【正文】 按 PLC 物理結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體式（也稱單元式）和組合式（也稱模塊式）兩類。這種系統(tǒng)還可以和其他型號的 PLC 互聯(lián)，和上位機(jī)相連，組成一個集中分散的生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量控制系統(tǒng)。 典型的中型機(jī)有 SIEMENS 公司的 S300 系列、 OMRON 公司的 C200H 系列、AB 公司的 SLC500 系列模塊式 PLC 等產(chǎn)品。 典型的小型機(jī)有 OMRON 公司的 CPM2A 系列、 SIEMEN 公司的 S7200 系列，MITSUBISH 公司的 FX 系列和 AB 公司的 SLC500 系列等整式 PLC 等產(chǎn)品。按 PLC 的輸 入輸出點(diǎn)數(shù)可將 PLC 分為三類。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。預(yù)計今后幾年 CNC 系統(tǒng)將變成以 PLC 為主體的控制和管理系統(tǒng)。著名的日本 FANUC 公司推出的 Systen 112 系列，已將 CNC 控制功能作為 PLC 的一部分。 （ 3）閉環(huán)過程控制 PLC 能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。 （ 2）運(yùn)動控制 PLC 制造商目前已提供了拖動步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)的單軸或多軸位置控制模版。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價格大大下降 ,使 PLC的成本下降 ,同時又由于 PLC的功能大大增強(qiáng) ,使 PLC 的應(yīng)用越來越廣泛 ,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水 泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備 ,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形式一體 ,易于拓展其功能的原則設(shè)計。美國電氣制造商協(xié)會經(jīng)過 4年調(diào)查，與 1980 年將其正式命名為可編程控制器（ Programmable Controller），簡寫為 PC。 關(guān)鍵詞 :PLC 知識競賽搶答器 PLC 程序設(shè)計 第 一 章 概述 可編程控制器（ PLC）是一種新型的通用自動化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來越廣泛。實(shí)現(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)、 PLC 的應(yīng)用不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術(shù)的不斷更新?？删幊炭刂破?(Programmable Logic Controller)即 PLC。后來由于 PC 這個名稱常常被用來稱呼個人電腦（ Personal Computer），為了區(qū)別，現(xiàn)在也把可編程控制器稱為 PLC。 事實(shí)上 ,PLC 就是以嵌入式 CPU 為核心 ,配以輸入 ,輸出等模塊 ,可以方便的用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。 PLC 的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型： （ 1）順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。在多數(shù)情況下， PLC 把掃描目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。PID（ Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使 PLC 具有閉環(huán)控制功能 ,即一個具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過程控制。為了實(shí)現(xiàn) PLC 和 CNC 設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。 （ 5）通信和聯(lián)網(wǎng) 為了適應(yīng)國外近幾年來興起的工廠自動化（ FA）系統(tǒng)、柔性制造系 統(tǒng)（ FMS）及集散控制系統(tǒng)（ DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展 PLC 之間， PLC和上級計算機(jī)之間的通信功能。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障， PLC 用軟件 代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 （ 1）小型機(jī) 小型 PLC 的功能一般以開關(guān)量控制為主，其輸入、輸出總數(shù)在 256 3 點(diǎn)一下，用戶程序存儲器容量在 4K 字一下。 （ 2）中型機(jī) 中型機(jī) PLC 的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在 2562048 點(diǎn)之間，用戶程序存儲器容量達(dá)到 28K 字。 （ 3）大型機(jī) 大型機(jī) PLC 的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上，用戶程序存儲器容量達(dá)到 86K 字。大型機(jī)適用于設(shè)備自動化控制、過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。 （ 1）整體式結(jié)構(gòu) 整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 是將中央處理單元（ CPU）、存儲器、輸入單元、電源、通信端口、 I/O 擴(kuò)展端口等組裝在一個箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)。 （ 2）組 合式結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)的 PLC 是將 CPU、輸入單元、輸出單元、電源單元、智能 I/O 單元，通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板和擴(kuò)展模塊。隨著社會科技技術(shù)的不斷發(fā)展，他的應(yīng)用場合也隨之增加；技術(shù)含量大大提升；更加方便可靠。 （ 2）設(shè)裁判隊為裁判臺，參賽對為參賽臺。如提前搶答，搶答器發(fā)出“違規(guī)”信號。 [2] 音響叫（響 1S） +某臺燈亮 +總臺燈亮，某參賽隊違規(guī)。 用單片機(jī)和 PLC 分別做系統(tǒng)的比較 所謂單片機(jī)系統(tǒng)就是采用目前市場上的單片機(jī) CPU 及其它外圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計電路板，最終設(shè)計成一臺簡易的計算機(jī)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達(dá)到所要求的控制功能。 單片機(jī)的可擴(kuò)展性：由于單片機(jī)的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計的，所以要增加一個功能就要重新設(shè)計線路，而且對應(yīng)的程序都要重新設(shè)計。特別是故障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說明書指示排除故障，這樣排除故障的時間相對較長。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。 操作： PLC 的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏顯示，上面設(shè)計了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順利操作，這就降低了對操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。 第三章 硬件電路設(shè)計 控制特點(diǎn)分析 PLC 機(jī)型的選擇步驟與原則 PLC 機(jī)型的選擇 PLC 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程 I／ O 硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程 I／ O 式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程 I／ O 可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠(yuǎn)程 I／ O 電源；多臺 PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適 用于多臺設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型 PLC，但必須要附加通訊模塊。但是中、高檔 PLC 價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng) 等場合。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 ３ )機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機(jī)后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。 搶答器流程圖 7 程序中所使用的 FX系列 PLC的編程元件介紹 FX2N 的共有 27 條基本邏輯指令，其中包含了有些子系列 PLC的 20條基本邏輯指令。 （ 4） LDF（取下降沿指令） 與左母線連接的常閉觸點(diǎn)的下降沿檢測指令。圖 315 中，當(dāng) M1有一個下降沿時，則 Y3 只有一個掃描周期為 ON。 （ 3） ANDP 上升沿檢測串聯(lián)連接指令。 2） AND、 ANI、 ANDP、 ANDF 的目標(biāo)元元件為 X、 Y、 M、 T、 C 和 S。 （ 3） ORP 上升沿檢測并聯(lián)連接指令。觸點(diǎn)并聯(lián)指令連續(xù)使 用的次數(shù)不限； 2） OR、 ORI、 ORP、 ORF 指令的目標(biāo)元件為 X、 Y、 M、 T、 C、 S。 ANB 指令的使用說明如圖 所示。 （ 2） RST（復(fù)位指令） 使被操作的目標(biāo)元件復(fù)位并保持清零狀態(tài)。 RST 指令常被用來對 D、 Z、 V的內(nèi)容清零，還用來復(fù)位積算定時器和計數(shù)器。在指令執(zhí)行時，常數(shù) K100 會自動轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 （ 2）移 位傳送指令 SMOV SMOV(P)指令的編號為 FNC13。 圖 2 移位傳送指令的使用 使用移位傳送指令時應(yīng)該注意： 1）源操作數(shù)可取所有數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操作數(shù)可為 KnY、 KnM、 KnS、 T、 C、 D、 V、Z。如圖 3 所示，當(dāng) X0 為 ON時，執(zhí)行 CML，將 D0的低 4位取反向后傳送到 Y3～ Y0 中。如圖 4 所示，傳送順序既可從高元件號開始，也可從低元件號開始，傳送順序自動決定。它的功能是將源操作數(shù)中的數(shù)據(jù)傳送到指定目標(biāo)開始的 n 個元件中，傳送后 n 個元件中的數(shù)據(jù)完全相同。 例如 20用十進(jìn)制表示為 K20，用十六進(jìn)制則表示為 H14。 圖 1 輸入繼電 器的等效電路 輸入繼電器必須由外部信號驅(qū)動，不能用程序驅(qū)動，所以在程序中不可能出現(xiàn)其線圈。例如：基本單元 FX2N64M 的輸入繼電器編 16 號為 X000~X037（ 32 點(diǎn)），如果接有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，則擴(kuò)展的輸入繼電器從 X040開始編號。 圖 1 輸出繼電器 的等效電路 每個輸出繼電器在輸出單元中都對應(yīng)有維一一個常開硬觸點(diǎn)，但在程序中供編程的輸出繼電器，不管是常開還是常閉觸點(diǎn)，都可以無數(shù)次使用。 輔助繼電器 輔助繼電器是 PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電 器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。 1．通用輔助繼電器（ M0～ M499） FX2N 系列共有 500點(diǎn)通用輔助繼電器。 根據(jù)需要可通過程序設(shè)定，將 M0～ M499 變?yōu)閿嚯姳３州o助繼電器。其中 M500～ M1023 可由軟件將其設(shè)定為通用輔助繼電器。運(yùn)行的過程是 X0= ON→ M600=ON→ Y0=ON→小車右行→停電→小車中途停止→上電（ M600=ON→ Y0=ON）再右行→ X1=ON→ M600=OFF、 M601=ON→ Y1=ON（左行）。 FX2N 系列中有256 個特殊輔助繼電器，可分成觸點(diǎn)型和線圈型兩大類 19 （ 1）觸點(diǎn)型 其線圈由 PLC 自動驅(qū) 動，用戶只可使用其觸點(diǎn)。 M8000、 M800 M8012 的波形圖如圖 2所示。 M8039：若使其線圈得電，則 PLC 按 D8039 中指定的掃描時間工作。當(dāng)啟動信號 X0有效時，機(jī)械手下降，到下降限位 X1開始夾緊工件，加緊到位信號 X2為 ON時，機(jī)械手上升到上限 X3則停止。這樣使每一步的工作互不干擾，不必考慮不同步之間元件的互鎖，使設(shè) 計清晰簡潔。它可以提供無限對常開常閉延時觸點(diǎn)。它們是通過對一定周期的時鐘脈沖的進(jìn)行累計而實(shí)現(xiàn)定時的，時鐘脈沖有周期為 1ms、 10ms、100ms 三種，當(dāng)所計數(shù)達(dá)到設(shè) 定值時觸點(diǎn)動作。 （ 1） 100ms 通用定時器（ T0～ T199） 共 200 點(diǎn)，其中 T192～ T199