【文章內(nèi)容簡介】 性、標準化階段 ： 從 20 世紀 90 年代中期以后。其實關于 PLC 開放性的工作在上世紀 80 年代就已經(jīng)展開；但由于受到各大公司的利益的阻撓和技術標準化難度的影響，這項工作進展得并不順利。 所以， PLC 誕生后的近 30 年時間里，各個 PLC 在通信標準、編程語言等方面都存在著不兼容 的地方，這為在工業(yè)自動化中實現(xiàn)互換性、互操作性和標準化都帶來了極大的不便?，F(xiàn)在隨著可編程序控制器國際標準 IEC61131 的逐步完善和實施，特別是 IEC611313 標準編程語言 的推廣，使得 PLC 真正走入了一個 開放性和標準化的時代。 目前，世界上有 200 多個廠家生產(chǎn) 300 多種 PLC 產(chǎn)品，比較著名的廠家有美國的 AB(被 ROCKWELL 收購 )、 GE、 MODICON(被 SCHNEIDER 收購 ) ，日本的 MITSUBISHI、 OMRON、FUJI、松下電工，德國的 SIEMENS 和法國的 SCHNEIDER 公司等。 隨著新一代開放式 PLC 走向市場，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家，如和利時、浙大中控等生產(chǎn)的基于IEC61131 3 編程語言的 PLC 可能會在未來的市場中占有一席之地。 、 PLC 的最新發(fā)展主體現(xiàn)在哪些方面 ? 答 ： 、 PLC 可以在什么場合應用 ?什么場合最適合其應用 ? 答： 中小型單機電氣控制系統(tǒng) 制造業(yè)自動化 運動控制 流程工業(yè)自動化 、 PLC 有什么特點 ? 答： 抗干擾能力強，可靠性高 控制系統(tǒng)結構簡單，通用性強 . . 編程方便，易于使用 功能強大，成本低 設計、施工、調(diào)試的周期短 維護方便 、 PlC 與繼電卻控制系統(tǒng)相比有哪些異同 ? 答： 相同點： PLC 的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖非常相似，主要原因是 PLC 梯形圖大致上沿用了繼電器控制的電路元件符號和術語，僅個別 之處有些不同。同時，信號的輸入 /輸出形式及控制功能基本上也是相同的； 不同點： 控制邏輯 繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)，及時間繼電器等組合成控制邏輯，其接線多而復雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構成后，想再改變或增加功能都很困難。 另外，繼電器觸點數(shù)目有限，每個只有 4~8 對觸點，因此靈活性和擴展性很差。而 PLC采用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，故稱做“軟接線”，因此靈活性和擴展性都很好。 工作 方式 電源接通時 ，繼電器控制線路中各繼電器同時都處于受控狀態(tài)，即該吸合的都應吸合，不該吸合的都因受某種條件限制不能吸合，它屬于 并 行工作方式。 PLC 的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過程中，各種邏輯、數(shù)值輸出的結果都是按照在程序中的前后順序計算得出的，所以它屬于串行工作方式。 可靠性 和 可維護 性 繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點，連線也多。觸點開閉時會受到電弧的損壞，并有機械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護性差。 PLC 采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，體積小、壽命長、可靠性高。 PLC 還配有自檢和監(jiān)督功能，能檢查出自身的故障，并隨時顯示給操作人員 。還能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。 控制速度 繼電器控制邏輯依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點的開閉動作一般在幾十毫秒數(shù)量級。另外，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題 ； PLC 是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制，屬于元觸點控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級，且不會出現(xiàn)抖動。 定時控制 繼電器控制邏輯利用時間繼電器進行時間控制。一般來說，時間繼電器存在定時精度不 高，定時范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度在化的影響，調(diào)整時間困難等問題。 PLC 使用半導體集成電路做定時器，時基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度相當高，且定時時間不受環(huán)境的影響，定時范圍最小可為 ，最長幾乎沒有限制，用戶可根據(jù)需要在程序中設置定時值，然后由軟件來控制定時時間。 設計與施工 使用繼電器控制邏輯完成一項控制工程，其設計、施工、調(diào)試必須依次進行，周期長，而且修改困難。工程越大，這一點就越突出。 PLC 完成一項控制工程，在系統(tǒng)設計完成以后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設計 (包括梯形圖設計 )可以同時進 行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便。 從以上幾個方面的比較可知， PLC 在性能上比繼電器控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高、通用性強、設計施工周期短、調(diào)試修改方便，而且體積小、功耗低、使用維護方便。但在很小的系統(tǒng)中使用時，價格要高于繼電器系統(tǒng)。 . . 、 PLC 與單片機控制系統(tǒng)相比有哪些異同 ? 答： 本質區(qū)別 單片機控制系統(tǒng)是基于芯片級的系統(tǒng)，而 PLC 控制系統(tǒng)是基于板級或模塊級的系統(tǒng)。 其實 PLC 本身就是一個單片機系統(tǒng)，它是已經(jīng)開發(fā)好的單片機產(chǎn)品。 開發(fā)單片機控制系統(tǒng)屬于底層開發(fā)，而設計 PLC 控制系統(tǒng)是在成品 的單片機控制系統(tǒng)上進行的二次開發(fā)。 使用 場合 單片機控制系統(tǒng)適合于在家電產(chǎn)品 (如冰箱、空調(diào)、洗衣機、吸塵器等 )、智能化的儀器儀表、玩具和批量生產(chǎn)的控制器產(chǎn)品等場合使用。 PLC 適合在單機電氣控制系統(tǒng)、工業(yè)控制領域的制造業(yè)自動化和過程控制中使用。 使用過程 設計開發(fā)一 個 單片機控制系統(tǒng)，需要先設計硬件系統(tǒng)，畫硬件電路圖，制作印刷電路板，購置各種所需的電子元器件，焊接電路板，進行硬件調(diào)試，進行抗干擾設計和測試等大量的工作 ； 需要使用專門的開發(fā)裝置和低級編程語言編制控制程序，進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。 設計開 發(fā)一個 PLC 控制系統(tǒng)，需要設計硬件系統(tǒng)，購置 PLC 和相關模塊，進行外圍電氣電路設計和連接，不必操心 PLC 內(nèi)部的計算機系統(tǒng) (單片機系統(tǒng) )是否可靠和它們的抗干擾能力，這些工作廠家已為用戶做好，所以硬件工作量不大。軟件設計使用工業(yè)編程語言，相對來說比較簡單。進行系統(tǒng)調(diào)試時，因為有很好的工程工具 (軟件和計算機 )幫助，所以也非常容易。 使用 成本 因為使用的場合和對象完全不同，所以這兩者之間的成本沒有可比性。但如果硬要對同 樣的工且控制項目 (僅限于小型系統(tǒng)或裝置 )使用這兩種系統(tǒng)進行一個比較時，可以得出如下 結論 ： 1）、 從使用的元器件總成本看， PLC 控制系統(tǒng)要比完成同樣任務的單片機控制系統(tǒng)成本要高很多 ； 2）、 如果這樣的項目就有一個或不多的幾個，則使用 PLC 控制系統(tǒng)其成本不一定比使用單片機系統(tǒng)高，因為設計單片機控制系統(tǒng)要進行反復的硬件設計、制板、調(diào)試，其硬件成本也不低， 因而其工作量成本非常高。做好的系統(tǒng)其可靠性 (和大公司的 PLC 產(chǎn)品相比 )也不一定能保 證，所以日后的維護成本也會相應提高。 3）、 如果這樣的控制系統(tǒng)是一個有批量的任務，即做一大批，這時使用單片機進行控制系統(tǒng)開發(fā)是比較合適的。 4）、 在工業(yè)控制 項目中，絕大部分場合還是使用 PLC 控制系統(tǒng)為好。 學習的難易程度 學習單片機要學習的知識很多。首先是必須具備較好的電子技術基礎和計算機控制基礎 及接口技術知識，要學習印刷電路板設計及制作，要學習匯編語言編程和調(diào)試，還需要對底層的硬件和軟件的配合有足夠的了解。 學習 PLC 要具備傳統(tǒng)的電氣控制技術知識，需要學習 PLC 的工作原理，對其硬件系統(tǒng)組成及使用有一定了解，要學習以梯形圖為主的工業(yè)編程語言。 如果從同一個起跑線出發(fā)，不論從硬件還是從軟件方面的學習看，單片機遠比 PLC 需要 的知識多，學習的內(nèi)容也多 ，難度也大。 就業(yè)方向 在一些智能儀器儀表廠、開發(fā)智能控制器和智能裝置的公司、進行控制產(chǎn)品底層開發(fā)的公司等單位，對單片機 (或嵌入式系統(tǒng)、 DSP 等 )方面的技術人才有較大的需求 ； 在一般的廠礦企業(yè)、制造業(yè)生產(chǎn)流水線、流程工業(yè)、自動化系統(tǒng)集成公司等單位，對PLC(或 DCS、 FCS 等 )方面的人才有較大需求。 、 PLC、 DES 和 FCS 三大控制系統(tǒng)各有什么特點 ? . . 答： 、 PLC 是怎么進行分類的 ?每一類的特點是什么 ? 答： 按 I/O 點數(shù)容量分類 ： 按 PLC 的 I/O 點數(shù)的多少可將 PLC 分為三類，即 小型機、中型機和大型機。 按結構形式分類 ： 根據(jù) PLC 結構形式的不同， PLC 主要可分為整體式和模塊式兩類。 、 構成 PLC 的主要部件有哪些 ?各部分主要作用是什么 ? 答： PLC 專為工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，采用了典型的計算機結構，它主要是由 CPU、電源、存儲器和專門設計的輸入 /輸出接口電路等組成。 、 PLC 是按什么樣的工作方式進行工作的 ?它的中心工作過程分哪幾個階段 ?在每個階段 主要完成哪些控制任務 ? 答： PLC 是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。 PLC 中心 工作過程的中心內(nèi) 容 包括： “ 輸入采樣 ” 、 “ 程序執(zhí)行 ” 和 “ 輸出刷新 ” 三個階段了。 PLC 在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對應的輸入映像 寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新。 進入到程序執(zhí)行階段后，一般來說 (因為還有子程序和中斷程序的情況 )， PLC 按從左到 右、從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。當指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時， PLC 就從輸入映像寄存器中 “ 讀入 ” 對應輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器 “ 讀人 ” 對應元件 (“ 軟繼電器 ” )的當前狀態(tài)。然后進行相應的運算，最新的運算結果馬上再存入到相應的元件映像寄存器中。 對元 件映像寄存器來說，每一個元件 (“ 軟繼電器 ” )的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而刷新。 輸出刷新 ： 在用戶程序執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài) (接通 /斷開 )在輸出刷新階段一起轉存到輸出鎖存器中，通過一定方式集中輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅動外部負載。在下一個輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會改變，從而相應輸出端子的狀態(tài)也不會改變。 、 一般來說， PLC 對輸入信號有什么要求 ? 答： 一般來說，輸入信號的寬度要大于一個掃描周期，或者說輸入信號的頻率不能太高，否則很可能造成信號的丟失。 、 在 IEC61131 3 國際標準編程語言中，提供了哪些 PLC 的編程語言 ?各有什么特點 ? 答： 第 4 章 、 《 S7200PLC 基礎知識 》 思考是 與 練習題 、 S7200 系列 PLC 的硬件系統(tǒng)主要有哪些部分組成 ? 答： 、 S7 200 系列 PLC 的存儲系統(tǒng)提供了哪幾種方式來保存數(shù)據(jù) ? 答： 、 一個控制系統(tǒng)需要 12 點數(shù)字量輸入、 30 點數(shù)字量輸出、 7 點模擬量輸入和 2 點模擬量輸出。試問 ： (1)、 選用哪種主機最合適 ? (2)、 如何選擇擴展模塊 ? (3)、 請畫出連接圖。 (4)、 按 (3)小題所畫出的圖形，其主機和各模塊的地址如何分配 ? 答： 、 PLC 中的內(nèi)部編程資源、 (即軟元件 )為什么被稱做軟繼電器 ?其主要特點是什么 ? 答： . . 、 S7 200 系列 PLC 中有哪些軟元件 ? 答： 、 間接尋址包括幾個步驟 ?試舉例說明。 答： 、 S7 200 PLC 的編程語言有幾種 ?各有什么特點 ? 答： 、 S7 200 PhC 的程序包括哪幾部分 ?其中的用戶程序中又包含哪些部分 ? 答： 第 5 章 、《 PLC 基本指令及程序設計 》 思考 題與 練習 題 、 理 解 S7 200 PLC 的程序設計和繼電器控制系統(tǒng)電氣原理圖的區(qū)別。 答： 、 S7200 PLC 中共有幾種分辨率的定時器 ?它們的刷新方式有何不同 ? S7 200 PLC 中共有幾種類型的定時器 ?對它們執(zhí)行復位指令后，它們的當前值和位的狀態(tài)是什么 ? 答： 、 S7200PLC 中共有幾種形式的計數(shù)器 ?對它們執(zhí)行復位指令后，它們的當前值和位的狀態(tài)是什么 ? 答： 、寫出圖 5 52 所示梯形圖的語句表。 圖 5 52 習題 4 梯形圖程序 指令表（ STL） Network1 07 O T40 14 = 01 LD 08 ALD 15 S , 2 02 AN 09 LDN 16 AN 03 LD 10 A 17 TON T37,+300 04 A 11 OLD 18 AN 05 OLD 12 ON 19 = 06 LDN 13 AN T37 、寫出圖 5 53 所示梯形圖的語句表。 . . 圖 5 53 習題 5 梯形圖程序 指令表（ STL） Network1 07 = 14 AN 01 LD 08 LPP 15 = 02 ON 09 AN 16 LPP 03 LPS 10 = M0,2 17 LDN