机器的大脑（一）

每个人都有各自的梦想，但有一个梦想，也许是全人类共通的——那就是把自己从重复枯燥的工作中解脱出来，享受自由自在的悠闲时光。用机器替代人力，就是为了实现这个梦想。而运动控制器，就是替代人的大脑。             

一台完整的机器，一般由动力部分、传动部分、控制部分、执行部分组成。以手表为例，动力部分是发条，传动部分是里面的那些齿轮，执行部分是时分秒针，机械表的控制部分是融合到了传动部分里面的。控制部分就是协调动作，实现功能的大脑。

电气控制的方式有很多，比如继电器电路控制，PLC控制，单片机控制，运动控制卡控制等。接下来主要从最常用的PLC、运动控制卡和机械手臂来总结。

PLC

PLC的直译名是可编程逻辑控制器，因为其一开始只是用来做逻辑控制的，不过如今PLC的功能已经多样化了，可以进行数据通讯和数据处理。但逻辑控制还是主体。PLC的品牌有很多，各有特点，主流的PLC都是国外的，像欧姆龙、松下、西门子、三菱等，国内的等还不怎么被市场认可。

从本质来说，PLC就是PLC程序根据输入来控制输出，输入是外界变化的体现，输出是为了改变外界。举个生活中的例子，晚上张三看到天黑了，于是他把灯打开了。看到天黑就是一个输入，开灯就是输出。这时候完全可以用PLC代替张三，通过光传感器感应天黑作为输入，通过一个继电器输出信号控制开灯。那个开灯的张三就可以去做别的事，这也是自动化的目的，用机器把人解放出来。

输入

一开始PLC的输入只有数字信号0和1，随着发展，PLC也可以进行通讯，所以通讯也算一种特殊的输入。外部的变化都是通过输入来告诉PLC程序的，比如说通过各种感应器获取外部信息，通过通讯获取外部指令。外部的信息千奇百怪，但最后都是转化为电信号，也就是转化为电平的高低。在实际应用中，电压的数值是不断波动的，那怎么区分高电平和低电平呢？还好波动是有范围的，所以我们可以用电压范围来区分，比如一个PLC上的输入说明如下：

表示低于2.4V为低电平，高于19.2V为高电平，这样PLC就可以得到稳定的0和1信号了。其实手机信号也是类似的原理，只是手机接收的是有起有伏的电磁波，要转换为手机识别的数字信号，也是将一串电磁波根据波峰波谷来分为一串0和1的组合。再回到PLC的输入，外部的信息变成了0和1两种状态，就可以用来作为PLC程序的条件了。

PLC程序

如果说PLC是机器的大脑，那PLC程序就是大脑的思考。PLC程序最基本的就是逻辑或与非的运算。以买东西举例，这个产品外形美观，价格合适，功能强大，我们决定买它。这里面外形、价格和功能相当于是三个“与”的输入条件，只要任何一个不满足，就“不买”，而都满足就得到“买它”的这一决定。PLC程序一方面对外部信息做出反馈，另一方面也加一些自己的私活，比如程序中可以加入延时，加入循环，加入中转等。针对不同的PLC，程序指令各不相同，但总体来看，其实实现的功能基本相同，实现的方式也大同小异。PLC程序很能体现逻辑能力，逻辑清晰者，写的程序也会简洁明了。PLC程序只是思考，只是做决定，但真正把决定表达出来，还需要输出来实现。

输出

输出与输入很相像，只是输入是作为外部信息的反馈，而输出是为了对外部产生影响。输出一般也是输出一个电平信号（通过通讯输出信息也算输出，这里不做讨论），通过这个电平信号就可以控制外部的电路。比如用这个信号接通一个开关，就可以点亮一盏灯或者启动电机；用这个信号控制一个电磁阀，就可以控制相应的气路系统。

所以从在自动化中的功能来说，PLC就是一个接收外部信息，并对信息进行加工处理，最后再对外部施加影响的系统。个人总结，如有错漏，欢迎指正。

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