【文章內容簡介】 。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的PLC應用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個核心部件來使用，僅PLC方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。隨著中國加入WTO，我們不但要在經濟、文化、科技等各方面與國際接軌，在交通控制方面也應與國際接軌。PLC在世界各地得到了廣泛應用，同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。 作為離散控制的首選產品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內的PLC年增長率保持為20%～30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數的不斷擴大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領域占據著十分重要的位置。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內有指示程序步存儲地址的程序計數器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數器自動加1，程序從起始步（步序號為零）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)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的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，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控制器。 相同I/O點數的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比DCS要低很多。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。如果被控對象主要是設備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經濟的高速發(fā)展和基礎自動化水平的不斷提高，今后一段時期內PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。 通用PLC應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對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。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，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)自動化領域，可編程控制器(PLC)作為自動控制的三大技術支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一，成為大多數自動化系統(tǒng)的設備基礎。由于綜合了計算機和自動化技術，使它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時的技術水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數、數字運算、數據處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產機械數字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產過程的自動控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網通訊能力，從而更廣泛地應用于眾多行業(yè)。1. 向高性能、高速度、大容量發(fā)展大型PLC大多采用CPU結構，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在一塊芯片上實現(xiàn)PLC全部功能的32位微處理器、即順序控制芯片。2. 增強小型PLC的功能小型PLC一般指I/O點數小于256的PLC，大多數采用整體結構，小型PLC價格便宜，性價比不斷提高，很使用單機自動化，或組成分布式系統(tǒng)。近年來，PLC廠商不斷推出功能更強的小型PLC，更新?lián)Q代的周期越來越短。除了開關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、內置的實時鐘、用EEPROM代替RAM和鋰電池，使PLC成為完成完全免維護的設備，將過去許多需要特殊功能模塊完成的功能軟件化，如用PID指令實現(xiàn)PID控制，用定位控制實現(xiàn)位置控制。各PLC廠家近年來推出一些價格便宜的專用人機接口裝置，用來監(jiān)視PLC的內部變量和修改參數。與西門子S7200配套的TD200文本顯示器可顯示兩行中文，每行10或20個字符，可用S7200編程軟件設置TD200的顯示內容。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）編程語言的標準化（4）編程軟件配備仿真功能，如西門子S7200與STEP7編程軟件配套使用的S7PLCSIM仿真軟件。（5） 通訊功能的增強和標準化（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言及面向工業(yè)控制的簡單指令編制程序，非常形象直觀，在了解了PLC簡單工作原理和它的編程技術后，就可以結合實際需要進行應用設計，進而將PLC用語實際控制系統(tǒng)中，此外，PLC還具有使用和編程方便，抗干擾能力強，運行穩(wěn)定可靠，在實際運用中設施施工周期短等特點，是一種用于工業(yè)自動化控制的理想工具。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，它的應用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，而且隨著PLC技術的推廣和應用，PLC將向著標準化，小型化，模塊化及低成本，高功能的方向發(fā)展。32PLC與一般的計算機的結構相似，由中央處理單元（CPU），存儲器（MEMERY），輸入/輸出（INPUT/OUTPUT）接口，電源部件外部設備接口等，但由于PLC專為工業(yè)環(huán)境下設計，為了便于接線，擴充功能，操作及維護，它的結構與組成又與一般的計算機系統(tǒng)有所區(qū)別。 可編程控制器特點中央處理單元（CPU）是PLC控制部件，一般由控制電路，運算器，寄存器等組成，通過地址及數據總線與存儲器，I/O接口電路連接，它主要完成從存儲器中讀取指令并執(zhí)行，然后再取下一條指令，處理中斷等任務。存儲器是具有記憶功能的半導體電路，PLC的存儲器包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。其中，系統(tǒng)程序是PLC制造廠家編寫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器（RAM）中，不允許修改，并用戶啟動運行。輸入/輸出接口電路用來連接PLC主機與外部設備。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秒度即可能是數字能量，又有可能是開關量或者模擬量，所以，選擇接口部件時要考慮接口處的信號的性質。 電源部件用來將外部供電電源轉換成供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，因此它對外部電源的要求并不高，直流24V供電的機型，允許電壓為1632V。交流供電的機型，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載電源?？删幊炭刂破魇且环N數字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲器來存儲指令，并實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、記數和算術運算等功能。用來對各種機械或生產過程進行控制。自1969年第一臺可控編程控制器問世以來，目前可編程控制器已經成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業(yè)控制器。 PLC所以被廣泛應用，是由它的突出特點和優(yōu)點的性能分不開的，為了滿足工業(yè)生產對工業(yè)控制設備安全可靠的要求，PLC采用了微電子技術，大量的開關動作由無觸電的的半導體電路來完成，PLC選用的電子器件一般是工業(yè)機，有的甚至是軍用機，平均無故障時間很長。PLC具有良好的環(huán)境適應性，可用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。再電源瞬間斷電的情況下仍可以正常工作，具有很強的的抗空間電磁干擾能力，可以抗峰值高達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。一般對環(huán)境溫度要求不高，在環(huán)境溫度20—65度、相對濕度為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，I/O點數為40點(14個輸入點和10個輸出點)，具有2個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，它提供一個完整的編程環(huán)境，可進行離線編程和在線連接和調試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的互相轉換.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算機所不具備的特點：1可靠性可編程控制器采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如：冗余設計、掉電保護設計、故障診斷、和信息保護和恢復等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性得到提高?？删幊绦蚩刂破魇菫楣I(yè)生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用的計算機控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了簡化的編程語言，變成出錯率大大降低。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，采用軟件過濾；軟件自診斷；簡化編程語言；信息保護和恢復