【正文】 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(guān)量I/O 映象區(qū)，模擬量I/O 映象區(qū)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。（七）外部設(shè)備外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類 1. 編程設(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程器，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。入輸出設(shè)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(jī)等。指令不同，執(zhí)行的時間也不同。當(dāng)輸入信號送入PLC時，PLC的輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。多數(shù)PLC都可對一個或多個輸入點作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時間僅幾個毫秒。因為規(guī)模大了，用戶程序也長，執(zhí)行指令的速度不快，勢必延長PLC循環(huán)的時間，也必然會延長PLC對輸入信號的響應(yīng)。如控制規(guī)模為1024點，那就得有1024條I/O電路。 一般講，規(guī)模大的PLC，檔次高的PLC模塊的種類也多，規(guī)格也多，反映它的特點的性能指標(biāo)也高。 I/O模塊，它集成了I/O電路，并依點數(shù)及電路類型劃分為不同規(guī)格的模塊。 除上述模塊，PLC還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。 盡管用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制可不用外部設(shè)備，配置好合適的模塊就行了。 監(jiān)控設(shè)備：小的有數(shù)據(jù)監(jiān)視器，可監(jiān)視數(shù)據(jù)；大的還可能有圖形監(jiān)視器，可通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。輸入的有條碼讀入器，輸入模擬量的電位器等。CPU既要具備訪問這些內(nèi)存的能力，還應(yīng)提供相應(yīng)的存儲介質(zhì)。但通過運(yùn)行程序進(jìn)行使用時，給使用者提供的卻實實在在有這些器件。一般講，內(nèi)部繼電器數(shù)比I/O繼電器要多得多?？蛇M(jìn)行什么樣的計數(shù)，計數(shù)范圍多大，怎么設(shè)定，有多少計數(shù)器，則是PLC計數(shù)器性能的代表指標(biāo)。大型機(jī)的DM可達(dá)10K以至幾十K。 數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。以上只是指出幾個例子，說明要從哪幾個方面了解PLC指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響PLC的性能。所以，多數(shù)PLC都配備有這種語言。日本OMRON公司開發(fā)的F系列機(jī)就是使用這種語言。從根本上講，只要能實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換的，什么高級語言都可以。 此外，也有專用于監(jiān)控PLC工作的軟件，它多與PLC的監(jiān)視終端連用。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) 式中A有效率 MTBF平均故障間隔時間 MTTR平均修復(fù)時間 當(dāng)然，A值越大越好，它可使PLC系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么要使用PLC的重要指標(biāo)。一般講，同樣技術(shù)性能的PLC，價格低其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就好 此外，還要看供貨情況，供貨不及時，影響使用，價格即使低，也不一定就好；看技術(shù)服務(wù)，資料不全，用戶出現(xiàn)問題得不到技術(shù)支持也不好。1輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。 在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映象寄存器和輸出映象寄存器。設(shè)計PLC的梯形圖，使之完全符合系統(tǒng)的控制要求。當(dāng)總啟動輸入信號開關(guān)閉合后，再給一個自動循環(huán)運(yùn)行開關(guān)SB1，當(dāng)SB1通電時，此時南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、主流程圖、十字路口交通燈時序圖一一展開，將十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計思路逐漸脈絡(luò)清晰。在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價比等條件下，合理選擇PLC的機(jī)型和硬件配置，正確地進(jìn)行估算，合理選擇輸入/輸出模塊，完成PLC的硬件與軟件的設(shè)計。 第一步：目測。因為只有用可編程控制器開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。啟動?xùn)|西綠東西黃東西紅南北綠南北黃20S3S2S20S3S2S25S20S3S2SONOFF圖33 十字路口交通燈時序圖25S南北紅：（如下圖)單周自動循環(huán)東西東西南 北東西南 北南 北X1X2T3T10T4T12T14T13T11T8T8Y0綠閃Y4綠閃Y2紅Y1黃Y5黃T14 K200T13 K200T12 K200T11 K200T4K20 T10K250 T7K20 T2K30 T6K30 T1K200 T5K200 Y0綠 X3X4T7T6T5T2T1T0T0K250 Y3紅 S50S40S266S37S27S366S31S32S33S34S21S22S23S24Y3紅 Y0綠 X1X0S20M8002S0Y4綠表32 交通信號燈PLC的輸入/輸出點分配表輸入信號定時元件輸出信號名稱代號輸入點編號T0:南北紅燈工作25S名稱代號輸出點編號總啟動按鈕SB0X0T5:東西紅燈工作20S南北紅燈L3Y3自動運(yùn)行按鈕SB1X1T6:東西綠燈閃爍3S東西綠燈L0Y0單周運(yùn)行按鈕SB2X2T7:東西黃燈工作2S東西黃燈L1Y1手動按鈕SB3X3T10:東西黃燈工作20S東西紅燈L2Y2手動按鈕SB4X4T1:南北綠燈工作20S南北綠燈L4Y4T2:南北綠燈閃爍3S南北黃燈L5Y5T3:南北黃燈工作2S PLC的接線形式 如圖35所示X0SB4SB0SB1SB2SB2Y0X4X3X2 X1COMY1Y2Y3Y4Y5COML0L1L2L3L4L5PLC 軟件設(shè)計初次上電有效X0 總啟停按鈕初始狀態(tài)東西綠燈亮南北紅燈亮南北紅燈亮東西綠燈亮南北紅燈亮秒脈沖， ，東西黃燈亮2S南北黃燈亮2S東西紅燈亮25S單周期運(yùn)行開關(guān)南北綠燈滅南北黃燈滅東西黃燈滅南北紅燈、東西綠燈手動啟動按鈕東西紅燈滅東西黃燈滅東西綠燈滅南北綠燈滅南北黃燈滅南北紅燈亮20S時間到，轉(zhuǎn)到自動循環(huán)東西綠燈亮20S南北綠燈，東西紅燈手動啟動按鈕時間到，轉(zhuǎn)到自動循環(huán)東西黃燈滅南北紅燈滅南北黃燈滅東西綠燈滅南北綠燈亮10S時間到，轉(zhuǎn)到自動循環(huán)東西紅燈亮10S時間到，轉(zhuǎn)到自動循環(huán)當(dāng)X1按下，自動循環(huán)當(dāng)X2按下，單周運(yùn)行返回指令結(jié)束指令 本章小結(jié)本章介紹三菱FX2n系列PLC交通燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計,關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計,核心則是控制程序設(shè)計。再次，要實現(xiàn)手動運(yùn)行方式，可在東西方向設(shè)置按鈕SB3，當(dāng)SB3接通時，南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮，此時南北方向禁止通行，東西方向允許通行，定時20S以后，再轉(zhuǎn)到自動循環(huán)；為實現(xiàn)手動工作方式，同時可在南北方向設(shè)置按鈕SB4，當(dāng)SB4通電時，SB3自動斷開，此時南北方向綠燈點亮，東西方向紅燈點亮，此時，南北方向允許通行，東西方向禁止通行，定時10S后，轉(zhuǎn)回到自動循環(huán)。其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖給一個總啟動的輸入信號，要配合一個SB0的按鈕，當(dāng)SB0啟動按鈕動作，系統(tǒng)工作處于初始狀態(tài)，初始狀態(tài)為東西綠燈亮，南北紅燈亮?？刂埔螅合到y(tǒng)有三種工作方式，即單周，手動和自動循環(huán)，每種工作方式都可以單獨運(yùn)行，可以相互切換。3輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。所以，這個指標(biāo)也是重要的。這在介紹PLC的特點時已作了敘述。 支持軟件不僅編制PLC程序需要，監(jiān)控PLC運(yùn)行，特別是監(jiān)視PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要?？梢栽贒OS，也可在WINDOWS平臺上運(yùn)行。流程圖語言與符號語言也有一一對應(yīng)關(guān)系，只是它對應(yīng)的符號語言與梯形圖的對應(yīng)不一樣。它類似計算機(jī)的匯編語言，PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達(dá)的。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄PLC及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對提高PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 PLC的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實現(xiàn)邏輯控制。如日本OMRON公司的CQM1機(jī)，其DM區(qū)就有6k字。定時器有多少，設(shè)定范圍有多大，設(shè)定值的分辨率又是多少，這些都代表定時器件的性能。它與I/O繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時與后者相聯(lián)系進(jìn)行處理。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序，個別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。各種PLC大體都有這方面的配套設(shè)施。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。 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。 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。PLC的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。在此，不妨把PLC的模塊組成當(dāng)作所有PLC的結(jié)構(gòu)性能。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)。（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。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時刷新，即中斷程序運(yùn)行后，有關(guān)的輸出點立即刷新，而不等到整個程序運(yùn)行結(jié)束后再刷新。因為PLC監(jiān)測到輸入信號，經(jīng)運(yùn)行程序后產(chǎn)生的輸出，才是對輸入信號的響應(yīng)。指令的條數(shù)也不同。存儲設(shè)備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。 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(yùn)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(yùn)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P(yáng)LC 的性能。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。當(dāng)PLC 投入運(yùn)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(yùn)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(yùn)行直到停止運(yùn)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。每個軸移動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)奈恢煤图铀俣?，確保運(yùn)動平滑。2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。繼寶鋼一期工程后，國內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)