【文章內(nèi)容簡介】 息處理方面還是優(yōu)于PLC，所以在一些自動化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結(jié)合起來，PLC做下位機進行現(xiàn)在控制，計算機做上位機信息處理。計算機與PLC之間通過通信線路實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。這樣相輔相成，構(gòu)成一個功能較強的完整的控制系統(tǒng)。從上邊的論述和比較可以看出。由PLC的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場合設(shè)計的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計算機要好的多，而且它操作簡單靈活，易于實現(xiàn)系統(tǒng)升級和功能擴展，所以在本設(shè)計中采用PLC來進行控制。 PLC控制系統(tǒng)組成PLC控制系統(tǒng)像一般的計算機控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個部分組成的，硬件是指PLC本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理PLC的系統(tǒng)軟件，PLC的應(yīng)用程序，編程語言和編程支持工具軟件。為典型PLC控制系統(tǒng)的硬件組成圖。PLC控制系統(tǒng)的硬件是由PLC，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設(shè)備等組成的。系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)實際應(yīng)用的需要而定，可大可小。下面對構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡要介紹。 主控模塊 除了早期生產(chǎn)的整體式PLC（PLC的各個不見都在同一機殼內(nèi)）外，目前市場多數(shù)的PLC都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（PLC的各個部件獨立封裝，稱之為模塊）。在PLC中各個模塊均通過系統(tǒng)總線相互連接起來構(gòu)成一個系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱CPU），它包括：CPU，存儲器，通信接口等部分。(1)CPU：CPU是PLC的控制中樞，它由控制器和運算器組成。其中，控制器是用來統(tǒng)一指揮和控制PLC工作的部件。運算器則是進行邏輯，算術(shù)等運算部件。PLC在CPU的控制下使整個機器有條不紊的協(xié)調(diào)工作，以實現(xiàn)對現(xiàn)場各個設(shè)備的控制。CPU的具體作用如下：①執(zhí)行接受，存儲用戶程序的操作指令。②用以掃描方式來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。③執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。完成數(shù)據(jù)和信息的處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。④響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機）的請求。PLC中所采用的CPU隨機型的不同而不同，通常有3種：通用微處理器（如8086，80286，80386等），單片機芯片，位片式處理器。一般來說，小型PLC多采用8位微處理器或單片機作為CPU，如Intel8086，Inter96系列單片機，具有集成度高，運算速度快，可靠性高等優(yōu)點。如日本歐姆龍公司生產(chǎn)的OMRONC200H型PLC采用的是Motorola公司生產(chǎn)的MC68B09的CPU芯片。這是一種增強型8位微處理器。對大型PLC，大多采用高速位片式微處理器，它具有靈活性強，速度快，效率高的優(yōu)點。目前，一些廠家生產(chǎn)的PLC中，還采用了冗余技術(shù)，即采用雙CPU或三CPU工作，進一步提高了系統(tǒng)可靠性。采用冗余技術(shù)可使PLC的平均無故障工作時間達幾十萬小時以上。(2)存儲器：PLC系統(tǒng)中的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序存儲區(qū)：采用PROM或EPROM芯片存儲器。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序和PLC的硬件組成與專用部件的特性有關(guān)，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲器的程序。存儲器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是PLC運行過程中經(jīng)常變化的，需要隨機存取的一些數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)一般不需要長久保存，因此采用隨機存儲器RAM。數(shù)據(jù)存儲區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時器/計數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。用戶程序存儲區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程器或計算機輸入的應(yīng)用程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲器，用戶可重新編程。用戶程序存儲器的容量一般就代表PLC的標(biāo)稱容量。通常，小型機小于8KB，中型機小于50KB，而大型機可以在50KB以上。(3)通信接口：主控模塊通常有一個或一個以上的通信接口（簡稱通信口），用以與計算機，編程器相連，實現(xiàn)編程，調(diào)試，運行，監(jiān)視等功能。 輸入/輸出模塊PLC的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊實現(xiàn)的。生產(chǎn)過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關(guān)量，繼電器狀態(tài)等，因此，需要有相應(yīng)的I/O模塊作為CPU與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的橋梁。且這些模塊應(yīng)具有較好的抗干擾能力。目前，生產(chǎn)廠家已開發(fā)出各種型號的模塊供用戶選擇。對于輸入/輸出模塊有：數(shù)字量輸入/輸出模塊，開關(guān)量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號輸入/輸出模塊，220V交流輸入/輸出模塊。還有智能模塊，它本身帶CPU，存儲器和監(jiān)控系統(tǒng)，可獨立完成各種運算。智能模塊的種類很多，如高速計數(shù)模塊，PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲模塊和智能I/O模塊。 電源模塊 該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU存儲器所需的直流電源，是整個PLC系統(tǒng)的能源供給中心。它的好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。目前，大多數(shù)PLC采用高質(zhì)量的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，與普通電源相比，PLC的電源工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力也強。有些機器的電源除了供內(nèi)部電路使用外，還向外提供24VDC的穩(wěn)壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。 I/O電路 PLC的基本功能就是控制，它采集被控對象的各種信號。經(jīng)過PLC處理后，通過執(zhí)行裝置實現(xiàn)控制。輸入電路就是被控對象（需要進行控制的機器，設(shè)備和生產(chǎn)過程）進行檢測，采集，轉(zhuǎn)換和輸入。另外，安裝在控制臺上的按鈕，開關(guān)等也可以向PLC送控制指令。輸出電路的功能就是接受PLC輸出的控制信號，對被控對象執(zhí)行控制任務(wù)。PLC的外圍設(shè)備很多，但基本功能不外乎對信息和數(shù)據(jù)的處理。常用的有編程器，可編程終端，打印機，條碼讀入機等等。編程器PLC的重要外圍設(shè)備之一，它可以將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲器。因此，它的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程?？删幊探K端是具有I/O功能的PLC人機界面產(chǎn)品。人可以通過觸摸屏幕將信息輸入PLC中同樣可編程終端也可以將PLC的輸入數(shù)據(jù)和信息顯示在屏幕上。 軟件的組成PLC控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個部分組成。如圖22是PLC內(nèi)部工作示意圖。 PLC系統(tǒng)軟件與工作過程 PLC系統(tǒng)軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統(tǒng)軟件的支持PLC對用戶程序進行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結(jié)束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。PLC的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。圖21 PLC內(nèi)部工作示意圖值得注意的是在繼電器控制系統(tǒng)中，一個繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點（常開觸點和常閉觸點）都會立即動作。但在PLC中，由于采用的是循環(huán)掃描的工作方式，所用只有掃描到“線圈”的觸點時，才會動作，沒有掃描到時，觸點就不會動。并且PLC掃描一次用戶程序的時間即掃描周期與擁護程序的長短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒。現(xiàn)以O(shè)MRONP型機為例來說明PLC掃描的工作過程，如上圖在沒有掃描之前，PLC首先應(yīng)保證自身的完好性。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機性，進行清零或復(fù)位處理，檢查I/O單元連接是否正確，再執(zhí)行一段程序。使它涉及到各種指令和內(nèi)存單元，如果執(zhí)行的時間不超過規(guī)定的時間范圍，則證明自身完好，否則系統(tǒng)關(guān)閉。上述操作完成后，將時間監(jiān)視定時復(fù)位，才允許掃描用戶程序。公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了報警顯示燈亮之外，還判斷故障性質(zhì)。一般性故障，只報警，不停機，等待處理；對于嚴(yán)重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出。數(shù)據(jù)I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出操作有的稱為I/O狀態(tài)刷新。它包括兩種操作：一是采樣輸入信號（即刷新輸入狀態(tài)的內(nèi)容）；二是送出處理結(jié)果（即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路）。圖22 PLC數(shù)據(jù)I/O示意圖(1)輸入映象存