【正文】 市場需求 ,許多軟件廠商 (例如 : 華富惠通軟件公司 ) 正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型 的控制系統(tǒng)及新建的廠級網(wǎng)絡(luò) ,開發(fā)控制系統(tǒng)軟件 ,幫助企業(yè)實現(xiàn)工廠自動化、信息化 ,為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成。 (3) 目前 , PLC 的功能增強、結(jié)構(gòu)優(yōu)化 , IO 模塊趨向分散化、智能化 ,編程工具和編程語言更具標準化和高級化。 (4) PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強 , 向高速度、多層次、大信息量、高可靠性及開放式的通信發(fā)展。 (5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術(shù)、現(xiàn)場總線 IO 技術(shù)相結(jié)合 ,結(jié)構(gòu)開放、擴展方便、技術(shù)先進、價格低廉。由以上分析可以預(yù)見 ,未來 PLC 將朝著多功能化、集成化、智能化、標準化、開放 化的方向發(fā)展 ,故 PLC 雖然面臨其它自動化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn) ,但同時也在吸收它們的優(yōu)點 , 互相融合 ,不斷創(chuàng)新 ,在今后一段時間內(nèi)將與其它先進控制方式并存 ,共同發(fā)展。 可編程序控制器 PLC 的分類 PLC 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對 PLC 的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O 點數(shù)的多少等進行大致分類。 （ 1） 按結(jié)構(gòu)形式分類：根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。 PLC 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊 、體積小、價格低的特點。小型 PLC 一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式 PLC 由不同 I/O 點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。基本單元內(nèi)有 CPU、 I/O 接口、與 I/O 擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或 EPROM 寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有 I/O 和電源等，沒有 CPU。賦予基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模德州學(xué)院 機電工程系 2022 屆 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計） 塊（有的含 在 CPU 模塊中）以及各種功能模塊。模塊式 PLC 由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式 PLC 的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。疊裝式 PLC 其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。 （ 2） 按功能分類：根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可 將 PLC 分為低檔、中檔、高檔三類。 PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。 PLC 除具有低檔 PLC 的功能外，還具有較強的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、 PID 控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 PLC 除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算 、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔 PLC 機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。 （ 3） 按 I/O 點數(shù)分類：根據(jù) PLC 的 I/O 點數(shù)的多少，可將 PLC 分為小型、中型和大型三類。 PLC—— I/O 點數(shù)小于 256 點；單 CPU、 8 位或 16 位處理器、用戶存儲器容量 4K 字以下。 2. 中型 PLC—— I/O 點數(shù) 256～ 2048 點；雙 CPU，用戶存儲器容量 2～ 8K。 PLC—— I/O 點數(shù) 2048 點；多 CPU， 16 位、 32 位處理器，用戶存儲器容量 8～ 16K . PLC 的系統(tǒng)模塊 PLC 系統(tǒng)模塊包括 CPU、 I/O、電源模塊和其他設(shè)備組成，各個模塊之間又有不同的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)。 CPU 的構(gòu)成 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指 令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU 的控制德州學(xué)院 機電工程系 2022 屆 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計） 器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制 器指揮下工作。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O 模塊 圖 PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 常用的 I/O 分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分 ，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（ 420mA,020mA）、電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按 I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 電源模塊 PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作 電源。同時，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VDC）。 底板或機架大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備：編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編 程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。 PLC 的系統(tǒng)模塊選擇方法 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和德州學(xué)院 機電工程系 2022 屆 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計） 應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間。 相應(yīng)模塊的估算 工程設(shè)計選型應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作，和求價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)最后選擇有較高性能價估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量。 ． 1 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加 10%～ 20%的可擴展 余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。 相應(yīng)模塊的選擇 估算好相應(yīng)的模塊之后，就要進行相應(yīng)模塊的選擇。包括輸入輸出模塊的選擇，電 源的選擇 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點；可控硅輸 出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。考慮是否需要擴展機架或遠程 I/O 機架等。 電源的選擇 PLC 的供電電源，除了引進設(shè)備時同時引進 PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計和選用外，一般 PLC 的供電電源應(yīng)設(shè)計選用 220VAC 電源