【正文】 （ 2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)； （ 3） 可靠性高于繼電器控制裝置； （ 4） 體積小于繼電器控制盤； （ 5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； （ 6） 成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng)； （ 7） 輸入可為市電； （ 8） 輸出可為市電，容量要求在 2A 以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器等； （ 9） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最少； （ 10）用戶存儲(chǔ)器大于 4KB。 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC 公司）研制出了第一臺(tái)可編程控制器PDP14，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，并取得了滿意的效果，可編程控制器自此誕生。 可編程控制器自問世以來，發(fā)展極為 迅速。 1971 年，日本開始生產(chǎn)可編程控制器。 1973 年，歐洲開始生產(chǎn)可編程控制器。到現(xiàn)在世界各國(guó)的一些著名的電氣工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器裝置。可編程控制器已作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)設(shè)備被列入生產(chǎn)中，成為當(dāng)代電控裝置的主導(dǎo)。 第 ４ 頁(yè) 早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路的組成，它采用了一些計(jì)算機(jī)技術(shù)，但簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的內(nèi)部電路，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性較好，指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一般只具有邏輯運(yùn)算的功能。隨著微電子技術(shù)和集成電路的發(fā)展，特別是微處理器和微計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，在 20 世紀(jì) 70 年代中期，美、日、德等國(guó)的一些廠家 在可編程控制器中開始更多地引入微機(jī)技術(shù)，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，使可編程控制器的性價(jià)比產(chǎn)生了新的突破。現(xiàn)在的可編程控制器都采用了微處理器（ CPU）、只讀存儲(chǔ)器（ ROM）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM）或是單片機(jī)作為其核心?？删幊炭刂破髟谝?guī)模和功能上將向兩大方向發(fā)展，一方面大型可編程控制器不斷向高速、大容量和高功能方向發(fā)展。另一方面，發(fā)展簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)的超小型可編程控制器，以適應(yīng)單機(jī)控制、小型自動(dòng)化的需要。另外，不斷增強(qiáng)其對(duì)過程控制的功能（模擬量控制能力）；增強(qiáng)可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信功能，便于分散控制 與集中控制的實(shí)現(xiàn)；大力開發(fā)智能 I/O模塊，增強(qiáng)可編程控制器的功能。 可編程控制器的定義和特點(diǎn) 可編程控制器（ Programmable Controller）縮寫為 PC，為了和計(jì)算機(jī)相區(qū)別，把可編程控制器縮寫為 PLC。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) NEMA（ National Electrical Manufacturers Association）在 1980 年給 PLC 作了如下的定義： PLC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體以存儲(chǔ)指令，用來執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和演算等功能，并通過數(shù)字 或模擬的輸入和輸出，以控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是用來執(zhí)行 PLC之功能者，亦被 視同為 PLC，但不包括鼓式或機(jī)械式順序控制器。 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。可編程控制器由于具有以下特點(diǎn)而深受工廠技術(shù)人員和工人的歡迎。 （ 1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。這往往是擁護(hù)選擇控制裝置的首要條件。PLC 生產(chǎn)廠家在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使它可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定可靠地工作。目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，其平均無故障時(shí)間都大大超過了 IEC 規(guī)定的 10萬(wàn)小時(shí)。而且為了 適應(yīng)特殊場(chǎng)合的需要，有的 PLC生產(chǎn)商還采用冗余設(shè)計(jì)和差異設(shè)計(jì)（如德國(guó) Pilz 公司的 PLC），進(jìn)一步提高了其可靠性。 第 ５ 頁(yè) （ 2）適應(yīng)性強(qiáng)，易于使用。由于 PLC 產(chǎn)品均為系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡(jiǎn)各異的控制系統(tǒng)要求。 （ 3）編程方便，易于使用。 PLC 的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語(yǔ)言，直觀易懂，深受現(xiàn)場(chǎng)電氣技術(shù)人員的歡迎。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語(yǔ)言（ Sequential Function Chart） ,也稱功能圖，使編程更簡(jiǎn)單方便。 （ 4）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。 PLC 中含有大量的相當(dāng)于中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等的“軟元件”。又用程序（軟接線）代替硬接線，安裝接線工作量少。設(shè)計(jì)人員只要有 PLC 就可進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試。 （ 5）維修方便、維修工作量小。 PLC 有完善的自診斷、履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能。 PLC 對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理。 （ 6）功能完善。除基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外 ，配合特殊功能模塊還可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、 PID 運(yùn)算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊還可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。 可編程控制器的組成及各組成部分的作用 PLC 實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過它不一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語(yǔ)言，故 PLC 與計(jì)算機(jī)的組成十分相似。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出（ I/O）接口、電源等。 與一般計(jì)算機(jī)一樣， CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC 有 條不紊地進(jìn)行工作，其主要任務(wù)有：控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過 I/O 部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入輸入映像存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷 PLC 內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等； PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新 第 ６ 頁(yè) 有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 不同型號(hào) PLC 的 CPU 芯片是不同的， CPU 芯片的性能關(guān)系到 PLC 處理控制信號(hào)的 能力與速度， CPU 位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運(yùn)算速度也越快。 PLC 的 存儲(chǔ)器 包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。 (1)系統(tǒng) 存儲(chǔ) 器用來存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化 ROM 內(nèi)，用戶不能直接更改。它使 PLC 具有基本的智能，能夠完成 PLC 設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度決定了 PLC 的性能。 (2)用戶 存儲(chǔ)器 包括用戶程序存儲(chǔ)器和功能存儲(chǔ)器兩部分。用戶程序存儲(chǔ)器用來存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的 PLC 編程語(yǔ)言編寫的各種用戶程序。用戶功能存儲(chǔ)器用來存放用戶程序中使用的 ON/OFF 狀態(tài) 、數(shù)值數(shù)據(jù)等，它構(gòu)成PLC 的各種內(nèi)部器件。 輸入 /輸出 接口 是 PLC 與外界連接的接口。輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸入信號(hào)。另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器等來的模擬量輸入信號(hào)。輸出接口用來連接被控對(duì)象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。 小型 整體 式可編程控制器內(nèi)部有一個(gè)開關(guān)式穩(wěn)壓電源。此電源一方面可為CPU 板、 I/O 板及擴(kuò)展單元提供工作電源（ 5VDC），另一方面可為外部輸入元 件提供 24VDC。 可編程控制器的工作原理 PLC 的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC 就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。 執(zhí)行用戶程序時(shí)，需要各種現(xiàn)場(chǎng)信息，這些現(xiàn)場(chǎng)信息已接到 PLC 的輸入端。PLC 采集現(xiàn)場(chǎng)信息即采集輸入信號(hào)有兩種方式： （ 1）集中采樣輸入方式。一般在掃描周期的開始或結(jié)束將所有輸入信號(hào)（輸 第 ７ 頁(yè) 入元件的通 /斷狀態(tài)）采集并存放 到輸入映像寄存器（ PII）中。執(zhí)行用戶程序所需輸入狀態(tài)均在輸入映像寄存器中取用，而不直接到輸入端或輸入模塊去取用。 （ 2）立即輸入方式。隨著程序的執(zhí)行需要哪一個(gè)輸入信號(hào)就直接從輸入端或輸入模塊取用這個(gè)輸入狀態(tài)，如“立即輸入指令”就是這樣，此時(shí)輸入映像寄存器的內(nèi)容不變，到下一次集中采樣輸入時(shí)才變化。 PLC 對(duì)外部的輸出控制也有集中輸出和立即輸出兩種方式。集中輸出方式在執(zhí)行用戶程序時(shí)不是得到一個(gè)輸出結(jié)果就向外輸出一個(gè)，而是把執(zhí)行用戶程序后所有輸出結(jié)果，先后全部存放在輸出映像寄存器（ PIQ）中，執(zhí)行完用戶程序后所 有輸出結(jié)果一次性向輸出端或輸出模塊輸出，使輸出部件動(dòng)作。立即輸出方式是在執(zhí)行用戶程序時(shí)將該輸出結(jié)果立即向輸出端或輸出模塊輸出，如“立即輸出指令”就是這樣，此時(shí)輸出映像寄存器的內(nèi)容也更新。 PLC 整個(gè)運(yùn)行過程可分為三部分： (1)上電處理。機(jī)器上電后對(duì) PLC 系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化， I/O 模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。 (2)掃描過程。 PLC 上電處理完成以后進(jìn)入掃描工作過程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng) CPU 處于 STOP 方式時(shí) ，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng) CPU 處于 RUN 方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。 (3)出錯(cuò)處理。 PLC 每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定 PLC 自身的動(dòng)作是否正常，如 CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、 I/O、通信等是否異?；虺鲥e(cuò)，如檢查出異常時(shí)， CPU 面板上的 LED 及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)， CPU 被強(qiáng)制為 STOP 方式，所有的掃描停止。 PLC 運(yùn)行正常時(shí)，掃描周期的長(zhǎng)短與 CPU 的運(yùn)算速度有關(guān)，與 I/O 點(diǎn)的情況有關(guān)，與用戶應(yīng)用程序的長(zhǎng)短及編程情況等均 有關(guān)。通常用 PLC 執(zhí)行 1K 指令所需時(shí)間來說明其掃描速度（一般 1— 10ms/k 字）。值得注意的是，不同指令其執(zhí)行時(shí)間是不同的，從零點(diǎn)幾微秒到上百微秒不等，故選用不同指令所用的掃描時(shí)間將會(huì)不同。若用于高速系統(tǒng)要縮短掃描周期時(shí)，可從軟硬件上考慮。 第 ８ 頁(yè) 可編程控制器的分類和應(yīng)用 PLC 的類型多 ,型號(hào)各異 ,各生產(chǎn)廠家的規(guī)格也各不相同 ,如何進(jìn)行分類存在不少困難 ,一般按以下原則考慮 : （ 1）按容量分類 PLC 的容量主要是指 PLC 的輸入 /輸出 (I/O)點(diǎn)數(shù)。一般而言 ,處理的 I/O 點(diǎn)數(shù)比較多時(shí) ,控制關(guān)系也比較復(fù)雜 ,用戶 要求的程序存儲(chǔ)器容量比較大 ,要求 PLC指令及其他功能也比較多 ,指令執(zhí)行的過程比較快等。功能和容量存在一定的關(guān)系 ,但不是絕對(duì)的 .按照 PLC 的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù) ,可將 PLC 分為小型 PLC(I/O 總點(diǎn)數(shù)在 256 點(diǎn)以下 ,有的還將 64 點(diǎn)及 64 點(diǎn)以下的稱為微型 PLC),中型 PLC(I/O 總點(diǎn)數(shù)在 256— 2048 點(diǎn)之間 )和大型 PLC(I/O 總點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上 )三種。大中小型 PLC 的劃分并無嚴(yán)格的界限 ,各廠家也存在不同的看法 , PLC 的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)可按需要靈活配置。 （ 2）按結(jié)構(gòu)形式分類 按結(jié)構(gòu)形式的不同， PLC 主要分為箱體式和模塊式兩類。 箱體式結(jié)構(gòu)又稱為整體式結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是將 PLC 的基本部件，如 CPU 板、輸入板、輸出板、電源板等很緊湊地安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體，組成 PLC 的一個(gè)基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元?；締卧显O(shè)有擴(kuò)展端子通過擴(kuò)展電纜與擴(kuò)展單元相連，以構(gòu)成 PLC 不同的配置。箱體式結(jié)構(gòu)的 PLC體積小，成本低，安裝方便，微型 PLC 采用這種結(jié)構(gòu)比較多。 模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 是由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊單元構(gòu)成，這些標(biāo)準(zhǔn)模塊如 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等，將這些模塊插在框架上或基板上即可組裝而成。 各模塊功能是獨(dú)立的。外形尺寸是統(tǒng)一的，插入什么模塊可根據(jù)需要靈活配置。目前，中、大型 PLC 和一些小型 PLC 多采用這種結(jié)構(gòu)形式。 隨著 PLC 的功能的不斷完善，性價(jià)比的不斷提高， PLC 的應(yīng)用面也越來越廣。目前， PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、華工、電子、機(jī)械制造、汽車、船舶、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂等各行各業(yè)。 PLC 的應(yīng)用范圍通常可分為如下五種類型： （ 1） 順序控制