【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅PLC方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。隨著中國(guó)加入WTO，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化、科技等各方面與國(guó)際接軌，在交通控制方面也應(yīng)與國(guó)際接軌。PLC在世界各地得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 作為離散控制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長(zhǎng)率保持為20%～30%。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和PLC市場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來(lái)PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)速度放緩。但是，在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家PLC的增長(zhǎng)十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過(guò)程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。 相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒(méi)有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近10年來(lái)，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。 通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對(duì)一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來(lái)采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器(在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動(dòng)控制的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一，成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)。由于綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，使它發(fā)展日新月異，大大超過(guò)其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過(guò)輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。1. 向高性能、高速度、大容量發(fā)展大型PLC大多采用CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度、大容量發(fā)展。ANA系列PLC使用了世界上第一個(gè)在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)PLC全部功能的32位微處理器、即順序控制芯片。2. 增強(qiáng)小型PLC的功能小型PLC一般指I/O點(diǎn)數(shù)小于256的PLC，大多數(shù)采用整體結(jié)構(gòu)，小型PLC價(jià)格便宜，性價(jià)比不斷提高，很使用單機(jī)自動(dòng)化，或組成分布式系統(tǒng)。近年來(lái)，PLC廠商不斷推出功能更強(qiáng)的小型PLC，更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短。除了開(kāi)關(guān)量邏輯控制功能以外，現(xiàn)代小型PLC還具有中斷功能、脈沖捕獲功能、內(nèi)置的實(shí)時(shí)鐘、用EEPROM代替RAM和鋰電池，使PLC成為完成完全免維護(hù)的設(shè)備，將過(guò)去許多需要特殊功能模塊完成的功能軟件化，如用PID指令實(shí)現(xiàn)PID控制，用定位控制實(shí)現(xiàn)位置控制。各PLC廠家近年來(lái)推出一些價(jià)格便宜的專用人機(jī)接口裝置，用來(lái)監(jiān)視PLC的內(nèi)部變量和修改參數(shù)。與西門(mén)子S7200配套的TD200文本顯示器可顯示兩行中文，每行10或20個(gè)字符，可用S7200編程軟件設(shè)置TD200的顯示內(nèi)容。3. 不斷提高編程軟件的功能（1）編程軟件日益普及（2）編程軟件功能不斷完善（3）編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化（4）編程軟件配備仿真功能，如西門(mén)子S7200與STEP7編程軟件配套使用的S7PLCSIM仿真軟件。（5） 通訊功能的增強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)化（6）PLC的軟件化與PC 主要用途 PLC編程一般采用易于理解和掌握的梯形圖語(yǔ)言及面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令編制程序，非常形象直觀，在了解了PLC簡(jiǎn)單工作原理和它的編程技術(shù)后，就可以結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)，進(jìn)而將PLC用語(yǔ)實(shí)際控制系統(tǒng)中，此外，PLC還具有使用和編程方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在實(shí)際運(yùn)用中設(shè)施施工周期短等特點(diǎn)，是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的理想工具。PLC誕生后，受到工業(yè)界的普遍歡迎，并得到迅速發(fā)展，目前，它的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，而且隨著PLC技術(shù)的推廣和應(yīng)用，PLC將向著標(biāo)準(zhǔn)化，小型化，模塊化及低成本，高功能的方向發(fā)展。32PLC與一般的計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，由中央處理單元（CPU），存儲(chǔ)器（MEMERY），輸入/輸出（INPUT/OUTPUT）接口，電源部件外部設(shè)備接口等，但由于PLC專為工業(yè)環(huán)境下設(shè)計(jì)，為了便于接線，擴(kuò)充功能，操作及維護(hù)，它的結(jié)構(gòu)與組成又與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所區(qū)別。 可編程控制器特點(diǎn)中央處理單元（CPU）是PLC控制部件，一般由控制電路，運(yùn)算器，寄存器等組成，通過(guò)地址及數(shù)據(jù)總線與存儲(chǔ)器，I/O接口電路連接，它主要完成從存儲(chǔ)器中讀取指令并執(zhí)行，然后再取下一條指令，處理中斷等任務(wù)。存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。其中，系統(tǒng)程序是PLC制造廠家編寫(xiě)的控制和完成各種功能的程序，他們一般被固化到只讀存儲(chǔ)器（RAM）中，不允許修改，并用戶啟動(dòng)運(yùn)行。輸入/輸出接口電路用來(lái)連接PLC主機(jī)與外部設(shè)備。為了提高抗干擾能力，一般的輸入，輸出接口均有光電隔離裝置，最常用的是由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器。我們所用的OMRON CPM1A系列PLC的輸入/輸出接口電路圖如下圖所示：由于輸入及輸出的升年時(shí)秒度即可能是數(shù)字能量，又有可能是開(kāi)關(guān)量或者模擬量，所以，選擇接口部件時(shí)要考慮接口處的信號(hào)的性質(zhì)。 電源部件用來(lái)將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供PLC的各部分電子電路工作所需的直流電源，是PLC能正常工作。由于PLC 的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施，因此它對(duì)外部電源的要求并不高，直流24V供電的機(jī)型，允許電壓為1632V。交流供電的機(jī)型，允許電壓為85264V，頻率為4753HZ，一般情況下，PLC 還為用戶提供24V直流電源作為輸入電源或負(fù)載電源?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能。用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。自1969年第一臺(tái)可控編程控制器問(wèn)世以來(lái)，目前可編程控制器已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制器。 PLC所以被廣泛應(yīng)用，是由它的突出特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)的性能分不開(kāi)的，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)工業(yè)控制設(shè)備安全可靠的要求，PLC采用了微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸電的的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，PLC選用的電子器件一般是工業(yè)機(jī)，有的甚至是軍用機(jī)，平均無(wú)故障時(shí)間很長(zhǎng)。PLC具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，可用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。再電源瞬間斷電的情況下仍可以正常工作，具有很強(qiáng)的的抗空間電磁干擾能力，可以抗峰值高達(dá)1000V、脈寬10us的矩形波空間電磁干擾，具有良好的抗震能力和抗沖擊能力。一般對(duì)環(huán)境溫度要求不高，在環(huán)境溫度20—65度、相對(duì)濕度為35%85%情況下仍可正常工作?？删幊绦蚩刂破鞑捎肧IEMENS的S7200系列CPU224主機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)(14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn))，具有2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。自由通訊口方式是S7200 PLC的一個(gè)很有特色的功能，它使S7200 PLC可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中PLC可以與變頻器和觸摸屏方便連接。模擬量輸入采用4路12位A/D模擬量輸入的EM231模塊，具有較高的精度。PLC編程采用STEP7Micro/WIN編程軟件，它提供一個(gè)完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的互相轉(zhuǎn)換.可編程控制器能如此迅速的發(fā)展的原因是由于它具有通用計(jì)算機(jī)所不具備的特點(diǎn)：1可靠性可編程控制器采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如：冗余設(shè)計(jì)、掉電保護(hù)設(shè)計(jì)、故障診斷、和信息保護(hù)和恢復(fù)等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性得到提高。可編程序控制器是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，變成出錯(cuò)率大大降低。在可編程控制器的軟件方面，也采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用軟件過(guò)濾；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言；信息保護(hù)和恢復(fù)