深入理解PLC的工作原理

　　大家学习PLC工作原理“循环扫描，顺序控制”并不陌生，但仅仅依靠字面意义来理解是不够的，还需要深入了解其工作特点。

　　我们知道PLC它可以看作是型计算机(计算机)，但可以看作是微型计算机(计算机)PLC运行方式与计算机不同，计算机按逻辑顺序执行用户程序，执行结束后停止执行。PLC采用连续循环扫描(即使没有输入指令)，顺序执行。

　　PLC最初的设计是取代传统的继电器，但它与传统的继电器控制有很大的不同。传统的继电器控制采用硬逻辑并行运行，即继电器线圈通电或断电，继电器的所有接触都会立即移动。PLC输入采样-程序执行-输出刷新的工作模式决定了内部虚拟继电器的线圈和触点不会同时移动。线圈可能在触点前或触点后，这取决于它们在程序中的前后位置。传统继电器触点的运行时间一般为100ms以上，为消除两者运行方式不同造成的差异，PLC循环扫描周期一般小于1000ms。这样在I/O响应要求不高的场合，PLC与传统继电器接触和线圈响应没有太大区别。如果你想要的话。PLCI/O立即响应，可使用立即触点和立即线圈。传统继电器无法做到这一点。

　　需要注意的是，虽然PLC与传统继电器在触点和线圈响应时间上没有区别，但当传统继电器在触点和线圈响应时间上没有区别时，PLC中触点和线圈的位置在逻辑上是不同的。下图中的两个程序看起来相同，但实际执行结果完全不同。I0.0,图1中的M0.4可以在第一个扫描周期中输出，图2中的M0.4只能在第四个扫描周期中输出。虽然直观上是同时输出的，但程序逻辑上有很大的差异。如果不深入理解PLC工作原理，很难理解PLC程序的运行逻辑。

　　PLC的工程设备

　　PLC通电→内部处理→通信处理→自诊断→输入采样→执行用户程序→输出刷新→

　　PLC采用循环扫描，集中输入集中输出。优点是：可靠性高，抗干扰能力强。缺点是：响应速度慢，响应滞后。PLC会采用WDT(看门狗)监视扫描是否超过预定时间。

　　内部自处理：包括硬件初始化，I/O模块配置检查、停电保护范围设置等。在自诊断测试阶段，CPU检测PLC每个模块的状态，如有异常，立即诊断和处理，同时给出故障信号，点亮CPU面板上的LED指示灯。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方法，停止执行程序。CPU自诊断测试有助于及时发现或提前预测系统故障，提高系统的可靠性。

　　通信处理阶段：PLC和自身带有CPU智能模块等外部设备通信，完成数据收发，响应编程器命令，更新编程器显示内容，更新时钟和特殊寄存器内容。在通信处理阶段，CPU检查是否有通信任务，如果有，调用相应的流程，完成与其他设备(如带微处理器的智能模块、远程模块、远程模块等I/O接口、编程器、HMI设备等)的通信处理，并对通信数据进行相应的处理。

　　首先，我们要明白PLC到底是啥?

　　字面来看，PLC是电力线通信技术，PowerLineCommunication。说白了，就是把电线当成数据传输线。这是一种物尽其用的策略，因为电线随处可见，成本低。如果电线不仅能传输电能，还能携带调制后的电信号，那就两全其美了。

　　事实上，对于交流电来说，它本身就携带信息，因为它有频率。只是这个信息只有一个值。PLC，电信号技术可视为传输变频的电信号技术。

　　具体来说，它的实现机制是将终端数据调制成高频电信号，在电线上传输。理论上，它也可以取代网络电缆。等等，这不是传统的铜缆宽带吗?是的，后者也是通过电信号传输的。现在流行的光纤使用光信号更快。

　　这样，还有什么网线呢?很明显，因为PLC作为一种通信技术，它不能长期作为一种真正的民用通信技术。原因也很简单，在家庭场景中，有太多的干扰因素。技术标准属于标准，但实施成产品并不一定有效。

　　因此，要解决干扰因素，必须投入大量的研发精力，依靠其他一些行业的突破，如AI技术。如今AI技术成熟，也能更好地解决干扰问题。

　　如果抗干扰是卖点，那么看来抗干扰设备对于现在的很多用户来说，它都是有自己的作用的，因为它的要求很高。PLC竞争实际上是芯片的竞争，进一步说是抗干扰算法的竞争。

　　而基于PLC通信本身是通过高频信号传输的。频率越高，容错率越低，一丝干扰就会影响系统的稳定性。用于互联网PLC，频率更高，显然对噪声更敏感。

　　为什么说智能家居中的智能家居?PLC其实比较复杂?因为要解决抗干扰问题更难。在工业用途中，PLC从布线、电缆选择、电气工程等方面可以提前考虑。然而，在家庭用途中，我们通常面临装修好、强弱电部署差异很大的案例。要保证安装后能使用并不容易。

　　具体来说，要解决干扰问题，主要有几个要素。

　　首先，要确保设备有良好的接地。接地可避免外部电压冲击，实现电网安全和抑制干扰两个目的。对于干扰。PLC系统抵抗电磁干扰非常重要。

　　二是改造电缆。例如，如果电缆排列紧密，交流电通过时会形成感应电压，这就要求普通电线被屏蔽。很明显，这增加了成本投入。

　　第三，通过电容滤波，在输入和输出端之间增加信号隔离器。但这意味着家里的每个电器(从冰箱到插座)都应该改装。

　　由于家庭场景中干扰的随机性很大，即使上述三个都是完美的，也可能不能保证信号没有干扰。因此，还需要芯片和算法进行智能调制。通过软件AI消除可能的噪声，使电力线的信号尽可能纯净。这是对滤波器设计能力的考验。