【正文】 ...................23 順序功能圖 SFC 的設(shè)計(jì)及分析 ..............................................................25 目錄 4 符號(hào)梯形圖設(shè)計(jì) ...................................................................................31 結(jié)束語(yǔ) ..................................................................................................................33 致謝 ......................................................................................................................34 參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................35 附錄 主程序梯形圖 ..........................................................................................36 第一章 可編程序控制器（ PLC）的概述 1 第一章 可編程序控制器（ PLC）的概述 PLC 的定義 1987 年 2 月 [4]，國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）對(duì)可編程序控制器的定義是：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程序的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入 /輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC 的產(chǎn)生及發(fā)展趨勢(shì) （ 1） PLC 的產(chǎn)生 在 PLC 出現(xiàn)之前 [5]，生產(chǎn)線的控制多采用繼電接觸器控制系統(tǒng)。所謂繼電接觸器控制系統(tǒng)是指，由各種自動(dòng)控制電器組成的電器控制線路。其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，能在一定范圍內(nèi)滿足單機(jī)和自動(dòng)生產(chǎn)線的需要。但是它有明顯的缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在觸點(diǎn)繁多，組合復(fù)雜，因而可靠性差。此外，它是采用固定接線的專用裝置，靈活性差，不能滿足程序經(jīng)常改變、控制要求比較復(fù)雜的場(chǎng)合。因此，它制約了日新月異的工業(yè)發(fā)展。于是人們尋求研制一種新型的通用控制設(shè)備，取代原有的繼電接觸器控制系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 60 年代末期，美國(guó)汽車制造工業(yè)競(jìng) 爭(zhēng)激烈，為了使汽車型號(hào)不斷翻新，縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期， 1968 年美國(guó)通用汽車公司（ GM）提出研制 PLC 的基本設(shè)想。 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)上述要求研制出了世界上第一臺(tái) PLC。自第一臺(tái) PLC 誕生以來(lái)，它的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)重要時(shí)期。 （ 2） PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 第一章 可編程序控制器（ PLC）的概述 2 PLC 問(wèn)世以來(lái)，一直備受各國(guó)的關(guān)注： 1971 年日本引入 PLC 技術(shù)；1973 年德國(guó)引入 PLC 技術(shù)；我國(guó)于 1973 年開(kāi)始研制 PLC。目前世界上百家的 PLC 制造廠中，仍然是美、日、德三國(guó)占有舉足輕重的地位。近年來(lái)我國(guó)的 PLC 生產(chǎn)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，國(guó) 內(nèi) PLC 生產(chǎn)廠家已達(dá)到一定規(guī)模，但與世界水平相比，我國(guó)的 PLC 研制開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)還比較落后。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，今后 PLC 將會(huì)朝著兩個(gè)方向（方便靈活和小型化；高功能和大型化）發(fā)展。 PLC 的特點(diǎn) （ 1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好 PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長(zhǎng)期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。 I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。 （ 2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng) PLC 及外圍模塊品種 多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。 （ 3）編程方便，易于使用 PLC 是面向用戶的設(shè)備， PLC 的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣， PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語(yǔ)言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，只要具有一定的電工和工藝的知識(shí)的人員都可在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。 （ 4）功能完善 PLC 的輸出 /輸入功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)與任何形式和性質(zhì)的開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入 /輸出。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能 ，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。由于采用了微 第一章 可編程序控制器（ PLC）的概述 3 處理器，它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)延時(shí)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強(qiáng)制 I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印、及報(bào)表生成等功能。 （ 5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短 用繼電接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來(lái)十分不便。而采用 PLC 控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性 能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在 PLC 到貨前進(jìn)行，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。 （ 6）體積小，維護(hù)操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。 PLC的輸入 /輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過(guò)各種方式直觀的反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 （ 7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 PLC 可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 （ 8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化 PLC 將電控（邏輯控制）、電儀（過(guò)程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。 PLC 的一般組成和基本工作原理 （ 1） PLC的一般組成 目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。 第一章 可編程序控制器（ PLC）的概述 4 一般地 PLC 主要由中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM和 ROM）、輸入輸出接口（ I/O）電路、電源及其他可選組件構(gòu)成。前三大部分是 PLC 完成各種控制任務(wù)所必需的，一般稱為 PLC 的基本組成部分，其它可選組件包括編程器、外存儲(chǔ)器、 I/O 模塊及通信接口等。 （ 2） PLC 的基本工作原理 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)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。如下圖 11 所示 圖 11PLC 的工作過(guò)程 PLC 的應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟 PLC 控制系統(tǒng)是以程序形式來(lái)體現(xiàn)其控制功能的，大量的工作時(shí)間將用在軟件設(shè)計(jì)，即程序設(shè)計(jì)上。 PLC 程序設(shè)計(jì)可遵循以下六步進(jìn)行： （ 1） 確定被控系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作及完成這些動(dòng)作的順序。 （ 2） 分配輸入輸出設(shè)備 即確定哪些外圍設(shè)備是送信號(hào)到 PLC，哪些外圍設(shè)備是接受來(lái)自 PLC 信號(hào)的。并將 PLC 的輸入輸出口與之進(jìn)行分配。 （ 3） 設(shè)計(jì) PLC 程序畫出梯形圖。 梯形圖體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關(guān)系。 （ 4） 實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)對(duì) PLC 的梯形圖的直接編程。 （ 5） 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試（模擬和現(xiàn)場(chǎng)）。 （ 6） 保存已完成的程序。 第一章 可編程序控制器（ PLC）的概述 5 顯然，在建立一個(gè) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，必須首先把系統(tǒng)需要的輸入，輸出數(shù)量確定下來(lái)，然后按需要確定各種控制動(dòng)作的順序和各個(gè)控制裝置彼此之間的相互關(guān)系。確定控制上的相互關(guān)系之后，即可進(jìn)行編程的第二步分配輸入輸出設(shè)備。在分配了 PLC 的輸入輸出點(diǎn) [6]，內(nèi)部輔助繼電器，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器之后，就可以設(shè)計(jì) PLC 程序畫出梯形圖。在畫梯形圖時(shí)要注意每個(gè)從左邊開(kāi)始的邏輯行必須終止于一個(gè)繼電器線圈或定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，與實(shí)際的電路圖不一樣。梯形圖畫好后便用編程軟件直接把梯形圖輸入計(jì)算機(jī)并下裝到 PLC 進(jìn)行模擬調(diào)試，修改直至符合控制要 求，這便是程序設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。 FP1C40簡(jiǎn)介 在松下電工公司生產(chǎn)的 FP 系列產(chǎn)品中， FP1 屬于小型 PLC 產(chǎn)品。從型號(hào)可以看出 FP1C40 可編程控制器的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)（即 I/O 點(diǎn)）之和為 40 FP1C40 的主要組成部分如下： (1) RS232 該口能于 PC機(jī)通信編程，也可連接其他外圍設(shè)備。 (2) 工作方式選擇開(kāi)關(guān) 工作方式選擇開(kāi)關(guān)共有 3個(gè)工作方式檔位，即“ RUN”，“ REMOTE”和“ PROG”。當(dāng)開(kāi)關(guān)扳到“ RUN”這個(gè)檔位時(shí)，控制單元運(yùn)行程序；在“ REMOTE”工作方式下，可以使用編程工具改變可編程控制器的工作方式為“ RUN”或“ PROG”工作方式；在“ PROG”方式下可以編輯程序。若在“ RUN”工作方式下