【文章內(nèi)容簡介】 ， 它可通過 PLC本身的軟 、 硬件實(shí)現(xiàn)檢測 、 處理；而其余 80%的故障屬于 PLC的外部故障 。 PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制 、 發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊 ， 進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性 。 5．編程語言多樣化 在 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時 ， PLC的編程語言也越來越豐富 ， 功能也不斷提高 。 第 5章 PLC概述 可編程控制器的發(fā)展 PLC的分類和發(fā)展 除了大多數(shù) PLC使用的梯形圖語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機(jī)兼容的高級語言 (BASIC、 C語言等 )等。多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是 PLC進(jìn)步的一種趨勢，并向著標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。 隨著 PLC和 PC控制的相互融合 ， PLC還出現(xiàn)了軟件化 、 PC化等趨勢 ， 如德國倍福公司的軟 PLC， 以及與觸摸屏 、 組態(tài)技術(shù)組合的圖形化控制器等 。 不斷有新的派生產(chǎn)品誕生 ， 如可編程自動化控制器 (Programmable Automation Controller， PAC)。 第 5章 PLC概述 可編程控制器的發(fā)展 PLC的分類和發(fā)展 PAC源自于 ARC咨詢集團(tuán)市場調(diào)查公司 ， 認(rèn)為： “ PLC相當(dāng)活躍 ， 而且發(fā)展良好 ， 具很強(qiáng)的生命力 。 然而 ， PLC這個工業(yè)的有效工具正在許多方面不斷改變 ， 不斷增加其魅力 。 自動化供應(yīng)商正不斷致力于 PLC的開發(fā) ， 以迎合市場和特殊用戶的需求 。 功能的增強(qiáng)促使了新系列的系統(tǒng)浮出水面 。 PAC基于開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ， 具有多領(lǐng)域功能 、 通用的開放平臺以及高性能 。 ” GEFanuc卻沒有絲毫猶豫 ， 立刻接受了 PAC的概念 ， 而且在漢諾威展上公開宣布 ， 其新的旗艦控制產(chǎn)品的名稱為 PACSystems。GEFanuc使用了這個名稱 ， 表達(dá)了其產(chǎn)品綜合了傳統(tǒng) PLC和 PC硬件的優(yōu)點(diǎn) ， 具有通用編程環(huán)境 。 第 5章 PLC概述 可編程控制器的發(fā)展 PLC的分類和發(fā)展 2021年 11月 Rockwell宣布 ， 其為 PAC技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)廠商 ， 其產(chǎn)品 Control Logix和 Compact Logix PLC事實(shí)上就是 PAC。 他認(rèn)為 ，隨著不斷的發(fā)展 ， PAC將采用大量的方法以處理數(shù)據(jù) ， 并具有升級性 ， 而在多項目控制 、 集成商務(wù)系統(tǒng)分析和生命周期成本管理等方面也能大踏步地前進(jìn) 。 制造商是否會將產(chǎn)品名稱從 PLC改成 PAC， 還有待觀察 。 另外 ， PMC(可編程機(jī)床控制器 ， CNC的內(nèi)置 PLC)、 PCC(可編程計算機(jī)控制器 )等都是與 PLC相關(guān)的控制器 。 第 5章 PLC概述 PLC的分類和發(fā)展 PLC、繼電器、單片機(jī)控制系統(tǒng)的比較 1．繼電器控制系統(tǒng) 繼電器控制系統(tǒng)由開關(guān) 、 繼電器 、 接觸器等組成 ， 靠硬接線實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算 ， 有觸點(diǎn) ， 并行方式 ， 易出現(xiàn)故障 ， 排除難 ，不易系統(tǒng)更新?lián)Q代 。 2． PLC CPU、 存儲器等微機(jī)系統(tǒng) ， 程序控制方式 ， 無觸點(diǎn) ， 串行方式 ， 成品組裝 ， 可靠性極強(qiáng) ， 安裝 、 使用 、 維護(hù) 、 維修方便 ，易于系統(tǒng)更新?lián)Q代 。 3．單片機(jī) 單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件需人工設(shè)計、焊接，需較強(qiáng)的電子技術(shù)技能，抗干擾能力差，程序控制方式，無觸點(diǎn)，維護(hù)、使用需較強(qiáng)的專業(yè)知識，程序設(shè)計較難，系統(tǒng)更新?lián)Q代周期長。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 可編程控制器類型繁多 ， 但其結(jié)構(gòu)和工作原理則大同小異 ，了解可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) ， 有助于理解可編程控制器工作原理及用戶程序的編制 。 可編程控制器實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)計算機(jī) ， 只不過它比一般的計算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語言 ， 故可編程控制器與計算機(jī)的組成十分相似 。 從硬件結(jié)構(gòu)看 ， 它有中央處理單元 (CPU) 、 存儲器(ROM/RAM)、 輸入 /輸出單元 (I/O單元 )、 編程器 、 電源等主要部件組成 ， 如圖 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 圖 可編程控制器的硬件組成 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 中央處理器 (CPU) 與一般計算機(jī)一樣 ， CPU是可編程控制器的核心 ， 它按系統(tǒng)程序賦予的功能指揮可編程控制器有條不紊地進(jìn)行工作 ， 其主要任務(wù)有： (1) 接收 、 存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù) ， 并通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址 。 (2) 檢查 、 校驗(yàn)用戶程序 。 對正在輸入的用戶程序進(jìn)行檢查 ，發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報警 ， 并停止輸入；在程序運(yùn)行過程中若發(fā)現(xiàn)錯誤 ， 則立即報警或停止程序的執(zhí)行 。 (3) 接收 、 調(diào)用現(xiàn)場信息 。 將接收到現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來 ， 在需要該數(shù)據(jù)時將其調(diào)出 、 并送到需要該數(shù)據(jù)的地方 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 中央處理器 (CPU) (4) 執(zhí)行用戶程序 。 當(dāng)可編程控制器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài) ， CPU根據(jù)用戶程序存放的先后順序 ， 逐條讀取 、 解釋和執(zhí)行程序 ， 完成用戶程序中規(guī)定的各種操作 ， 并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端口 ，以驅(qū)動可編程控制器的外部負(fù)載 。 (5) 故障診斷 。 診斷電源 、 可編程控制器內(nèi)部電路的故障 ，根據(jù)故障或錯誤的類型 ， 通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息 ， 以提示用戶及時排除故障或糾正錯誤 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 中央處理器 (CPU) 不同型號可編程控制器的 CPU芯片是不同的 ， 有的采用通用 CPU芯片 ， 如 803 805 808 80286等 ， 也有采用廠家自行設(shè)計的專用 CPU芯片 (如西門子公司的 S7200系列可編程控制器均采用其自行研制的專用芯片 )， CPU芯片的性能關(guān)系到可編程控制器處理控制信號的能力與速度 ， CPU位數(shù)越高 ， 系統(tǒng)處理的信息量越大 ， 運(yùn)算速度也越快 。 隨著 CPU芯片技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 可編程控制器所用的 CPU芯片也越來越高檔 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 存儲器 可編程控制器的存儲器可以分為系統(tǒng)程序存儲器 、 用戶程序存儲器及工作數(shù)據(jù)存儲器等三種 。 1．系統(tǒng)程序存儲器 系統(tǒng)程序存儲器用來存放由可編程控制器生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序 ， 并固化在 ROM內(nèi) ， 用戶不能直接更改 。 它使可編程控制器具有基本的智能 。 能夠完成可編程控制器設(shè)計者規(guī)定的各項工作 。 系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞 ， 很大程度上決定了PLC的性能 ， 其內(nèi)容主要包括三部分：第一部分為系統(tǒng)管理程序 ， 它主要控制可編程控制器的運(yùn)行 ， 使整個可編程控制器按部就班地工作；第二部分為用戶指令解釋程序 ， 通過用戶指令解釋程序 ， 將可編程控制器的編程語言變?yōu)闄C(jī)器語言指令 ， 再由 CPU執(zhí)行這些指令；第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 存儲器 系統(tǒng)調(diào)用程序 ， 它包括許多不同功能的子程序及其調(diào)用管理程序 ，如完成輸入 、 輸出及特殊運(yùn)算等的子程序 ， 可編程控制器的具體工作都是由這部分程序來完成的 ， 這部分程序的多少決定了可編程控制器性能的強(qiáng)弱 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 存儲器 2． 用戶程序存儲器 根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序 。 用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù) ， 用規(guī)定的可編程控制器編程語言編寫的各種用戶程序 。 用戶程序存儲器根據(jù)所選用的存儲器單元類型的不同 ， 可以是 RAM(有用鋰電池進(jìn)行掉電保護(hù) )，EPROM或 EEPROM存儲器 ， 其內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪 。目前較先進(jìn)的的可編程控制器采用可隨時讀寫的快閃存儲器(FlashROM)作為用戶程序存儲器 。 FlashROM不需后備電池 ， 掉電時數(shù)據(jù)也不會丟失 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 存儲器 3． 工作數(shù)據(jù)存儲器 工作數(shù)據(jù)存儲器用來存儲工作數(shù)據(jù) ， 即用戶程序中使用的ON/OFF狀態(tài) 、 數(shù)值數(shù)據(jù)等 。 在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表 。 其中元件映像寄存器用來存儲開關(guān)量 /輸出狀態(tài)以及定時器 、 計數(shù)器 、 輔助繼電器等內(nèi)部器件的 ON/OFF狀態(tài) 。 數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù) ，它存儲用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值及 A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等 。 在可編程控制器斷電時能保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲器區(qū)稱數(shù)據(jù)保持區(qū) 。 用戶程序存儲器和用戶存儲器容量的大小 ， 關(guān)系到用戶程序容量的大小和內(nèi)部器件的多少 ， 是反映 PLC性能的重要指標(biāo)之一 。 第 5章 PLC概述 輸入 /輸出接口 PLC的基本組成 輸入 /輸出接口是 PLC與外界連接的接口 。 輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號 ， 一類是由按鈕 、 選擇開關(guān) 、 行程開關(guān) 、 繼電器觸點(diǎn) 、 接近開關(guān) 、 光電開關(guān) 、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸入信號 。 另一類是由電位器 、 測速發(fā)電機(jī)和各種變送器等的模擬量輸入信號 。 輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件 ， 如接觸器 、 電磁閥 、 指示燈 、 調(diào)節(jié)閥 (模擬量 )、 調(diào)速裝置 (模擬量 )等 。 1．輸入端口 可編程控制器為不同的接口需求設(shè)計了不同的接口單元 。 主要有以下幾種 。 1) 數(shù)字量輸入接口 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 輸入 /輸出接口 它的作用是把現(xiàn)場的數(shù)字 (開關(guān) )量信號變成可編程控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。數(shù)字 (開關(guān) )量輸入接口按可接納的外部信號電源的類型不同分為直流輸入接口單元和交流輸入接口單元。如圖 、圖 、圖 。 圖 直流輸入接口單元電路 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 輸入 /輸出接口 圖 交流輸入電路 圖 交 /直流輸入接口單元 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 輸入 /輸出接口 從圖中可以看出 ， 數(shù)字量 (開關(guān) )輸入接口單元中都有濾波電路及耦合隔離電路 。 濾波有抗干擾的作用 ， 耦合有抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號的作用 。 圖中數(shù)字量 (開關(guān) )輸入接口單元的電源部分都畫在了輸入口外 (虛線框外 )， 這是分體式數(shù)字量 (開關(guān) )輸入接口單元的畫法 ， 在一般單元式可編程控制器中輸入接口單元都使用可編程本機(jī)的直流電源供電 ， 不再需要外接電源 。 2) 模擬量輸入接口 它的作用是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成適合可編程序控制器內(nèi)部處理的由若干位二進(jìn)制數(shù)字表示的信號。模擬量輸入接口接受標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，無論是電壓信號還是電流信號均可。這里標(biāo)準(zhǔn)信號是指符合國際標(biāo)準(zhǔn)的通用交互用電壓電流信號值，如 4～ 20 mA的直流電流信號， 0～ 10 V(或 0～ 5 V)的直流電 第 5章 PLC概述 輸入 /輸出接口 PLC的基本組成 壓信號等 。 工業(yè)現(xiàn)場中模擬量信號的變化范圍一般是不標(biāo)準(zhǔn)的 ，在送入模擬量接口時一般都需經(jīng)變送處理才能使用 。 圖 擬量輸入接口的內(nèi)部電路框圖 。 模擬量信號輸入后一般