【正文】 只讀存儲器，使用編程器就能很容易地對其所存儲的內容進行修改。 I/O 映象區(qū)，由于 PLC 投入運行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數據在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數據送至相應的外設，因此它需要一定數量的存儲單元 (RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數據，這些單元稱作 I/O 映 象區(qū)，一個開關量 I/O 占用存儲單元中的一個位(bit)，一個模擬量 I/O 占用存儲單元中的一個字 (16 個 bit)， 因此整個 I/O 映象區(qū)可看作兩個部分組成：開關量 I/O 映象區(qū)，模擬量 I/O 映象區(qū)。 （ 三 ） 電源 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 3 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。也就是我們系統(tǒng)的上位機。 PLC 具有通信聯(lián)網的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。 第 10 頁共 83 頁 4. 入輸出設備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。 PLC 的指令是很多的。指令不同，執(zhí)行的時間也不同。 執(zhí)行時間 短可加快 PLC 對一般輸入信號的響應速度。當輸入信號送入 PLC 時， PLC 的輸入刷新正好結束，就是這種情況。 為了處理急需響應的輸入信號， PLC 有種種措施。多數 PLC 都可對一個或多個輸入點作快速響應，快速響應時間僅幾個毫秒。這就是把工作速度作為 PLC 第一指標的原因。為了避免這個情況， PLC 的工作速度就要快。同時點 數多，系統(tǒng)的存儲器輸入、輸出的信號區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱輸入、輸出映射區(qū)）也大。這些電路集成于 I/O 模塊中，而每個模塊有多少路的 I/O 點總是有數的。 控制規(guī)模是對 PLC 其它性能指標起著制約作用 的指標；也是 PLC 劃分為微、小、中、大和特大型 （三） 組成模塊 PLC 的結構雖有箱體及模塊式之分，但從質上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。但模塊的功能則單一些。 常見的 PLC 模塊有： 第 12 頁共 83 頁 CPU 模塊，它是 PLC 的硬件核心。 內存模塊，它主要存儲用戶程序，有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內存。不同廠家或同一廠家但不同類型的 PLC 都不大相同。如 A/D（模入）模塊、 D/A（模出）模塊、高速計數模塊、位控模塊、溫度模塊等等。通訊模塊代表 PLC 的組網能力，代表著當今 PLC 性能的重要方面。然而，要對 PLC 編程，要監(jiān)控 PLC 及其所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以及存儲用戶程序、打印數據等，就得使用 PLC 的外部設備。有的還有專用的計算機，可用其它高級語編程。除了不能改變 PLC 的用戶程序，編程器能做的它都能做，是使用 PLC 很好的界面。而為實現(xiàn)這些存儲，相應的就有存卡器、磁帶機、軟驅或 ROM 寫入器，以及相應的接口部件。輸出的有打印機、編程器、監(jiān)控器雖也可對 PLC 輸入信息，從 PLC 輸出信息，但輸入輸出設備實現(xiàn)人機對話更方便，可在現(xiàn)場條件下實現(xiàn)，并便于使用。 （四） 內存容量 PLC 內存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。 用戶內存大小與可存儲的用戶程序量有關。系統(tǒng)內存對于用戶，主要體現(xiàn)在 PLC 能提供多少內部器件。 內存器件種類越多，數量越多， 越便于 PLC 進行種種邏輯量及模擬控制。 內部繼電器數，有的稱為標志位數，代表著 PLC 的內部繼電器數。 有的內部繼電器還可丟電保持，即它的狀態(tài)（ ON 或 OFF）、 PLC 丟電后，靠內部電池仍予以保持。定時值可任意設定。 數據存儲區(qū)，用以存儲工作數據。小型機也如此。 此外還有其它一些內部器件，了解某 PLC 性能時，也都必須掌握它。功能很強的 指令，綜合多種作用的指令日見增多。 數據運算指令，用于進數據的運算，如十、一、 X、 /等，可進行整形數計算，有的還可浮點數運算；也可進行邏輯量運算，等等。流程控制指令也較多，運用得好 ，可使程序簡練，并便于調試與閱讀。 除了指令，為進行通訊， PLC 還有相應的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了 PLC 的性能。 助記符語言是最基本也是最簡單的 PLC 語言。 梯形圖語言是圖形語言，它用類似于繼電器電路圖的符號表達 PLC實現(xiàn)控制的邏輯關系。 流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號不與電氣元件符號相似，而與計算機用的流程圖符號相似，便干計算機工作人員了解與熟悉。 梯 形圖與流程圖混合語言。這種混合語言有不同的實現(xiàn)方法，而且多用于大型的 PLC 的編程 高級語言， PLC 編程也可以使用高級語言，如 BASIC、 C 語言等。而編寫這個轉 第 16 頁共 83 頁 換的軟 件工作量很大，當然應由有關廠家開發(fā)與提供。只是要下力氣去開發(fā)，以及市場有這個需要。 有的 PLC 廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用 PLC 的組態(tài)軟件，用以實現(xiàn)計算機對 PLC 控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與 PLC 交換數據。 （七） 可靠控制 為使 PLC 能可靠工作，在硬件與軟件兩個方面 PLC 廠家都采取了很多措施，對一些特殊可靠要求的 PLC，還有相應的特殊的措施，如熱備、冗余等等。而從上式可知， MTBF 越大， MTTR 越小，則 A 越大。其實，使用 PLC，還要考慮經濟指標。一般講，同樣技術性能的 PLC，價格低其經濟指標就好 此外，還要看供貨情況，供貨不及時 ，影響使用，價格即使低，也不一定就好；看技術服務，資料不全，用戶出現(xiàn)問題得不到技術支持也不好。模擬量的路數可折算成開關量的點，大致一路相當于 8～ 16 點。如如德維森公司的 V80 系列 PLC 可擴展到 256 點， OMRON 公司的 C60P 可達 148 點， CQM1 達 256 點。德國西門子公司的 S7300機最多可達 512點。 超大型機：控制點數可達萬點，以至于幾萬點。等等。如控制點數不是非常之多，不是非用大型機不可，但因大型機的特殊控制單元多，可進行熱備配置，因而采用了大型機。 箱體的 PLC 把電源、 CPU、內存、 I/O 系統(tǒng)都集成在一個小箱體內。大型機的模塊功能更單一一些，因而模塊的種類也相對多些。 模塊功能更單一、品種更多，可便于系統(tǒng)配置，使 PLC 更能物盡其用，達到更高的使用效益。如德維森公司的 PPC1 PPC22 和PPC31 系列 PLC， OMRON公司的 C200Ha 機， CV2020等中、大型 機就是這種結構。 3 用機架代替底板，所有模塊都固定在機架上。但能配套生產，大、中、小、微型均能生產的不算太多。最近還推出 S7 系列機，有 S7200（小型）、 S7300（中型）及 S7400 機（大型）。其小型機 F1 前期在國內用得很多，后又推出 FX2 機，性能有很大提高 ?；鞠潴w有 EE2 E－ E－ 64。它的編程語言是梯形圖，其專用的編程器用梯形圖語言編程。 FP3 為模塊式的，控制規(guī)模也較大，工作速度也很快，執(zhí)行基本指令僅 0?l 微秒。 美國 GE 公司、日本 FANAC 合資的 GE－ FANAC 的 90－ 70 機也是很吸引人的。它有 91 781／ 78 771／ 77 731／ 732等多種型號。小的為緊湊型的，如984120，控制點數為 256 點，在最大與最小之間，共 20 多個型號。它的 PLC－ 5 系列是很有名 的，其下有 PLC－ 5/10， PLC－ 5/11， ??PLC －5/250 多種型號。新出的 lP3416機， I/O 點數擴大到 34 入、 12 出，而且還自帶一個簡易小編程 器，性能又有改進。和利時公司的 FOPLC 系列和自主研發(fā)的 G3 系列，憑借公司在工程領域的實力，已逐步向工控中多 個領域邁進。 （一） 開關量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。 PLC廠家都生產配套的 A/D 和 D/A 轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。世界上各主要 PLC 廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。大中型 PLC 都有 PID模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以 利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。新近生產的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、 PID 功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 從剛一問世至今， PLC 一直表現(xiàn)出強大的生命力和高速增長態(tài)勢。至于經過一段時間發(fā)展后， DCS 和高端 PLC 功能越來越接近，它們的名字叫什么都無關緊要，傳統(tǒng) DCS 廠商可能會叫它 DCS，傳統(tǒng) PLC 廠商可能會叫它 PLC，也可能叫FCS、 PAC（ Programmable Automation Controller，可編程自動化控制器）或其它名字。這是 IPC 可靠性得到較大程度提高，并充分利 第 23 頁共 83 頁 用 IPC 通用性時 PLC 的一個發(fā)展分支，但筆者認為它畢竟只是一分支，近期內絕對不會成為 PLC 應用的主流。 1 功能更強大在原有開關量處理的基礎上， PLC 將進一步增強模擬量處理能力，并不斷融合順序控制、過程控制和運動控制功能。 2 網絡化無論是大型 PLC 還是小型 PLC，網絡功能不斷增強。 HolliesLEC G3不僅設計了與 CPU 集成一體的標準 MODBUS 協(xié)議、專有協(xié)議和自由協(xié)議串行通訊接口，還可通過網絡接口模塊與其它系統(tǒng)進行互連，接口模塊包括自由協(xié)議串口、 PrefabsDP、 Ether、 evident、 Lon works、 CAN、FF、 Modem、 GPRS/GSM等 。編程語言國際標準 IEC 611313 以前更多地被歐美廠商采用，現(xiàn)在包括日本廠商在內的主流 PLC 廠商都傾向于采用符合 IEC 611313 標準的編程語言。 我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍較低， PLC 產品有很大的應用空間， 第 24 頁共 83 頁 如機械行業(yè) 80%以上的設備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進行控制。 中國加入 WTO 后越來越多的國際公司把其制造基地轉移到中國。制造企業(yè)為提高勞動生產率和產品質量，必然會大量采用 PLC，從而為 PLC 的應用提供廣闊的應用前景。 我國在 “ 十五 ” 規(guī)劃中已明確提出了 “ 用信息化帶動工業(yè)化 ” 的發(fā)展計劃，大量傳統(tǒng)產業(yè)的自動化改造將為 PLC 的應用提供巨大的發(fā)展空間。 大型 PLC 的目標用戶在選用 PLC 時一般不會把價格作為首要考慮因素，而是更關注產品性能、質量和品牌，對價格不是十分敏感，故日本產品很難進入該領域。 Siemens 在推出新一代小型 PLC 產品 S7200 后其價格與日本產品相差不大，最近幾年其小型 PLC 的市場增長迅速，已經與日本主要產品（ Mitsubishi 和 Omron）在小型 PLC 領域取得了類似的市場地位。接下來在各種企業(yè)的生產設備及產品中不斷擴大了 PLC 的應用。 中國 PLC 市場的 95％以上被國外產品占領。 21 世紀， PLC 會有更大的發(fā)展。 總的來說： 1．向高速度、大容量方向發(fā)展 為了提高 PLC 的處理能力，要求 PLC 具有更好的響應速度和更大的存儲容量。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。 3． PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網通信能力 為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數模塊、溫度控制模塊、遠程 I/O 模塊、通信和人機接口模塊等。為了加強聯(lián)網通信能力， PLC 生產廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標準，以構成更大的網絡系統(tǒng)， PLC 已成為集散控制系統(tǒng)（ DCS）不可缺少的重要組成部分。 第 27 頁共 83 頁 5．編程語言多樣化 在 PLC 系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的同時， PLC 的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。 PLC 也例外，現(xiàn)在，越來越多的 PLC 供應商開始提供 Ether接口部件。 Ether 僅僅定義了 OSI 參考模型底部的幾層協(xié)議標準，如果上層協(xié)議相互之間不能兼容，那么仍然不可能進行相互之間的通信處理。 向 Ether 靠近的一個目的在于通過 Inter 能夠連接到所希望的任何地方。例如， Square D 公司已經有一個具備 Ether 連接接口的發(fā)動機控制中心，并正在準備開發(fā)一種內藏 Web 服務器連接接口的變速裝置。 第 28 頁共 83 頁 在為將 PLC連接到 Ether和 Web上提供技術支持方面， Schneider公司已經成了先驅者之