【正文】 間的通信，利用 PLC 和計(jì)算機(jī)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(luò)可實(shí)現(xiàn)相互間的信息交換，構(gòu)成“集中管理，分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。 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(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。因此，它的組成與一般的微機(jī)計(jì)算機(jī)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(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。 圖 1— 1 所示為 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)框圖 接受現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電源輸入部件微處理器(運(yùn)算器控制器輸出部件驅(qū)動(dòng)受控原件外部設(shè)備外設(shè) 接口存儲(chǔ)器（系統(tǒng)程序）擴(kuò)展接口擴(kuò)展單元或上位計(jì)算機(jī)基本單元（用戶程序）存儲(chǔ)器輸入部件電源微處理器（ CPU） 與通用計(jì)算機(jī)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(gè) PLC 工作過(guò)程都是在 CPU 的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。它的主要作用有一下幾點(diǎn)： 11 接受從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，送入存儲(chǔ) 器存儲(chǔ) 用掃描方式接受輸入設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)（輸入映像寄存器） 檢測(cè)和診斷電源 PLC 內(nèi)部電路工作狀態(tài)和用戶程序編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤 執(zhí)行用戶程序 完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳遞和存儲(chǔ)功能 根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新有關(guān)標(biāo)志的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)輸出控制，制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 存儲(chǔ)器 PLC 配有兩種存儲(chǔ)器“系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器放在程序里，用戶存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶編制的控制程序。常用的存儲(chǔ)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(shuō)明書(shū)中所列的存儲(chǔ)器類型極其容量，對(duì)用戶程序存儲(chǔ)器而言，如 FX224M的存儲(chǔ)器容量在 4K 步，即指用戶程序存儲(chǔ)器的容量。 PLC 所配的用戶存儲(chǔ)器的容量大小差別很大，通常中小型 PLC的用戶存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量在 8K 步以下，大型 PLC 的存儲(chǔ)容量可達(dá)到或超過(guò) 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(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸 12 入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開(kāi) 關(guān)等）的控制信號(hào)。數(shù)去接口是將處理后的結(jié)果通過(guò)功放電路去驅(qū)動(dòng)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(diǎn)數(shù)即輸入 /輸出端子數(shù)是 PLC 的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過(guò)千點(diǎn)。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(lái)自工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)經(jīng)輸入模塊進(jìn)入 PLC，這些信號(hào)有的是數(shù)字量，有的是模擬量，有的是直流信號(hào)，有的是交流信號(hào)，使用時(shí)要根據(jù)輸入信號(hào)的類型選擇合適的輸入模塊。 外部輸入信號(hào)濾波器 隔離器濾波器 隔離器濾波器 隔離器信號(hào)接受回路 A PLC 具有多種 I/O 模塊，常見(jiàn)的有數(shù)字量 I/O 模塊和模擬量 I/O 模塊，以及快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)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(yīng)性越好。 輸出狀態(tài)寄存器信號(hào)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(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來(lái)將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供 PLC 內(nèi)部的 CPU、存儲(chǔ)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(duì)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(dòng)。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(xiě)入程序，還可以對(duì)用戶程 序進(jìn)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(guò)接口與 CPU 聯(lián)系完成人機(jī)對(duì)話，編程器是 PLC 的一種主要的外部設(shè)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(guò)適配器和專用電纜線將 PLC 與電腦連接，并利用專門(mén)的工具軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。 編程器一般分為簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩類。簡(jiǎn)易編程器功能較少，一般只能用語(yǔ)言形式進(jìn)行編程，通常需要聯(lián)機(jī)工作，簡(jiǎn)易編程器使用時(shí)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(yǔ)言進(jìn)行編程，又可以用梯形圖進(jìn)行編程，既可以聯(lián)機(jī)進(jìn)行編程又可以脫機(jī)編程，操作方便，功能強(qiáng)，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(jī)、繪圖儀等設(shè)備連接，但價(jià)格相對(duì)較高，通常大型 PLC 多采用圖形編程器 其他外部設(shè)備 PLC 還配有生產(chǎn)廠家提供的其他一些設(shè)備，如外部存儲(chǔ)器、打印機(jī)和 EPROM 等。 I/O 擴(kuò)展單元 I/O 擴(kuò)展單元用來(lái)擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。當(dāng)用戶所需的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)超過(guò) PLC 基本單元的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，就需要加上 I/O 擴(kuò)展單元來(lái)擴(kuò)展，以適應(yīng)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(gè)完整的 PLC 系統(tǒng)，它們相輔相 15 成，缺一不可。沒(méi)有軟件 PLC 系統(tǒng)稱為裸機(jī)系統(tǒng)，不起任何作用。反之沒(méi)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(wú)法進(jìn)行。 的性能指標(biāo) PLC 的主要性能一般可用以下幾種指標(biāo)表述： 用戶程序存儲(chǔ)量 用戶存儲(chǔ)量是衡量 PLC 存儲(chǔ)用戶的一項(xiàng)指標(biāo)，通常以字為單位表示。每 16 為相鄰的二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字， 1024 個(gè)字為 1K 字，對(duì)于一般邏輯操作指令，每條指令占一個(gè)字，定時(shí) /計(jì)數(shù)、移位指令每條占 2 個(gè)字，數(shù)據(jù)操作指令每條占 24 個(gè)字，有些 PLC 是以編程的步數(shù)來(lái)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(gè)地址單元，一個(gè)地址單元為兩個(gè)字節(jié)。 I/O 總點(diǎn)數(shù) I/O 總點(diǎn)數(shù)是 PLC 可接收輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)量， PLC 的輸入和輸出量有開(kāi)關(guān)量和模擬量?jī)煞N，對(duì)于開(kāi)關(guān)量，其 I/O 總點(diǎn)數(shù)用最大 I/O 點(diǎn)數(shù)表示，對(duì)于模擬量， I/O 總點(diǎn)數(shù)用最大 I/O 通道表示 單 元 I/O 點(diǎn)數(shù) 型號(hào) 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(kuò)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(jìn)行工作。即在 PLC運(yùn)行時(shí)， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）做周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)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(kāi)始下輪新的的掃描，在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC 的掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)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(xiě)入個(gè)對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)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(yīng)的運(yùn)算和處理后，及結(jié)果再寫(xiě)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(dāng)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(guò)一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)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(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種變成元件，它們可提供無(wú)數(shù)個(gè)動(dòng)作和動(dòng)斷觸點(diǎn)，編程元件是指輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)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(diǎn)”但它們不是“硬”繼電器，而是PLC 存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫(xiě)入該單元的邏輯狀態(tài)為“ 1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈的電，則動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)。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(shuō)明如下表所示 元件名稱 符 號(hào) 編號(hào)范圍 功能說(shuō)明 輸入繼電器 X X0X27 共 24點(diǎn) 接受外部輸 入設(shè)備的信號(hào) 輸出繼電器 Y Y0— Y27 共24 點(diǎn) 輸出程序執(zhí) 行結(jié)果并驅(qū)動(dòng) 外部設(shè)備 輔助繼電器 M M0— M499 共500 點(diǎn) 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(shí)定時(shí)繼電器，在程序內(nèi)部使用 T200— T245 計(jì)數(shù)繼電器 C C0— C99 加法計(jì)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