【文章內(nèi)容簡介】 的認(rèn)識(shí)，其實(shí)能流在梯形圖中是不存在的。 有的PLC的梯形圖有兩根母線，但大部分PLC現(xiàn)在只保留左邊的母線了。在梯形圖中，觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，如開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，如燈、電動(dòng)機(jī)接觸器、中間繼電據(jù)等。 (5)在繼電器控制線路中，各個(gè)并聯(lián)電路是同時(shí)加電壓，并行工作的，由于實(shí)際元件動(dòng)作的機(jī)械慣性可能會(huì)發(fā)生觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。布梯形圖中，各個(gè)編程元件的動(dòng)作順序是按掃描順序依次執(zhí)行的，或者說是按串行的方式工作的，在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，是自上而下，從左到右， 串行掃描，不會(huì)發(fā)生觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。 下面舉兩個(gè)例子說明，表面上看起來完全一樣的繼電器控制線路圖與梯形圖，它們產(chǎn)生的效果可能不完全一樣，甚至某些作用完全相反。圖13及圖14給出兩組結(jié)構(gòu)上完全一樣的繼電器控制線路與梯形圖，但最后的控制結(jié)果卻不相同， 我們先來看圖13的情況。圖13中a 是繼電器控制線路圖，圖13b 是梯形圖。在圖13a中，當(dāng)S1工作后，A得電并自保持，且為C得電創(chuàng)造條件。接著 S2動(dòng)作，使B得電。B的動(dòng)斷點(diǎn)先切斷A， A的動(dòng)合點(diǎn)隨之?dāng)嚅_，此時(shí)雖然B的動(dòng)合點(diǎn)閉合，但A已斷開，使C總不能得電，更不用說自保持了。我們?cè)賮砜纯?圖13B，當(dāng)S1動(dòng)作后A得電并自保持，在S2動(dòng)作后， B 得電。所以，在當(dāng)前掃描周期內(nèi)，當(dāng)程序掃描到下面的A、B動(dòng)合觸點(diǎn)時(shí)，因其線圈此時(shí)均以得 電，它們均處于接通狀態(tài)。這樣，C能得電且自保持。待到下個(gè)掃描周期時(shí)，雖然A被復(fù)位，動(dòng)合點(diǎn)斷開，但因C已自保持，所以C不會(huì)受到影響。始終處在閉合狀態(tài)，達(dá)到了控制目的。 下面我們?cè)賮砜磮D14的情況，這是個(gè)繼電器控制線路圖能實(shí)現(xiàn)但梯形圖不能實(shí)現(xiàn)的例子?？刂凭€路圖能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行及點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，我們先看圖14A， 當(dāng)我們按下SB1時(shí)，KM線圈得電，它的動(dòng)合點(diǎn)隨之閉合自鎖。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行:當(dāng)我們按下SB2時(shí)，它的動(dòng)斷點(diǎn)使KM的自保持線路斷開，不能形成連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。再看圖14b，當(dāng)我們按下SB1 時(shí)，同樣能形成連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。但當(dāng)我們按下SB2時(shí)，就形成不了點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。我們來分析一下，當(dāng)我們按下SB2時(shí)，它的常開觸點(diǎn)使KM 得電，常閉觸點(diǎn)斷開了KM的自保持線路，但當(dāng)我們松開 SB2時(shí)，由于PLC的周期性逐行掃描的特點(diǎn)，就會(huì)形成SB2的常開觸點(diǎn)是斷開了， 但常閉觸點(diǎn)閉合，而此時(shí)此刻的KM常開觸點(diǎn)取上一個(gè)周期KM線圈的狀態(tài)，也即閉合狀態(tài)。這樣一來就仍能形成KM 得電，使KM不能隨著SB2的斷開而斷開，從而也就形成不了點(diǎn)動(dòng)的功能。梯形圖語言簡單明了，易于理解，是所有編程語言的首選。 (STL) 語句表(Statements List)就是用助記符來表達(dá)PLC的各種功能，類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，但比匯編語言通俗易懂，它是PLC最基礎(chǔ)的編程語言。所謂語句表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來代表PLC的某種操作功能。這種編程語言可使用簡易編程器編程，尤其是在未開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件時(shí)，就只能將已編好的梯形圖程序轉(zhuǎn)換成語句表的形式，再通過簡易編程器將用戶程序逐條輸入到PLC 的存儲(chǔ)器中進(jìn)行編程。通常每條指令由地址、操作碼(指令〉和操作數(shù)(數(shù)據(jù)或器件編號(hào))三部分組成。語句表編程設(shè)備簡單，邏輯緊湊，系統(tǒng)化，連接范圍不受限制，但比較抽象，一般與梯形圖語言配合使用，互為補(bǔ)充。目前，大多數(shù)PLC 都有語句表編程功能。 (SFC) 順序功能圖(Sequence Function Chart)編程方式采用畫工藝流程圖的方法編程，亦稱功能圖，只要在每一個(gè)工藝方框的輸入和輸出端標(biāo)上特定的符號(hào)即可。對(duì)于在工廠中搞工藝設(shè)計(jì)的人來說，用這種方法編程，不需要很多的電氣知識(shí)，非常方便。 不少PLC的新產(chǎn)品采用了順序功能圖，提供了用于SFC編程的指令，有的公司已生產(chǎn)出系列的、可供不同的PLC使用的SFC編程器，原來十幾頁的梯形圖程序， SFC只用一頁就可以完成。另外，由于這種編程語言最適合從事工藝設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員，因此，它是一種效果顯著、深受歡迎、前途光明的編程語言。目前國際電工委員會(huì)(IEC)也正在實(shí)施并發(fā)展這種語言的編程標(biāo)準(zhǔn)。 (FBD)這是一種由邏輯功能符號(hào)組成的功能塊圖(Function Block Diagrams)來表達(dá)命令的編程語言，這種編程語言基本上沿用半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯框圖。對(duì)每一種功能都使用一個(gè)運(yùn)算方塊，其運(yùn)算功能由方塊內(nèi)的符號(hào)確定。常用與、或 非等邏輯功能表達(dá)控制邏輯。和功能方塊有關(guān)的輸入畫在方塊的左邊，輸出畫在方塊的右邊。利用FBD可以查到像普通邏輯門圖形的邏輯盒指令。它沒有梯形圖編程器中的觸點(diǎn)和線圈，但有與之等價(jià)的指令，這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的。程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定。采用這種編程語言，不僅能簡單明確地表達(dá)邏輯功能，還能通過對(duì)各種功能塊的組合，實(shí)現(xiàn)加法、乘法、比較等高 級(jí)功能，所以，它也是一種功能較強(qiáng)的圖形編程語言。對(duì)于熟悉邏輯電路和具有邏輯代數(shù)基礎(chǔ)的人來說，是非常方便的。圖15為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)起停保控制的3種編程語言的表達(dá)方式在一些大型PLC中，為了完成一些較為復(fù)雜的控制，采用功能很強(qiáng)的微處理器和大容量存儲(chǔ)器，將邏輯控制、模擬控制、數(shù)值計(jì)算與通信功能結(jié)合在一起， 配備BASIC、PASCAL、C等計(jì)算機(jī)語言，從而可像使用通用計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編程，使PLC具有更強(qiáng)的功能。 目前，各種類型的PLC基本上都同時(shí)具備兩種以上的編程語言。其中，以同時(shí)使用梯形圖和語句表的占大多數(shù)。而梯形圖與語句表在表達(dá)方式上，不同廠家、 不同型號(hào)的PLC都還有些差異，使用符號(hào)也不盡相同，配置的功能也各有千秋。 因此，各個(gè)廠家不同系列，不同型號(hào)的PLC是互不兼容的，但基本的邏輯思想與編程原理是一致的。第四節(jié)PLC的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理一、PLC的硬件結(jié)構(gòu)從PLC的定義我們可知，PLC也是一種計(jì)算機(jī)，它有著與通用計(jì)算機(jī)相類似的結(jié)構(gòu)，即PLC也是由中央處理器(CPU)，存儲(chǔ)器(MEMORY)，輸入/輸出(I/O) 接口及電源組成的，現(xiàn)以小型可編程序控制器為例，來說明PLC的硬件組成。 PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖16所示，由圖16可 知， 由PLC作為控制器的自動(dòng)控制系統(tǒng)，就是 工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。PLC的中央處理器是由 微處理器、單片機(jī)或位片式計(jì)算機(jī)組成，且具有各種功能的I/O接口及存儲(chǔ)器。下面結(jié)合圖16說明PLC各個(gè)組成部分的功能： (I) 中央處理器(CPU) 我們大家都知道，中央處理器(CPU)是 計(jì)算機(jī)的核心，因此它也是PLC的核心。它按照系統(tǒng)程序(操作系統(tǒng))賦予的功能完成的主要任務(wù)是：1)接收與存儲(chǔ)用戶由編程器鍵入的用戶程序和|數(shù)據(jù)；2)檢查編程過程中的語法錯(cuò)誤，診斷電源及PLC內(nèi)部的工作故障； 3)用掃描方式工作，接收來自現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，并輸入到輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；4）在進(jìn)入運(yùn)行方式后，從存儲(chǔ)器中逐條讀取并執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序所規(guī)定的邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理等操作； 5)根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)，刷新輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、打印制表或數(shù)據(jù)通信等功能。 隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展， PLC采用單片機(jī)作CPU的越來越多，它以高集成度、高可靠性、高功能、高速度及低價(jià)格的優(yōu)勢(shì)，正在占領(lǐng)小型PLC的市場(chǎng)。 目前，小型PLC均為單CPU系統(tǒng)，而大、中型PLC通常是雙CPU或多CPU 系統(tǒng)。所謂雙CPU，是在CPU模板上裝有兩個(gè)CPU芯片，一個(gè)作為字處理器， 一個(gè)作為位處理器。字處理器是主處理器，它執(zhí)行所有的編程器接口的功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器及掃描時(shí)間，完成字節(jié)指令的處理，并對(duì)系統(tǒng)總線和微處理器進(jìn)行控制。位處理器是從處理器，它主要完成對(duì)位指令的處理，以減輕字處理器的負(fù)擔(dān)。提高位指令的處理速度，并將面向控制過程的編程語言(如梯形圖、流程圖) 轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言。 (2)存儲(chǔ)器 PLC的存儲(chǔ)器中自己有兩種存儲(chǔ)系統(tǒng)，即用于存放系統(tǒng)程序的系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和存放用戶程序的用戶程序存儲(chǔ)器。 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要用來存儲(chǔ)PLC內(nèi)部的各種信息。一般系統(tǒng)程序是由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)監(jiān)控程序，不能由用戶直接存取。系統(tǒng)監(jiān)控程序主要由有關(guān)系統(tǒng)管理解釋指令、標(biāo)準(zhǔn)程序反系統(tǒng)調(diào)用等程序組成。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器一般用PROM或EPROM構(gòu)成。 用戶程序是由用戶編寫的程序，也稱為應(yīng)用程序。用戶程序存放在用戶程序存儲(chǔ)器中，用戶程序存儲(chǔ)器的容量不大，主要存儲(chǔ)PLC內(nèi)部的輸入輸出信息，以及內(nèi)部繼電器、移位寄存器、累加寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的動(dòng)作狀態(tài)。小型PLC的存儲(chǔ)容量一般只有幾千字節(jié)的容量(不超過8KB)。我們一般講PLC的內(nèi)存大小，是指用戶程序存儲(chǔ)器的容量，用戶程序存儲(chǔ)器常用RAM構(gòu)成。 用戶程序存儲(chǔ)器一般分為兩個(gè)區(qū)，程序存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。程序存儲(chǔ)區(qū)用來存儲(chǔ)由用戶編寫的、通過編程器輸入的程序。而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)用來存儲(chǔ)通過輸入端子讀取的輸入信號(hào)的狀態(tài)、PLC中各個(gè)內(nèi)部器件的狀態(tài)，以及特殊功能要求的有關(guān)數(shù)據(jù)。PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如表11所示。(3)輸入郵件及接口(數(shù)字量)來自現(xiàn)場(chǎng)的主令元件、檢測(cè)元件的信號(hào)經(jīng)輸入接口進(jìn)入到PLC。主令元件的信號(hào)多數(shù)是指控制按鈕，這種信號(hào)的特點(diǎn)基本上都是人為操作的。檢測(cè)元件的信號(hào)主要來自各種傳感器、限位開關(guān)、繼電器等的觸點(diǎn)。也可以說是過程控制當(dāng)中某些位置變化或參數(shù)值變化所產(chǎn)生的信號(hào)。這些信號(hào)有的是開關(guān)量(數(shù)字量) ，有的是模擬量(連續(xù)變化的量) ，有的是直流信號(hào)，有的是交流信號(hào)，要根據(jù)輸入信號(hào)的類型選擇合適的輸入接口。為提高系統(tǒng)的抗干擾能力，各種輸入接口均采取了抗干擾措施，如在輸入接口內(nèi)帶有光耦合電路，使PLC與外部輸入信號(hào)進(jìn)行隔離。為消除信號(hào)噪聲在輸入接口內(nèi)還設(shè)置了多種濾波電路。為便于PLC的信號(hào)處理，輸入接口內(nèi)有電平轉(zhuǎn)換及信號(hào)鎖存電路。為便于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的連接，在輸入接口的外部設(shè)有接線端子排。 (4)輸出部件及接口(數(shù)字量)由PLC產(chǎn)生的各種輸出控制信號(hào)經(jīng)輸出接口去控制和驅(qū)動(dòng)負(fù)載(如接觸器和繼電器線圈、電磁閥、指示燈、報(bào)警器等)。因?yàn)镻LC的直接輸出帶負(fù)載能力有限。最高電壓為交流220V，電流最高2A，所以PLC輸出接口所帶的負(fù)載，通常就是上面這些。 同輸入接口一樣，輸出接口的負(fù)載有交流的，也有直流的，要根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇合適的輸出接口。 輸出接口的輸出方式分為晶體管輸出型，雙向晶閘管輸出型及繼電器輸出型。 晶體管適用直流負(fù)載或TTL電路，雙向晶閘管適用交流負(fù)載，而繼電器輸出型， 既可用于直流負(fù)載，又可用于交流負(fù)載。使用時(shí)，只要外接一個(gè)與負(fù)載相符的電源即可。因而采用繼電器輸出型，對(duì)用戶顯得方便和靈活，但由于它是有觸點(diǎn)輸出，所以它的工作頻率不能很高，工作壽命不如無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體器件長。 ，其接口響應(yīng)速度較快，特別適合控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)之類的直流脈沖型負(fù)載。 ~lA，其接口響應(yīng)速度較快，適合控制要求頻繁動(dòng)作的交流負(fù)載。 繼電器輸出型每個(gè)輸出點(diǎn)的最大帶負(fù)載能力約為2A，作為數(shù)字量輸出選擇繼電器型則更為自由和方便，且適用場(chǎng)合普遍。因此，在對(duì)動(dòng)作時(shí)間和動(dòng)作頻率要求不高的情況下，常常采用此方式。 輸出接口的接線方式 PLC的控制信號(hào)經(jīng)輸出接口送出來，接口與外部用戶設(shè)備該如何