入状态如何变化，输入映像存储区的内容都保持不变，直到进入下一个扫描周期的输入采样阶段，PLC才会将输入端的状态读入输入映像存储区中。在程序执行阶段，根据梯形图程序先左后右、先上后下的扫描原则，顺序执行用户程序指令。程序执行结果并不直接输出，而是将其写入输出映像存储区。输出映像存储区中的每一位会随着程序执行的进程而变化。输出数据及处理阶段，在户程序执行完，集中把输出映像存储区中的继电器通/断状态传送至输出状态锁存器，再经输出驱动电路，进行隔离和功率放大去驱动外部负载。
上述PLC的扫描工作过程，扫描周期是PLC一个很重要的指标，小型PLC的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。从PLC输入端有一个输入信号发生变化到输出端对该变化做出反应，需要一段时间，这段时间就称为PLC的响应时间或滞后时间。影响I/O滞后的主要原因有:输入滤波的时间常数，输出继电器的机械滞后，程序执行的时间，程序设计不当的附加影响等。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是可以接受的，PLC的响应滞后是允许的，但是对某些I/O快速响应的设备，则应采取相应的处理措施。如选用高速CPU，提高扫描速度，采用快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。对用户来说，选择了一个PLC，合理的编制程序是缩短响应时间的关键。
