【正文】 附錄 ……………………………………………………… ...…………………………………… .3 2 引 言 可編程控制器 是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)自動(dòng) 控制裝置，被稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的支柱之一。人機(jī)界面是操作人員與 PLC 之間進(jìn)行對話和相互作用的接口設(shè)備。 可編程控制器與以往那些基于文本的高級編程語言不同，它采用的是一種全新的梯形圖和助記符編程方式，即用形象的圖行符號和連線來代替一行一行的文本，這種編程序的方法使用起來比較簡單方便，特別是對繼電器控制電路有所了解的技術(shù)人員來說，就更容易使用梯形圖語言。可編程控制器 最有優(yōu)勢的技術(shù)是軟件開發(fā)環(huán)境， 與 傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言不同，這類軟件一般采用強(qiáng)大的圖形化語言編程，面向測試 工程師，而不是面向?qū)I(yè)程序員，編程非常方便，人機(jī)交互界面非常友好，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力。 論文主要介紹了可編程控制器（ PLC）的 特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 。 淺 談控制要求， PLC 的定義， PLC 的特點(diǎn)， PLC的編程語言， PLC 控制系統(tǒng)的配置， PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域， PLC 的工作原理， 以及 PLC的結(jié)構(gòu)等 3 第一章 可編程控制器的概論 可編程序邏輯控制器 (PLC) PLC英文全稱 Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 :一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在 工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(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)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制系統(tǒng)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 可編程控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝 置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域?？删幊炭刂破?(PLC)，是集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、和通訊技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。具有可靠性高，功能齊全，使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。 可編程控制器的特點(diǎn) 隨著微處理器，計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展， 計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。 PLC之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，PLC還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠性、通用性、靈活性、使用方便等問題。主要特點(diǎn)如下 : （ 1）可靠性高。 可靠性高是 PLC最突出的優(yōu)點(diǎn)之一。 PLC具有較高的可靠性是因?yàn)樗捎梦㈦娮蛹夹g(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電 路 完成。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電 路 技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電 路 采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn) 4 的 F系列 PLC平均無故障時(shí)間高達(dá) 30萬小時(shí)。 （ 2）在設(shè)計(jì)制造過程中， 抗干擾能力強(qiáng)， 采用一系列硬件和軟件抗干擾措施。 如 :硬件方面采用隔離、濾波、精選元器件等。在微處理器與 1/0 電 路 之間采用光電隔離措施，有效地抑制了外部干擾對 PLC的影響，同時(shí)可以防止外部高壓進(jìn)入 CPU單元。 （ 3）應(yīng)用靈活。 由于 PLC己實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)和單元化的軟件設(shè)計(jì)，使得它不僅可以適應(yīng)大小不同、功能復(fù)雜的控制要求，而且可以適應(yīng)各種工藝流程變更較多的場合。 PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中的大量中間繼電器、 時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器及其它專用功能的器件，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 （ 4） 功能強(qiáng)，通用性好。 有豐富的Ｉ／Ｏ接口模塊。 PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)，順序控制等功能，而且還具有 A/D, D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和通訊聯(lián)網(wǎng)等功能；既可以對開關(guān)量進(jìn)行控制，也可以對模擬量進(jìn)行控制；既可以對單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制，也可以對一條生產(chǎn)線或全部生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行控制。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，可以實(shí)現(xiàn)不同 PLC之間聯(lián)網(wǎng)，并可以與計(jì)算機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。 （ 5）編程簡單。 大多數(shù) PLC采用梯形圖編程方 式。梯形圖與傳統(tǒng)的繼電接觸控制線 路 圖有許多相似之處，與常用的計(jì)算機(jī)語一言相比更容易被操作者接受并掌握。操作者通過閱讀 PLC操作手冊，可以很快熟悉梯形圖語言，并用來編制一般的用戶程序，這也是 PLC獲得迅速普及和推廣的重要原因之一。 （ 6）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。 PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC等各種工業(yè)控制中。加上 PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 5 （ 7）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電 路 圖相當(dāng)接近，只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電 路 的功能。為不熟悉電子電 路 、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 （ 8）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 （ 9）體積小，重量輕，能耗低。 以超小型 PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部， 是一種理想控制元件。 可編程控制器的分類 PLC按照輸入和輸出即 I/O的點(diǎn)數(shù)多少可分為表 1所表示的 5種類型。 表 1 可編程控制器規(guī)模分類表 類型 I/O 點(diǎn)數(shù) 存儲(chǔ)器容量 /KB 超小型 24 以下 1～ 2 小型 24256 2～ 8 中型 2561024 8～ 16 大型 10248192 16～ 64 超大型 大于 8192 64～ 256 PLC按結(jié)構(gòu)形式分類可分為廂體式和模塊式兩種。廂體式又稱為單元式或整體式。廂體式 PLC將電源， CPU,I/0等都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，價(jià)格低。一般超小型 PLC都采用這種結(jié)構(gòu)，小型 PLC多數(shù)也屬廂體式，它由不同 I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有 CPU,I/O和電源，擴(kuò)展單 6 元內(nèi)沒有 CPU?；締卧蛿U(kuò)展 單元之間一般用扁平電纜連接。 模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC將各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如電源模塊， CPU模塊，I/O模塊和各種功能模塊。一般大中型 PLC都采用模塊式結(jié)構(gòu)。有的小型 PLC也采用模塊式結(jié)構(gòu)。有的小型 PLC也采用這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)槟K式結(jié)構(gòu)的 PLC配置靈活，安裝方便，便于擴(kuò)展和維修。 7 第二章 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)和原理 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) PLC實(shí)質(zhì)上是一種專門用于工業(yè)控制的通用計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，主要有中央處理器 (CPU)，存儲(chǔ)器 (RAM,ROM)，輸入輸出接