【正文】 為若干個順序出現(xiàn)的步，每步中包括控制輸出的動作，從一步到另一步的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件來控制，特別適合于生產(chǎn)制造過程。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 梯形圖中的觸點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。 (5) 結(jié)構(gòu)化文本 (Structured Text， ST) 適合于自編專用的復(fù)雜程序，如特殊的模型算法。編程雖然都可采用梯形圖，但不同公司的 PLC產(chǎn)品在尋址、語法結(jié)構(gòu)等方面不一致，使各種 PLC互不兼容。這類存儲單元只能以字的形式使用。 6. 數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器不能使用線圈或觸點，而是以字存儲單元的形式使用，用于存放各種數(shù)據(jù)。在當(dāng)前值減到 0時停止計數(shù)，同時觸點動作，常開觸點閉合，常閉觸點斷開。定時器可以采用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容作為設(shè)定值。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 2) 特殊內(nèi)部繼電器 特殊內(nèi)部繼電器也叫專用內(nèi)部繼電器，每一個都有專門的用途，用來存儲系統(tǒng)工作時的一些特定狀態(tài)信息。輸出繼電器的常開 /常閉觸點使用次數(shù)不限，但線圈一般只能用 1次。 1. 輸入繼電器 PLC的輸入繼電器是接受外部開關(guān)信號的窗口。一般交流電壓波動在－ 15%～ +10%的范圍內(nèi)，可以不采取其他措施而將 PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。因此，電源在整個 PLC系統(tǒng)中起著十分重要的作用。 模擬量模塊按信號類型分有電流型 (4mA～ 20mA、 0mA～ 20mA)、電壓型(0V～ 10V、 0V～ 5V、－ 10V～ 10V)等規(guī)格；按精度分有 12位、 14位、 16位等規(guī)格。 PLC提供了各種工作電平、連接形式和驅(qū)動能力的 I/O模塊，有各種功能的 I/O模塊供用戶選用，如電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串 /并行變換、開關(guān)量輸入 /輸出、模數(shù) (A/D)和數(shù)模 (D/A)轉(zhuǎn)換以及其他功能模塊等。其作用類似于電氣控制線路中的繼電器。 (1) I/O緩沖區(qū) 由于 PLC投入到運行狀態(tài)后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各個輸入信號的狀態(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)。在紫外線連續(xù)照射下 (約 20分鐘 )可擦除存儲器原來的內(nèi)容，然后可以重新寫入。PLC中的存儲器一般包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩部分。 CPU模塊的外部表現(xiàn)就是具有工作狀態(tài)的顯示、各種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。 (5) 采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的數(shù)據(jù)，并存入指定的寄存器中。 CPU中的運算器用于完成算術(shù)或邏輯運算，在控制器的指揮下工作。模塊式 PLC一般由CPU模塊、 I/O模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、底板或機架等組成。但從總體來看，不同廠商的PLC在硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)等方面大同小異。 C P U 存儲器 電源 輸入單元 輸出單元 編程器或其他設(shè)備 按鈕 接觸器 電磁閥 指示燈 行程開關(guān) 繼電器觸點 圖 PLC的組成 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 CPU(中央處理器 ) 與通用計算機中的 CPU一樣， PLC中 CPU也是整個系統(tǒng)的核心部件，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成。 作為 PLC的核心， CPU的功能主要包括以下幾個方面。 (8) 響應(yīng)中斷和各種外圍設(shè)備 (如編程器、打印機等 )的任務(wù)處理請求。總線接口用于連接 I/O模塊或特殊功能模塊，內(nèi)存接口用于安裝存儲器，外設(shè)接口用于連接編程器等外部設(shè)備，通信接口則用于通信。目前則傾向于采用電可擦除的只讀存儲器 (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory， EEPROM或 E2PROM)或閃存 (Flash Memory)，免去了后備電池的麻煩。使用編程器可以很方便地對其中所存儲的內(nèi)容進(jìn)行修改。整個 I/O緩沖區(qū)可以看作是由開關(guān)量 I/O緩沖區(qū)和模擬量 I/O緩沖區(qū)兩個部分組成的。另外，PLC還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，用于存儲系統(tǒng)中某些特定的數(shù)據(jù)或信息。輸入模塊和輸出模塊是 PLC與現(xiàn)場 I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著 PLC與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。模塊的 I/O容量越大，系統(tǒng)的適應(yīng)性就越強。 PLC一般都配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，用于給 PLC的內(nèi)部電路和各模塊的集成電路提供工作電源。 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 可編程控制器的資源與編程語言 可編程控制器的硬件資源 PLC都提供了各種類型的繼電器，一般都稱為“軟繼電器”，以供系統(tǒng)軟件設(shè)計中編程使用。線圈的吸合或釋放只取決于 PLC外部所連接的開關(guān)信號的狀態(tài)，而不能通過程序控制。它的常開/常閉觸點使用次數(shù)不受限制。在實際設(shè)計中，一定要明確其編址方式和數(shù)量。與常規(guī)的時間繼電器一樣，線圈通電時，定時器的當(dāng)前值開始減計數(shù)計時。與定時器不同的是，如果在計數(shù)過程中系統(tǒng)斷電，計數(shù)器的當(dāng)前值一般能自動保存下來。數(shù)據(jù)寄存器一般分為通用和專用兩種。這是學(xué)習(xí)和使用 PLC的重要基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)的前提條件，所以一定要熟練掌握這一部分的知識點。 國際電工委員會制訂的 5種標(biāo)準(zhǔn)編程語言如下。 梯形圖是一種圖形化的編程語言，沿用了傳統(tǒng)的電氣控制原理圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)和并聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。在同一掃描周期中的結(jié)果存儲在輸出狀態(tài)暫存器中，所以輸出點的值在用戶程序中可以當(dāng)作條件使用。一般一個運算框表示一個功能。但從學(xué)習(xí)和使用的角度來說，一般要從以下 3個方面來考慮。只有熟練掌握了 PLC的指令系統(tǒng)，在進(jìn)行程序設(shè)計時才能做到靈活應(yīng)用。 早期的 PLC主要用于替代傳統(tǒng)的繼電器 接觸器構(gòu)成的控制裝置，但是這兩者的運行方式不同。而 PLC對I/O操作、數(shù)據(jù)處理等則采用循環(huán)掃描的工作方式。 PLC周期性地循環(huán)執(zhí)行上述 3個步驟，這種工作方式稱為循環(huán)掃描的工作方式。最后復(fù)位系統(tǒng)的監(jiān)視定時器，允許 PLC進(jìn)入循環(huán)掃描周期。如屬于一般性故障，則只報警不停機，等待處理。 PLC在輸出時，將輸出緩沖區(qū)的內(nèi)容輸出到輸出寄存器，即數(shù)據(jù)輸出的狀態(tài)刷新。 可編程控制器的工作原理 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 從輸入和輸出操作的過程中可以看出，在刷新期間，如果輸入信號發(fā)生變化，則在本次掃描期間， PLC的輸出端會相應(yīng)地發(fā)生變化，也就是說輸出對輸入立刻產(chǎn)生了響應(yīng)。 PLC在循環(huán)掃描時，每一個掃描周期都按順序從用戶程序的第一條指令開始，逐條 (跳轉(zhuǎn)指令除外 )解釋和執(zhí)行，直到執(zhí)行到 END指令才結(jié)束對用戶程序的本次掃描。當(dāng)程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進(jìn)入死循環(huán)，則 WDT會發(fā)出超時復(fù)位信號，使程序重新開始執(zhí)行。同樣，對于變化較慢的控制過程來說，由于滯后的時間不超過一個掃描周期，因此可以認(rèn)為輸出信號是及時的。 PLC最基本的工作方式是循環(huán)掃描的方式，即使在具有快速處理的高性能PLC中，系統(tǒng)也是以循環(huán)掃描的工作方式執(zhí)行，理解和掌握這一點對于學(xué)習(xí)PLC十分重要。 2. 用戶程序執(zhí)行 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序。 圖 PLC的輸入和輸出過程 可編程控制器的工作原理