我們來(lái)與單片機(jī)做個(gè)對(duì)比：?jiǎn)纹瑱C(jī)（Single-Chip Microcomputer，全稱：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)）是一種是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
從上面的描述來(lái)看，PLC與單片機(jī)是極其相似的。
他們都是具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可編程控制器。
但他們的適用領(lǐng)域和用法有很大不同。
PLC偏向于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，比如生產(chǎn)流水線、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等，單片機(jī)則偏向于生活，比如家用電器。
從外形來(lái)看，單片機(jī)是一顆芯片，通過(guò)與晶振電路、復(fù)位電路等模塊組成單片機(jī)*小系統(tǒng)。
而PLC從外形看像是一個(gè)盒子，尺寸較大，其內(nèi)部元件全部封裝在里面，從外面是看不到任何如電阻電容之類的電子元件，只能看到很多個(gè)接線端子和指示燈，這也使得PLC能在惡劣的環(huán)境下更穩(wěn)定的運(yùn)行，抗干擾能力更強(qiáng)。
當(dāng)然，PLC的價(jià)格也比單片機(jī)高出很多，一臺(tái)PLC的價(jià)格是千元級(jí)，這也是PLC為什么不會(huì)用于普通的家用電器。
其次，他們的工作電壓也有不同，單片機(jī)工作電壓一般為直流5V，而PLC工作電壓為直流24V或者交流220V。
所以說(shuō)，單片機(jī)更像是電子產(chǎn)品，PLC更像是電氣設(shè)備。
與單片機(jī)類似，PLC輸出端口一般不會(huì)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，一般是通過(guò)控制繼電器或者接觸器從而間接控制主電路。
實(shí)際上，我們可以把PLC內(nèi)部看成一個(gè)單片機(jī)，只不過(guò)PLC在單片機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，使得其使用方式發(fā)生很大變化，并衍生了一套獨(dú)立的、更方便的編程方式，同時(shí)也使其配套設(shè)備更標(biāo)準(zhǔn)化。
目前主流的PLC品牌有西門子（德國(guó)）、三菱（日本）、歐姆龍（日本）、施耐德（法國(guó)）等。
國(guó)產(chǎn)品牌如今也在崛起，例如匯川、信捷、禾川也有不錯(cuò)的市場(chǎng)占有率。
目前，西門子仍占有率*高的。
不同的品牌，其使用的編程軟件也有所不同，甚至同一品牌的不同型號(hào)PLC使用的軟件也不相同。
比如西門子PLC就有四款編程軟件，分別為STEP7 Microwin （S7-200），STEP 7- Micro/WIN SMART（ 是專門為S7-200 SMART 開(kāi)發(fā)的編程軟件），STEP7 V5.5 （S7-300,S7-400,ET200），STEP 7 V11 （S7-300,S7-400,S7-1500,S7-1200 ）。
PLC編程語(yǔ)言：PLC有五種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言：梯形圖語(yǔ)言（LD）、指令表語(yǔ)言（IL）、功能模塊語(yǔ)言（FBD）、順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）、結(jié)構(gòu)文本化語(yǔ)言（ST）。
對(duì)于有電路基礎(chǔ)的人來(lái)說(shuō)，梯形圖是*容易學(xué)習(xí)的，因?yàn)樗怯脠D形來(lái)編程的。
梯形圖與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。
下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的PLC線圈自鎖梯形圖（西門子），可以發(fā)現(xiàn)其邏輯關(guān)系與電路原理及其相似。
接下來(lái)，將以西門子S7-1200為例來(lái)介紹PLC的機(jī)構(gòu)及其編程環(huán)境。
S7-1200是西門子公司新一代的模塊化小型PLC。
首先看看這款PLC的結(jié)構(gòu)：PLC的主體是中間的CPU，雖說(shuō)是CPU，其實(shí)它集處理器、輸入輸出口、存儲(chǔ)器等于一身，能夠單獨(dú)工作。
S7-1200有三個(gè)型號(hào)的CPU可供選擇，每個(gè)型號(hào)又有三個(gè)版本，每個(gè)版本對(duì)應(yīng)不同的電源/輸入/輸出方式，使用時(shí)非常靈活。
其部分參數(shù)如下圖（詳細(xì)參數(shù)可在西門子官網(wǎng)下載產(chǎn)品手冊(cè)）：在一些簡(jiǎn)單的控制場(chǎng)景下，單獨(dú)一個(gè)CPU就足夠應(yīng)付，它自帶一定數(shù)量的I/O端口，比如上表的CPU 1214C就有14個(gè)輸入端口，10個(gè)輸出端口。
但在某些情況下，比如CPU輸入輸出端口不夠用，或者需要用到模擬量輸入輸出，這時(shí)就需要擴(kuò)展模塊了。
首先是信號(hào)板（SB），可以看到前面的結(jié)構(gòu)圖，它是安裝在CPU正面，安裝時(shí)只需打開(kāi)CPU前蓋就能將信號(hào)板裝入，但是只有一個(gè)信號(hào)板安裝槽，所以S7-1200*多只能擴(kuò)展一塊信號(hào)板。
除此，該安裝槽也能安裝RS-458接口和電池板。
如果安裝了信號(hào)板輸入輸出口仍不夠用，就需要用到信號(hào)模塊（SM）了，信號(hào)模塊安裝于CPU右側(cè)，通過(guò)銅針與CPU建立聯(lián)系。
相對(duì)于信號(hào)板，信號(hào)模塊可以同時(shí)擴(kuò)展多個(gè)，查看上表，CPU 1214C*多可擴(kuò)展8個(gè)信號(hào)模塊，可以想象8個(gè)信號(hào)模塊串在一起是什么場(chǎng)景。
有了信號(hào)模塊，再也不用擔(dān)心輸入輸出口不夠用了（但是信號(hào)模塊是需要占用安裝空間的，擴(kuò)展越多，占用空間越多）。
信號(hào)板與信號(hào)模塊有很多型號(hào)可供選擇，不同的型號(hào)其輸入輸出點(diǎn)數(shù)，模擬量數(shù)字量也不同。
具體型號(hào)可查閱S7-1200使用手冊(cè)，這里暫不細(xì)說(shuō)。
另外還有通信模塊（CM），其安裝于CPU左側(cè)，S7-1200*多可擴(kuò)展3個(gè)通信模塊。
是CPU與網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系的橋梁。
PROFINET接口：此接口用于編程、HMI通訊和 PLC 間的通訊。
此外它還通過(guò)開(kāi)放的以太網(wǎng)協(xié)議支持與第三方設(shè)備的通訊。
程序下載時(shí)，便是通過(guò)網(wǎng)線將該接口與電腦以太網(wǎng)接口連接，該接口也可用于連接精簡(jiǎn)系列面板或者與其他PLC的以太網(wǎng)通訊。
我們?cè)賮?lái)看看PLC的接線圖。
上文我們有談到CPU型號(hào)與版本，S7-1200的CPU有3個(gè)版本，分別為DC/DC/DC、AC/DC/RLY、DC/DC/RLY。
版本號(hào)有3個(gè)參數(shù)，分別對(duì)應(yīng)著 電源電壓/輸入電壓/輸出電壓，AC表示交流220V，DC表示直流24V，RLY表示繼電器輸出（繼電器輸出即通過(guò)220V交流電控制繼電器）。
可以發(fā)現(xiàn)PLC在這里與單片機(jī)的不同，單片機(jī)的輸入輸出電壓是與電源電壓一致的，而PLC的電源電壓、輸入電壓和輸出電壓并不相同，所以PLC可能同時(shí)要用到2個(gè)電源。
下面是CPU 1214C 3個(gè)版本的接線圖。
另外兩款CPU與1214C雷同，只是端口數(shù)不同，這里暫不細(xì)說(shuō)。
接著介紹一下S7-1200的編程軟件。
我們需要用到的軟件為 TIA Portal（博途）軟件，該軟件可在“軟件管家”下載安裝（本軟件安裝教繁瑣，可按照安裝步驟一步一步來(lái)，以免安裝失?。?br>TIA Portal集編程、仿真和HMI界面設(shè)計(jì)于一身，使用起來(lái)很方便。
這里我們使用的是V15版本。
需要注意的是，Portal不同版本并不兼容，這確實(shí)是令人抓狂的一點(diǎn)。
我們先看看該軟件界面，下圖為PLC組態(tài)，添加的設(shè)備及其連接都能在這里查看：PLC梯形圖與電路很相似，他們都有串并聯(lián)結(jié)構(gòu)、自鎖、互鎖等，但又有所差別。
在梯形圖*左邊，有一條豎直線，我們稱之為能流（可以形象的比喻成河流的源頭）。
判斷梯形圖的某個(gè)元件是否工作，即看該元件是否有能流 流入（形象的說(shuō)：河流源頭的水是否流入該元件），這與電流也是類似的（只不過(guò)電流流動(dòng)需要閉合回路，梯形圖則不需要），而斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)能隔絕能流的流入。
以下是梯形圖基本指令（定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，移位等指令以后再做專門介紹）：-| |- 常開(kāi)觸點(diǎn) -|/|- 常閉觸點(diǎn)XOR 位異或-|NOT|- 信號(hào)流反向 -( ) 輸出線圈-(S) 線圈置位-(R) 線圈復(fù)位 RS 復(fù)位置位觸發(fā)器 RS 置位復(fù)位觸發(fā)器 -(N)- 下降沿檢測(cè) -(P)- 上升沿檢測(cè)需要注意的是，梯形圖不能以線圈開(kāi)頭，也不能將兩個(gè)線圈串聯(lián)。
PLC所有的變量都可以在PLC變量表中查到，包括其數(shù)據(jù)類型，對(duì)應(yīng)的地址，名稱。
以下是HMI人機(jī)界面開(kāi)發(fā)界面，在這里可以發(fā)揮想象構(gòu)建各種畫面、動(dòng)畫，在這個(gè)軟件也可以對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行仿真，非常方便。
如上圖，序號(hào)1的按鈕為下載按鈕，梯形圖寫好后點(diǎn)擊此按鈕可將程序下載至PLC；序號(hào)2與下載相反，它可以將PLC中的程序下載至電腦；序號(hào)3是仿真按鈕，點(diǎn)擊此按鈕，可使用PLCSIM組件進(jìn)行梯形圖仿真，其具體使用會(huì)在下次用專門的實(shí)例來(lái)介紹。
學(xué)習(xí)PLC*重要的是編程，編程*重要的是程序思路。
剛開(kāi)始學(xué)習(xí)梯形圖都會(huì)有點(diǎn)不適應(yīng)，因?yàn)槠涑绦蜻壿嬇cC語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言大不相同，必須跳出C語(yǔ)言的邏輯思維，用電路的邏輯思維去理解，就會(huì)發(fā)現(xiàn)梯形圖其實(shí)很簡(jiǎn)單。
建議先嘗試去看懂梯形圖，找一些實(shí)例，首先理清整體結(jié)構(gòu)，然后分析每個(gè)元件的作用；然后嘗試在不同的控制要求下修改現(xiàn)有程序：*后嘗試自己用自己的思路寫程序。
如果能自己寫一些程序了，并且對(duì)思路很清楚，那說(shuō)明已經(jīng)理解了梯形圖的含義。
當(dāng)然PLC不僅僅要會(huì)編程，還要學(xué)習(xí)PLC在變頻器、伺服器、PID控制等方面的應(yīng)用。
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