【正文】 符號相似，而與計算機(jī)用的流程圖符號相似，便干計算機(jī)工作人員了解與熟悉。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。只是要下力氣去開發(fā)，以及市場有這個需要。 （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(yīng)的特殊的措施，如熱備、冗余等等。經(jīng)濟(jì)是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)上不合算，不能帶來經(jīng)濟(jì)效益，使用 PLC 也就沒有基礎(chǔ)。 當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100ms 以上，而 PLC 掃描用戶程序的時間一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一種不同于一般微型計算機(jī)的運行方式 掃描技術(shù)。 （八） 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 以上七條講的都是 PLC 的技術(shù)性能。這方面的軟件已日益受到重視。如 GE－ FANAC 的 PLC就提供有可用 C 語言編程的軟件。它用流程圖把 PLC程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。由于它是用圖形表達(dá)，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫面的編程器，才能使用它。 從本質(zhì)上講， PLC 所能識別的只是機(jī)器語言。 PLC的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進(jìn)。 （五） 指令系統(tǒng) PLC 有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用 PLC 的重要方面。這個存儲區(qū)的大小代表 PLC的性能也是越大越好。保持繼電器可增強(qiáng) PLC控制能力，特別對記錄故障，故障排除后恢復(fù)運行，更顯得有用。 PLC 內(nèi)部器件有： I/O 繼電器，或稱映射區(qū)。從發(fā)展趨勢看，內(nèi)存容量總是在不斷增大著。 外部設(shè)備已發(fā)展成為 PLC 系統(tǒng)的不可分割的一個部分。 存儲設(shè)備：它用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失。 PLC 的外部設(shè)備有四大類： 編程設(shè)備：簡單的為簡易編程器，多只接受助記將編程，個別的也可用圖形編程（如日本東芝公司的 EX 型可編程控制器）。智能模塊的種類、特性也大不相同，性能好的 PLC，這些模塊種類多，性能也好。 底板、機(jī)架模塊，它為 PLC 各模塊的安裝提供基板，并為模塊間的聯(lián)系提供總線。但功能則多樣些，以至于集成為箱體。 控制規(guī)模還與 PLC 指令系統(tǒng)有關(guān)。 控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。 工作速度關(guān)系到 PLC 對輸入信號的響應(yīng)速度，是 PLC 對系統(tǒng)控制是否及時的前提。對一般的輸入信號，這個延遲雖可以接受，但對急需響應(yīng)的輸入信號，就不能接受了。這個時間當(dāng)然越短越好，已從微秒級縮短到零點微秒級。工作速度是 PLC 工作的基礎(chǔ)。 當(dāng)然， PLC 之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的， PLC 與計算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏 ，這將使不同機(jī)型的 PLC之間、 PLC 與計算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 （五） PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備：編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。 （四） I/O 模塊 PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的。 (1)系統(tǒng)程序存儲區(qū) 在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序、等由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能 直接存取，它和硬件一起決定了該 PLC 的性能。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。當(dāng) PLC 投入運 行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。 像 SFC一樣，功能塊圖 FBD也是一種圖形語言，在 FBD中也允許嵌入別的語言（如梯形圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本）。 （ 4）梯形圖中的線圈應(yīng)放在最右邊，圖 7（ a）的電路應(yīng)改為圖 7（ b）中的電路。 （ 2）梯形圖兩側(cè) 的垂直公共線稱為公共母線（ Bus bar）。 對于目前大多數(shù) PLC來說， SFC還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需用其它的編程語言（如梯形圖）將它轉(zhuǎn)換為 PLC可執(zhí)行的程序。同時， IEC1131— 3詳細(xì)說明了句法、語義和下述 5種PLC編程語言（見圖 4）的表達(dá)方式： 順序功能圖 梯形圖 功能塊圖 指令表 文本結(jié)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語言 —— 梯形圖（ LD）和功能塊圖（ FBD），還有兩種文字語言 —— 指令表（ IL）和結(jié)構(gòu)文本（ ST），可以認(rèn)為順序功能圖（ SFC）是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。編程軟件。 PLC 的 I/O接口數(shù)越多，其儲容量也越大，價格也越貴，因此，在設(shè)計程序時應(yīng)盡量減少使用 I/O 接口的數(shù)量。 2 PLC 在我國的應(yīng)用 雖然我國在 PLC 生產(chǎn)方面比較弱，但在 PLC 應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入 10萬臺套 PLC 產(chǎn)品，年銷售額 30 多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。 (2)運動控制 PLC 制造商目前已提供了拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下， PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送 給模塊，其輸出移動一軸或數(shù)據(jù)到目標(biāo)位置。 PLC 的特點及應(yīng)用領(lǐng)域、分類及程序語言 1 PLC 的特點 （ 1）．可靠性高，抗干擾強(qiáng) （ 2）．功能強(qiáng)大，性價比高 （ 3）．編程簡易，現(xiàn)場可修改 （ 4）．配套齊全，使用方便 （ 5）．壽命長，體積小，能耗低 （ 6）．系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維修方便。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上，取代了傳統(tǒng)的繼 電器邏輯系統(tǒng)，并部分取代了模擬量控制和小型 DDC 系統(tǒng)。 PLC 的發(fā)展趨勢 從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來看， PLC發(fā)展趨勢仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步， PLC的功能日益增強(qiáng)， PLC 的 CPU 運算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)， PLC的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場控制拓展。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有 PLC 結(jié)構(gòu)形成，取得了市場的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展 .推廣。 1969 年美國數(shù)字設(shè)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。 國際電工委員會（ IEC）對 PLC 作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器 (PLC)對十字路口交通控制燈實現(xiàn)控制。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠 、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的 PLC 是必要的。 如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已 十 分接近停車線而不能安全停車時可以進(jìn)入交叉路口 。帶控制 的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。這是世界上最早的交通信號燈。據(jù)統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。因此現(xiàn)在越來越多地將 PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。 1869 年 1 月 2 日，煤 氣 燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系 統(tǒng)中最重要的組成部分。即使是經(jīng)過長期運行、較適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。 可編程控制器交通燈控制 系統(tǒng)的特點 ： ① 脫機(jī)手動工作； ②聯(lián)機(jī)自動 就地工作； ③ 上機(jī)控制的 單周期運行 方式； ④ 由上位機(jī)通過串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實現(xiàn)自動控制； ⑤ 自動啟動、自動停機(jī)控制方式 。 第三章，結(jié)合交通燈控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)行硬件、程序設(shè)計，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來完成本次設(shè)計任務(wù)。 此實驗是以三菱公司的 PLC 為基礎(chǔ)而進(jìn)行實驗的。隨著 微電子 技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 20世紀(jì) 70 年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使 PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。在這一階段， PLC 的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價格不斷下降， PLC 被迅速普及。 2021 年至今： PLC 的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段?，F(xiàn)代PLC 無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的 PLC 有了很大的不同， PLC 體積被大幅度縮小。 ② 可編程序控制器的引進(jìn)應(yīng)用和消化移植階段（ 80 年代初期到 90 年代初期） 80年代初期開始，隨著我國改革開放的不斷深入，在成套設(shè)備引進(jìn)的同時，國外原裝的可編程序控制器開始涌入國內(nèi)市場。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、 電力 、 機(jī)械制造 、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。 PID 模塊提供了使 PLC具有閉環(huán)控制的功能，即一個具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過程控制。整體式的 PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的優(yōu)勢，適合常規(guī)電氣控制。指令表語句類似于計算機(jī)的匯 編語言，梯形圖語言需要轉(zhuǎn)換為指令表語句后才能執(zhí)行，這個轉(zhuǎn)換可由編程軟件自動完成。 PLC 編程語言與編程結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代的 PLC一般備有多種編程語言，供用戶使用。步是一種邏輯塊，即對應(yīng)于特定的控制任務(wù)的編程邏輯；動作是控制任務(wù)的獨立部分；轉(zhuǎn)換是從一個任務(wù)到另一個任務(wù)的原因。它是一種軟件信息，是一種反映 PLC 的輸入輸出控制邏輯關(guān)系的程序軟件，它與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖（硬件 ）電路不同，不是真正的物理（硬件）電路，一定不能把它們當(dāng)作硬件電路來看待。能流的方向只能從左向右流動，因此圖 6 中（ a）圖應(yīng)改為圖（ b）所示的等效電路。 （ 2）、 梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有接觸點） （ 3）、線圈不能直接接在左邊母線上。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。進(jìn)入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器； 存放應(yīng)用軟件的存儲器 稱為用戶程序存儲器。 系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū) 除了 I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備 (邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等 )的存儲區(qū)，該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在 PLC 斷電時由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失，后者當(dāng) PLC 斷電時數(shù)據(jù)被清零 1) 邏輯線圈 與開關(guān)輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中的一個位，但不能直接驅(qū)動外設(shè)，只供 用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器，另外不同的 PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機(jī)（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。不同的 PLC。從討論 PLC的工作原理知，從對 PLC 加入輸入信號，到 PLC 產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個 PLC運行程 序的周期。不同的 PLC 措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。 （二） 控制規(guī)模 控制規(guī)模代 表 PLC 控制能力，看其能對多少輸入、輸出點及對多少路模擬進(jìn)行控制。這個區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件（解釋見后）也要增多，這些都要求有更大 的系統(tǒng)存儲區(qū)。在此，不妨把 PLC 的模塊組成當(dāng)作所有 PLC 的結(jié)構(gòu)性能。 PLC 的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。 箱體式的 PLC 還有 I/O 擴(kuò)展箱體，它不含 CPU，僅有電源及 I/O 單元的功能。 掌握 PLC 性能，一定要了解它的模塊，并通過了解模塊的性能，去弄清楚PLC 的性能。編程器除了用于編程，還可對系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定 PLC 控制方式，或工作方式。各種 PLC大體都有這方面的配套設(shè)施。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序，個別的還將其中