常用通信接线盒

梯形图 (LD) / 继电器逻辑 / 梯形逻辑

图片来自 PLC 编程语言简介

梯形图又称梯形逻辑或继电器逻辑，是一种广泛使用的图形编程语言，它模仿了 PLC 设备开发之前过程控制中使用的原始继电器逻辑和接线图。梯形图非常适合简单的开关接口、逻辑控制和安全联锁，在现代 PLC 编程中仍然受到青睐，因为它易于上手，而且逻辑一致，梯形图的每个梯级都详细说明了从上到下、从左到右读取的输入和控制设备。

功能块图 (FBD)

图片来自 在 Siemens TIA Portal 的功能块图 (FBD) 中使用用户定义功能块 (UDFB)

功能块图 (FBD) 是 PLC 的图形编程语言，用于描述控制过程中输入和输出变量之间的功能关系。

图形中的每个方块都用来表示不同的逻辑运算或编码功能。这些方块之间从左到右的连接和流线显示了数据在这些功能之间流动的路径。FBD 非常适合用于过程控制和 PID 循环，因为功能块和循环路径非常匹配。

顺序功能图 (SFC)

图片来自 Crouzet PLC 顺序功能图 (SFC) 编程简介

顺序功能图 (SFC) 是 PLC 中使用的一种图形编程语言，适用于具有多种操作状态或需要状态机图的操作。SFC 看起来像流程图，方框代表步骤（所需操作）、转换功能（控制步骤间的流程）和分支（如果流程需要按并行顺序运行）。SFC 非常适合用于状态机和机器序列建模，因为可以通过逻辑控制输入和操作对流程进行建模。

结构化文本 (ST)

图片来自使用 Siemens TIA Portal 构建结构化文本用户定义功能块 (UDFB)

结构化文本 (ST) 是一种基于文本的编程语言，用于对 PLC 进行编程，与 C++ 或 Pascal 等常用计算机编程语言更为相似。由于 ST 的语法结构和高级编程语句列表，可以轻松实现编码循环、逻辑值计算和数据处理例程，这对于具有传统计算机编程背景的 PLC 程序员来说是一个很好的起点。

指令表 (IL)

指令表 (IL) 是一种基于文本的 PLC 编程语言和低级编码语言 (IL)，类似于汇编编程语言，具有直接的操作语句和数据控制操作。

在 2012 年发布的第三版 IEC 61131-3 标准中，IL 已被弃用，不建议用于新项目。由于工业 PLC 硬件的支持时间较长，某些 PLC 硬件仍可使用并提供支持。它正逐渐被淘汰，取而代之的是其他更灵活的编程语言。

CODESYS

符合 IEC 61131-3 标准的软件开发环境，得到了多家 PLC 制造商的认可，因此开发人员可以构建一个不完全依赖于单一制造商的开发环境。

其他语言

随着 PLC 处理能力的提高，越来越多的编程语言（包括 C++ 和 Python）被普遍用于 PLC 编程。这些灵活的现代语言在 PLC 与其他应用（如与 PC 和其他工作站联网）之间充当着中间层。不过话说回来，如果在涉及实时控制的关键应用中引入非 IEC 61131-3 语言，仍有几项弊端需要纳入考量——例如冗余架构实现难度，以及软件全生命周期的维护成本。

热门编程内容

电机控制 / 电机

电机最简单的应用之一是为风扇、泵或传送带提供旋转动力。

大多数电机需要额外的电路和组件，如用于直流电机的电机驱动器或用于控制大型交流电机的变频器 (VFD)。

电磁阀 / 继电器 / 接触器

通过让电流通过线圈来产生运动的机电装置。

电磁阀由线圈和置于线圈内的可移动柱塞（也称为衔铁）组成。当向线圈端施加电流时，就会产生磁场，使衔铁移动，从而将电能转化为机械力。电磁阀响应时间快、体积小、操作简单，是流体和气体阀门控制等工业应用中的常见之选。

继电器是一种利用低功率电信号控制和切换高功率电路的装置，由一个产生磁场的线圈和一个单独的开关电路组成，当磁场产生时，开关电路就会关闭电路。通常情况下，继电器在大功率侧可切换高达几安培的电流和几百伏的电压，但具体额定功率取决于设备和应用。继电器设计简单可靠，是工业和汽车应用中电源开关的常见之选。

接触器是一种利用低功率电信号控制和切换高功率电路的装置。与开关侧只能切换几安培电流的继电器不同，接触器可以切换数十或数百安培的电流和数千瓦的电能。大多数接触器都具有坚固的设计和内部组件，因此在切换风扇和电机等大功率电力负载时，接触器是首选。

电气驱动

机械定位装置，通常由旋转运动源（如电机）提供动力，通过机械转换产生线性运动。这包括：

• 滚珠丝杠驱动：利用中心轴与螺母之间的滚珠轴承，适用于需要高精度和高稳定性的应用场景
• 丝杠驱动：适用于追求低成本与简单性的应用场景
• 皮带驱动：使用齿带提供运动

流体动力（气动/液压）

有些自动化系统通过加压让流体（可能是空气或油）移动来提供动力。这些气动（空气驱动）或液压（液体驱动）系统是可快速安装的连接组件，可为设备提供线性或旋转动力。

气动（空气驱动）系统通常在 60 至 120 PSI 的低压下运行，由空气压缩机和适当大小的储气罐提供动力。液压（液体驱动）系统的工作压力要高得多，从 800 到 5000 PSI 不等，工作液体为油。产品包括：

• 夹具
• 压缩机
• 歧管
• 管道

指示灯 / 报警器

有多种设备可连接到自动化系统，用于向操作员通报系统状态和运行条件。最简单、最直接的当属指示灯和声音报警器。

经典的塔灯可提供颜色编码的状态灯光，告知车间现场工作人员机器的运行状态，或者是否存在需要清除的故障。有些只是简单的指示灯，而另一些塔灯设备则是联网终端设备，可通过网络进行远程控制或发送消息。

蜂鸣器、扬声器或其他发声器等音频设备也可用于指示机器状态，以在嘈杂车间中引起人们注意。

热门执行器内容

气压

压力传感器可以测量（气体或液体）的压力大小。这样做通常是为了保持系统内的安全和高效运行。根据测量方法的不同，压力传感器分成几种不同的类型。最常见的类型包括：

• 表压 - 测量相对于当前本地大气压力的压力
• 绝压 - 测量相对于完全真空的压力
• 差压 - 测量两个压力点之间的压力差，通常是两个容器之间的压力差

光电

光电传感器可以通过测量传输光束的变化来判断物体的存在（或测量距离）。当光束被遮挡或阻断，导致接收传感器无法接收到光时，即可推断出物体的存在，并采取相应行动。

飞行时间和距离传感器类似，但它们发射并接收反射回来的光束。通过测量光束从物体反射回来所需的时间，可以确定距离测量值。

接近

接近传感器无需物理接触即可检测物体的存在和距离。可用于物体检测、安全联锁以及验证物体是否存在（用于质量控制）。

以下是一些常见的接近传感器工作方式：

• 电感式 - 通过检测传感器向外投射的快速变化电磁场的变化，电感式传感器可以检测铁磁性（铁）和非铁磁性（非铁基）金属物体的存在。
• 电容式 - 当金属或非金属物体靠近电容式传感器时，会改变其静电场，从而产生干扰。
• 磁感式 - 通过巨磁阻 (GMR) 效应传感器或谐振电路的输出变化，可以检测到接近传感器表面的磁场存在，适用于检测已知物体何时接近，例如安全门或工具头。

温度

温度传感器能够测量热条件和制程中的局部温度，用于控制和监测，避免过热和热失控情况。温度传感器既可以是接触式的，也可以是通过改变电特性或测量红外能量来实现的。

距离

距离传感器用来确定传感器到物体（静止或移动）的距离，这对现代工厂来说非常重要。AMR 和其他机器人平台可以自行导航，并确保工作区域没有任何障碍物。

• 超声波式：这种传感器中有一个发射器，会发出一束短暂的高频声波，当这束声波击中物体时，部分声波会反射回接收器。超声波传感器的一个常见应用是在储罐内用于对液体和流体进行非接触式液位测量。
• 雷达式：与超声波类似，雷达传感器发出短暂的高频能量脉冲，并根据反射从表面弹回所需的时间来测量距离。不同的是，雷达使用的是微波无线电波而非声波。
• 激光雷达式：通过快速旋转激光等光源，并计算光线返回接收器所需的时间，即可得到与激光雷达传感器的距离。与雷达一样，它也能实现高精度。

旋转

旋转轴的速度或滑块的位置可以通过编码器来测量。编码器是一种机电设备，它将轴或转轴的位置或运动转换为模拟或数字输出信号。

力和称重传感器

称重传感器将力（如重量、压缩、拉伸或扭矩）转换为可测量的信号。随着施加力的变化，输出信号会按比例改变。称重传感器常用于工业应用中，用于控制承重能力、测量产品或随时间跟踪重量变化。

热门工业传感器产品

监管机构

• 美国职业安全与健康管理局(OSHA) - 美国劳工部下属政府机构，负责制定工作场所安全法规，旨在保护劳动者并预防工伤事故

• 保险商实验室 (UL) - 全球性组织，专门对电子产品进行质量检测与安全认证。
• 美国电气制造商协会 (NEMA) - 美国电气设备行业的协会组织，发布各类电气安全标准。
• 国际电工委员会(IEC) - 国际性标准组织，负责制定并发布涵盖所有电气、电子及相关技术的国际标准。

安全完整性等级 (SIL)

安全完整性等级 (SIL) 是一个功能安全领域的术语，用于描述安全设备所能提供的风险降低水平。依据 IEC 61508 标准，SIL 共分为四个等级，其中 SIL 1 可靠性最低，SIL 4 为最高安全等级。

对于 PLC 而言，这意味着需具备故障检测、执行安全状态以及维持认证运行的能力。

性能等级 (PL)

性能等级 (PL) 用于界定产品在安全功能上的表现能力（即避免发生危险失效的可能性）。PLe 代表危险失效可能性最低的等级（0.000001%～0.00001% 的概率）。

产品

安全光幕是一种光电保护装置，用于防止人员进入危险机械区域。它由一对发射器和接收器构成，在两者之间形成一道由红外光束组成的不可见防护屏障。当有任意光束被遮挡时，系统即刻发出信号将机器停机。

操作员安全踏垫属压敏式安全装置，铺设于危险机械附近的地面上。一旦有人踩踏上去，踏垫即可检测到人员存在并触发控制信号，通常用于停止或禁止机器运转。

安全联锁装置属机械或电气式保护设备，用于防止机械在不安全条件下运行。它们通常安装在可动防护罩、检修门或检修面板上，且直接接入机器的控制系统，当护罩开启或错位时，联锁装置就会阻止设备进行操作。

紧急停止开关（又称急停开关）属手动操作的安全装置及机械式开关，旨在用于在发生危险时立即停止机械设备运转。

锁定装置是一种物理安全工具，用于在维护、清洁或维修期间隔离电源开关，防止机械设备意外启动。它们是上锁/挂牌 (LOTO) 程序的核心组成部分，该程序由美国职业安全与健康管理局 (OSHA) 依据 29 CFR 1910.147 号标准强制执行。

激光扫描仪是一种非接触式保护装置，它使用激光束监测预设的保护区域。若有人员或物体侵入保护区，扫描仪即发出信号停止周边机械运转，从而避免伤害或设备损坏。

热门安全装置

条形码阅读器

条形码阅读器可以快速、有效地读取条形码标签，既支持一维条码，也支持二维方块条形码。由于这类系统只专注“读码”这一件事，实施起来通常更简单、吞吐量更高，但除此之外它们做不了别的事，且一般要求条形码清晰可辨。借助标准化数据与相对固定的标签贴附/经过位置，条形码系统非常适合用于物品追踪与物流场景——当物品经过固定扫描位时即可稳定读取。

机器视觉相机

机器视觉相机更擅长分析对象的特征，常用于缺陷管理与产品质量控制。通过将训练集中的“良品图像”与相机实时采集的数据做比对，可在最少人工介入下判定产品合格与否。机器视觉相机也能承担多项任务（包括读取条形码），但使用者需要在分辨率与帧率之间进行权衡，以控制系统整体带宽瓶颈。

2D 与 3D 视觉

2D 与 3D 机器视觉系统各有优缺点

机器视觉可以是 2D，也可以是 3D，具体取决于设置方式。虽各有侧重，但并没有绝对的优劣之分，关键差异在于：

• 2D 更擅长处理“平面/表面”信息，可用于存在感知、尺寸测量。2D 视觉系统通常用于物距（被拍物体到相机的记录距离）更明确、更固定的场合。
• 3D 视觉更擅长处理“体积/空间”信息，可用于深度感知以及到物体的距离测量等。3D 视觉更常见于动态环境，例如物体姿态或路径可能变化、又必须实现精确测量的情况。

热门机器视觉产品

电路保护和线路滤波器