深入理解PLC的工作原理

　　大家學習PLC工作原理“循環(huán)掃描，順序控制”并不陌生，但僅僅依靠字面意義來理解是不夠的，還需要深入了解其工作特點。

　　我們知道PLC它可以看作是型計算機(計算機)，但可以看作是微型計算機(計算機)PLC運行方式與計算機不同，計算機按邏輯順序執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行結束后停止執(zhí)行。PLC采用連續(xù)循環(huán)掃描(即使沒有輸入指令)，順序執(zhí)行。

　　PLC最初的設計是取代傳統(tǒng)的繼電器，但它與傳統(tǒng)的繼電器控制有很大的不同。傳統(tǒng)的繼電器控制采用硬邏輯并行運行，即繼電器線圈通電或斷電，繼電器的所有接觸都會立即移動。PLC輸入采樣-程序執(zhí)行-輸出刷新的工作模式?jīng)Q定了內(nèi)部虛擬繼電器的線圈和觸點不會同時移動。線圈可能在觸點前或觸點后，這取決于它們在程序中的前后位置。傳統(tǒng)繼電器觸點的運行時間一般為100ms以上，為消除兩者運行方式不同造成的差異，PLC循環(huán)掃描周期一般小于1000ms。這樣在I/O響應要求不高的場合，PLC與傳統(tǒng)繼電器接觸和線圈響應沒有太大區(qū)別。如果你想要的話。PLCI/O立即響應，可使用立即觸點和立即線圈。傳統(tǒng)繼電器無法做到這一點。

　　需要注意的是，雖然PLC與傳統(tǒng)繼電器在觸點和線圈響應時間上沒有區(qū)別，但當傳統(tǒng)繼電器在觸點和線圈響應時間上沒有區(qū)別時，PLC中觸點和線圈的位置在邏輯上是不同的。下圖中的兩個程序看起來相同，但實際執(zhí)行結果完全不同。I0.0,圖1中的M0.4可以在第一個掃描周期中輸出，圖2中的M0.4只能在第四個掃描周期中輸出。雖然直觀上是同時輸出的，但程序邏輯上有很大的差異。如果不深入理解PLC工作原理，很難理解PLC程序的運行邏輯。

　　PLC的工程設備

　　PLC通電→內(nèi)部處理→通信處理→自診斷→輸入采樣→執(zhí)行用戶程序→輸出刷新→

　　PLC采用循環(huán)掃描，集中輸入集中輸出。優(yōu)點是：可靠性高，抗干擾能力強。缺點是：響應速度慢，響應滯后。PLC會采用WDT(看門狗)監(jiān)視掃描是否超過預定時間。

　　內(nèi)部自處理：包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查、停電保護范圍設置等。在自診斷測試階段，CPU檢測PLC每個模塊的狀態(tài)，如有異常，立即診斷和處理，同時給出故障信號，點亮CPU面板上的LED指示燈。當出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強制為STOP方法，停止執(zhí)行程序。CPU自診斷測試有助于及時發(fā)現(xiàn)或提前預測系統(tǒng)故障，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　通信處理階段：PLC和自身帶有CPU智能模塊等外部設備通信，完成數(shù)據(jù)收發(fā)，響應編程器命令，更新編程器顯示內(nèi)容，更新時鐘和特殊寄存器內(nèi)容。在通信處理階段，CPU檢查是否有通信任務，如果有，調用相應的流程，完成與其他設備(如帶微處理器的智能模塊、遠程模塊、遠程模塊等I/O接口、編程器、HMI設備等)的通信處理，并對通信數(shù)據(jù)進行相應的處理。

　　首先，我們要明白PLC到底是啥?

　　字面來看，PLC是電力線通信技術，PowerLineCommunication。說白了，就是把電線當成數(shù)據(jù)傳輸線。這是一種物盡其用的策略，因為電線隨處可見，成本低。如果電線不僅能傳輸電能，還能攜帶調制后的電信號，那就兩全其美了。

　　事實上，對于交流電來說，它本身就攜帶信息，因為它有頻率。只是這個信息只有一個值。PLC，電信號技術可視為傳輸變頻的電信號技術。

　　具體來說，它的實現(xiàn)機制是將終端數(shù)據(jù)調制成高頻電信號，在電線上傳輸。理論上，它也可以取代網(wǎng)絡電纜。等等，這不是傳統(tǒng)的銅纜寬帶嗎?是的，后者也是通過電信號傳輸?shù)摹，F(xiàn)在流行的光纖使用光信號更快。

　　這樣，還有什么網(wǎng)線呢?很明顯，因為PLC作為一種通信技術，它不能長期作為一種真正的民用通信技術。原因也很簡單，在家庭場景中，有太多的干擾因素。技術標準屬于標準，但實施成產(chǎn)品并不一定有效。

　　因此，要解決干擾因素，必須投入大量的研發(fā)精力，依靠其他一些行業(yè)的突破，如AI技術。如今AI技術成熟，也能更好地解決干擾問題。

　　如果抗干擾是賣點，那么看來抗干擾設備對于現(xiàn)在的很多用戶來說，它都是有自己的作用的，因為它的要求很高。PLC競爭實際上是芯片的競爭，進一步說是抗干擾算法的競爭。

　　而基于PLC通信本身是通過高頻信號傳輸?shù)?。頻率越高，容錯率越低，一絲干擾就會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。用于互聯(lián)網(wǎng)PLC，頻率更高，顯然對噪聲更敏感。

　　為什么說智能家居中的智能家居?PLC其實比較復雜?因為要解決抗干擾問題更難。在工業(yè)用途中，PLC從布線、電纜選擇、電氣工程等方面可以提前考慮。然而，在家庭用途中，我們通常面臨裝修好、強弱電部署差異很大的案例。要保證安裝后能使用并不容易。

　　具體來說，要解決干擾問題，主要有幾個要素。

　　首先，要確保設備有良好的接地。接地可避免外部電壓沖擊，實現(xiàn)電網(wǎng)安全和抑制干擾兩個目的。對于干擾。PLC系統(tǒng)抵抗電磁干擾非常重要。

　　二是改造電纜。例如，如果電纜排列緊密，交流電通過時會形成感應電壓，這就要求普通電線被屏蔽。很明顯，這增加了成本投入。

　　第三，通過電容濾波，在輸入和輸出端之間增加信號隔離器。但這意味著家里的每個電器(從冰箱到插座)都應該改裝。

　　由于家庭場景中干擾的隨機性很大，即使上述三個都是完美的，也可能不能保證信號沒有干擾。因此，還需要芯片和算法進行智能調制。通過軟件AI消除可能的噪聲，使電力線的信號盡可能純凈。這是對濾波器設計能力的考驗。