【文章內(nèi)容簡介】 序功能圖（Sequential function chart）順序功能圖簡稱 SFC編程指令，常用來編輯順序控制類程序。它包含步、動作、轉(zhuǎn)換三個要素。順序功能圖編程法可將一個復雜的控制過程分解為一些小的工作狀態(tài)，對這些小的工作狀態(tài)的功能分別處理后再依一定的順序控制要求連接組合成整體的控制順序。（4）功能圖塊（Function block diagram）功能圖塊是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，信號自左向右流動。就像電路圖一樣，它們被“導線”連接在一起。（5）結(jié)構(gòu)文體（Structured text）結(jié)構(gòu)文體描述程序設(shè)計語言采用計算機的描述語句來描述系統(tǒng)中各種變量之間的運算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)制造廠商采用的語句描述程序設(shè)計語言與 BASIC語言、PASCAL 語言或 C語言等高級語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化可編程控制器的編程語言是編制可編程控制器應(yīng)用軟件的工具。它是以 PLC的輸入口、輸出口、機內(nèi)元件進行邏輯組合以及數(shù)量關(guān)系實現(xiàn)的控制要求，并存儲在機內(nèi)的存儲器中。 【1】 PLC 的工作原理可編程控制器的工作原理與計算機的工作原理基本上是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。但個人計算機與 PLC的工作方式有所不同，計算機一般采用等待命令的工作方式。如常見的鍵盤掃描方式或 I/O掃描方式。當鍵盤有鍵按下或 I/O口有信號時則中斷轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序，而 PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是以循環(huán)掃描方式完成的。 【1】如 圖 14 所 示 為 PLC 的 工 作 過 程 。圖 14 PLC 的 工 作 過 程當 PLC 投 入 運 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 行 期 間 ， PLC的 CPU 以 一 定 的 掃 描 速 度 重 復 執(zhí) 行 上 述 三 個 階 段 。(1) 輸 入 采 樣 階 段 也 稱 輸 入 采 樣 。 在 這 個 階 段 中 ， PLC 讀 入 輸 入 口 的 狀 態(tài) ， 并 將 它 們 存 放 在 輸 入 數(shù)據(jù) 暫 存 區(qū) 中 。 在 執(zhí) 行 程 序 過 程 中 ， 即 使 輸 入 口 狀 態(tài) 有 變 化 ， 輸 入 數(shù) 據(jù) 暫 存 區(qū) 中 的 內(nèi) 容 也 不 變 ，直 到 下 一 個 周 期 的 輸 入 處 理 階 段 ， 才 讀 入 這 種 變 化 。(2) 程 序 執(zhí) 行 階 段 在 這 個 階 段 中 ， PLC 根 據(jù) 本 次 讀 入 的 輸 入 數(shù) 據(jù) ， 依 用 戶 程 序 的 順 序 逐 條 執(zhí) 行 用 戶程 序 。 執(zhí) 行 的 結(jié) 果 均 存 儲 在 輸 出 狀 態(tài) 暫 存 區(qū) 中 。(3) 輸 出 處 理 階 段 也 叫 輸 出 刷 新 階 段 。 這 是 一 個 程 序 執(zhí) 行 周 期 的 最 后 階 段 。 PLC 將 本 次 用 戶 程 序 的執(zhí) 行 結(jié) 果 一 次 性 的 從 輸 出 狀 態(tài) 暫 存 區(qū) 送 到 各 個 輸 出 口 ， 對 輸 出 狀 態(tài) 進 行 刷 新 。這 三 個 階 段 也 是 分 時 完 成 的 。 為 了 連 續(xù) 地 完 成 PLC 所 承 擔 的 工 作 ， 系 統(tǒng) 必 須 周而 復 始 地 依 一 定 的 順 序 完 成 這 一 系 列 的 具 體 工 作 。 這 種 工 作 方 式 叫 做 循 環(huán) 掃 描 工 作 方式 。2 PLC 系統(tǒng)控制設(shè)計的方法 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計概要PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)盡管與計算機、微機相類似，但其接口電路不相同，編程語言也不一致。因此，PLC 控制系統(tǒng)與微機控制系統(tǒng)開發(fā)過程不完全相同，需要根據(jù) PLC本身的特點、性能進行系統(tǒng)設(shè)計。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： （1）最大限度地滿足被控對象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。（2）保證 PLC控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等） ，也能正常工作。（3）在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便 一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓、設(shè)備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。 （4）適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。 【6】 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)是由 PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下內(nèi)容。(1)確定系統(tǒng)運行方式與控制方式。PLC 可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，如單機控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等。在進行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時，要確定系統(tǒng)的構(gòu)成形式。(2)選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象(電動機、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法屬于其他課程的內(nèi)容。 (3)PLC的選擇。PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標起著重要的作用。選擇 PLC應(yīng)包括機型選擇、容量選擇、I／O 模塊選擇、電源模塊選擇等。(4)分配 I／0 點，繪制 I／0 連接圖，必要時還須設(shè)計控制臺(柜)。(5)設(shè)計控制程序。控制程序是整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此控制系統(tǒng)的程序應(yīng)經(jīng)過反復調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。(6)編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件，包括說明書、電氣原理圖及電氣元件明細表、I／0 連接圖、I／O 地址分配表、控制軟件。 【7】 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)的一般步驟如圖 21所示。圖 21 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，需要完成的動作、操作方式；（2）根據(jù)控制要求確定所需要的輸入、輸出設(shè)備。據(jù)此確定 PLC的 I/O點數(shù)；（3）選擇 PLC機型及容量；（4）定義輸入、輸出點名稱，分配 PLC的 I/O點，設(shè)計 I/O連接圖；（5）根據(jù) PLC所要完成的任務(wù)及應(yīng)具備的功能，進行 PLC程序設(shè)計，同時可進行控制臺（柜）的設(shè)計的現(xiàn)場施工；（6）待控制臺（柜）設(shè)計及現(xiàn)場施工完成后，進行聯(lián)機調(diào)試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足為止；（7）編制技術(shù)文件；（8）交付使用 【1】 。 PLC 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 PLC 型號的選擇在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮。 （1）對輸入/輸出點的選擇 盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15～20％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點數(shù)。 另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％； PLC 每個輸出點的驅(qū)動能力（ A/ 點）也是有限的，有