PLC 功能和操作原理

Question

我来自 C/C++ 背景，其中很多是在嵌入式系统环境中。这些嵌入式系统都没有涉及 PLC——让一个 CPU 完成所有的 C/C++ 逻辑，然后将 I/O 的控制权交给其他设备，而（通常）你可以自己做，这是毫无意义的，因为I/O 直接连接到您的 CPU。

随着 EtherCAT 的出现，我们看到了将 I/O 转移到 EtherCAT 上的优势，因为它具有灵活性、模块化等优点。但是，驱动大量 EtherCAT 硬件的首选模式似乎是通过 PLC。在 Beckhoff TwinCAT PLC 环境的情况下，试图绕过 PLC 似乎要么在技术上困难，要么成本高昂，或两者兼而有之。

这让我们想知道很多关于 PLC 的事情......从：

• 最好将它们视为串行处理设备、并行处理设备还是两者都不是（这取决于特定设备）？
• 它们是“图灵完备”的通用计算设备，还是有局限性？
• 他们是否在每个 PLC 周期运行整个 PLC 程序（循环和所有）？
• 如果 PLC I/O 不是在维护部门的监督下控制某些工业过程，和/或发生在毫秒时间尺度上，那么这些可能是充分利用更现代的编程技术（结构化文本而不是比梯形图，例如），与this answer? 之类的建议相反？

Answer 1

只是为了涵盖串行和并行的两种解释-PLC逻辑处理是顺序的。

大多数 PLC 都可以通过串行、USB 或以太网连接进行编程

PLC 连接的设备通常是串行的。例如，许多工业控制系统网络使用 Profibus，这是一种基于串行总线的通信 - 通常 Profibus 使用 RS-485 串行接口。我真的想不出我见过并行通信的地方。大多数是串行的 - MODBUS、DeviceNet 等。并行时，您会遇到额外的布线成本、噪音、长距离等问题。

是的，PLC 语言是图灵完备的，但可能不如其他编程语言方便。例如，使用 Siemens PLC，您可以选择如何实现逻辑 - 梯形图、S7 图表（这些是基于图形的）、语句列表（基于指令）、功能块图、结构化控制语言（类似 帕斯卡）。这是一篇很好的文章，将 PLC 编程语言与如何选择语言的指南进行了比较http://www.automation.com/pdf_articles/IEC_Programming_Thayer_L.pdf

PLC 扫描时间是 PLC 读取输入、执行整个程序并根据刚刚处理的逻辑相应地更新输出所花费的时间。 PLC 扫描时间不是确定性的，因为它取决于输入、输出、计时器、内存等。通常在需要速度的地方使用 PLC - 对于较慢的过程，可以使用 DCS。通常会看到执行时间在 4-6 毫秒之间。对于大多数 PLC，您可以修改默认的最大循环监控时间。如果此时间到期，可以命令 CPU 停止或使用所需的逻辑触发中断。请注意，在许多情况下，大于 1 秒的扫描时间是“不可取的”！

根据我的经验，我发现几乎所有我工作过的 PLC 都不是由简单的梯形逻辑网络组成的。 PLC 不是物理继电器的简单表示。它们用于控制与大量不同设备/设备交互的复杂且通常是安全关键的过程。此外，在大多数情况下，您需要实施 SCADA 系统，并且可能需要考虑企业级应用程序（MES、ERP）系统。许多过程需要复杂的调度和逻辑控制算法——小瓶灌装、生物制药、电气、石油和天然气……有很长的清单。根据上面的链接，这取决于您的需要，但现代流程通常需要比由几个梯形网络组成的简单程序更多的需求

Answer 2

更“现代”的编程语言（实际上 ST 比 C 更现代）通常也意味着程序更复杂，这在 PLC 世界中应该避免。它们是实时机器，其周期时间、可维护性、稳健性和清晰度比普通 PC（不是 RT）和嵌入式世界重要得多。如果 PLC 的编程方式与大多数手持设备相同，那么我们将生活在一个开灯完全是随机行为的世界，因为动力装置只是因为编程错误而倾斜。

Murrays 的答案比我写的要好，但由于我还不能发表评论，所以我想强调我在这里写的这些部分。