本文分享自中移OneOS微信公众号《工业控制-PLC简介》。



先来一段比较拗口的概念性描述：
工业控制系统是由计算机和工业过程控制部件组成的自动控制系统。工业控制系统对数据进行采集与监测，并以控制信号的方式输出计算结果，最终实现设备的自动化运行或是对被控对象的管理与监控。由于大数据量和高速率传输的要求，自动控制系统与以太网逐渐结合，向网络化发展，其发展从CCS（计算机集中控制系统）、DCS（分散控制系统），到如今最为流行的FCS（总线控制系统）。

Q1:如何完成数据（压力、位移、速度、加速度、温度、流量等）的采集和控制?
A:传统的自动控制系统采用一对一的I/O连接方式，即每个对象都需要单独和控制器连接，如果信号数量繁多，线路连接就会很复杂，如下图所示：
但随着Fieldbus技术的出现，这一问题得到很大改善，工业设备通过总线的拓扑方式连接。总线连接方式设计简单，减小后期维护成本，并且由于Fieldbus的实时性，能较大提高信号传输的准确度，减少传送误差。

Q2:控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统?
A:开环控制只受输入的影响，无反馈，控制精度和抑制干扰能力较差，比如生活中使用的风扇就可以理解为开环控制系统，设定好挡位，风扇转速就基本是一定的，无反馈，不能根据环境温度自动转速。
而闭环控制系统是建立在反馈的基础上，通过输入值和期望值的偏差进行系统控制，可以得到较好的控制性能，比如冰箱的控制系统就是闭环控制系统，它会根据冰箱内实际温度进行调节。


再来一段拗口的描述：
控制器是整个控制系统的核心部件，目前使用最广泛的是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，PLC是一种在工业上广泛应用的数字运算控制器，基于可编程的存储器，其执行逻辑运算、顺序控制、数学计算等操作，控制各种工业设备。
在这里不得不提PLC中一种关键技术—循环扫描执行方式：
在一个扫描周期内，PLC执行过程分为三步：输入、计算、输出。系统启动后，PLC会依次扫描系统各个输入点（例如外接传感器），读取各输入点数据，输入的数据按照既定程序进行计算，最终根据计算结果输出相应的控制信号。控制器系统就一直按照用户设定的扫描周期周而复始执行输入、计算、输出。
下面以锅炉的温度调节控制为例来解释为什么循环扫描的执行方式非常适合于工业过程控制。
该温度调节系统的作用是让锅炉内的温度保持稳定，设计的温度调节系统基本原理如上图所示，在每个扫描周期，PLC会计算设定温度和实际温度之差，然后将温度误差作为PID控制器的输入进行计算，计算结果转换为一定占空比的脉冲输出，进而控制功率模块，最终输出电压控制发热管，保持炉内温度稳定。PID控制器可以让整个系统达到一定的控制要求（动态误差、静态误差、超调、稳定时间等），让系统调控能够更加快速稳定。

来源：中国移动OneOS