【文章內(nèi)容簡介】 的程序，由編程器輸入的。 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖PLC的控制原理是：外部輸入信號驅(qū)動(dòng)輸入繼電器，由輸入繼電器卻東內(nèi)部程序，內(nèi)部程序使輸出繼電器動(dòng)作，最后由輸出繼電器去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。動(dòng)作過程與繼電器控制系統(tǒng)相似。PLC雖然以微處理器為核心，具有微機(jī)的好多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大的區(qū)別。PLC是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。用戶程序被按順序存儲(chǔ)在PLC 中，中央處理單元（CPU）從第一條指令開始執(zhí)行，當(dāng)遇到結(jié)束符后再返回到第一條，如此不斷重復(fù)執(zhí)行上述操作。可編程邏輯控制器(PLC)的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作，輸入程序、執(zhí)行程序、輸出程序五個(gè)階段。完成上述五個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。當(dāng) PLC 處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作。概括而言，PLC的工作方式就是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。當(dāng)PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作。只有在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，才執(zhí)行圖中的掃描工作。圖 PLC掃描過程圖如果我們暫不考慮遠(yuǎn)程I/O特殊模塊和其他通信服務(wù)，這樣掃描過程就只?！拜斎氩蓸印?、“程序執(zhí)行”、“輸出刷新”三階段了。下面對這三階段進(jìn)行分析。1. 輸入采樣階段當(dāng)PLC開始周期工作時(shí)，控制器首先以掃描方式順序讀入所有的輸入端的信號狀態(tài)（1或0），并逐一存入輸入狀態(tài)寄存器。輸入狀態(tài)寄存器的位數(shù)與輸入端子的數(shù)目相對應(yīng)，因而輸入狀態(tài)寄存器又可稱為輸入映象寄存器。值得指出的是，PLC對輸入元件的要求特別簡單。例如某一按鈕具有一動(dòng)合—?jiǎng)訑嘤|頭，對于PLC只須接入一動(dòng)合（或一動(dòng)斷）觸頭。控制器根據(jù)該觸頭的狀態(tài)即可判斷按鈕是否動(dòng)作，而這一觸頭的狀態(tài)可在程序中重復(fù)使用。這就可大大減少輸入信號線的根數(shù)，同時(shí)也可簡化元件的結(jié)構(gòu)，對于提高可靠性、降低成本很有好處。輸入采樣結(jié)束后轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，這些變化只能在下一工作用期的輸入采樣階段才被讀入。2. 程序執(zhí)行階段PLC的用戶程序決定了輸入信號與輸出信號之間的具體關(guān)系。組成程序的每條指令都有順序號，在PLC中稱為步序號。指令按步序號依次存入存儲(chǔ)單元。程序執(zhí)行期間，在無跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，地址計(jì)數(shù)器順序?qū)ぶ?，依次指向每個(gè)存儲(chǔ)單元，控制器順序執(zhí)行這些指令。執(zhí)行指令時(shí)先讀入輸入狀態(tài)寄存器的狀態(tài)，若程序中規(guī)定要讀入某輸出狀態(tài)，也在此時(shí)從輸出狀態(tài)寄存器的某對應(yīng)位讀入，然后進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果存入輸出狀態(tài)寄存器。這就是說輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，會(huì)伴隨程序的執(zhí)行而變化（由輸出指令的執(zhí)行結(jié)果所決定）。輸出狀態(tài)寄存器的位數(shù)與輸出元件數(shù)目相對應(yīng)，所以它又稱為元件映象寄存器。3. 輸出刷新階段在所有的指令執(zhí)行完畢后，輸出狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)（即輸出繼電器的狀態(tài)）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器鎖存，驅(qū)動(dòng)輸出線圈，形成PLC的實(shí)際輸出。在一個(gè)周期執(zhí)行完后，地址計(jì)數(shù)器恢復(fù)到初始值，重復(fù)執(zhí)行由以上三個(gè)階段構(gòu)成的工作周期。雖然可以把PLC看成一個(gè)用微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)的許多電子式繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的組合體；不過需要注意的是PLC與繼電器開關(guān)電路在動(dòng)作順序上的差別。對于繼電器開關(guān)電路，全部繼電器的動(dòng)作可以看成是并行執(zhí)行的，或者說是同時(shí)執(zhí)行的，而PLC的電器動(dòng)作是按程序或者說是串行，按周期重復(fù)執(zhí)行的。這使得PLC的輸出對于輸入存在滯后，因此在進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分注意它的周期工作方式。整個(gè)運(yùn)行分為三部分：第一部分是上電處理。機(jī)器上電后對PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。第二部分是掃描過程。PLC上電處理完成以后進(jìn)入掃描工作過程。先完成輸入處理，其次完成于其他外設(shè)通信的處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。第三部分是出錯(cuò)處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動(dòng)作是否正常，如CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、I/O、通信等是否異常或出錯(cuò)，如檢查異常時(shí)，CPU面板上的LED及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描停止。 PLC運(yùn)行框圖總結(jié)PLC的工作原理，可得出如下PLC的輸入、輸出處理規(guī)則：(1) 輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，由上一個(gè)輸入采樣期間輸入端子的狀態(tài)決定。(2) 輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)，由程序執(zhí)行期間輸出指令（OUT）的執(zhí)行結(jié)果所決定，它是隨程序執(zhí)行而改變的。(3) 輸出鎖存電路的狀態(tài)，由程序執(zhí)行期間輸出狀態(tài)寄存器的最后狀態(tài)來確定。(4) 輸出端子板上各輸出端的狀態(tài)，由輸出鎖存電路來確定。(5) 程序如何執(zhí)行。取決于輸入輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)。PLC工作方式的特點(diǎn)：集中采樣、集中輸出、周期性循環(huán)掃描，“串行”工作方式1．掃描周期：PLC 的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。PLC 運(yùn)行正常時(shí)，掃描周期的長短與CPU 的運(yùn)算速度有關(guān)，與I/O 點(diǎn)的情況有關(guān)，與用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等均有關(guān)。通常用PLC 執(zhí)行1K 指令所需時(shí)間來說明其掃描速度( 一般1~10ms/K) 。2． 輸出滯后：指從PLC的外部輸入信號發(fā)生變化至它所控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時(shí)間間隔。一般為幾十—100ms.引起輸出滯后的因素：輸入模塊的濾波時(shí)間、輸出模塊的滯后時(shí)間、掃描方式引起的滯后。3. 由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映象寄存器中的內(nèi)容也不會(huì)變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會(huì)改變。4. 由于PLC是串行工作，所以PLC的運(yùn)行結(jié)果與梯形圖程序的順序有關(guān)。這與繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。避免了觸點(diǎn)的臨界競爭，減少繁瑣的聯(lián)鎖電路。 可編程控制器的編程語言所謂程序編制，就是用戶根據(jù)控制對象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個(gè)控制要求描述出來的過程。PLC提供了完整的編程語言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的使用。PLC最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯(lián)合使用。根據(jù)PLC應(yīng)用范圍，程序設(shè)計(jì)語言可以組合使用，常用的程序設(shè)計(jì)語言有以下幾種:1. 梯形圖(Ladder Diagram)程序設(shè)計(jì)語言梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個(gè)梯級是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在右面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是:使用方便，修改靈活，與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于撐握和學(xué)習(xí)；與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是:梯形圖中的能流(Power Flow)不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此應(yīng)用時(shí)需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待；與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言有一一對應(yīng)關(guān)系，便于相互轉(zhuǎn)換和程序檢查。2. 布爾助記符(Boolean Mnemonic)程序設(shè)計(jì)語言布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言與計(jì)算機(jī)中的匯編語言非常相似，采用布爾助記符來表示操作功能。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn):采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn)；編程器是PLC的最重要外圍設(shè)備，當(dāng)然有些編程器也可用于對其他芯片編程。編程器一方面能夠進(jìn)行編程，另一方面還能對PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如今的編程器通常都兼具在線編程和離線編程兩種方式。 在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無計(jì)算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)； 與梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系，其特點(diǎn)與梯形圖語言基本類同。3． 功能表圖(Sepuential Function Chart)程序設(shè)計(jì)語言功能表圖程序設(shè)計(jì)語言是用功能表圖來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。它是近年來發(fā)展起來的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用功能表圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個(gè)子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計(jì)人員和操作人員設(shè)計(jì)思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計(jì)和檢查調(diào)試。功能表圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是:以功能為主線，條理清楚，便于對程序操作的理解和溝通；對大型的程序，可分工設(shè)計(jì)，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)、調(diào)試時(shí)間；常用于系統(tǒng)規(guī)模校大、程序關(guān)系較復(fù)雜的場合；只有在活動(dòng)步的命令和操作被執(zhí)行，對活動(dòng)步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此整個(gè)程序的掃描時(shí)間較其他程序編制的程序掃描時(shí)間要短得多。功能表圖來源于佩特利(Petri)網(wǎng)，由于它具有圖形表達(dá)方式，能比較簡單清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對系統(tǒng)中存在的象死鎖、不安全等反常現(xiàn)象進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上可以直接編程，因此得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年推出的可編程控制器和小型集散控制系統(tǒng)中也已提供了采用功能表圖描述語言進(jìn)行編程的軟件。4． 功能模塊圖(Function Block)程序設(shè)計(jì)語言功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言是采用功能模塊來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。它有若干個(gè)輸入端和輸出端，通過軟連接的方式，分別連接到所需的其它端子。端子通常指由銅材等沖制而成的連接器接觸件。端子是連接電氣線路的常用元件，主要在器件與組件、組件與機(jī)柜、系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間起電連接和信號傳遞的作用，并且盡量保持系統(tǒng)與系統(tǒng)之間不發(fā)生信號失真和能量損失的變化。端子分為不同的類型，在同一種類型中，也可能因功能參數(shù)的不同而使功能或應(yīng)用范圍有所差別，例如，輸入端的數(shù)量、輸入信號的類型等的不同使它的使用范圍不同。由于采用軟連接的方式進(jìn)行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接，因此控制方案的更改、信號連接的替換等操作可以很方便實(shí)現(xiàn)。功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是:以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變得容易；功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性；對控制規(guī)模較大、控制關(guān)系較復(fù)錄的系統(tǒng)，由于控制功能的關(guān)系可以較清楚地表達(dá)出來，因此，編程和組態(tài)時(shí)間可以縮短，調(diào)試時(shí)間也能減少； (5) 結(jié)構(gòu)化語句(Structured Text)描述程序設(shè)計(jì)語言結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言是用結(jié)構(gòu)化的描述語句來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。它是一種類似于高級語言的程序設(shè)計(jì)語言。在大中型的可編程控制器中，程序控制器是計(jì)算機(jī)上的部件之一，負(fù)責(zé)將操作控制信號變成指令放到存儲(chǔ)器里，并且在機(jī)器運(yùn)行時(shí)能夠讀出指令形成控制信號分給各部分執(zhí)行系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言來描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。它也被用于集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)。結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言采用計(jì)算機(jī)的描述語句來描述系統(tǒng)中各種變量之間的運(yùn)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(jì)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(dá)方法及語句的種類等方面都進(jìn)行了簡化。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn):采用高級語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；需要有一定的計(jì)算機(jī)高級程序設(shè)計(jì)語言的知識和編程技巧，對編程人員的技能要求較高，普通電氣人員難以完成。直觀性和易操作性等較差；常被用于采用功能模塊等其他語言較難實(shí)現(xiàn)的一些控制功能的實(shí)施。部分PLC的制造廠商為用戶提供了簡單的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它與助記符程序設(shè)計(jì)語言相似，對程序的步數(shù)有一定的限制。同時(shí)，提供了與PLC間的接口或通信連接程序的編制方式，為用戶的應(yīng)用程序提供了擴(kuò)展余地。 可編程控制器（PLC）的發(fā)展趨勢自1969年針對工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需要而開發(fā)的第一臺(tái)PLC問世以來，迄今已近30多年了 ，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又比同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分利用微機(jī)處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)地形象編程語言和模塊化地軟件結(jié)構(gòu)，使用程序地編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。PLC現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、以易與計(jì)算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制，具備高速計(jì)數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電—接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國家工業(yè)先進(jìn)的重要標(biāo)志之一。長期以來，PLC始終處于工業(yè)控制自動(dòng)化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供非常可靠的控制方案，與DCS和工業(yè)PC形成了三足鼎立之勢。同時(shí)，PLC也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。隨著工業(yè)自動(dòng)化和過程控制的要求越來越高，PLC技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)新的動(dòng)向：產(chǎn)品規(guī)模向高速度、大容量兩個(gè)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(chǔ)容量。PLC的掃描速度已成為很重要的性能指標(biāo)。PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛PLC大力開發(fā)智能模塊，不斷加強(qiáng)通訊功能。新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)發(fā)展容錯(cuò)技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。第三章PLC在吹灰系統(tǒng)中應(yīng)用的分析 火力發(fā)電廠吹灰系統(tǒng)介紹 吹灰系統(tǒng)的組成 我國動(dòng)力