【正文】 器控制 ， 通常稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller）。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展 ， 20 世紀(jì) 70 年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使 PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微 電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16 位和 32 位微處理器應(yīng)用于 PLC 中，使 PLC 得到迅速發(fā)展。 PLC 不僅控制功能增強，帶地下停車 場 的 七 層電梯 PLC 控制 2 同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 PLC 真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。 PLC 的結(jié)構(gòu)及各部分的作用 PLC 的結(jié)構(gòu) （ 1） PLC 的硬件 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合 （模塊） 式兩種。 固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源 等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體 ； 模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 （ 2） PLC 軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理全機、將程序語言翻譯成機器語言，診斷機器故障。系統(tǒng)軟件由 PLC 廠家提供并已固化在 EPROM 中，不能直接存取和干預(yù) ； 用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制要求，用 PLC 的程序語言編制的應(yīng)用程序（也就是邏輯控制）用來實現(xiàn)各種控制。 PLC 的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同， 但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入 /輸出接口、電源擴展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。 PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 圖 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 3 PLC 的各部分作用 （ 1） 主機 主機部分包括中央處理器（ CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。 CPU是 PLC 的核心，它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入 /輸出接口狀態(tài)、做出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端。 PLC的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系 統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。 （ 2） 輸入 /輸出（ I/O）接口 I/O 接口是 PLC 與輸入 /輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。 I/O 接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。 I/O 點數(shù)即輸入 /輸出端子數(shù)是 PLC 的一項主要 技術(shù)指標(biāo)，通常小型機有小于 256 個點，中型機有小于 1024 個點，大型機將超過1024 個點。 （ 3） 電源 電源是指為 CPU、存儲器、 I/O 接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源 。 PLC 配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比， PLC 電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值 177。15%的范圍內(nèi)波動。許多 PLC 還向外提供直流 24V 穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。 （ 4） 編程 裝置 編程是 PLC 利用外部設(shè)備，用戶用來輸入、檢查、 修改、調(diào)試程序或監(jiān)控 PLC 的工作情況。通過專用的 PC/PPI 電纜線將 PLC 與電腦聯(lián)接，并利用專用的軟件進行電腦編程和監(jiān)控。 編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控 PLC 內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與 PLC 進行人機對話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護 PLC 不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。專用編程器是由PLC 廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些 PLC 產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲帶地下停車 場 的 七 層電梯 PLC 控制 4 器接插口等部件組成。專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。 簡易型編程器只能聯(lián)機編程 ，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在 PLC 的編程插座上，或者用專用電纜與 PLC 相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的 FX20PE 簡易編程器。 智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺專用便攜式計算機，如三菱的GP80FXE 智能型編程器。它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程。可直接輸入和編輯梯形圖程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動器，提供錄音 機接口和打印機接口。 專用編程器只能對指定廠家的幾種 PLC 進行編程，使用范圍有限，價格較高。同時，由于 PLC 產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，所以專用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢是使用以個人計算機為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購買 PLC 廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的 PLC 程序開發(fā)系統(tǒng)。 基于個人計算機的程序開發(fā)系統(tǒng)功能強大。它既可以編制、修改 PLC 的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。 （ 5） 輸入 /輸出擴展單元 I/O 擴展接口用于將擴充外部輸入 /輸出端子數(shù)的擴展單元，與其基本單元（即主機）連接在一起。 （ 6） 通信接口 PLC 配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。 PLC 通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機、其它 PLC、計算機等設(shè)備實現(xiàn)通信。 PLC 與打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它 PLC 連接，可組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)模控制。與計算機連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。 （ 7） 智能接口模塊 智能接口模塊是 一獨立的計算機系統(tǒng)，它有自己的 CPU、系統(tǒng)程序、存儲器以及與PLC 系統(tǒng)總線相連的接口。它作為 PLC 系統(tǒng)的一個模塊，通過總線與 PLC 相連，進行數(shù)XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 5 據(jù)交換，并在 PLC 的協(xié)調(diào)管理下獨立地進行工作。 PLC 的智能接口模塊種類很多，如：高速計數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等 。 （ 8） 其它外部設(shè)備 除了以上所述的部件和設(shè)備外， PLC 還有許多外部設(shè)備，如 EPROM 寫入器、外存儲器、人 /機接口裝置等。 EPROM 寫入器是用來將用戶程序固化到 EPROM 存儲器中的一種 PLC 外部設(shè)備。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失 ，經(jīng)常用 EPROM 寫入器將 PLC 內(nèi) RAM 保存到 EPROM 中。 PLC 內(nèi)部的半導(dǎo)體存儲器稱為內(nèi)存儲器。有時可用外部的磁帶、磁盤和用半導(dǎo)體存儲器 做 成的存儲盒等來存儲 PLC 的用戶程序，這些存儲器件稱為外存儲器。外存儲器一般是通過編程器或其它智能模塊提供的接口，實現(xiàn)與內(nèi)存儲器之間相互傳送用戶程序。 人 /機接口裝置是用來實現(xiàn)操作人員與 PLC 控制系統(tǒng)的對話。最簡單、最普遍的人 /機接口裝置由安裝在控制臺上的按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、撥碼開關(guān)、指示燈、 LED 顯示器、聲光報警器等器件構(gòu)成。對于 PLC 系統(tǒng)，還可采用半智能型 CRT 人 /機接 口裝置和智能型終端人 /機接口裝置。半智能型 CRT 人 /機接口裝置可長期安裝在控制臺上，通過通信接口接收來自 PLC 的信息并在 CRT 上顯示出來；而智能型終端人 /機接口裝置有自己的微處理器和存儲器，能夠與操作人員快速交換信息，并通過通信接口與 PLC 相連，也可作為獨立的節(jié)點接入 PLC 網(wǎng)絡(luò)。 PLC 的特點 可靠性 高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 （ 1） 所有的 I/O 接口電 路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （ 2） 各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 10～ 20ms。 （ 3） 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 帶地下停車 場 的 七 層電梯 PLC 控制 6 （ 4） 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （ 5） 對采用的器件進行嚴(yán)格的篩選。 （ 6） 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴大。 （ 7） 大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ， 使可靠性更進一步提高。 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn) 場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人 機對話的接口模塊 ； 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。 PLC 的各個部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng) 的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 編程簡單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 安裝簡單，維修方便 PLC 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運 行。 XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 7 PLC 的功能