【正文】 只讀存儲(chǔ)器，使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。 I/O 映象區(qū)，由于 PLC 投入運(yùn)行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)，因此它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元 (RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱(chēng)作 I/O 映 象區(qū)，一個(gè)開(kāi)關(guān)量 I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位(bit)，一個(gè)模擬量 I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字 (16 個(gè) bit)， 因此整個(gè) I/O 映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開(kāi)關(guān)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(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)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(jī)。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。編程器是 PLC 開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 第 10 頁(yè)共 83 頁(yè) 4. 入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。 PLC 的指令是很多的。指令不同，執(zhí)行的時(shí)間也不同。 執(zhí)行時(shí)間 短可加快 PLC 對(duì)一般輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。當(dāng)輸入信號(hào)送入 PLC 時(shí)， PLC 的輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。 為了處理急需響應(yīng)的輸入信號(hào)， PLC 有種種措施。多數(shù) PLC 都可對(duì)一個(gè)或多個(gè)輸入點(diǎn)作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時(shí)間僅幾個(gè)毫秒。這就是把工作速度作為 PLC 第一指標(biāo)的原因。為了避免這個(gè)情況， PLC 的工作速度就要快。同時(shí)點(diǎn) 數(shù)多，系統(tǒng)的存儲(chǔ)器輸入、輸出的信號(hào)區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱(chēng)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(gè)模塊有多少路的 I/O 點(diǎn)總是有數(shù)的。 控制規(guī)模是對(duì) PLC 其它性能指標(biāo)起著制約作用 的指標(biāo)；也是 PLC 劃分為微、小、中、大和特大型 （三） 組成模塊 PLC 的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分，但從質(zhì)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(jiàn)的 PLC 模塊有： 第 12 頁(yè)共 83 頁(yè) CPU 模塊，它是 PLC 的硬件核心。 內(nèi)存模塊，它主要存儲(chǔ)用戶(hù)程序，有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內(nèi)存。不同廠家或同一廠家但不同類(lèi)型的 PLC 都不大相同。如 A/D（模入）模塊、 D/A（模出）模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位控模塊、溫度模塊等等。通訊模塊代表 PLC 的組網(wǎng)能力，代表著當(dāng)今 PLC 性能的重要方面。然而，要對(duì) 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(chǔ)用戶(hù)程序、打印數(shù)據(jù)等，就得使用 PLC 的外部設(shè)備。有的還有專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)，可用其它高級(jí)語(yǔ)編程。除了不能改變 PLC 的用戶(hù)程序，編程器能做的它都能做，是使用 PLC 很好的界面。而為實(shí)現(xiàn)這些存儲(chǔ)，相應(yīng)的就有存卡器、磁帶機(jī)、軟驅(qū)或 ROM 寫(xiě)入器，以及相應(yīng)的接口部件。輸出的有打印機(jī)、編程器、監(jiān)控器雖也可對(duì) PLC 輸入信息，從 PLC 輸出信息，但輸入輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話更方便，可在現(xiàn)場(chǎng)條件下實(shí)現(xiàn)，并便于使用。 （四） 內(nèi)存容量 PLC 內(nèi)存有用戶(hù)及系統(tǒng)兩大部分。 用戶(hù)內(nèi)存大小與可存儲(chǔ)的用戶(hù)程序量有關(guān)。系統(tǒng)內(nèi)存對(duì)于用戶(hù)，主要體現(xiàn)在 PLC 能提供多少內(nèi)部器件。 內(nèi)存器件種類(lèi)越多，數(shù)量越多， 越便于 PLC 進(jìn)行種種邏輯量及模擬控制。 內(nèi)部繼電器數(shù)，有的稱(chēng)為標(biāo)志位數(shù)，代表著 PLC 的內(nèi)部繼電器數(shù)。 有的內(nèi)部繼電器還可丟電保持，即它的狀態(tài)（ ON 或 OFF）、 PLC 丟電后，靠?jī)?nèi)部電池仍予以保持。定時(shí)值可任意設(shè)定。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，用以存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)。小型機(jī)也如此。 此外還有其它一些內(nèi)部器件，了解某 PLC 性能時(shí)，也都必須掌握它。功能很強(qiáng)的 指令，綜合多種作用的指令日見(jiàn)增多。 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令，用于進(jìn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，如十、一、 X、 /等，可進(jìn)行整形數(shù)計(jì)算，有的還可浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算；也可進(jìn)行邏輯量運(yùn)算，等等。流程控制指令也較多，運(yùn)用得好 ，可使程序簡(jiǎn)練，并便于調(diào)試與閱讀。 除了指令，為進(jìn)行通訊， PLC 還有相應(yīng)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(yǔ)言是最基本也是最簡(jiǎn)單的 PLC 語(yǔ)言。 梯形圖語(yǔ)言是圖形語(yǔ)言，它用類(lèi)似于繼電器電路圖的符號(hào)表達(dá) PLC實(shí)現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。 流程圖語(yǔ)言，它也是圖形語(yǔ)言，不過(guò)所用的符號(hào)不與電氣元件符號(hào)相似，而與計(jì)算機(jī)用的流程圖符號(hào)相似，便干計(jì)算機(jī)工作人員了解與熟悉。 梯 形圖與流程圖混合語(yǔ)言。這種混合語(yǔ)言有不同的實(shí)現(xiàn)方法，而且多用于大型的 PLC 的編程 高級(jí)語(yǔ)言， PLC 編程也可以使用高級(jí)語(yǔ)言，如 BASIC、 C 語(yǔ)言等。而編寫(xiě)這個(gè)轉(zhuǎn) 第 16 頁(yè)共 83 頁(yè) 換的軟 件工作量很大，當(dāng)然應(yīng)由有關(guān)廠家開(kāi)發(fā)與提供。只是要下力氣去開(kāi)發(fā)，以及市場(chǎng)有這個(gè)需要。 有的 PLC 廠家或第三方廠家還開(kāi)發(fā)了使用 PLC 的組態(tài)軟件，用以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì) PLC 控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與 PLC 交換數(shù)據(jù)。 （七） 可靠控制 為使 PLC 能可靠工作，在硬件與軟件兩個(gè)方面 PLC 廠家都采取了很多措施，對(duì)一些特殊可靠要求的 PLC，還有相應(yīng)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(shí)，使用 PLC，還要考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。一般講，同樣技術(shù)性能的 PLC，價(jià)格低其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就好 此外，還要看供貨情況，供貨不及時(shí) ，影響使用，價(jià)格即使低，也不一定就好；看技術(shù)服務(wù)，資料不全，用戶(hù)出現(xiàn)問(wèn)題得不到技術(shù)支持也不好。模擬量的路數(shù)可折算成開(kāi)關(guān)量的點(diǎn)，大致一路相當(dāng)于 8～ 16 點(diǎn)。如如德維森公司的 V80 系列 PLC 可擴(kuò)展到 256 點(diǎn)， OMRON 公司的 C60P 可達(dá) 148 點(diǎn)， CQM1 達(dá) 256 點(diǎn)。德國(guó)西門(mén)子公司的 S7300機(jī)最多可達(dá) 512點(diǎn)。 超大型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬(wàn)點(diǎn)，以至于幾萬(wàn)點(diǎn)。等等。如控制點(diǎn)數(shù)不是非常之多，不是非用大型機(jī)不可，但因大型機(jī)的特殊控制單元多，可進(jìn)行熱備配置，因而采用了大型機(jī)。 箱體的 PLC 把電源、 CPU、內(nèi)存、 I/O 系統(tǒng)都集成在一個(gè)小箱體內(nèi)。大型機(jī)的模塊功能更單一一些，因而模塊的種類(lèi)也相對(duì)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(dá)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(jī)， CV2020等中、大型 機(jī)就是這種結(jié)構(gòu)。 3 用機(jī)架代替底板，所有模塊都固定在機(jī)架上。但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均能生產(chǎn)的不算太多。最近還推出 S7 系列機(jī)，有 S7200（小型）、 S7300（中型）及 S7400 機(jī)（大型）。其小型機(jī) F1 前期在國(guó)內(nèi)用得很多，后又推出 FX2 機(jī)，性能有很大提高 ?；鞠潴w有 EE2 E－ E－ 64。它的編程語(yǔ)言是梯形圖，其專(zhuān)用的編程器用梯形圖語(yǔ)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(guó) GE 公司、日本 FANAC 合資的 GE－ FANAC 的 90－ 70 機(jī)也是很吸引人的。它有 91 781／ 78 771／ 77 731／ 732等多種型號(hào)。小的為緊湊型的，如984120，控制點(diǎn)數(shù)為 256 點(diǎn)，在最大與最小之間，共 20 多個(gè)型號(hào)。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(hào)。新出的 lP3416機(jī)， I/O 點(diǎn)數(shù)擴(kuò)大到 34 入、 12 出，而且還自帶一個(gè)簡(jiǎn)易小編程 器，性能又有改進(jìn)。和利時(shí)公司的 FOPLC 系列和自主研發(fā)的 G3 系列，憑借公司在工程領(lǐng)域的實(shí)力，已逐步向工控中多 個(gè)領(lǐng)域邁進(jìn)。 （一） 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。 PLC廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)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(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)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(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼Ｐ陆a(chǎn)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(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 從剛一問(wèn)世至今， PLC 一直表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力和高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。至于經(jīng)過(guò)一段時(shí)間發(fā)展后， DCS 和高端 PLC 功能越來(lái)越接近，它們的名字叫什么都無(wú)關(guān)緊要，傳統(tǒng) DCS 廠商可能會(huì)叫它 DCS，傳統(tǒng) PLC 廠商可能會(huì)叫它 PLC，也可能叫FCS、 PAC（ Programmable Automation Controller，可編程自動(dòng)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(yè)共 83 頁(yè) 用 IPC 通用性時(shí) PLC 的一個(gè)發(fā)展分支，但筆者認(rèn)為它畢竟只是一分支，近期內(nèi)絕對(duì)不會(huì)成為 PLC 應(yīng)用的主流。 1 功能更強(qiáng)大在原有開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上， PLC 將進(jìn)一步增強(qiáng)模擬量處理能力，并不斷融合順序控制、過(guò)程控制和運(yùn)動(dòng)控制功能。 2 網(wǎng)絡(luò)化無(wú)論是大型 PLC 還是小型 PLC，網(wǎng)絡(luò)功能不斷增強(qiáng)。 HolliesLEC G3不僅設(shè)計(jì)了與 CPU 集成一體的標(biāo)準(zhǔn) MODBUS 協(xié)議、專(zhuān)有協(xié)議和自由協(xié)議串行通訊接口，還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口模塊與其它系統(tǒng)進(jìn)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(yǔ)言國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 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(nèi)的主流 PLC 廠商都傾向于采用符合 IEC 611313 標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言。 我國(guó)工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度普遍較低， PLC 產(chǎn)品有很大的應(yīng)用空間， 第 24 頁(yè)共 83 頁(yè) 如機(jī)械行業(yè) 80%以上的設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進(jìn)行控制。 中國(guó)加入 WTO 后越來(lái)越多的國(guó)際公司把其制造基地轉(zhuǎn)移到中國(guó)。制造企業(yè)為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，必然會(huì)大量采用 PLC，從而為 PLC 的應(yīng)用提供廣闊的應(yīng)用前景。 我國(guó)在 “ 十五 ” 規(guī)劃中已明確提出了 “ 用信息化帶動(dòng)工業(yè)化 ” 的發(fā)展計(jì)劃，大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化改造將為 PLC 的應(yīng)用提供巨大的發(fā)展空間。 大型 PLC 的目標(biāo)用戶(hù)在選用 PLC 時(shí)一般不會(huì)把價(jià)格作為首要考慮因素，而是更關(guān)注產(chǎn)品性能、質(zhì)量和品牌，對(duì)價(jià)格不是十分敏感，故日本產(chǎn)品很難進(jìn)入該領(lǐng)域。 Siemens 在推出新一代小型 PLC 產(chǎn)品 S7200 后其價(jià)格與日本產(chǎn)品相差不大，最近幾年其小型 PLC 的市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，已經(jīng)與日本主要產(chǎn)品（ Mitsubishi 和 Omron）在小型 PLC 領(lǐng)域取得了類(lèi)似的市場(chǎng)地位。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了 PLC 的應(yīng)用。 中國(guó) PLC 市場(chǎng)的 95％以上被國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)。 21 世紀(jì)， PLC 會(huì)有更大的發(fā)展。 總的來(lái)說(shuō)： 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(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤(pán)。 3． PLC 大力開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 為滿(mǎn)足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力， PLC 生產(chǎn)廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)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(yè)共 83 頁(yè) 5．編程語(yǔ)言多樣化 在 PLC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)， PLC 的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富，功能也不斷提高。 PLC 也例外，現(xiàn)在，越來(lái)越多的 PLC 供應(yīng)商開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)，如果上層協(xié)議相互之間不能兼容，那么仍然不可能進(jìn)行相互之間的通信處理。 向 Ether 靠近的一個(gè)目的在于通過(guò) Inter 能夠連接到所希望的任何地方。例如， Square D 公司已經(jīng)有一個(gè)具備 Ether 連接接口的發(fā)動(dòng)機(jī)控制中心，并正在準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)一種內(nèi)藏 Web 服務(wù)器連接接口的變速裝置。 第 28 頁(yè)共 83 頁(yè) 在為將 PLC連接到 Ether和 Web上提供技術(shù)支持方面， Schneider公司已經(jīng)成了先驅(qū)者之