【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ， 它可通過(guò) PLC本身的軟 、 硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè) 、 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(cè)外部故障的專(zhuān)用智能模塊 ， 進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性 。 5．編程語(yǔ)言多樣化 在 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí) ， PLC的編程語(yǔ)言也越來(lái)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(lèi)和發(fā)展 除了大多數(shù) PLC使用的梯形圖語(yǔ)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(yǔ)言、面向過(guò)程控制的流程圖語(yǔ)言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言 (BASIC、 C語(yǔ)言等 )等。多種編程語(yǔ)言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是 PLC進(jìn)步的一種趨勢(shì)，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(shì) ， 如德國(guó)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(dòng)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(lèi)和發(fā)展 PAC源自于 ARC咨詢集團(tuán)市場(chǎng)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(gè)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(dòng)化供應(yīng)商正不斷致力于 PLC的開(kāi)發(fā) ， 以迎合市場(chǎng)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(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ， 具有多領(lǐng)域功能 、 通用的開(kāi)放平臺(tái)以及高性能 。 ” GEFanuc卻沒(méi)有絲毫猶豫 ， 立刻接受了 PAC的概念 ， 而且在漢諾威展上公開(kāi)宣布 ， 其新的旗艦控制產(chǎn)品的名稱(chēng)為 PACSystems。GEFanuc使用了這個(gè)名稱(chēng) ， 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(lèi)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(jí)性 ， 而在多項(xiàng)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(huì)將產(chǎn)品名稱(chēng)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(jì)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(lèi)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(kāi)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(chǔ)器等微機(jī)系統(tǒng) ， 程序控制方式 ， 無(wú)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(jì)、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(wú)觸點(diǎn)，維護(hù)、使用需較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，程序設(shè)計(jì)較難，系統(tǒng)更新?lián)Q代周期長(zhǎng)。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 可編程控制器類(lèi)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(jì)算機(jī) ， 只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語(yǔ)言 ， 故可編程控制器與計(jì)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(chǔ)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(jì)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(chǔ)由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù) ， 并通過(guò)顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲(chǔ)地址 。 (2) 檢查 、 校驗(yàn)用戶程序 。 對(duì)正在輸入的用戶程序進(jìn)行檢查 ，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤立即報(bào)警 ， 并停止輸入；在程序運(yùn)行過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤 ， 則立即報(bào)警或停止程序的執(zhí)行 。 (3) 接收 、 調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)信息 。 將接收到現(xiàn)場(chǎng)輸入的數(shù)據(jù)保存起來(lái) ， 在需要該數(shù)據(jù)時(shí)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(dòng)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(cuò)誤的類(lèi)型 ， 通過(guò)顯示器顯示出相應(yīng)的信息 ， 以提示用戶及時(shí)排除故障或糾正錯(cuò)誤 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 中央處理器 (CPU) 不同型號(hào)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(jì)的專(zhuān)用 CPU芯片 (如西門(mén)子公司的 S7200系列可編程控制器均采用其自行研制的專(zhuān)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(hào)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(lái)越高檔 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 存儲(chǔ)器 可編程控制器的存儲(chǔ)器可以分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 、 用戶程序存儲(chǔ)器及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等三種 。 1．系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放由可編程控制器生產(chǎn)廠家編寫(xiě)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(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)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(gè)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(guò)用戶指令解釋程序 ， 將可編程控制器的編程語(yǔ)言變?yōu)闄C(jī)器語(yǔ)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(chǔ)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(lái)完成的 ， 這部分程序的多少?zèng)Q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(chǔ)器 2． 用戶程序存儲(chǔ)器 根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱(chēng)為用戶程序 。 用戶程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù) ， 用規(guī)定的可編程控制器編程語(yǔ)言編寫(xiě)的各種用戶程序 。 用戶程序存儲(chǔ)器根據(jù)所選用的存儲(chǔ)器單元類(lèi)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(chǔ)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(shí)讀寫(xiě)的快閃存儲(chǔ)器(FlashROM)作為用戶程序存儲(chǔ)器 。 FlashROM不需后備電池 ， 掉電時(shí)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失 。 第 5章 PLC概述 PLC的基本組成 存儲(chǔ)器 3． 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)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(kāi)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(lái)存儲(chǔ)開(kāi)關(guān)量 /輸出狀態(tài)以及定時(shí)器 、 計(jì)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(lái)存放各種數(shù)據(jù) ，它存儲(chǔ)用戶程序執(zhí)行時(shí)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(shí)能保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)稱(chēng)數(shù)據(jù)保持區(qū) 。 用戶程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)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(lái)接收和采集兩種類(lèi)型的輸入信號(hào) ， 一類(lèi)是由按鈕 、 選擇開(kāi)關(guān) 、 行程開(kāi)關(guān) 、 繼電器觸點(diǎn) 、 接近開(kāi)關(guān) 、 光電開(kāi)關(guān) 、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)等的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào) 。 另一類(lèi)是由電位器 、 測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器等的模擬量輸入信號(hào) 。 輸出接口用來(lái)連接被控對(duì)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(jì)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(chǎng)的數(shù)字 (開(kāi)關(guān) )量信號(hào)變成可編程控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。數(shù)字 (開(kāi)關(guān) )量輸入接口按可接納的外部信號(hào)電源的類(lèi)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(kāi)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(hào)的作用 。 圖中數(shù)字量 (開(kāi)關(guān) )輸入接口單元的電源部分都畫(huà)在了輸入口外 (虛線框外 )， 這是分體式數(shù)字量 (開(kāi)關(guān) )輸入接口單元的畫(huà)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(chǎng)連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(hào)。模擬量輸入接口接受標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，無(wú)論是電壓信號(hào)還是電流信號(hào)均可。這里標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是指符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通用交互用電壓電流信號(hào)值，如 4～ 20 mA的直流電流信號(hào)， 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(hào)等 。 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中模擬量信號(hào)的變化范圍一般是不標(biāo)準(zhǔn)的 ，在送入模擬量接口時(shí)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(hào)輸入后一般