【文章內(nèi)容簡介】 技術(shù)的進(jìn)步，這個時間還在縮短。執(zhí)行時間短可加快 PLC 對一般輸入信號的響應(yīng)速度。從討論 PLC 的工作原理知，從對 PLC 加入輸入信號，到 PLC 產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個PLC 運行程序的周期。因為 PLC 監(jiān)測到輸入信號，經(jīng)運行程序后產(chǎn)生的輸出，才是對輸入信號的響應(yīng)。不理想時，還要多延長一個周期。當(dāng)輸入信號送入PLC 時，PLC 的輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。這時，要多等待一個周期，PLC 的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。對一般的輸入信號，這個延遲雖可以接受，但對急需響應(yīng)的輸入信號，就不能接受了。對急需處理的輸入信號延遲多長時間 PLC 能予以響應(yīng)，要另作要求。為了處理急需響應(yīng)的輸入信號，PLC 有種種措施。不同的 PLC 措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時刷新，即中斷程序運行后，有關(guān)的輸出點立即刷新，而不等到整個程序運行結(jié)束后再刷新。這個效果可從兩個方面來衡量：一是能否對幾個輸入信號作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù) PLC 都可對一個或多個輸入點作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時間僅幾個毫秒。性能高的、大型的 PLC 響應(yīng)點數(shù)更多。工作速度關(guān)系到 PLC 對輸入信號的響應(yīng)速度，是 PLC 對系統(tǒng)控制是否及時的前提?？刂撇患皶r，就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為 PLC 第一指標(biāo)的原因?？刂埔?guī)模控制規(guī)模代表 PLC 控制能力，看其能對多少輸入、輸出點及對多少路模擬進(jìn)行控制?？刂埔?guī)模與速度有關(guān)。因為規(guī)模大了，用戶程序也長，執(zhí)行指令的速度不快，勢必延長 PLC 循環(huán)的時間，也必然會延長 PLC 對輸入信號的響應(yīng)。為了避免這個情況，PLC 的工作速度就要快。所以，大型 PLC 的工作速度總是比小的要快。控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大，用戶程序長，要求有更大的用戶存儲區(qū)。同時點數(shù)多，系統(tǒng)的存儲器輸入、輸出的信號區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱輸入、輸出映射區(qū)）也大。這個區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件也要增多，這些 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 7 都要求有更大的系統(tǒng)存儲區(qū)。控制規(guī)模還與輸入、輸出電路數(shù)有關(guān)。如控制規(guī)模為 1024 點，那就得有1024 條 I/O 電路。這些電路集成于 I/O 模塊中，而每個模塊有多少路的 I/O 點總是有數(shù)的。所以，規(guī)模大，所使用的模塊也多。控制規(guī)模還與 PLC 指令系統(tǒng)有關(guān)。規(guī)模大的 PLC 指令條數(shù)多，指令的功能也強，才能應(yīng)付對點數(shù)多的系統(tǒng)進(jìn)行控制的需要?？刂埔?guī)模是對 PLC 其它性能指標(biāo)起著制約作用的指標(biāo)；也是 PLC 劃分為微、小、中、大和特大型的標(biāo)準(zhǔn)。組成模塊PLC 的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分，但從質(zhì)上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把 PLC 的模塊組成當(dāng)作所有 PLC 的結(jié)構(gòu)性能。這個性輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。這時，要多等待一個周期，PLC 的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。對一般的輸入信號，這個延遲雖可以接受，但對急需響應(yīng)的輸入信號，就不能接受了。對急需處理的輸入信號延遲多長時間 PLC 能予以響應(yīng)，要另作要求。為了處理急需響應(yīng)的輸入信號，PLC 有種種措施。不同的 PLC 措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時刷新，即中斷程序運行后，有關(guān)的輸出點立即刷新，而不等到整個程序運行結(jié)束后再刷新。這個效果可從兩個方面來衡量：一是能否對幾個輸入信號作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù) PLC 都可對一個或多個輸入點作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時間僅幾個毫秒。性能高的、大型的 PLC 響應(yīng)點數(shù)更多。工作速度關(guān)系到 PLC 對輸入信號的響應(yīng)速度，是 PLC 對系統(tǒng)控制是否及時的前提?？刂撇患皶r，就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為 PLC 第一指標(biāo)的原因。內(nèi)存容量PLC 內(nèi)存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序，個別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內(nèi)存是與 CPU 配置在一起的。CPU 既要具備訪問這些內(nèi)存的能力，還應(yīng)提供相應(yīng)的存儲介質(zhì)。用戶內(nèi)存大小與可存儲的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大，可存儲的程序量大，也就可進(jìn)行更為復(fù)雜的控制。從發(fā)展趨勢看，內(nèi)存容量總是在不斷增大著。大型 PLC 的內(nèi)存容量可達(dá)幾十 k，以至于一百多 k。系統(tǒng)內(nèi)存對于用戶，主要體現(xiàn)在 PLC 能提供多少內(nèi)部器件。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件，僅僅為 RAM。但通過運行程序進(jìn)行使用時，給使用者提供 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 8 的卻實實在在有這些器件。內(nèi)存器件種類越多，數(shù)量越多，越便于 PLC 進(jìn)行種種邏輯量及模擬控制。它也是代表 PLC 性能的重要指標(biāo)。PLC 內(nèi)部器件有：I/O 繼電器，或稱映射區(qū)。它與 PLC 所能控制的 I/O 點數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關(guān)。 內(nèi)部繼電器數(shù)，有的稱為標(biāo)志位數(shù)，代表著 PLC 的內(nèi)部繼電器數(shù)。它與 I/O 繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時與后者相聯(lián)系進(jìn)行處理。內(nèi)部繼電器多，便于 PLC 建立復(fù)雜的時序關(guān)系，以實現(xiàn)多種多樣的控制要求。一般講，內(nèi)部繼電器數(shù)比 I/O 繼電器要多得多。有的內(nèi)部繼電器還可丟電保持，即它的狀態(tài)（ON 或 OFF） 、PLC 丟電后，靠內(nèi)部電池仍予以保持。再上電后可繼續(xù)丟電前的狀態(tài)。保持繼電器可增強 PLC控制能力，特別對記錄故障，故障排除后恢復(fù)運行，更顯得有用。定時器，可進(jìn)行定時控制。定時值可任意設(shè)定。定時器有多少，設(shè)定范圍有多大，設(shè)定值的分辨率又是多少，這些都代表定時器件的性能。計數(shù)器，可進(jìn)行計數(shù)，到達(dá)某設(shè)定計數(shù)值可發(fā)送相應(yīng)信號?？蛇M(jìn)行什么樣的計數(shù)，計數(shù)范圍多大，怎么設(shè)定，有多少計數(shù)器，則是 PLC 計數(shù)器性能的代表指標(biāo)。數(shù)據(jù)存儲區(qū)，用以存儲工作數(shù)據(jù)。多以字、兩字或多字為單位予以使用，是 PLC 進(jìn)行模擬量控制，或記錄數(shù)據(jù)所必不可少的。這個存儲區(qū)的大小代表PLC 的性能也是越大越好。趨勢也是越來越大。小型機也如此。如日本 OMRON公司的 CQM1 機，其 DM 區(qū)就有 6k 字。而過去同是小型機的 C60P 的 DM 區(qū)才 64個字。大型機的 DM 可達(dá) 10K 以至幾十 K。此外還有其它一些內(nèi)部器件，了解某PLC 性能時，也都必須掌握它。內(nèi)部器件也是 PLC 指令的操作數(shù)，不弄清楚是無法編程的。指令系統(tǒng)PLC 有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用 PLC 的重要方面。你不懂 PLC 指令怎么編程，沒有程序，PLC 又怎么工作？PLC 的指令越來越多，越來越豐富。功能很強的指令，綜合多種作用的指令日見增多。PLC 的指令繁多，但主要的有這么幾種類型：基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什么樣的 PLC 都總是有的。數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。數(shù)據(jù)運算指令，用于進(jìn)數(shù)據(jù)的運算，如十、一、X、/ 等，可進(jìn)行整形數(shù)計算，有的還可浮點數(shù)運算；也可進(jìn)行邏輯量運算，等等。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 9 流程控制指令，用以控制程序運行流程。PLC 的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進(jìn)。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。流程控制指令也較多，運用得好，可使程序簡練，并便于調(diào)試與閱讀。狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄 PLC 及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對提高PLC 控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。當(dāng)然，并不是所有的 PLC 都有上述那么多類的指令，也不是有的 PLC 僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個例子，說明要從哪幾個方面了解 PLC 指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響 PLC 的性能。除了指令，為進(jìn)行通訊，PLC 還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了 PLC 的性能。支持軟件為了便于編制 PLC 程序，多數(shù) PLC 廠家都開發(fā)有關(guān)計算機支持軟件。從本質(zhì)上講，PLC 所能識別的只是機器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，以至高級語言，全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件。助記符語言是最基本也是最簡單的 PLC 語言。它類似計算機的匯編語言，PLC 的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達(dá)的。這種語言僅使用文字符號，所使用的編程工具簡單，用簡易編程器即可。所以，多數(shù) PLC 都配備有這種語言。梯形圖語言是圖形語言，它用類似于繼電器電路圖的符號表達(dá) PLC 實現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。這種語言與符號語言有對應(yīng)關(guān)系，很容易互相轉(zhuǎn)換，并便于電氣工程師了解與熟悉，故用得很普遍，幾乎所有的 PLC 都開發(fā)有這種語言。由于它是用圖形表達(dá)，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫面的編程器，才能使用它。多數(shù)是在計算機對 PLC 編程時，才使用這種語言。流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號不與電氣元件符號相似，而與計算機用的流程圖符號相似，便干計算機工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號語言也有一一對應(yīng)關(guān)系，只是它對應(yīng)的符號語言與梯形圖的對應(yīng)不一樣。熟悉計算機而又未從事過一般電氣工作的人員，樂于用這種語言對 PLC 編程。日本 OMRON 公司開發(fā)的 F 系列機就是使用這種語言。梯形圖與流程圖混合語言。這種語言，梯形圖與流程圖兩者兼用，可使PLC 程序結(jié)構(gòu)化。它用流程圖把 PLC 程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guān)系。這種混合語言有不同的實現(xiàn)方法，而且多用于大型的 PLC 的編程。高級語言，PLC 編程也可以使用高級語言，如 BASIC、C 語言等?？梢栽贒OS，也可在 WINDOWS 平臺上運行。關(guān)鍵在于要把用高級語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言，或直接轉(zhuǎn)換成 PLC 所能識別的機器語言。從根本上講，只要能實 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 10 現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換的，什么高級語言都可以。而編寫這個轉(zhuǎn)換的軟件工作量很大，當(dāng)然應(yīng)由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。當(dāng)前不少 PLC 廠家已有提供。如 GE－FANAC 的PLC 就提供有可用 C 語言編程的軟件。再前進(jìn)一步，從理論上講使用自然語言編程也是完全可能的。只是要下力氣去開發(fā)，以及市場有這個需要。支持軟件不僅編制 PLC 程序需要，監(jiān)控 PLC 運行，特別是監(jiān)視 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視 PLC 工作的功能。此外，也有專用于監(jiān)控 PLC 工作的軟件，它多與 PLC 的監(jiān)視終端連用。有的 PLC 廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用 PLC 的組態(tài)軟件，用以實現(xiàn)計算機對PLC 控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與 PLC 交換數(shù)據(jù)。PLC 的用戶也可基于 DOS 或 WINDOWS平臺開發(fā)用于 PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，以提高 PLC 系統(tǒng)自動化及智能化水平。這方面的軟件已日益受到重視?？傊?，為了用好 PLC，PLC 的支持軟件越來越豐富，性能也越來越好，其界面也越來越友好，也因此，它的情況如何，已成為評判 PLC 性能的指標(biāo)之一?？煽靠刂茷槭?PLC 能可靠工作，在硬件與軟件兩個方面 PLC 廠家都采取了很多措施，對一些特殊可靠要求的 PLC，還有相應(yīng)的特殊的措施，如熱備、冗余等等。這在介紹 PLC 的特點時已作了敘述?？煽看胧┑哪康氖窃黾?PLC 平均故障間隔時間、MTBF（Mean Time Between Failure）及減少 PLC 的平均修復(fù)時間、MTTR（Mean Time ToRepair） ，以提高 PLC 的有效度 A（Availability） 。A=MTBF/(MTBF+MTTR)式中 A有效率MTBF平均故障間隔時間MTTR平均修復(fù)時間當(dāng)然，A 值越大越好，它可使 PLC 系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么要使用PLC 的重要指標(biāo)。而從上式可知，MTBF 越大，MTTR 越小，則 A 越大。所以，PLC 的可靠措施都是圍繞提高 MTBF 及 MTTR 值進(jìn)行的。鑒于可靠工作是 PLC 的重要特點，至關(guān)重要，故有關(guān)提高 MTBF 及降低MTTR 的措施如何，以及 PLC 的 MTBF 與 MTTR 值也成為 PLC 性能的重要指標(biāo)。經(jīng)濟指標(biāo)以上七條講的都是 PLC 的技術(shù)性能。其實，使用 PLC，還要考慮經(jīng)濟指標(biāo)。經(jīng)濟是基礎(chǔ)，經(jīng)濟上不合算，不能帶來經(jīng)濟效益，使用 PLC 也就沒有基礎(chǔ)。所以，這個指標(biāo)也是重要的。經(jīng)濟指標(biāo)最簡單的就是看價格。一般講，同樣技術(shù)性能的 PLC，價格低其經(jīng)濟指標(biāo)就好。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 11 此外，還要看供貨情況，供貨不及時，影響使用，價格即使低，也不一定就好；看技術(shù)服務(wù)，資料不全，用戶出現(xiàn)問題得不到技術(shù)支持也不好。對經(jīng)濟指標(biāo)還要作綜合分析，要看使用了 PLC 能否帶來效益，然后，再分析使用哪家的 PLC 效益更好些。 PLC的選型原則在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依