【正文】 松下公司的 PLC產(chǎn)品中， FPO為微型機， FP1為整體式小型機， FP3為中型機， FP5/FPFP10S（ FP10的改進型）、 FP20為 大型機，其中 FP20 是最新產(chǎn)品。P型機現(xiàn)已被性價比更高的 CPM1A 系列所取代， CPM2A/2C、 CQM1系列 內(nèi)置 RS232C接口和實時時鐘，并具有軟 PID功能， CQM1H是 CQM1的升級產(chǎn)品。 FX2系列是在 90年代開發(fā)的整體式高功能小型機，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。而 S7 系列是西門子公司在 S5 系列 PLC基礎上近年推出的新產(chǎn)品，其性能價格比高， 其中 S7200 系列屬于微型 PLC、 S7300 系列屬于于中小型 PLC、 S7400 系列屬于于中高性能的大型 PLC。 M484是中型機，其運算功能較強，可與上位機通信，也可與多臺聯(lián)網(wǎng)，最多可擴展 I/O點為 512點。 GE1/P是 GE1的增強型產(chǎn)品，增加了部分功能指令（數(shù)據(jù)操作指令）、功能模塊（ A/D、 D/A等）、遠程 I/O功能等，其 I/O點最多可配置到 168點。 AB 公司產(chǎn)品規(guī)格齊全、種類豐富，其主推的大、中型 PLC產(chǎn)品是 PLC5 系列。除了大多數(shù) PLC使用的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（ BASIC、 C語言等）等。這些帶 CPU和存儲器的智能 I/O模塊，既擴展了 PLC功能，又使用靈活方便，擴大了 PLC應用范圍。目前， 17 有的 PLC的掃描速度可達 ms/k步左右。 4．指令的功能與數(shù)量 指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量 PLC性能的重要指標。 第五節(jié) PLC 的性能指標與發(fā)展趨勢 一、 PLC的性能指標 1．存儲容量 存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。對于元件映象寄存器來說，其內(nèi)容會隨程序執(zhí)行的過程而變化。當 PLC 掃描到的指令被執(zhí)行后，其結果馬上就被后面將要掃描到的指令所利用， 而且還可通過 CPU內(nèi)部設置的監(jiān)視定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定時間，避免由于 CPU內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進入死循環(huán)。如圖 211所示，整個掃描工作過程包括內(nèi)部處理、通信服務、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個階段。由于 CPU的運算處理速度很快，所以從宏觀上來看， PLC外部出現(xiàn)的結果似乎是同時（并行）完成的。有數(shù)字電路基礎的電氣技術人員較容易掌握，如圖 210所示。 PLC 的梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器，定時／計數(shù)器等，都是由軟件來實現(xiàn)的，使用方便，修改靈活，是原電器控制線路硬接線無法比擬的。由于 PLC是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術人員，為了滿足他們的傳統(tǒng)習慣和掌握能力， PLC的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的專用語言。最簡單、最普遍的人 /機接口裝置由安裝在控制臺上的按鈕、轉(zhuǎn)換開關、撥碼開關、指示燈、 LED 顯示器、聲光報警器等器件構成。許多 PLC還向外提供直流 24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的 PLC程序開發(fā)系統(tǒng)。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的 FX20PE簡易編程器。 PLC 的智能接口模塊種類很多，如：高速計數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。當系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)不夠時，可通過 PLC 的 I/O擴展接口對系統(tǒng)進行擴展。另外， I/O 接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護。在 PLC的工作數(shù)據(jù)存儲器中，設有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等邏輯器件的存儲區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設置和運行情況而確定的。 系統(tǒng)程序是由 PLC 的制造廠家編寫的，和 PLC的硬件組成有關，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運算、通信及各種參數(shù)設定等功能，提供 PLC運行的平臺。 在 PLC中 CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮 PLC有條不紊地進行工作，歸納起來主要有以下幾個方面： 1） 接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。 1．中央處理單元（ CPU） 同一般的微機一樣， CPU 是 PLC的核心。 8 5）從可靠性和可維護性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而 PLC采用了計算機技術，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。 因此， PLC用戶程序要實現(xiàn)的是：如何用輸入繼電器 X0、 X X2來控制輸出繼電器 Y0。 二、 PLC的等效電路 從上述比較可知， PLC的用戶程序（軟件）代替了繼電器控制電路（硬件）。 第二節(jié) PLC 控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的 比較 一、電器控制系統(tǒng)與 PLC控制系統(tǒng) 1. 電器控制系統(tǒng)的組成 通過第一章的學習可知，任何一個電器控制系統(tǒng)，都是由輸入部分、輸出部分和控制部分組成，如圖 21所示。 3．按 I/O點數(shù)分類 根據(jù) PLC的 I/O點數(shù)的多少，可將 PLC分為小型、中型和大型三類。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。整體式 PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。對 PLC 的分類，通常根據(jù)其結構形式的不同、功能的差異和 I/O點數(shù)的多少等進行大致分類。 大多數(shù) PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。同時，由于 PLC 產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。 （ 2）軟件方面 PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起故障；在 PLC系統(tǒng)程序中設有故障檢測和自診斷程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實現(xiàn)檢測和判斷；當由外界干擾引起故障時，能立即將當前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦外界環(huán)境正常后，便可恢 復到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。此后，在傳統(tǒng)設備改造和新設備設計中， PLC 的應用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟效益， PLC 在我國的應用越來越廣泛，對提高我國工業(yè)自動化水平起到了巨大的作用。隨著微電子技術和計算機技術的發(fā)展， 20世紀 70年代中期微處理器技術應用到 PLC中，使 PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 近年來，可編程控制器發(fā)展很快，幾乎每年都推出不少新系列產(chǎn)品，其功能已遠遠超出了上述定義的范圍。它是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業(yè)控制裝置?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。 1969年美國數(shù)字設備公司（ DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種 要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。著名的 PLC生產(chǎn)廠家主要有美國的 AB（ AllenBradly）公司、 GE（ General Electric）公司，日本的三菱電機（ Mitsubishi Electric）公司、歐姆龍（ OMRON）公司，德國的 AEG公司、西門子（ Siemens）公司，法國的 TE（ Telemecanique）公司等。它較好地解決了工業(yè)領域中普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。這也是 PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。 （二） PLC的應用領域 目前，在國內(nèi)外 PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC性能價格比的不斷提高，其應用領域不斷擴大。 現(xiàn)代的 PLC都具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計算機數(shù)值控制（ CNC）設備，進行處理。基本單元內(nèi)有 CPU、 I/O 接口、與I/O 擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或 EPROM 寫入器相連的接口等。大、中型 PLC一般采用模塊式結構。有些還可增設中斷控制、 PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。其中， I/O點數(shù)超過 8192點的為超大型 PLC 。 圖 22 PLC 控制系統(tǒng)的組成 從圖中可以看出， PLC 控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用“可編程”的 PLC，而不是實際的繼電器線路。 圖 23 三相異步電動機單向運行電器控制系統(tǒng) a）主電路 b）控制電路 如果用 PLC來控制這臺三相異步電動機，組成一個 PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)上述分析可知，系統(tǒng)主電路不變，只要將輸入設備 SB SB FR 的觸點與 PLC 的輸入端連接，輸出設備 KM線圈與 PLC的輸出端連接，就構成 PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出硬件線路。 三 、 PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的區(qū)別 PLC 控制系統(tǒng)與電器控制 系統(tǒng)相比，有許多相似之處，也有許多不同。而 PLC通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。 對于整體式 PLC，所有部件都裝在同一機殼內(nèi)，其組成框圖如圖 25 所示；對于模塊式PLC，各部件獨立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機架或?qū)к壣?，其組成框圖如圖26所示。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程 9 器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時器，監(jiān)視掃描時間，處理字節(jié)指令以及對系統(tǒng)總線和位處理器進行控制等。有些 PLC還具有 制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能?，F(xiàn)在有許多 PLC直接采用 EEPROM作為用戶存儲器。 PLC 通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC 對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時 PLC又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。繼電器輸出接口可驅(qū)動交流或 直流負載，但其響應時間長，動作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應速度快，動作頻率高，但前者只能用于驅(qū)動直流負載，后者只能用于交流負載。 遠程 I/O系統(tǒng)也必須配備相應的通信接口模塊。 專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。 專用編程器只能對指定廠家的幾種 PLC 進行編程，使用范圍有限，價格較高。與普通電源相比， PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。有時可用外部的磁帶、磁盤和用半導體存儲器 12 作成的存儲盒等來存儲 PLC的用戶程序，這些存儲器件稱為外存儲器。系統(tǒng)程序一般包括系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程 序、編譯程序、信息傳送程序、監(jiān)控程序等。因此，這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知，是應用最廣泛的 PLC的編程語言，是 PLC的第一編程語言。以下是與圖 29中梯形圖對應的（ FX系列