【文章內(nèi)容簡介】 和要求，整套 PLC系統(tǒng)有可能包含若干個(gè)機(jī)架，接口模塊就是用來把所有機(jī)架組織起來，構(gòu)成一個(gè)完整的 PLC系統(tǒng)。 (5)電源模塊 PLC一般配有工業(yè)用的開關(guān)式穩(wěn)壓電源供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，一般要求電源模塊的輸入電壓范圍寬、穩(wěn)定性好、體積小、質(zhì)量輕、抗干擾能力強(qiáng)。 (6)編程工具 作用是編制和調(diào)試 PLC的用戶程序、設(shè)置 PLC系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、在線監(jiān)視或修改運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，主要有 專用編程器或?qū)Ｓ镁幊誊浖?兩類 。 專用編程器 一般由 PLC生產(chǎn)廠家提供， 只能適用于特定 PLC的軟件編程裝置。 主要生產(chǎn)廠家一般都提供在 PC機(jī)上運(yùn)行的 專用編程軟件 ，借助于相應(yīng)的通信接口裝置，用戶可以在PC機(jī)上通過專用編程軟件來編輯和調(diào)試用戶程序，專用編程軟件一般 可適用于一系列的 PLC。 特點(diǎn)：功能強(qiáng)大、通用性強(qiáng)、升級(jí)方便等 PLC的基本工作原理 PLC的 CPU采用分時(shí)操作的原理，其工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描過程，即周期掃描方式。 PLC的整個(gè)掃描過程可以概括地歸納為上電初始化、一般處理掃描、數(shù)據(jù) I/O操作、用戶程序的掃描、外設(shè)端口服務(wù)五個(gè)階段。每一次掃描所用的時(shí)間稱為一個(gè)工作周期（掃描周期）。 PLC的掃描周期與 PLC的硬件特性和用戶程序的長短有關(guān)。 N Y 上電 初始化 檢查存儲(chǔ)器、硬件單元 正確 復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器 執(zhí)行用戶程序 數(shù)據(jù) I/O 操作 復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器 外設(shè)端口服務(wù) 置位故障標(biāo)志 顯示故障指示燈 性質(zhì)？ 錯(cuò)誤 報(bào)警 108 PLC掃描過程示意 (1)上電初始化 ： CPU首先對(duì) I/O、 繼電器、定時(shí)器進(jìn)行清零或復(fù)位處理 (2)一般處理掃描 ： 每個(gè)掃描周期前的自檢，如 WDT的復(fù)位、 I/O總線和用戶存儲(chǔ)器的檢查 (3)數(shù)據(jù) I/O操作 ： (4)掃描用戶程序 ： 基于用戶程序指令，讀入外部數(shù)據(jù)和狀態(tài)、運(yùn)算、輸出 (5)外設(shè)端口服務(wù) ： 每次執(zhí)行完用戶程序后，開始外設(shè)操作請(qǐng)求服務(wù)，主要完成與外設(shè)端口連接的外部設(shè)備（編程器、通信適配器等）的通信。 PLC的程序設(shè)計(jì)語言 PLC的程序設(shè)計(jì)就是利用特定的表達(dá)方式（編程語言）把控制任務(wù)描述出來。 PLC是一種工業(yè)控制裝置，它的程序設(shè)計(jì)多采用面向現(xiàn)場、面向問題、簡單而直觀的自然語言，它能直接表達(dá)被控對(duì)象的動(dòng)作及輸入輸出關(guān)系，通常是與電器控制線路或工藝流程圖相似的語言表達(dá)形式。常見的程序設(shè)計(jì)語言有： 梯形圖 、 語句表 、邏輯功能圖、計(jì)算機(jī)高級(jí)語言等。 (1)梯形圖 梯形圖是在繼電器控制的電器原理圖基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種直觀形象的圖形編程語言。它沿用了繼電器、觸點(diǎn)、串 /并聯(lián)等術(shù)語和類似的圖形符號(hào)，信號(hào)流向清楚，是多數(shù) PLC的第一用戶語言。 S B 3 S B 2 S B 1 C S B 4 電源線 ( ) 起始母線 結(jié)束母線母線 00200 00004 00003 00001 00002 串聯(lián) 并聯(lián) (a)電器控制梯形圖 (b) PLC梯形圖 圖 109 PLC梯形圖示意 PLC梯形圖的特點(diǎn) ： ①梯形圖的符號(hào)不是實(shí)際的物理元件，而只是對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器中的某一位； ②梯形圖不是硬接線系統(tǒng)，但可以借助“概念電流”來理解器邏輯運(yùn)算功能； ③ PLC根據(jù)梯形圖符號(hào)的排列順序，按照從左到右、自上而下的方式進(jìn)行掃描，前一邏輯行的解算結(jié)果可被后面的程序所引用； ④每個(gè)梯形圖符號(hào)的常開、常閉等屬性在用戶程序中均可以被無限次的引用。 (2)語句表 語句表 STL是一種類似于匯編語言的助記符編程語言，每種控制功能通過一條或多條語句來描述。 語句表編程語言的特點(diǎn)是面向機(jī)器，編程靈活方便，尤其適用于模擬量的解算。語句表的基本指令格式都是由 操作碼和操作數(shù) 兩部分組成。 ( ) 起始母線 結(jié)束母線母線 00200 00004 00003 00001 00002 串聯(lián) 并聯(lián) (b) PLC梯形圖 LD 00001 OR 00002 LD NOT 00003 AND 00004 AND LD OUT 00200 語句表 PLC的程序結(jié)構(gòu) ?線性化編程 將用戶指令逐條編寫在一個(gè)連續(xù)的指令塊中，適用于比較簡單的任務(wù)。 ?結(jié)構(gòu)化編程 適合編制并組織復(fù)雜的應(yīng)用程序，它允許把整個(gè)應(yīng)用程序劃分成若干個(gè)模塊，用一個(gè)主程序來對(duì)這些模塊進(jìn)行組織和調(diào)用。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) （ Fieldbus Control System, FCS） 是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上，與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它實(shí)際是繼儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)后的新一代控制系統(tǒng)。 現(xiàn)場總線 是 20世紀(jì) 80年代中期在國際上開始出現(xiàn) ，90年代初發(fā)展形成的 。 它是應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場 、 微機(jī)化測量設(shè)備之間以及現(xiàn)場與控制室 （ 或控制設(shè)備 ） 之間的一種雙向串行 、 多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng) ， 也被稱為開放式 、 數(shù)字化 、 多節(jié)點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò) 。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展 (1)現(xiàn)場總線是綜合自動(dòng)化發(fā)展的需要 隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展， 20 世紀(jì)末世界最重大的變化是全球市場的逐漸形成，從而導(dǎo)致競爭空前加劇，產(chǎn)品技術(shù)含量高、更新?lián)Q代快。處于全球市場中的工業(yè)生產(chǎn)必須加快新產(chǎn)品的開發(fā)，按市場需求調(diào)整產(chǎn)品的上市時(shí)間T(Time to market)， 改善質(zhì)量 Q(Quality)， 降低成本 C(Cost)，完善售后服務(wù) S(Service)。 追求完善的 T、 Q、 C、 S是一個(gè)永無止境的過程，它能不斷的促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步與管理改革。因此形成了 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS(Computer Integrated Manufacturing System) ， 它采用系統(tǒng)集成、信息集成的觀點(diǎn)來組織生產(chǎn)。把市場、生產(chǎn)技術(shù)、制造過程、企業(yè)管理、售后服務(wù)看作要統(tǒng)一考慮的生產(chǎn)過程，并采用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、通信等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的綜合自動(dòng)化，以改善生產(chǎn)加工、管理決策等。 計(jì)算機(jī)為 CIMS的實(shí)施提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。但處于企業(yè)生產(chǎn)過程底層的測控自動(dòng)化系統(tǒng)，要與外界交換信息，要實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的信息集成，要實(shí)施綜合自動(dòng)化，就必須設(shè)計(jì)出一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境運(yùn)行的、性能可靠、造價(jià)低廉的通信系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場自動(dòng)化智能設(shè)備之間的 多點(diǎn)數(shù)字通信 ，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換。 現(xiàn)場總線就是在這種背景下產(chǎn)生的。 (2)高新技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)場總線的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ) 傳輸信號(hào)的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的基礎(chǔ)。1983年， Honeywell推出了智能化儀表 —— Smar變送器，這些帶有微處理器芯片的儀表除了在原有模擬儀表的基礎(chǔ)上增加了復(fù)雜的計(jì)算功能外，還在輸出的 4~20mA直流信號(hào)上迭加了數(shù)字信號(hào)，使現(xiàn)場與控制室之間的連接由模擬信號(hào)過渡到了數(shù)字信號(hào)。這種屬于 模擬混合儀表 ，其系統(tǒng)或設(shè)備間只能按模擬信號(hào)方式一對(duì)一地布線，難以實(shí)現(xiàn)智能儀表之間的信息交換，智能儀表能處理多個(gè)信息和復(fù)雜計(jì)算的優(yōu)越性難以充分發(fā)揮，應(yīng)用需求呼喚著具備通信功能的、傳輸信號(hào)全數(shù)字化的儀表與系統(tǒng)的出現(xiàn)。 (3)現(xiàn)場總線將朝著開放系統(tǒng)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展 以微處理器芯片為基礎(chǔ)的各種智能儀表，為現(xiàn)場信號(hào)的數(shù)字化以及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用功能提供了條件。但不同廠商所提供的設(shè)備之間的通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，嚴(yán)重束縛了工廠底層網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。從用戶到設(shè)備制造商都強(qiáng)烈要求形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，組成開放互連網(wǎng)絡(luò)。把不同廠商提供的自動(dòng)化設(shè)備互連為系統(tǒng)。這里的 開放 意味著對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)的共同遵從，意味著這些來自不同廠商而遵從相同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可互連為一致通信系統(tǒng)。所以 現(xiàn)場總線就是工廠自動(dòng)化領(lǐng)域的開放互連系統(tǒng) 。 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn) (1) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。 傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)