【正文】 間的通信，利用 PLC 和計算機的 RS232 或 RS422 接口， PLC 的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將他們連成網(wǎng)絡可實現(xiàn)相互間的信息交換，構(gòu)成“集中管理，分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動化網(wǎng)絡。 PLC 系統(tǒng)的組成及功能 10 PLC 是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自 動控制裝置，其實質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計算機。因此，它的組成與一般的微機計算機基板相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。 PLC 的硬件系統(tǒng) PLC 的硬件系統(tǒng)由基板單元、 I/O 擴展單元及外部設備組成。 圖 1— 1 所示為 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)框圖 接受現(xiàn)場信號電源輸入部件微處理器(運算器控制器輸出部件驅(qū)動受控原件外部設備外設 接口存儲器（系統(tǒng)程序）擴展接口擴展單元或上位計算機基本單元（用戶程序）存儲器輸入部件電源微處理器（ CPU） 與通用計算機一樣， CPU 是 PLC 的核心部件，在 PLC 控制系統(tǒng)中的作用類似于任意的神經(jīng)中樞，整個 PLC 工作過程都是在 CPU 的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進行的。它的主要作用有一下幾點： 11 接受從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，送入存儲 器存儲 用掃描方式接受輸入設備的狀態(tài)信號，并存入相應的數(shù)據(jù)區(qū)（輸入映像寄存器） 檢測和診斷電源 PLC 內(nèi)部電路工作狀態(tài)和用戶程序編程過程中的語法錯誤 執(zhí)行用戶程序 完成各種數(shù)據(jù)的運算、傳遞和存儲功能 根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新有關標志的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內(nèi)容，以實現(xiàn)輸出控制，制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 存儲器 PLC 配有兩種存儲器“系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器放在程序里，用戶存儲器用來存放用戶編制的控制程序。常用的存儲器類型有 CMOS RAM EPROM 和 PLC 系統(tǒng)，不能由用戶直接存取，所以， PLC 產(chǎn)品樣本或說明書中所列的存儲器類型極其容量，對用戶程序存儲器而言，如 FX224M的存儲器容量在 4K 步，即指用戶程序存儲器的容量。 PLC 所配的用戶存儲器的容量大小差別很大，通常中小型 PLC的用戶存儲器存儲容量在 8K 步以下，大型 PLC 的存儲容量可達到或超過 256K。 輸入 /輸出 (I/O)部件 PLC 輸入 /輸出模塊的電路框圖如圖 1— 2 所示 I/O 接口是 PLC 與輸入 /輸出設備連接的部件。輸入接口接受輸 12 入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開 關等）的控制信號。數(shù)去接口是將處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設備（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 的一項主要技術指標，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。為了提高抗干擾能力，一般的輸入 /輸出模塊都有光電隔離裝置，在數(shù)字量 I/O 模塊中廣泛采用發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器，在模擬量 I/O 模塊中通常采用隔離放大器。 來自工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的輸入信號經(jīng)輸入模塊進入 PLC，這些信號有的是數(shù)字量，有的是模擬量，有的是直流信號，有的是交流信號，使用時要根據(jù)輸入信號的類型選擇合適的輸入模塊。 外部輸入信號濾波器 隔離器濾波器 隔離器濾波器 隔離器信號接受回路 A PLC 具有多種 I/O 模塊，常見的有數(shù)字量 I/O 模塊和模擬量 I/O 模塊，以及快速響應模塊、高速計數(shù)模塊、通信接口模塊、溫度控制模塊、中斷控制模塊、 PID 控制模塊和智能 I/O 模塊、 13 I/O 模塊的類型、品種與規(guī)格越多， PLC 系統(tǒng)的靈活性越好， I/O 模塊的容量越大， PLC 系統(tǒng)的適應性越好。 輸出狀態(tài)寄存器信號發(fā)射回路保持器 隔離器功率放大保持器 隔離器功率放大保持器 隔離器功率放大 B 圖 12I/O 接口電路結(jié)構(gòu)框圖 （ A）輸入接口 （ B）輸出接口 電源部件 PLC 配有開關式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供 PLC 內(nèi)部的 CPU、存儲器和 I/O 接口等電路工作所需的直流電源。 PLC 的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施因此對外部電源的穩(wěn)定性要求不是很高，一般允許外部電源電壓的額定值在 +10%15%的范圍內(nèi)波動。小型 PLC 的電源往往和 CPU 單元合為一體，大中型 PLC 都有專用電源部件。 編程器 編程器是 PLC 的最重要的外圍，也是 PLC 不可缺少的一部分，它不僅可以寫入程序，還可以對用戶程 序進行檢查、修改和調(diào)試，以 14 及在以線監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài)，它通過接口與 CPU 聯(lián)系完成人機對話，編程器是 PLC 的一種主要的外部設備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)視 PLC 的工作情況，除手持編輯器外，還可通過適配器和專用電纜線將 PLC 與電腦連接，并利用專門的工具軟件進行電腦編程和監(jiān)控。 編程器一般分為簡易編程器和圖形編程器兩類。簡易編程器功能較少，一般只能用語言形式進行編程，通常需要聯(lián)機工作，簡易編程器使用時直接與 PLC 的專用插座相連接，由 PLC 提供電源，它體積小、重量輕、便于攜帶，適合小 型 PLC 使用。圖形編程器既可以用指令語言進行編程，又可以用梯形圖進行編程，既可以聯(lián)機進行編程又可以脫機編程，操作方便，功能強，有液晶顯示的攜帶 4 和陰極射線式兩種，圖形編程器還可以與打印機、繪圖儀等設備連接，但價格相對較高，通常大型 PLC 多采用圖形編程器 其他外部設備 PLC 還配有生產(chǎn)廠家提供的其他一些設備，如外部存儲器、打印機和 EPROM 等。 I/O 擴展單元 I/O 擴展單元用來擴展輸入、輸出點數(shù)。當用戶所需的輸入、輸出點數(shù)超過 PLC 基本單元的輸入、輸出點數(shù)時，就需要加上 I/O 擴展單元來擴展，以適應控 制系統(tǒng)的要求。 PLC 的軟件系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的 PLC 系統(tǒng)，它們相輔相 15 成，缺一不可。沒有軟件 PLC 系統(tǒng)稱為裸機系統(tǒng)，不起任何作用。反之沒有硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)也失去了基本的外部條件，程序根本無法進行。 的性能指標 PLC 的主要性能一般可用以下幾種指標表述： 用戶程序存儲量 用戶存儲量是衡量 PLC 存儲用戶的一項指標，通常以字為單位表示。每 16 為相鄰的二進制數(shù)為一個字， 1024 個字為 1K 字，對于一般邏輯操作指令，每條指令占一個字，定時 /計數(shù)、移位指令每條占 2 個字，數(shù)據(jù)操作指令每條占 24 個字，有些 PLC 是以編程的步數(shù)來表示用戶程序村相互容量的，每條指令包含若干步，一步占用一個地址單元，一個地址單元為兩個字節(jié)。 I/O 總點數(shù) I/O 總點數(shù)是 PLC 可接收輸入信號和輸出信號的數(shù)量， PLC 的輸入和輸出量有開關量和模擬量兩種，對于開關量，其 I/O 總點數(shù)用最大 I/O 點數(shù)表示，對于模擬量， I/O 總點數(shù)用最大 I/O 通道表示 單 元 I/O 點數(shù) 型號 基 本 單 元 8/8 FX2— 16M 12/12 FX2— 24M 16/16 FX2— 32M 24/24 FX2— 48M 32/32 FX2— 64M 16 40/40 FX2— 80M 擴展單元 16/16 FX2— 32M 24/24 FX2— 48M PLC 的工作原理 PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作。即在 PLC運行時， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）做周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序 執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束，然后重新還回第一條指令，開始下輪新的的掃描，在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC 的掃描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 PLC 在輸入采用階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入個對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關閉輸入端口，進行程序執(zhí)行階段。 PLC 在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描每條指令，經(jīng)相應的運算和處理后，及結(jié)果再寫入輸入狀態(tài)寄存 器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。 輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出所鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應輸出設備工作。 17 第三章 可編程控制器梯形圖編程規(guī)則 編程元件 PLC 是采用軟件編制程序來實現(xiàn)控制要求的。編程時要使用到各種變成元件，它們可提供無數(shù)個動作和動斷觸點，編程元件是指輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和特殊功能繼電器等。 PLC 內(nèi)部這些繼電器的作用和 繼電器接觸系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點”但它們不是“硬”繼電器，而是PLC 存儲器的存儲單元。當寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“ 1”時，則表示相應繼電器線圈的電，則動合觸點閉合，動斷觸點斷開。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。 FX2N— 編程元件的編程范圍與功能說明如下表所示 元件名稱 符 號 編號范圍 功能說明 輸入繼電器 X X0X27 共 24點 接受外部輸 入設備的信號 輸出繼電器 Y Y0— Y27 共24 點 輸出程序執(zhí) 行結(jié)果并驅(qū)動 外部設備 輔助繼電器 M M0— M499 共500 點 在程序內(nèi)部 使用，不提供外部輸出 18 繼電器 T T0— T199 100ms 延時定時繼電器，在程序內(nèi)部使用 T200— T245 計數(shù)繼電器 C C0— C99 加法計數(shù)繼 電器觸電在程 序內(nèi)部使用 數(shù)據(jù)寄存器 D D0— D199 數(shù)據(jù)處理