【正文】 復(fù)外，還使 PLC 具有了很強的抗干擾能力。但對 PC 而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲的信息可能被破壞。 可見 可編程控制器 具有突出的優(yōu)越性 。 可編程控制器的特點及應(yīng)用范圍 演示操作 ： （ 1） 可編程控制器控制電動機的順序啟動 方式一：按下啟動按鈕， PLC 控制電動機 M1 啟動， 延時 10s ， M2 啟動運行，按下停止按鈕，兩個電動機 同時 停止工作。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。不僅控制功能增強，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠程 I/O 和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使PC 向用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展，成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱設(shè)備。進入 70 年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展， PLC 采用了通用微處理器，這種控制器就不再局限于當初的邏輯運算了，功能不斷增強。我國從 1974 年開始研制， 1977 年開始工業(yè)應(yīng) 用。即： 硬件： 減少并相對穩(wěn)定 軟件： 簡單、靈活并隨控制要求而變 針對上述設(shè)想，通用汽車公司提出了這種新型控制器所必須具備的十大條件 有名的“ GM10 條” ： ① 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序 ② 維護方便，最好是插件式 ③ 可靠性高于繼電器控制柜 ④ 體積小于繼電器控制柜 ⑤ 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機 ⑥ 在成本上可與繼電器控制柜競爭 ⑦ 輸入可以是交流 115V ⑧ 輸出可以是交流 115V， 2A 以上，可直接驅(qū)動電磁閥 ⑨ 在擴展時，原有系統(tǒng)只要很小變更 ⑩ 用戶程序存儲器容量至少能擴展到 4K 字節(jié) 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ GEC）首先研制成功第一臺可編程序控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。但由于計算機技術(shù)本身的復(fù)雜性，編程難度大，難以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價格昂貴等原因，未能在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。 教學(xué)方式 ： PLC 展示、操作演示、理論講解 展示 設(shè)備： 多種可編程控制器展示，如三菱、歐姆龍、西門子等機型。 演示操作 ： 利用 FX2N32MR PLC 實現(xiàn)對自動送料小車的控制 。當時的工業(yè)控制，主要是以繼電 — 接觸器組成的控制系統(tǒng)。 接著，美國 MODICON 公司也開發(fā)出可編程序控制器 084。 早期的可編程序控制器是為取代繼電器控制線路，存儲程序指令，完成順序控制而設(shè)計的。因此，實際上應(yīng)稱之為 PC—— 可編程序控制器。 可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對其下最后的定義。可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計”。 方式二 ：按下啟動按鈕， PLC 控制電動機 M2 啟動， 延時 10s ， M1 啟動運行，按下停止按鈕，兩個電動機 同時 停止工作。 可編程控制器系統(tǒng)的特點 為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與 一般控制裝置相比較， PLC 機具有以下 特點 ： 可靠性高，抗干擾能力強 工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求： ① 平均故障間隔時間長 ② 故障修復(fù)時間（平均修復(fù)時間）短 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： ① 偶發(fā)性故障。 ② 永久性故障。 一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。一般平均故障間隔時間可達幾十萬～上千萬小時，組成系統(tǒng)亦可達 4～ 5 萬小時甚至更長時間。 功能強，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。梯形圖語言編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。 減少了控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量 由于 PLC 采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。由于 PLC 的強抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是 實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化 工、電子、機械制造、汽車、船舶、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂等各行各業(yè)。在多數(shù)情況下， PLC 把描述目標位置的數(shù)據(jù)送給模塊，模塊移動一軸或數(shù)軸到目標位置，當每個軸移動時， 位置控制模塊保持適當?shù)乃俣群图铀俣龋_保運動平滑。 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。 數(shù)據(jù)處理 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展，已 把支持順序控制的 PLC 和計算機數(shù)值控制 (CNC) 的 設(shè)備緊密 地 結(jié)合 了起來 。同樣，美國 GE 公司的 CNC 設(shè)備新機種也使用了具有數(shù)據(jù)處理的 PLC 。日本富士電機公司開發(fā)的 MICREXF 系列就是一例，其中處理器多達 16 臺，輸入 / 輸出點數(shù)達 3200 個之多。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn) 廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 追求軟硬件的標準化 國內(nèi)發(fā)展及應(yīng)用概況 我國的 PLC 產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三 個階段：順序控制器（ 1973～ 1979） —— 一位處理器為主的工業(yè)控制器（ 1979～ 1985） —— 八位微處理器為主的可編程序控制器（ 1985 以后）。 教學(xué)方式 ： PLC 展示、理論講解 展示 設(shè)備： 三菱 FX 系列 PLC 重點難點： 可編程控制器 I/O 接口電路，可編程控制器工作原理 問題 的 提出 ： PLC 以其突出的特性可廣泛用于工業(yè)控制系統(tǒng)，其 結(jié)構(gòu)和工作原理 如何？則是本章要討論的問題。 （ 2） 檢查、校驗用戶程序。 主機電源微處理器 ( C P U )運算器控制器輸入單元存儲器E P R O M( 系統(tǒng)程序 )R A M( 用戶程序 )外設(shè)I / O接口I / O擴展接口用戶輸入設(shè)備輸出單元用戶輸出設(shè)備I / O擴展接口P L C 或上位計算機圖形監(jiān)控系統(tǒng)E P R O M 寫入器打印機盒式磁帶機編程器外部設(shè)備（ 4） 執(zhí)行用戶程序。 不同型號可編程控制器的 CPU 芯片是不同的，有的采用通用 CPU 芯片，如 8031 、 8051 、 8086 、 80826 等 ，也有采用廠家自行設(shè)計的專用 CPU 芯片（如西門子公司的 S7200 系列可編程控制器均采用其自行研制的專用芯片）， CPU 芯片的性能關(guān)系到可編程控制器處理控制信號的能力與速度， CPU 位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運算速度也越快。能夠完成可編程 控制器設(shè)計者規(guī)定的各項工作。用戶程序存儲器根據(jù)所選用的存儲器單元類型的不同，可以是 RAM （有用鋰電池進行掉電保護）， EPROM 或 EEPROM 存儲器，其內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪。 在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。 用戶程序存儲器和用戶存儲器容量的大小，關(guān)系到用戶程序容量的大小和內(nèi)部器件的多少，是反映 PLC 性能的重要指標之一。 圖 22 輸入回路的連接 I/O?點的作用是將 I/O 設(shè)備與 PLC 進行連接，使 PLC 與現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成控制系統(tǒng)，以便從現(xiàn)場通過輸入設(shè)備（元件）得到信息（輸入），或?qū)⒔?jīng)過處理后的控制命令通過輸出設(shè)備（元件）送到現(xiàn)場（輸出），從而實現(xiàn)自動控 制的目的。 輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）等。 圖 23 輸出回路的連接 為適應(yīng)控制的需要， PLC I/0 具 有不同的類別。為提高 PLC 抗干擾能力，其輸 入、輸出接口電路均采用了隔離措施。 圖 26 繼電器輸出 及隔離電路 6. 通信接口 為了實現(xiàn) “人－機 ”或 “機 －機 ”之間的對話， PLC 配有多種通信接口。例如，滿足位置調(diào)節(jié) 需要的位置閉環(huán)控制模板，對高速脈沖進行計數(shù)和處理的高速計數(shù)模板等。簡易型的編程器只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機器語言助記符（指令表）后，才能輸入。 P L C 內(nèi)部電路LEDVD交流電源~K SL也可以利用微機作為編程器，這時微機應(yīng) 配有相應(yīng)的編程軟件包，若要直接與可編程控制器通信，還要配有相應(yīng)的通信電纜。由于 CPU 運算速度極高，各 繼電器（軟元件） 的動作似乎是同時完成的，但實際輸入 / 輸出的響應(yīng)是有滯后的。 PLC 就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。隨著程序的執(zhí)行需要那一個輸入信號就直接從輸入端或輸入模塊取用這個輸入狀態(tài)，如 “ 立即輸入指令 ” 就是這樣，此時輸入映像寄存器的內(nèi)容不變，到下一次集中采樣輸入時才變化。如有的 PLC 采用輸入 /輸出刷新指令 ， 在需要的地方設(shè)置這類指令，可對此電源 ON 的全部或部分輸入點信號讀入 上電一次，以刷新輸入映像寄存器內(nèi)容 ， 或?qū)⒋藭r的輸出結(jié)果立即向輸出端口或輸出模塊輸出。 第二部分是 掃描過程 。當 CPU 處于 RUN 方式時，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。 PLC 運行正常時，掃描周期的長短與 CPU 的運算速度 、 I/O 點的情況 、 用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等有關(guān)。 可編程控制器的工作過程 PLC 的工作過程如圖 28 所示。 當 CPU 采樣時，輸入信號便進入輸入映像存儲器 —— 刷新。 。 。 注意 ：輸入狀態(tài)表 —— 采樣時刷新 輸出狀態(tài)表 —— 隨時刷新（中間值和最終結(jié)果） 輸出端子的接通或開斷 —— 輸出鎖存器決定 4．監(jiān)控定時器 WDT（ WATCH DOG TIMER） —— 即監(jiān)控定時器 t1 正常：執(zhí)行完用戶程序所需的時間應(yīng)不超過 t1。 5．執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行 監(jiān)視 6．執(zhí)行外設(shè)命令 每次執(zhí)行完用戶程序，輸出后，就進入服務(wù)外設(shè)命令的操作，如沒有外設(shè)命令，自動循環(huán)掃描。 1. 響應(yīng)問題 一般微機系統(tǒng)的 CPU ，在執(zhí)行每一條指令結(jié)束時去查詢有無中斷申請 。系統(tǒng)接到中斷申請后，順序掃描中斷源，它可能只有一個中斷源申請中斷，也可能同時有多個中斷源申請中斷。所以在 PLC 系統(tǒng)工作中，當轉(zhuǎn)入下一個中斷服務(wù)子程序時，并不自動關(guān)閉中斷，所以也沒有必要去開啟中斷。 第 3 章 可編程控制器的軟件構(gòu)成 教學(xué)目的要求： 通過教學(xué)，使學(xué)生明確 PLC 系統(tǒng)程序的作用和用戶程序，掌握用戶工作環(huán)境 中定時器、計數(shù)器和數(shù)據(jù)寄存器等元件的特性及應(yīng)用，了解并會使用 PLC 的編程軟件。 重點難點： PLC 系統(tǒng)軟件及用戶軟件的功能； PLC 編程軟元件的特性及用途；編程軟件的使用。系統(tǒng)監(jiān)控程序分系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和專用標準程序塊等。例如，它將有限個數(shù)的 CTC 擴展為幾十至上百 個用戶時鐘和計數(shù)器。 用戶指令解釋程序 系統(tǒng)監(jiān)控程序的第二部分為 用戶指令解釋程序 。用戶程序變?yōu)閮?nèi)碼形式的這一步是由編輯程序?qū)崿F(xiàn)的，它可以插入、刪除、檢查、查錯用戶程序，方便程序的調(diào)試。因為通過改進系統(tǒng)監(jiān)控程序就可在不增加任何硬件設(shè)備的條件下大大改善可編程控制器的性能，所以國外可編程控制器廠家對監(jiān)控程序的設(shè)計非常重視，實際售出的產(chǎn)品中，其監(jiān)控程序一直在不斷地完善。 用戶程序是線性地存貯在監(jiān)控程序指定的存貯區(qū)間內(nèi)，它的最大容量也是由監(jiān)控程序確定的。為使用方便通常都為 BCD 碼的形式。數(shù)據(jù)處理時還可選用八進制、十六進制、 ASCII 碼的形式。向 BCD 碼的七段數(shù)碼管或其它顯示器輸出時，要用 BIN→ BCD轉(zhuǎn)換傳送指令。例如 T（定時器）和 C（計數(shù)器），它們的觸點為 bit，而設(shè)定值寄存器和當前值寄存器又為字。 各種軟元件有其不同的功能、有其固定的地址。 1．輸入 /輸出繼電器（ X， Y） （ 1）輸入繼電器（ X0~X267） PLC 的輸入端子是從外部開關(guān)接收信號的窗口，與輸入端子連接的輸入繼電器（ X）是光電隔離的電子繼電器，其常開觸點和 常閉觸點的使用次數(shù)不限，這些觸點在 PLC 內(nèi)可以自由使用。輸出繼電器的電子常開和常閉觸點使用次數(shù)不限，其線圈由程序驅(qū)動，然而其外部輸出觸點（輸出元件）與內(nèi)部觸點的動作有所不同。 但是，這些觸點不能直接驅(qū)動外部負載，外部負載必須由輸出繼電器 驅(qū)動 。 （ 1）通用輔助繼電器 M0~M499（ 500 點） 通用輔助繼電器有 500 點，其元件號按十進制編號（ MO～ M499 )。 但是，根據(jù)不同的控制對象，有的需要保存停電前的狀態(tài)，并在再運行時再現(xiàn)該狀態(tài)的情形 。在此電路中， X0 接通后， M600動作，其后即使 X0 再斷開， M600 的狀態(tài) 也能保 持 。 輔助輔助繼電器有無窮多個觸點，可在 PLC 中自由使用。 特殊輔助繼電器分為觸點利用型和線圈驅(qū)動型兩種。 M8011M8014