第一篇：
Programmable Logic Controller Technology
Introduction
PLC( programmable logic controller ) is actually an industrial microcontroller system (in more recent times we meet processors instead of microcontrollers) where you have hardware and software specifically adapted to industrial environment. It is a device that was invented to replace the necessary sequential relay circuits for machine control. The PLC works by looking at its inputs and depending upon their state, turning on/of its outputs. The user enters a program, usually via software or programmer that gives the desired result.
Black schema with typical components, which PLC consists of, is found in Fig .8-1.Special attention need to be given to input an output, because in these blocks you find protection needed in isolating a CPU blocks from damaging influences that industrial environment can bring to a CPU via input lines. Program unit is usually a computer used for writing a program (often in ladder diagram).
1.1 CPU-Central Processing Unit
Central Processing Unit (CPU) is the brain of a PLC controller. CPU itself is usually one of the microcontrollers. Aforetime these were 8-bit microcontrollers such as 8051, and now these are 16-bit and 32-bit microcontrollers. Unspoken rule is that yoursquo;ll find mostly Hitachi and Fujicu microcontrollers in PLC controllers by Japanese makers, Siemens in European controllers, and Motorola microcontrollers in American ones. CPU also takes care of communication, interconnectedness among other parts of PLC controller, program execution, memory operation, overseeing input and setting up of an output. PLC controllers have complex routines for memory checkup in order to ensure that PLC memory was not damaged (memory checkup is done for safety reasons). Generally speaking, CPU unit makes a great number of check-ups of the PLC controller itself so eventual errors would be discovered early. You can simply look at any PLC controller and see that there several indicators in the form of light diodes for error signalization.
1.2 Memory
System memory (today mostly implemented in FLASH technology) is used by a PLC for an process control system. Aside from this operation system it also contains a user program translated from a ladder diagram to a binary form. FLASH memory contents can be changed only in case where user program is being changed. PLC controllers were used earlier instead of FLASH memory and have had EPROM memory instead of FLASH memory which had to be erased with UV lamp and programmed on programmers. With the use of FLASH technology this process was greatly shortened. Reprogramming a program memory is done through a serial cable in a program for application development. Use memory is divide into blocks having special functions. Some parts of a memory are used for storing input and output status. The real status of an input is stored either as “1” or as “0” in a specific memory bit. Each input or output has one corresponding bit in memory. Other parts of memory are used to store variable contents for variables used in user program. For example, timer value, or counter value would be stored in this part of the memory.
1.3 Programming a PLC Controller
PLC controller can be reprogrammed through a computer (usual way), but also through manual programmers (consoles). This practically means that each PLC controller can programmed through a computer if you have the software needed for programming. Todayrsquo;s transmission computers are ideal for reprogramming a PLC controller in factory itself. This is of great importance to industry. Once the system is corrected, it is also important to read the right program into a PLC again. It is also good to check from time to time whether program in a PLC has not changed. This helps to avoid hazardous situation in factory rooms (some automakers have established communication networks which regularly check programs in PLC controllers to ensure execution only of good programs ). Almost every program for programming a PLC controller possesses various useful options such as: forced switching on and off the system inputs/outputs(I/O lines) , program follow up in real time as well as documenting a diagram. This documenting is necessary to understand and define failures and malfunctions. Programmer can add remarks, names of input or output devices, and comments that can be useful when finding errors,or with system maintenance. Adding comments and remarks enables any technician（and not just a person who developed the system）to understand a ladder diagram right away. Comments and remarks can even quote precisely part number if replacements would be needed. This would speed up a repair of any problems that come up due to bad parts. The old way was such that a person who developed a system had protection on the program. So nobody aside from this person could understand how it was done. Correctly documented ladder diagram allows any technician to understand thoroughly how system functions.
1.4 Power Supply
Electrical supply is used in bringing electrical energy to central processing unit. Most PLC controllers work either as 24V DC or 220V AC. On some PLC controllers yoursquo;ll find electrical supply as a separate module. Those are usually bigger PLC controllers, while small and medium series already contain the supply module. User has to determine how much current to take from I/O module to ensure that electrical supply provides appropriate amount of current. Different types of module use different amounts of electrical current. This electrical supply is usually not used to start external inputs or outputs. User has to provide separate supplies in starting PLC controller inputs or outputs because then you can ensure so called “pure” supply for the PLC controller. With pure supply we mean supply where industrial environment can not affect it damagingly. So
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第一篇翻译：
可编程逻辑控制器技术
介绍
PLC（可编程逻辑控制器）实际是一个工业控制系统（近来我们看到更多的是用处理器来取代微控制器），在软件和硬件都配备的条件下，适合应用于工业环境。PLC的发明是相当必要的，它代替了传统的依靠由继电接触器电路来控制电机。PLC的工作原理是根据它的输入信号和工作状态来确定输出。用户通常是通过软件或编程输入一个程序，来输出所需要的结果。
如图8-1所示，PLC是由典型的黑色构件组成。特别需要注意的是它的输入和输出，因为在这些模块上，工业环境会给CPU一个输入线，所以很有必要将CPU模块隔离以保护其免遭有害的影响。程序单元通常是用计算机来编写程序（一般是梯形图）。
1.1 CPU的中央处理单元
中央处理单元（CPU）是一个PLC的主控制器。一般CPU本身是一个微控制器。通常这些都是8位微控制器，如8051 ，现在的这些是16位和32位微控制器。潜规则是，你会发现用在PLC控制器上的微控制器多数是由日本生产的日立和富士通，欧洲的西门子控制器，和美国的摩托罗拉微控制器。CPU也负责通讯，与PLC控制器的其它部分相互联系，如程序执行，内存操作，监督输入和设置输出。PLC控制器拥有复杂的程序用于内存检查，以确保PLC内存不被损坏（内存检查是为了安全原因而作出的）。一般来说，CPU单元多数用来检查PLC控制器本身，所以有可能出现的错误很早就会被发现。你可以简单地看任何PLC控制器,查看错误信号在发光二极管上的种种指示形式。
1.2 内存
系统内存（今天主要是在FLASH技术上实现）用于一台PLC的过程控制系统。除了这个操作系统它还包含用户程序将梯形图翻译成二进制的形式。 FLASH存储器的内容仅在用户程序改变下可以改变。PLC控制器较早被用来代替闪存，EPROM存储器代替了那些只能依靠紫外线灯等擦除内存并依靠程序员来编程的FLASH存储器。在FLASH技术的作用下这个过程被大大的缩短了。重组程序内存通过程序中的串行通讯用于应用程序开发。使用内存被划分成多个具有特殊功能的模块。存储器某些部分用来存储输入状态和输出状态。一个输入信号的实际状态是用1或0存储在一个特定的存储位。每一个输入信号和输出信号在内存里都有一个位与之相对应。内存的其他部分用来存储用户程序中使用的变量以及变量的内容。例如，定时器的值和计数器的值都将被存储在这部分内存里。
1.3 PLC控制器的编程
PLC控制器可以通过计算机（常用的方式）进行编程，还可以通过手动编程器（控制台）编程。这实际上意味着如果你有需要的编程软件那么每个PLC控制器都可以通过计算机进行编程。今天的传输计算机是非常适合在工厂对PLC控制器进行编程的。这对工业有着非常重要的意义。一旦系统被刷新，重新读取正确的程序到PLC就很重要。还可以定期检查PLC中的程序是否改变了。这有助于避免在工厂车间发生危险状况（部分汽车制造商建立了通信网络，定期检查项目中的PLC控制器，以确保执行的程序是正确的）。几乎每一个编程PLC控制器的程序都具备各种有用的选项，如：强制开关系统的输入/输出（I / O线），程序实时跟踪和记录图。这个记录对于理解，检查错误和故障都是很有必要的。程序员可以添加标记，输入或输出设备名称，当发生故障或者系统维护时，注解都很有帮助。添加注释和标记可以使技术人员（不仅仅是开发人员）马上明白梯形图。如果需要更换零件，注释和标记甚至可以准确地引用零件号码。这将加快由于损坏零件而引起的任何问题的修理速度。传统方式中，开发系统的人必须保护这个程序，除了这个人没有人能理解它是如何完成的，所以正确记录的梯形图可使任何技术人员都能彻底理解系统的功能。
1.4 电源
供电是将电能供给中央处理单元。大部分PLC控制器是在24V直流或220V交流电下工作。某一些PLC控制器，它的电源是作为独立的模块。这些通常是更大的PLC控制器，而中小型系列已经包含电源模块。用户必须确定I/O模块需要多大电流，以确保电源提供适当的电流。不同类型的模块使用不同的电流量。该电源一般不用于启动外部输入或输出。用户必须提供独立的电源启动PLC控制器的输入或输出，因为这样可以保证所谓的PLC控制器“纯”供应。使用纯电源意味着工业环境不会严重影响到它。一些较小的PLC控制器，给它们的输入提供的电压是来自于已经嵌入PLC里面的小型电压源。
1.5 PLC控制器的输入
一个自动化系统的智能化在很大程度上取决于一个PLC控制器从不同类型的传感器和输入设备上读取信号的能力。键，键盘和功能开关是人与机器之间关系的基础。另一方面，为了检测工件，在运动观的一种机制，检查压力或液位需要特定的自动设备，如接近传感器，边缘开关，光电传感器，液位传感器。因此，输入信号可以是逻辑（开/关）或模拟量。小型PLC控制器通常只有数字输入线，而大型的也可以通过特殊的单元将模拟量输入连接到PLC控制器。最常见的一个模拟信号是通过各种传感器所产生的4到20毫安的电流信号和毫伏电压信号。传感器通常用作PLC的输入。你可以获得不同用途的传感器。他们可以检测到一些地方存在测量温度，压力，或一些其他的物理量等（如电感式传感器可以计数金属物体）。其他设备也可以作为PLC控制器的输入。智能设备如：机器人，视频系统等，它们往往能够发送信号到PLC控制器的输入模块（例如，当机器人完成了将物体从一个地方移动到另一个地方时，可以发送一个信号给PLC控制器作为输入信号）。
1.6 输入界面调整
调整界面可视为在输入线和CPU单元之间放置一个接口。界面调节的目的是为了保护CPU免遭外部环境中不成比例信号的影响。输入调整模块是为了转换一个与CUP单元相合适的标准逻辑（如从传感器输入的24V直流必须转换为DC 5V信号给CPU，以便能够对其进行处理）。这通常是通过光电隔离，这种功能可以查看图8-2。光电隔离意味着外部环境和CPU单元之间没有电连接。它们是“光学”隔开，或者换句话说，信号通过光传输。其工作原理很简单。外部设备带来了一个信号，传输到LED上使其亮，其光又煽动照片晶体管从而开始导通，这在CPU认为是逻辑零（集电极和发射器之间的电源电压降至低于1V以下）。当输入信号停止，LED二极管熄灭，晶体管停止导通，集电极电压增大，CPU接收到逻辑1的信息。
1.7 PLC控制器的输出
自动化系统如果不与某些输出设备相连接是不完整的。一些最常用的设备如电机，电磁阀，继电器，指示灯，和类似的声音信号。通过启动电机，或继电器，PLC可管理或控制一个单一的系统，如产品分类系统一直到复杂的系统，数控机床的定位头服务系统。输出类型可以是模拟量或数字。数字输出信号可以作为一个开关，它连接和断开连接线。模拟输出是用来产生模拟信号（例如，电机速度是由对应速度所需的电压控制）。
1.8 输出接口调整
输出接口类似于输入接口，如我们看到的图8-3。 CPU带来了一个信号使LED二极管发光。光煽动光电晶体管开始导电，从而集电极和发射极之间的电压下降到0.7V，并连接到输出装置，将此视为一个逻辑零。相反地，它意味着一个信号在输出端存在，并且被解释为逻辑1。光电晶体管没有直接连接到PLC控制器的输出端。光电晶体管和输出端之间通常有一个继电器或一个大的晶体管以能确保能够打断更强的信号。
1.9 扩展线
每一个PLC控制器的输入/输出线数量都是有限的。需要时可以由系统扩展通过扩展线连接的某些额外模块来增加，每个模块可以包含扩展的输入线和输出线。当然，在PLC控制器的扩展模块上也可以有不同性质的输入和输出(例如继电器输出控制器和晶体管输出可以在同一个扩展模块中)。
2.1 PLC运行过程
PLC的工作就是不断的扫描程序，我们可以把这个扫描周期视为三个重要的步骤，如图8-4所示。（PLC的工作过程）通常不止这三个步骤，但我们可以专注这三个重要的部分而不必考虑其它的。一般其他的部分是用来检查系统以及更新当前内部计数器和定时器的值。
第二遍翻译：
PLC的发展和未来
一、PLC概述
可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。
70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了如下的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。
可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。
可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。
二、PLC的历史
1968年，Richard E. Morley创造出了新一代工业控制装置可编程逻辑控制器(PLC),现在，PLC已经被广泛应用于工业领域，包括机械制造也、运输系统、化学过程设备、等许多其他领域。初期可编程控制器只是用一种类似于语言的软件逻辑于代替继电器硬件逻辑，并且使开发时间由6个月缩短到6天。
虽然计算机控制技术已经产生，但是PLC控制因为它的高性能、成本低、并且对恶劣的环境有很强的适应能力而在工业控制的广泛应用中保持优势。而且，尽管硬件的价格在逐渐下跌，据估计，根据Frost和Sullivan对PLC市场的调查研究表明，每年销售硬件的价格要比销售PLC的价格（一千五百万）至少多出八十亿美元。PLC的创造者Richard E. Morley十分肯定的认为目前PLC市场是一个价值五十亿的工业
虽然PLC广泛应用于工业控制中，PLC控制系统的程序依然和语法有关。和软件过程一样，PLC的软件设计也以同样的方式会遇到软件错误或危机。Morley在演讲中着重强调了这个方面。
如果房子建造的像软件过程一样，那么仅仅一只啄木鸟就可以摧毁文明。特别的，PLC程序要解决的实际问题是消除软件错误和减少老式梯形逻辑语言的花费。尽管PLC的硬件成本在继续下降，但是在工业控制上减少梯形逻辑的扫描时间仍然是一个问题，以至于可以用到低耗时的PLC。
一般来说，和其他领域相比生产PLC的周期要短很多。例如，在实践中，VISI设计是一种有效的计算机辅助设计。PLC不需要使用目前的以软件设计为基础软件工程方法论，因为PLC程序要求对软件和硬件搜都要考虑到。因此，软件设计越来越成为花费动力。在许多的工业设计工程中，多数人力分配给了控制系统设计和安装，并且他们被要求对PLC进行程序测试和错误排除。
再者，PLC控制系统不适合设计对适应性和重构有越来越多要求的生产系统。一个更深入的问题是在大规模的工程中软件越来越复杂，促使要有一个系统化的设计方法论。
主题的客观性是为PLC自动控制系统建立一个系统化的软件设计方法论。这个设计方法论包括以状态转换模型为基础的精确的描述，这个转台转换模型是自动控制系统的抽象系统。方法论还包括一个逐步的设计过程，并且要设置一个设计规则，这样才能为一个成功的设计提供导向和方法。这项研究的真正目的是找到一个减少控制软件发展过程的不稳定性的方法，也就是说，减少程序和调试时间以及他们的变化，以增强自动控制系统的适应性，并且通过调整软件使得软件可以再度使用。这样的目的是为了克服目前程序策略的不足之处，而目前的程序策略是以个人软件开发者的经验为基础的。
三、现今的PLC
从结构上分，PLC分为固定式和模块式两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。
运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。
中央处理器(CPU)是PLC控制器的大脑。通常CPU本身就是一个微控制器。起先是8位微控制器例如8051,现在发展为16位和 32位微控制器。你会发现大部分由日本制造商制造的PLC中是日立和Fujicu的微控制器,西门子的微控制器多应用在欧洲的PLC中,摩托罗拉生产的微控制器则独占美国市场。CPU同样关注通信, PLC控制器,操
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