【文章內容簡介】 地址、數(shù)據(jù)、工作方式、指令執(zhí)行情況及系統(tǒng)工作狀態(tài)等。鍵盤有單功能鍵和雙功能鍵，在使用雙功能鍵的時候鍵盤中都備有一個選擇鍵，以選擇其中一種方式工作。現(xiàn)在產(chǎn)品越來越模塊化，可編程控制器也不例外，它的結構緊密、堅固，外形小巧，CPU本身只提供了一定數(shù)量的數(shù)字輸入和輸出點數(shù)。不同廠家、不同型號的PLC的輸入/輸出點數(shù)也不同，有的大型機輸入/輸出點數(shù)可達16K，而很多小型機僅有10來點，而且CPU本身不帶模擬輸入與輸出，但CPU一般都帶有擴展接口。因此，用戶選型后，所需的輸入或輸出點數(shù)不夠時，就需對系統(tǒng)做出必要的擴展，各個廠家也生產(chǎn)了專用于擴展用的各模板供用戶選用。擴展模板的外形一般也小巧、堅固，有易于接線的端子排，帶有擴展總線或通過總線連接器與CPU相連。主要有數(shù)字輸入/輸出模板，模擬輸入/輸出模板，熱電阻、電偶擴展模板，還有智能模板等許多具有專用功能的特殊模板。用擴展模板來擴展系統(tǒng)，具有以下的優(yōu)點用戶可根據(jù)自己時間控制系統(tǒng)的要求，選用各種合適的擴展模塊對PLC作硬件組態(tài)，以求達到各種功能或控制精度，同時節(jié)省開支，減少不必要的投資。當己運行的系統(tǒng)需要改造或擴充時，PLC可以隨時進行升級或改版，所作的工作僅僅是替換或增加擴展模板和修改相應的控制軟件。特殊模板及智能模板的開發(fā)將進一步擴展可編程控制的功能，專用模板的開發(fā)不僅擴大了可編程控制系統(tǒng)的控制功能，而且將進一步提高控制質量與可靠性。六、電源PLC中的電源一般有三類：+5V、177。15V直流電源：供PLC中TTL芯片和集成運放使用；供輸出接口使用的高壓大電流的功率電源；鋰電池及其充電電源?？紤]到系統(tǒng)的可靠性以及光電隔離器的使用，不同類型的電源其地線也不同。目前PLC的發(fā)展非常迅速，型號眾多，各種特殊功能模板不斷涌現(xiàn)。通常根據(jù)其I/O點的數(shù)量將PLC分為三大類：小型機：256點以下（無模擬量）； 中型機：256 ~ 2048點（64 ~ 128路模擬量）； 大型機：2048點以上（128 ~ 512路模擬量）。具體實現(xiàn)時，通常采用模板式結構，以便用戶根據(jù)實際應用需求進行配置。但一些小型機常制作成一體機，其配置固定，主要供定型成套設備使用；而一些大型機一般在電源、或者CPU，甚至兩者都作了熱備份。 PLC的控制原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式——掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區(qū)別了。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。如圖12所示：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映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(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映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。如圖13所示圖13 PLC掃描周期示意圖 PLC的特點一、高可靠性所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms.各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。采用性能優(yōu)良的開關電源。對采用的器件進行嚴格的篩選。良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統(tǒng)或有三CPU構成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。二、豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。三、采用模塊化結構為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。四、編程簡單易學PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。五、安裝簡單，維修方便PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。 實訓設備實物圖第2章 水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設計 水塔水位控制系統(tǒng)設計要求： 罐上檢測及控制元件名稱及作用 名稱作用信號類型下罐進水閥下罐進水電磁閥（D0），0為開閥下罐排水閥下罐排水電磁閥（D0），0為開閥上罐進水閥上罐進水電磁閥（D0），0為開閥循環(huán)泵上罐進水電磁閥（D0），0為工作上罐排水閥上罐排水電磁閥（D0），0為開閥擴散硅壓力變送器上、下水位檢測4~20ma(1~5v)(AI)溫度變送器上、下罐溫度檢測4~20ma(1~5v)(AI)電加熱器加熱晶閘管控制（D0），0為加熱下罐液位高限開關檢測下罐液位高越限開關（DI），0為接通下罐液位低限開關檢測下罐液位低越限開關（DI），0為接通上罐液位高限開關檢測上罐液位高越限開關（DI），0為接通 水塔水位控制系統(tǒng)主電路及控制電路（1）水塔水位控制系統(tǒng)主電路如圖22所示：圖22 水塔水位控制系統(tǒng)主電路圖（2）水塔水位控制系統(tǒng)控制電路如圖23所示：23控制電路圖對兩個水罐的水位、溫度進行檢測，并將上、下水罐水位和溫度控制在給定值。水位給定值運行中在畫面上人工輸入，系統(tǒng)應具有手動和自動兩種控制功能?？刂齐娐啡鐖D23（1）下罐水位很低時（40mm以下），停止一切排水，雙進水（下罐進水，上罐排水）。（2）下罐水位較低時（30~20mm），停止一切排水，單進水（上罐排水或下罐進水）。（3）下罐水位正常（10~+10mm），不排水不進水。（4）下罐水位較高（+20~+30），單排水（下罐排水或上罐進水）。（5）下罐水位很高（+40mm以上），雙排水（下罐排水，上罐進水）。（6）上罐水位較低時（30~20mm），停止排水（下罐排水或上罐進水）。（7）上罐水位正常（10~+10mm），不排水不進水。（8）上罐水位較高（+20~+30），停止進水（上罐排水）。（9）上罐溫度較低時上電加熱器通電加熱正常后自動斷電（10）下關溫度較低時下罐電加熱器通電加熱正常后自動斷電 硬件連接 PCL818L I/O接口卡的安裝：，以防發(fā)生危險。 卡插入計算機機箱內任何一個空余ISA擴展槽上，再將擋板固定。 PCL818L板卡外形圖 。PCLD9138接線端子板PCL818L接口卡驅動程序的安裝，啟動計算機，插入驅動程序光盤，按提示進行安裝既可。圖 24 系統(tǒng)接線圖第3章 水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設計 程序流程圖 水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖，根據(jù)設計要求，控制流程圖，如圖31所示： 圖31 水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。掃描從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在