plc什么是常开

在可编程逻辑控制器（PLC）的领域内，“常开”是一个描述触点默认状态的基础而核心的概念。它特指那些在设备未被激励、线圈未通电或按钮未被按下时，保持断开状态的物理或逻辑触点。理解“常开”是解读梯形图、设计控制逻辑以及进行故障诊断的基石。本文将深入剖析其物理本质、在编程中的逻辑表现、与“常闭”触点的辩证关系，以及在实际工业应用中的关键作用，为读者构建一个全面而深刻的认识框架。

       在工业自动化控制系统的广阔天地里，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， 简称 PLC）扮演着“大脑”与“神经中枢”的关键角色。它通过执行预先编写好的程序，指挥现场的各种执行机构，如电机、阀门、指示灯等，完成复杂的生产流程。而要理解PLC如何“思考”和“决策”，就必须从它最基本的逻辑构成单元——触点开始。其中，“常开”这个概念，犹如学习一门新语言时最先掌握的元音，看似简单，却贯穿始终，是构建所有复杂控制逻辑的起点。本文将带领您，由浅入深、从理论到实践，全方位地探索“常开”在PLC世界中的深刻内涵。

       一、追本溯源：物理世界中的“常开”触点

       在探讨PLC内部的逻辑之前，我们有必要先回到真实的物理世界。所谓“常开”，最初源于对继电器、按钮、行程开关等物理电器元件触点状态的描述。它的全称是“正常状态下断开（Normally Open， 简称 NO）的触点”。这里的“正常状态”，指的是该电器元件未被施加外部作用力或未通电时的自然、静止状态。

       以一个最经典的例子——绿色启动按钮为例。在您没有用手指去按压它的时候，按钮内部的一对触点彼此分离，电路在此处是断开的。此时，这对触点就是“常开触点”。只有当您按下按钮，内部的机械结构才使这对触点闭合，从而接通电路。同理，在一个继电器的线圈没有通电时，其所属的某些触点对处于断开状态，这些触点也被称为该继电器的“常开触点”。这种“无动作则断开”的特性，是“常开”最本质的物理定义。理解这一点至关重要，因为它构成了PLC编程中逻辑概念的现实基础。

       二、逻辑映射：PLC编程中的“常开”指令

       PLC编程，特别是使用最广泛的梯形图（Ladder Diagram， 简称 LD）语言，其设计灵感直接来源于早期的继电器控制柜电气原理图。在梯形图中，我们看不到实体的按钮或继电器触点，取而代之的是代表这些元素的“软元件”或“编程元件”。其中，最常用的就是“位”元件，例如输入继电器（X）、输出继电器（Y）、辅助继电器（M）等。

       在程序中，一个“常开触点”实际上是对某个“位”元件当前状态（通断或1/0）的一种“读取”或“判断”方式。当您在一个梯级（Rung）的左侧画上一个常开触点，并为其指定一个地址（如X0）时，您是在向PLC表达这样一个逻辑条件：“请检查输入点X0对应的那个物理开关（比如一个按钮）当前是否处于被接通（闭合）的状态。” 如果那个物理按钮被按下（闭合），则这个“常开触点”在逻辑上就表现为“导通”或“条件成立”，允许能流（Power Flow）通过它流向后续的指令。如果按钮未被按下（断开），则该“常开触点”逻辑上“断开”，阻止能流通过。在这里，PLC程序中的“常开”完美镜像了物理世界中“常开触点”的行为：它所关联的实际物理信号为“真”（接通）时，它才导通。

       三、镜像与对立：常开与常闭的辩证关系

       要深刻理解“常开”，就不能不提及它的孪生兄弟——“常闭”（Normally Closed， 简称 NC）。两者是一组完全对立统一的概念。物理上，“常闭触点”在元件未动作时处于闭合状态，动作时反而断开。在PLC梯形图中，“常闭触点”指令则执行相反的判断逻辑：它检查其关联的位元件状态是否为“假”（断开或0）。如果该位为0（如停止按钮未被按下），则常闭触点逻辑导通；如果该位为1（如停止按钮被按下），则常闭触点逻辑断开。

       这种对立关系是构建安全、可靠控制逻辑的核心。例如，在一个简单的电机启停电路中，启动信号往往使用“常开”逻辑（按下X0，电机Y0启动），而停止信号和过载保护信号则必须使用“常闭”逻辑接入（当停止按钮X1未被按下，或热继电器X2未过载时，电路才可能导通）。这意味着，停止或故障信号在正常情况下是“畅通无阻”的，一旦发生异常（按下停止或过载），信号才被切断，从而确保安全停机。混淆“常开”与“常闭”的逻辑，轻则导致设备无法正常工作，重则可能引发安全事故。

       四、状态之眼：常开触点的信号检测功能

       在PLC控制系统中，大量的“常开”指令被用于检测各种现场设备的状态。这些现场设备的状态通过传感器（如接近开关、光电开关）转换为开关量信号，送入PLC的输入模块。在程序中，工程师使用“常开触点”来轮询这些输入点的状态。

       例如，一个用于检测工件是否到达指定工位的接近开关，当其感应到金属工件时，会输出一个“接通”信号给PLC的输入点I0.0。在控制程序中，一个地址为I0.0的“常开触点”就被用来判断：“工件是否已到位？” 只有当I0.0变为“真”（即接近开关动作），这个常开触点才导通，进而触发后续的夹紧、加工或传送动作。在这里，“常开触点”充当了程序感知外部世界的“眼睛”，它只在期待的事件发生时，才传递“条件满足”的信号。

       五、逻辑构建的基石：串联与并联中的常开

       单个的“常开触点”只能表达最简单的条件。在实际的工业控制中，复杂的工序往往需要多个条件同时满足或任一满足才能执行下一步。这时，就需要将多个“常开触点”（以及“常闭触点”）通过串联和并联的方式进行组合。

       串联，在梯形图中表现为触点的纵向连接，其逻辑含义是“与（AND）”。例如，要启动一台大型设备，可能需要同时满足“主电源已合闸”（常开触点M100）、“操作模式选择为自动”（常开触点M101）、“无紧急停止信号”（常闭触点X10）等多个条件。只有当所有这些串联的触点都导通时，能流才能到达线圈，启动设备。这体现了多条件安全互锁的思想。

       并联，则表现为触点的横向并列，其逻辑含义是“或（OR）”。例如，一个报警灯可能在多种故障情况下被点亮：电机过载（常开触点M200）、压力超高（常开触点M201）或温度超限（常开触点M202）。只要其中任何一个故障条件成立（其常开触点导通），报警灯（Y50）就会得电点亮。通过串联与并联的灵活运用，“常开”与“常闭”这些基本元素得以构建出纷繁复杂、功能强大的控制逻辑网络。

       六、虚实结合：内部辅助继电器的妙用

       PLC的“常开”指令所关联的对象，远不止物理输入（X）和输出（Y）。内部辅助继电器（M）或状态继电器（S）等软元件，是编程中极为重要的中间变量。它们没有直接的物理输入输出端子对应，但其“位”状态可以在程序内部被任意置位、复位和引用。

       例如，我们可以用一个“常开触点”来检测某个复杂的工艺流程是否完成。这个“完成”状态可能由一系列步骤共同决定，最终被汇总并置位到一个内部标志位M500上。在后续的程序中，我们无需重复判断所有步骤，只需使用一个针对M500的“常开触点”，即可得知整个流程是否就绪。这使得程序结构更加清晰，逻辑层次分明。对内部继电器“常开”状态的使用，体现了PLC编程从“硬接线逻辑”向“软件逻辑”升华的关键一步，极大地增强了程序的灵活性和可读性。

       七、时序控制的核心：常开与定时器、计数器

       时间控制和计数控制是自动化中的常见需求，而“常开”指令与定时器（T）、计数器（C）的配合是实现这些功能的基础。通常，一个定时器的线圈由某个“常开触点”的逻辑组合来触发。当该触点导通时，定时器开始计时。

       更重要的是，定时器本身会提供一个“定时完成”的标志位（通常是一个“常开”触点）。在程序中，我们可以使用这个定时器的“常开触点”来判断计时是否已到。例如，电机Y10启动后，需要运行30秒后自动停止。我们可以在启动Y10的同时触发一个30秒的定时器T0。然后，在控制Y10停止的逻辑中，加入一个T0的“常开触点”。当30秒时间到，T0的“常开触点”导通，从而切断Y10的保持电路。计数器的工作原理类似，其“计数达到”的触点也以“常开”的形式供程序判断。在这里，“常开”成为了连接事件与时间/数量尺度的桥梁。

       八、程序流程的舵手：步进顺序控制中的常开

       在顺序控制或流程控制中，例如使用步进梯形图（Sequential Function Chart， 简称 SFC）或利用置位复位指令实现的顺序流程，“常开”指令扮演着“转移条件”的关键角色。每一个工艺步骤（或称为“状态”）向下一个步骤的转移，都需要一个或多个条件来触发。

       这些转移条件，通常就是由一系列“常开”和“常闭”触点组合而成的逻辑判断。例如，在“步骤一：夹紧工件”完成后，需要转移到“步骤二：钻孔”。转移的条件可能是“夹紧到位传感器信号”（常开触点X3）为真，并且“钻头已退回原点”（常开触点X4）为真。只有当这两个“常开触点”同时导通（即串联逻辑），PLC才会认为转移条件满足，从而激活下一步序，关闭当前步序。通过精确设计这些转移条件中的“常开”逻辑，工程师得以严谨地控制整个生产流程的节奏与顺序。

       九、安全逻辑的守护者：急停与安全回路的常开应用

       在涉及人身和设备安全的场合，“常开”触点的应用需要遵循“安全失效”原则。这与之前提到的停止按钮使用“常闭”逻辑并不矛盾，而是从不同层面考虑。对于最高级别的安全信号，如紧急停止按钮，其硬件接线通常确实采用“常闭”触点串联成安全回路，以确保线路断裂时也能触发停机。

       然而，这个安全回路的状态信号送入PLC后，在软件逻辑层面进行诊断和处理时，却常常用到“常开”判断。例如，PLC会用一个“常开触点”持续监测这个安全回路输入点的状态。在正常运行时，该输入点应为“真”（因为常闭回路导通），其“常开触点”在程序中导通，允许设备运行。一旦急停被拍下或安全回路断开，该输入点变为“假”，其“常开触点”在程序中立即断开，从而在软件层面也执行停机逻辑。同时，程序还可以通过另一个“常开”逻辑来检测这个安全信号是否异常丢失（如断线），并触发报警。这种硬件“常闭”与软件“常开”监测的结合，构成了纵深的安全防护体系。

       十、故障诊断的线索：利用常开进行状态追踪

       当自动化设备出现故障时，熟练的工程师会通过PLC的在线监控功能，观察程序中各个“常开”、“常闭”触点的实时通断状态，这被称为“状态追踪”或“信号流追踪”。通过观察哪一个预期的“常开触点”没有在应该导通的时候导通，或者哪一个不该导通的“常开触点”错误地导通了，可以快速定位故障源头。

       例如，一台设备不执行加工动作。工程师在线监控程序，发现控制加工动作的线圈前，有一个关键的条件—— “工件夹紧确认”信号（常开触点I2.5）处于断开状态。于是，故障排查范围立刻从整个程序缩小到与I2.5相关的硬件：可能是夹紧气缸的磁性开关损坏、线路松动，或是气缸本身未动作。这种基于“常开”触点逻辑状态的诊断方法，是PLC系统维护中最实用、最核心的技能之一。

       十一、编程思维的体现：常开的抽象与复用

       在模块化、结构化编程日益流行的今天，对“常开”的理解也需超越单个触点的层面。一个功能块（Function Block）或子程序的“使能”输入，本质上就是一个高级的“常开”条件。只有当这个使能条件为真时，该功能块内部的逻辑才会被执行。

       更进一步，工程师可以将一系列复杂的、可重复使用的逻辑（例如一个完整的电机控制功能，包含启动、停止、互锁、报警）封装成一个用户自定义的功能块。这个功能块对外提供几个关键的“常开”型输入接口，如“启动命令”、“停止命令”、“故障复位”等。在主程序中，只需像使用一个“超级常开触点”那样，为这些接口连接上简单的条件，即可调用复杂的控制功能。这体现了“常开”概念从具体到抽象、从分散到集成的思维跃迁，是提升编程效率和代码质量的重要途径。

       十二、总结与升华：常开——逻辑世界的开关

       纵观全文，“常开”在PLC中绝不仅仅是一个指令符号或一个触点状态。它是连接物理世界与数字逻辑的桥梁，是构建所有控制程序的原子。从最基本的信号检测，到复杂的逻辑组合、时序控制、流程步进，再到安全防护和故障诊断，“常开”的身影无处不在，其核心思想始终如一：它代表一种“等待被满足”的条件，一种“事件触发”的机制。

       精通“常开”及其对立面“常闭”，意味着掌握了PLC编程语言的语法基础。它要求工程师不仅理解其在软件中的逻辑表现，更要洞悉其背后对应的物理现实和工艺要求。一个优秀的自动化工程师，能够像运用母语一样娴熟地运用“常开”与“常闭”的逻辑，编织出既安全可靠又高效灵活的控制程序。当您再次面对梯形图中那些看似简单的“常开”触点时，希望您能感受到它所承载的深厚工程内涵与逻辑之美。这正是自动化控制技术从细微处见真章的迷人之处。

       十三、实践中的误区与澄清

       在实际学习和应用中，初学者常会陷入一些关于“常开”的误区。一个典型的误解是认为“常开”指令会让某个点“通电”或“动作”。必须再次强调：在PLC程序中，无论是“常开”还是“常闭”触点指令，其本身都只是“条件判断”语句，而非“动作执行”语句。它们不会主动改变任何输出或内部状态，仅仅是对现有状态进行“读取”和“逻辑判断”。执行动作的任务属于线圈输出指令、置位复位指令等。明确这种“条件”与“动作”的区分，是编写正确程序的前提。

       另一个常见困惑在于物理接线与程序逻辑的混淆。有时，现场为了布线方便或利用现有器件，可能会将一个物理上的常闭触点（如一个限位开关）接到PLC输入点。此时，在编写程序时，工程师就需要“反向思考”：这个物理上常闭的开关，当被触发（如挡铁撞上）时会断开，导致PLC输入点失电变为“假”。因此，在程序中若想表达“当限位开关被触发时执行某动作”，反而应该使用该输入点的“常闭”触点指令（因为物理断开导致输入为假，程序中的常闭触点反而导通）。这种根据物理实际灵活调整程序逻辑的能力，是理论与实践结合的体现。

       十四、不同PLC品牌中的符号表征

       虽然“常开”的核心逻辑全球通用，但在不同制造商的可编程逻辑控制器产品中，其在编程软件里的图形符号可能略有差异。最常见的是以一对平行的竖线或括号表示，如“—| |—”。有些品牌或教材也可能使用“—| ↑ |—”或类似的变体。而“常闭”触点通常会在其中一条线上加上一条斜杠，如“—|/|—”。万变不离其宗，只要理解其代表“判断对应地址位是否为‘真’（导通）”这一本质，就能轻松适应各种编程环境。在查阅不同手册或学习不同平台时，不必被表面的符号差异所困扰。

       十五、从常开看PLC的扫描周期

       “常开”触点的状态判断并非实时瞬间完成的，它依赖于PLC的扫描周期。PLC以循环扫描的方式工作：读入所有输入点的状态到输入映像区，逐行执行用户程序（此时程序中的“常开”指令读取的是输入映像区的状态，而非直接读取物理输入点），将运算结果写入输出映像区，最后统一将输出映像区的内容刷新到物理输出点。

       这意味着，一个外部信号的变化（如按钮按下），需要等到下一个扫描周期被读入后，程序中的“常开触点”才能感知到这个变化。对于绝大多数顺序控制来说，这种毫秒级的延迟可以忽略不计。但在处理高速脉冲或非常精密的时序控制时，工程师就必须考虑扫描周期的影响，可能需要使用立即输入输出指令或中断功能来绕过映像区。理解“常开”逻辑与扫描周期的关系，有助于我们把握PLC工作的时序特性，编写出更严谨的程序。

       十六、常开概念的延伸：上升沿与下降沿检测

       标准的“常开”指令判断的是信号的“电平”状态，即只要条件为真，它就持续导通。然而，在控制逻辑中，有时我们只需要在信号从“假”变为“真”的那个瞬间（上升沿）触发一次动作，或者只在信号从“真”变为“假”的瞬间（下降沿）触发一次。这就引出了“上升沿检测”和“下降沿检测”指令。

       从某种意义上说，这些边沿检测指令是“常开”逻辑的精细化延伸。例如，上升沿检测指令可以理解为：它专门检测其关联位是否刚刚从“常开”（断开）状态变为导通状态的那个“临界点”。它只在扫描周期发现这种变化时，让能流通过一个周期。这在实现单按钮启停、防止信号抖动导致多次误触发等场景中极为有用。学习“常开”之后，自然过渡到理解边沿检测，是逻辑控制向更精准、更高级阶段发展的必然。

       十七、教学与传承：常开作为入门第一课的意义

       在几乎所有可编程逻辑控制器的教学体系中，“常开”与“常闭”都是学员接触梯形图编程的第一课。这种安排极具深意。因为它触及了数字逻辑最根本的“是”与“非”、“通”与“断”的概念。通过一个简单的灯泡控制实验，让学员亲手编写一个用“常开”触点启动、用“常闭”触点停止的程序，并观察其运行，能够最快地建立起“软件逻辑控制硬件动作”的直观感受。

       这个看似简单的起点，蕴含着自动化思维的种子。它教会初学者用条件判断的视角去看待控制问题，理解信号流的方向，并初步体会安全逻辑的设计思想。扎实地理解“常开”，就是为后续学习定时器、计数器、数据比较、移位指令乃至更复杂的工艺编程打下最坚实的基础。因此，无论对于自学者还是培训师，都应给予“常开”这一概念以足够的重视和充分的练习。

       十八、在变化的工业世界中把握不变的核心

       工业技术日新月异，可编程逻辑控制器的性能越来越强大，编程语言和工具也愈发多样。然而，无论技术如何演进，基于布尔代数的逻辑控制核心从未改变。“常开”作为这个核心中最基本的元素之一，其重要性和基础地位始终稳固。

       对于从业者而言，深入理解“常开”，意味着掌握了一把解开复杂控制逻辑的万能钥匙。它提醒我们，在追求高级功能与复杂算法的同时，不应忽视那些构成一切复杂性的简单原理。唯有将基础概念内化于心，才能在面对千变万化的实际工程问题时，做到思路清晰、判断准确、设计稳健。希望本文对“常开”从多维度、多层次的剖析，能帮助您不仅知其然，更能知其所以然，从而在工业自动化的道路上走得更稳、更远。