【正文】 次電路中流過電流，輸入指示燈亮．光耦合器被激勵(lì)．三極管從截止課程設(shè)計(jì)報(bào)告用紙 第 頁 狀態(tài)變?yōu)轱柡蛯?dǎo)通狀態(tài)，這是一個(gè)數(shù)據(jù)輸入過程。 (2)、輸出接口電路 PLC 的輸出有三種形式：繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸比。 通常， PLC的制造廠商為用戶提供多種用途的 I/O 單元。從數(shù)據(jù)類型上看有開關(guān)量和模擬量；從電壓等級上看有直流和交流；從速度上看有低速和高速，從點(diǎn)數(shù)上看有多種類型；從距離上 看可分為本地 I/O 和遠(yuǎn)程 I/O。遠(yuǎn)程 I/O 單元通過電纜與 CPU單元連接、可放在距 CPU 單元數(shù)百米遠(yuǎn)的地力。 （四）、電源單元 PLC 的供電電源是一般市電、也有用直流 24v 供電的。 PLC 對電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓額定值在 +10%15%的范圍內(nèi)波動。 PLC 內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)壓電源用于對 PLC 的 CPU 單元和 I/O 單元供電．小型 PLC 電源往往和 CPU單元合為 — 體，中大型 PLC 都有專門電源單元，有些 PLC 電源部分還有以 24v DC 輸出，用于對外部傳感器供電，但電流往往是毫安級。 （五）、編程器 編程器是 PLC的最重要外圍設(shè)備，利用編程器將用戶程序送入 PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài)。編程器 — 般分簡易型編程器和智能型編程器，小型 PLC 常用簡易型編程器．大中型 PLC 多用智能型 CRT 編程器，除此以外，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?。即可用個(gè)人計(jì)算機(jī)為 PLC 編程。利用微機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。 、 PLC 的編程語言 PLC 是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。不光有硬件，軟件也必不可少，一提到軟件就必然和編程語言相聯(lián)系。不同廠家、甚至不同型號的 PLC 的編程語言只能適應(yīng)自己的產(chǎn)品。目前 PLC 常用的編程語言有四種，梯形圖編程語言、指令語句表編程語言、功能圖編程語音、高級編程功能語言。梯形圖編程語形象直觀，類似電氣控制系統(tǒng)中繼電課程設(shè)計(jì)報(bào)告用紙 第 頁 器控制電路圖，邏輯關(guān)系明顯；指令語句表編程語言雖然不如梯形圖編程語言直觀，但有鍵入方便的優(yōu)點(diǎn)；功能圖編程語言和高級編程語言需要比較多的硬件設(shè)備。 （一）梯形圖編程語言 該語言習(xí)慣上叫梯形圖。梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，也可以說，梯形圖編程語言是在電氣控制系統(tǒng)中常用的繼電器．接觸器邏輯控制基礎(chǔ)下簡化了符號演變而來的。形象、直觀、實(shí) 用，電氣技術(shù)人員容易接受，是目前用得最多的一種 PLC 編程語言。繼電器接觸器電氣控制電路圖和 PLC 梯形圖示于圖 24中，由圖可見兩種控制電路圖邏輯含義是 — 樣的，但具體表達(dá)方法卻有本質(zhì)區(qū)別。PLC 梯形圖中的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器不是物理繼電器、物理定時(shí)器、物理計(jì)數(shù)器，這些器件實(shí)際上是存儲器中的存儲器，因此稱為軟器件。相應(yīng)位為“ 1”狀態(tài)，表示繼電器線圈通電或常開接點(diǎn)閉合或常閉接點(diǎn)斷開。 PLC 的梯形圖是形象化的編程語言，梯形圖左右兩端的母線是不接任何電源的。梯形圖中并沒有真實(shí)的物理電流流動．而僅僅是概念電流 —— 虛 電流或稱為假想電流。把 PLC 梯形圖左邊路線假想為電源相線．而把右邊母線假想為電源地線：假想電流只能從左向右流動．層次改變只能先上后下。假想電流是執(zhí)行用戶程序時(shí)滿足輸出執(zhí)行條件的形象理解。 PLC 梯形圖中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)梯級組成。每個(gè)梯級輸出一個(gè)或多個(gè)支路組成．并出 — 個(gè)輸出入件構(gòu)成，但右邊的元件必須是輸出元件。例如圖 24b 中梯形圖由兩個(gè)梯級組成，梯級 1）中有 4 個(gè)編程元件 (X X Y1和 Y2)，最右邊的 Y1 是輸出元件。 梯形圖中每個(gè)編程元件應(yīng)按一定的規(guī)則加標(biāo)字母數(shù)字串，不同編程元件常用不同的字母符號和 — 定的 數(shù)字串來表示，不同廠家的 PLC 使用的符號和數(shù)字串往往是不一樣的。 （二）指令語句表編程語言 這種編程語言是一種與計(jì)算機(jī)匯編語言相類似的助匯符編程方式，用一系列操作指令組成的語句表將控制流程描述出來，并通過編程器送到 PLC中去。需要指出的是，不同廠家的 PLC 指令語句表使用的助記符并不相同．因此，一個(gè)相同功能的梯形圖。書寫的語句表并不相同。表 21是三菱電機(jī)公司 FX 型 PLC 指令課程設(shè)計(jì)報(bào)告用紙 第 頁 語句完成圖 2— 4b 功能編寫的程序。 指令語句表是由若干條語句組成的程序。語句是程序的最小獨(dú)立單元。每個(gè)操作功能由 — 條或幾條語句來執(zhí)行 。 PLC的語句表達(dá)形式與微機(jī)的語句表達(dá)式相類似．也是由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼用助記符表不 (如 L1 表示取、OR表示或等 )，用來執(zhí)行要執(zhí)行的功能，告訴 PLC該進(jìn)行什么操作，例如邏輯運(yùn)算的與、或、非；算術(shù)運(yùn)算的加、減、乘、除；時(shí)間或條件控制中的計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位等功能。操作數(shù)一般由標(biāo)識符和參數(shù)組成。標(biāo)識符表示操作數(shù)的類別，例如表明是輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等。參數(shù)表明操作數(shù)的地址或一個(gè)預(yù)先設(shè)定值。 （三）、功能圖編程語言 這是一種較新的編程方法。它是用像控制系統(tǒng)流程圖一樣的功能圖 表達(dá)一個(gè)控制過程，目前國際電工協(xié)會 (IEC)正在實(shí)施發(fā)展這種新式的編程標(biāo)準(zhǔn)。不同廠家的 PLC 對這種編程語言所用的符號和名稱也不一樣。三菱 PLC叫功能圖編程語言，而西門子 PLC 叫控制系統(tǒng)流程圖編程語言。圖 25 是一個(gè)先”與”后“或”操作的功能圖編程語言圖。 課程設(shè)計(jì)報(bào)告用紙 第 頁 （四） 高級語言編程 近幾年推出的 PLC，尤其是大型 PLC，已開始用高級語言進(jìn)行編程，有的 PLC采用類似 PASCAL 語言的專用語言，系統(tǒng)軟件具有這種專用語言的自動編譯程序。采用高級語言編程后，用戶可以象使用普通微型計(jì)算機(jī)一樣操作 PLC。除了完成邏輯功能 外，還可以進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集和處理以及與上位機(jī)通信等。 、 PLC 的工作原理 （一）、 PLC 的編程器件概述 PLC 內(nèi)部有多具有不同功能的插件，實(shí)際上這些器件是由電子電路和存儲器組成的。例如輸入繼電器 X 是由輸人電路和映象輸入接點(diǎn)的存儲器組成；輸出繼電器 Y 是由輸出電路和映象輸出接點(diǎn)的存儲器組成；定時(shí)器 T，計(jì)數(shù)器 C、輔助繼電器 M、狀態(tài)器 S、數(shù)據(jù)寄存器 D、變址寄存器 V／ Z等都是由存儲器組成的。為了把它們與通常的硬器件區(qū)分開，我們通常把上面的器件稱為軟器件，是等效概念抽象模擬的器件。并非實(shí)際的物理 器件。從工作過程看，我們只注重器件的功能．按器件的功能給名稱，例如輸入繼電器 x、輸出繼電器 Y等、而且每個(gè)器件都有確定的地址編號．這對編程十分重要； 需要特別指出的是，不同廠家、甚至同 — 廠家的不同型號的 PLC編程器件的數(shù)量和種類都不一樣，下面我們以 FX 小型 PLC 為藍(lán)本，介紹編程器件。 （二）、 FX 2 系列 PLC 編程器件 輸入繼電器 (X0 一 X177 輸入繼電器與 PLC 的輸入端相連、是 PLC 接收外部開關(guān)信號的接口。與輸課程設(shè)計(jì)報(bào)告用紙 第 頁 人端子連接的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，其線圈、常開接點(diǎn)、常間接點(diǎn)與傳統(tǒng)硬繼電器表 示方法一樣，如圖 26左邊所示。這里常開接點(diǎn)、常閉接點(diǎn)的使用次數(shù)不限，這些接點(diǎn)在 PLC 內(nèi)可以自由使用， FX2 型 PLC輸入繼電器采用八進(jìn)制地址編號， X0— X177 最多可達(dá) 128 點(diǎn)。輸入繼電器必須有外部信號來驅(qū)動．不能用程序驅(qū)動。 輸出繼電器 Y0— Y177 輸出繼電器的外部輸出接點(diǎn)連接到 PLC 的輸出端子上，輸出繼電器是 PLC是用來傳送信號到外部負(fù)載的元件，如圖 26 右邊所示。每一個(gè)輸出繼電器有一個(gè)外部輸出的常開接點(diǎn)。而內(nèi)部的軟接點(diǎn)，不管是常開還是常閉．都可以無限次的自由使用。輸出繼電器的地址編號也是八進(jìn)制 。 Y0— Y177，最多可達(dá) 128 點(diǎn)。 輔助繼電器 M PLC 內(nèi)部有很多輔助繼電器，它的常開常閉接點(diǎn)在 PLC內(nèi)部編程時(shí)可以無限次的自由使用。但是這些接點(diǎn)不能直接驅(qū)動外部負(fù)載．外部負(fù)載必須由輸出繼電器的外部接點(diǎn)來驅(qū)動。 在邏輯運(yùn)算中經(jīng)常需要 — 些利用繼電器作為輔助運(yùn)算用，這些器件持往用作狀態(tài)暫存、移位等運(yùn)算。另外，輔助繼電器還具有一些特殊功能。下面是幾種常見的輔助繼電器。 （ 1）通用輔助繼電器 M0— M499 通用輔助繼電器按十進(jìn)制地址編號 M0— M499 共的 500 點(diǎn) (在 FX 型 PLC 中除輸入輸出繼電器外，其它所有 器件都是十進(jìn)制編號 )。 課程設(shè)計(jì)報(bào)告用紙 第 頁 （ 2）斷電保持輔助繼電器 M500~M1023(524 點(diǎn) ) PLC 在運(yùn)行中若發(fā)生停電．輸出繼電器相通用輔助繼電器全部成為斷開狀態(tài)。上電后，除了 PLC 運(yùn)行時(shí)被外部輸入信號接通的以外，其它仍斷開。不少控制系統(tǒng)要求保持?jǐn)嚯娝查g狀態(tài)。斷電保持輔助繼電器就是用于此場合，斷電保持是由 PLC 內(nèi)裝鋰電池支持的。 （ 3） 特殊輔助繼電器 M8000~8255(256 點(diǎn) ) PLC 內(nèi)有 256個(gè)特殊輔助繼電器，這些特殊輔助繼電器各自具有特定的功能；下面可分兩大類： 1） 只能利用其接點(diǎn)的持殊輔助繼電 器。線圈由 PLC自動驅(qū)動，用戶只可以利用其接口。例如： M8000 為運(yùn)行監(jiān)控用． PLC運(yùn)行時(shí) M8000 接通。 M8002 為僅在運(yùn)行開始瞬間接通的初始脈沖特殊輔助繼電器。 M8012 為產(chǎn)生 100ms 時(shí)鐘脈沖的特殊輔助繼電器。 2） 可驅(qū)動線圈型特殊輔助繼電器，用戶激勵(lì)線圈后， FLC 作特定動，例如： M8030 為鋰電池電壓指示燈特殊輔助繼電器，當(dāng)鋰電池電壓跌落時(shí)，燈亮，提醒 PLC 維修人員，需要趕快調(diào)換鋰電池了。 M8033 為 PLC 停止時(shí)輸出保持特殊輔助繼電器。 M8034 為禁止全部輸出特殊 輔助繼電器。 M8039 為定時(shí)掃描特殊輔助繼電器。 需要說明的是未定義的特殊輔助繼電器不可在用戶程序中使用。 輔助繼電器的常開常閉接點(diǎn)在 PLC 內(nèi)部可無限次的自由使用。 狀態(tài)器 S 狀態(tài)器 S 是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的重要軟器件．它與后述的步進(jìn)順控指令配合使用 .通常狀態(tài)器軟器件有下面五種類型： 1）初始狀態(tài)器 S0— S9 共 10 點(diǎn)。 2）回零狀態(tài)器 Sl0— S19 共 10點(diǎn)。 3）通用狀態(tài)器 S20— S499 共 480 點(diǎn)。 4）保持狀態(tài)器 S500— S899 共 400 點(diǎn)。 課程設(shè)計(jì)報(bào)告用紙 第 頁 5）報(bào)警用狀態(tài)器 S900— S999 共 l00點(diǎn)。這 100 個(gè) 狀態(tài)器器件可用作外部故障診斷輸出。 狀態(tài)器的常開和常閉接點(diǎn)在 PLC 內(nèi)可以自由使用，且使用次數(shù)不限。不用步進(jìn)順控指令時(shí)，狀態(tài)器 S可以作為輔助繼電器 M在程序中使用。 定時(shí)器 T0~T255 定時(shí)器在 PLC 中的作用相當(dāng)于一個(gè)時(shí)間繼電器，它有一個(gè)設(shè)定值寄存器 (—個(gè)字長 )，一個(gè)當(dāng)前值寄存器 (— 個(gè)字長 )以及無限個(gè)接點(diǎn) (一個(gè)位 )。對于每 — 個(gè)定時(shí)器，這三個(gè)量使用同 — 地址編號名稱．但使用場合不一樣，其所指也不 — 樣。通常在一個(gè) PLC 中有幾十至數(shù)百個(gè)定時(shí)器 T。 （ 1）定時(shí)器的動作及地址編號 在 PLC 內(nèi)定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖累積計(jì) 時(shí)的．時(shí)鐘脈沖有 1ms，、