【正文】 通信聯(lián)網(wǎng)的功能。 這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)數(shù)和算術(shù)操作，它 還具有“數(shù)字量和模擬量輸入輸出控制”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。 定義還強(qiáng)調(diào)了可編程控制器應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，可編程控制器與以往所講的順序控制器在“可編程”方面有質(zhì)的區(qū)別。 PLC 引入了微處理機(jī)及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等新一代電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，能靈活地修改，即用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。 可編程序控制器是應(yīng)用面最廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制裝置 ，自研制成功開始使用以來，它已經(jīng)成為了當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。 可編程控制器的基本組成 可編程控制器主要由 CPU、存儲(chǔ)器、基本 I/O 接口電路、外設(shè)接口、編程裝置、電源等組成。 可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，如圖 11所示。編程裝置將用戶程序送入可編程控制器，在可編程控制器運(yùn)行狀態(tài)下，輸入單元接收到外部元件發(fā)出的輸入信號，可編程控制器執(zhí)行程序，并根據(jù)程序運(yùn)行后的結(jié)果，由輸出單元驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備。 4 圖 11 可編程控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 單元 CPU 是可編程控制器的控制中樞，相當(dāng)于人的大腦。 CPU 一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成的芯片上。 CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。 CPU 的功能有：它在系統(tǒng)監(jiān)控程序的控制下工作，通過掃描方式，將外部輸入信號的狀態(tài)寫入輸入映象寄存區(qū)域， PLC 進(jìn)入運(yùn) 行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存區(qū)域。 可編程控制器的存儲(chǔ)器由只讀存儲(chǔ)器 ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 和可電擦寫的存儲(chǔ)器EEPROM 三大部分構(gòu)成，主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 只讀存儲(chǔ)器 ROM 用以存放系統(tǒng)程序，可編程控制器在生產(chǎn)過程中將系統(tǒng)程序固化在 ROM 中，用戶是不可改變的。用戶程序和中間運(yùn)算數(shù)據(jù)存放的隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 中，RAM存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池做備用電源 。 ① I/O 單元 PLC 內(nèi)部輸入電路作用是將 PLC 外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的符合 PLC 輸入電路要求的電壓信號，通過光電耦合電路送至 PLC 內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在~15ms 之間。根據(jù)輸入信號形式的不同，可分為模擬量 I/O 單元、數(shù)字量 I/O 單元兩大類。根據(jù)輸入單元形式的不同，可分為基本 I/O單元、擴(kuò)展 I/O 單元兩大類。 ② I/O 擴(kuò)展接口 可編程控制器利用 I/O擴(kuò)展接口使 I/O 擴(kuò)展單元與 PLC的基本 單元實(shí)現(xiàn)連接，當(dāng) 5 基本 I/O 單元的輸入或輸出點(diǎn)數(shù)不夠使用時(shí)，可以用 I/O 擴(kuò)展單元來擴(kuò)充開關(guān)量 I/O點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的 I/O 端子。 外設(shè)接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能通過外設(shè)接口組成 PLC 的控制網(wǎng)絡(luò)。 PLC 通過 PC/PPI 電纜或使用 MPI 卡通過 RS485 接口與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、連網(wǎng)等功能。 電源單元的作用是把外部電源（ 220V 的交流電源）轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。外部連接的電源，通過 PLC 內(nèi)部配有的一個(gè)專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流 /直流供電電源轉(zhuǎn) 化為 PLC 內(nèi)部電路需要的工作電源（直流 5 伏、正負(fù) 12 伏、 24 伏），并為外部輸入元件（如接近開關(guān)）提供 24V 直流電源（僅供輸入端點(diǎn)使用），而驅(qū)動(dòng) PLC 負(fù)載的電源由用戶提供。 可編程控制器的工作原理 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn) (包括其常開或常閉觸點(diǎn) )不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。 考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在 100ms 以上，而 PLC 掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一 種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式 掃描技術(shù)。這樣在對于 I/O 響應(yīng)要求不高的場合， PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè) 階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出 6 線 圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 PLC 的掃描工作過程如圖 2圖 23 所示 。 圖 12 PLC的掃描工作過程圖 圖 13 PLC的掃描周期圖 PLC 的主要技術(shù)指標(biāo) 可編程控制器的種類很多，用戶可以根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求選擇不同技術(shù)性能指標(biāo)的 PLC。可編程控制器的技術(shù)性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面： /輸出點(diǎn)數(shù) 可編程控制器的 I/O 點(diǎn)數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和。它是描述的 PLC大小的一個(gè)重要的參數(shù)。 PLC 的存儲(chǔ)器由系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器三部分組成。 PLC存儲(chǔ)容量通常指用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量之和，表征系統(tǒng)提供給用戶的可用輸入刷新 程序執(zhí)行 輸出刷新 一個(gè)掃描周期 輸入刷新 讀 用 戶 輸 出 設(shè)