【文章內(nèi)容簡介】 邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，他取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 定時控制 在程序中被廣泛應(yīng)用在定時計(jì)數(shù)等方面，斷電后定時器復(fù)位。 計(jì)數(shù)控制 具有斷電保持功能。 步進(jìn) (順序 )控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感 器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 PID 控制 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以 采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID 控制技術(shù)。 PID 控制，實(shí)際中也有 PI 和 PD 控制。 PID 控制器就帶地下停車 場 的 七 層電梯 PLC 控制 8 是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 數(shù)據(jù)控制 PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在 存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 通信和聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 PLC 的分類 PLC 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格 和性能也各不相同。對 PLC 的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。 按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。 （ 1） 整體式 PLC： 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點(diǎn)。小型 PLC 一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式 PLC 由不同 I/O 點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有 CPU、I/O 接口、與 I/O 擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或 EPROM 寫入器相連 的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O 和電源等，沒有 CPU。基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。 XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 9 （ 2） 模塊式 PLC： 模塊式 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別 做 成若干個單獨(dú)的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊（有的含在 CPU 模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC 由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式 PLC 的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。 還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。疊裝式 PLC其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。 按功能分類 根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可將 PLC 分為低檔、中檔、高檔三類。 （ 1） 低檔 PLC： 具有邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入 /輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控 制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 （ 2） 中檔 PLC： 除具有低檔 PLC 的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入 /輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、 PID 控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 （ 3） 高檔 PLC： 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC 機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動化。 按 I/O 點(diǎn)數(shù) 分類 根據(jù) PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少，可將 PLC 分為小型、中型和大型三類。 （ 1） 小型 PLC： 小型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256 點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，除了開關(guān)量 I/O 以外，還可以連接模擬量 I/O 以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 帶地下停車 場 的 七 層電梯 PLC 控制 10 （ 2） 中型 PLC： 中型 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256－ 1024點(diǎn)之間。 I/O的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶 程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更 快。 （ 3） 大型 PLC： 一般 I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上的稱為大型 PLC。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)。具有極強(qiáng)的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。大型 PLC 還可以采用三 CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。 PLC 的發(fā)展趨勢 自從第一臺 PLC 出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制 PLC，并得到了迅速的發(fā)展。目前，世 界上有 200 多家 PLC 廠商， 400 多品種的 PLC 產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派 PLC 產(chǎn)品都各具特色，如日本主要發(fā)展中小型 PLC，其小型 PLC 性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價格便宜，在世界市場上占用重要地位。著名的 PLC 生產(chǎn)廠家主要有美國的 AB（ AllenBradly）公司、 GE（ General Electric）公司，日本的三菱電機(jī)（ Mitsubishi Electric）公司、歐姆龍（ OMRON）公司，德國的AEG 公司、西門子（ Siemens）公司，法國的 TE（ Telemecanique）公司等。 我國的 PLC 研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快，尤其在應(yīng)用方面更為突出。在 20 世紀(jì)70 年代末和 80 年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了不少國外的 PLC。此后，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中， PLC 的應(yīng)用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益， PLC在我國的應(yīng)用越來越廣泛，對提高我國工業(yè)自動化水平起到了巨大的作用。目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn) PLC，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門 AB 公司等。 從近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，在世界范圍內(nèi) PLC 產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量、用量高居工業(yè) 控制裝置榜首，而且市場需求量一直以每年 15%的比率上升。 PLC 已成為工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的通用工業(yè)控制裝置。 目前，在國內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 11 擴(kuò)大。 （ 1） 向高速度、大容量方向發(fā)展 為了提高 PLC 的處理能力，要求 PLC 具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。 （ 2） 向超大型、超小型兩個方向發(fā)展 當(dāng)前中小型 PLC 比較多，為了適應(yīng)市場的需要， PLC 向超大型和超小型兩個方向發(fā)展?，F(xiàn)已有 I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)的超大型 PLC，其使用 32 位微處理器，多 CPU 并行工作和大容量存儲器，功能強(qiáng)。 小型 PLC 由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，最小配置的 I/O 點(diǎn)數(shù)為 8～ 16 點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動控制的需要 。 （ 3） PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 加強(qiáng) PLC 聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是 PLC 技術(shù)進(jìn)步的潮流。 PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類：一類是 PLC 之間聯(lián)網(wǎng)通信；另一類是 PLC 與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般 PLC 都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力， PLC 生產(chǎn)廠家之間也在協(xié)商制訂通用的 通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， PLC 已成為集散控制系統(tǒng)（ DCS）不可缺少的重要組成部分。 （ 4） 增強(qiáng)外部故障的檢測與處理能力 （ 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。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(jì)算機(jī)兼容的高級語言（ BASIC、 C 語言等）等。 PLC 工作原理 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段 。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間， PLC 的 CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 過程如圖 帶地下停車 場 的 七 層電梯 PLC 控制 12 圖 （ 1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O 映像區(qū)中相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映像區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖