【文章內(nèi)容簡介】 的存取， 傳 送 ，組 合，比 較 和 變換 等操作，完成用 戶 程序中 規(guī) 定的 邏輯 或算 術(shù)運 算等任 務(wù) 。 （ 4）根據(jù) 運 算 結(jié) 果，更 換 有 關(guān) 影像 區(qū) 的 狀態(tài) 和 輸 出 狀態(tài) 寄存器的 內(nèi) 容，根據(jù) 輸 出狀態(tài) 寄存器或 數(shù) 據(jù)寄存器的 內(nèi) 容 實現(xiàn)對輸 出的控制。 2． 內(nèi) 存 內(nèi) 存是具有 記憶 功能的半 導(dǎo) 體 電 路。 作用：存放系 統(tǒng) 程序，用 戶 程序， 邏輯變 量和其它一些信息。 系 統(tǒng) 程序：控制 PLC 完成各種功 能的程序，由 PLC生 產(chǎn) 廠家 編寫 ，并固化到只 讀 式內(nèi) 存 ROM 中，用 戶 不能 訪問 。 用 戶 程序：用 戶 根據(jù)工程 現(xiàn)場的 生 產(chǎn)過 程和 工藝 要求 編寫 的程序。通 過編 程 器輸 入到 PLC 的 隨 機 內(nèi) 存 RAM中， 允許 修改，由用 戶啟動運 行。 編程器 中央處理單元 （ CPU） 輸 入 單元 系統(tǒng)程序內(nèi)存 用戶程序內(nèi)存 輸 出 單元 電源 搖臂鉆床控制器 7 （ 1） 結(jié) 構(gòu)：由存 儲 體、地址 譯碼電 路、 讀寫 控制 電 路、 數(shù) 據(jù)寄存器 組 成。 存 儲 體由存 儲單 元構(gòu)成，作用：存放二 進 制 數(shù) 據(jù)。 地址 譯碼電 路的作用：根據(jù)地址 總線 上的地 址編碼選 取相 應(yīng) 的存 儲單 元。 讀寫 控制 電 路的作用： 將選 中的存 儲單 元的 內(nèi) 容 讀到數(shù) 據(jù)寄存器中或 將數(shù) 據(jù)寄存器的 內(nèi) 容 寫到選 中的存 儲單 元中。 資 料寄存器的作用：存 放從 存 儲單 元 讀 出的 數(shù) 據(jù)，或者存 放從數(shù) 據(jù) 總線 送 來并準(zhǔn)備寫 到存 儲單 元去的 數(shù) 據(jù)。 （ 2） 內(nèi) 存的工作 過 程： 數(shù) 據(jù)的 寫 入 過 程 數(shù) 據(jù)的 讀 出 過 程 （ 3） PLC 中使用的 內(nèi) 存：只 讀存儲 器 ROM 隨 機 內(nèi) 存 RAM ROM為 只 讀存儲 器，存放 PLC制造廠家 寫 入的系 統(tǒng) 程序，并 永遠(yuǎn)駐 留在 ROM 中， PLC去電 后再上 電 ， ROM 內(nèi) 容不 變。 RAM 為 可擦 寫 的 內(nèi) 存， 讀出時 其 內(nèi) 容不被破壞， 寫 入 時 ，新 寫 入的 內(nèi) 容覆 蓋 原有的內(nèi) 容。 為防止 掉 電 后信息 丟 失，配有后 備鋰電 池。 除此而外， PLC 還 有 EPROM、 EEPROM 內(nèi) 存。 PLC 產(chǎn) 品 樣 本或使用 說 明 書 中 給 出的 內(nèi) 存形 式或容量等均指用 戶內(nèi) 存。 內(nèi) 存容量是PLC的一 個 重要性能指 針 。 3． 輸 入 單 元： 輸 入 單 元是 PLC 與 工業(yè) 生 產(chǎn)現(xiàn)場 被控 設(shè)備 相 連 的 輸 入接口，是 現(xiàn)場 信 號進 入 PLC 的橋 梁。 作用：接收主令 組 件， 檢測組 件 傳來 的信 號 。 輸 入 類 型：直流 輸 入，交流 輸 入，交直流 輸 入。 輸 入接口采用光 電 耦合 電 路，目的是把 PLC 與 現(xiàn)場電 路隔離，提高 PLC 的抗干擾能力。接口 電路內(nèi) 部有 濾 波， 電平轉(zhuǎn) 移，信 號鎖 存 電 路。各 PLC 生 產(chǎn) 廠家都提供了多種形式的 I/O 部件或模 塊 供用 戶選用 。 4． 輸 出 單 元 輸 出 單 元也是 PLC 與 現(xiàn)場設(shè)備之間 的 連 接部件，把 輸 出信 號 送 給 控制 對 象的 輸 出接口。 作用： 將 中央 處 理器送出的弱 電 信 號轉(zhuǎn)換 成 現(xiàn)場 需要的 電平 信 號 ， 驅(qū)動 被控 設(shè)備 的執(zhí) 行 組 件。 輸 出 類 型： 繼電器輸 出 晶體管 輸 出 晶 閘 管 輸 出 搖臂鉆床控制器 8 輸 出接口 電 路也采用光 電 耦合，每一 點輸 出都有一 個內(nèi) 部 電 路，由指示 電 路，隔離 電 路 ，繼電 器 組 成。 輸 出接口 電 路也有 輸 出 狀態(tài)鎖 存、 顯 示、 電平轉(zhuǎn) 移和 輸 出接 線 端子排， 輸出部件或模 塊 也有多 種類 型供 選用 。 5． 電 源 作用： 將 交流 電轉(zhuǎn)換 成 PLC內(nèi) 部所需的直流 電 源。 類 型：目前大部分 PLC采用 開關(guān) 式 穩(wěn)壓電 源 供電 。 PLC 除上述五部分外， 隨 機型的不 同還 有多種外部 設(shè)備 ，其作用是 幫 助 編 程 ， 實現(xiàn)監(jiān) 控以及網(wǎng) 絡(luò)通訊 ，常用的外部 設(shè)備有編 程器，打印機，盒式磁 帶錄音 機， 計 算機等。 PLC 的工作原理 由于 PLC 以微 處 理器 為 核心，故具有微機的 許 多特 點 ，但它的工作方式 卻 與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式，如常 見 的 鍵盤掃 描方式或 I/O 掃 描方，若有 鍵 按下或有 I/O 變 化， 則轉(zhuǎn) 入相 應(yīng) 的子程序，若 無則繼續(xù)掃 描等待。 PLC 則是 采用循 環(huán)掃 描的工作方式。 對 每 個程 序， CPU 從 第一 條 指令 開始執(zhí) 行，按指令步 序號 做周期性的程序循 環(huán)掃 描，如果 無 跳 轉(zhuǎn) 指令， 則從 第一 條 指令 開始 逐 條執(zhí) 行用 戶 程序，直至遇到結(jié) 束符后又 返回第一 條 指令，如此周而復(fù)始不 斷 循 環(huán) ，每一 個 循 環(huán)稱為 一 個掃 描周期。掃 描周期的 長 短主要取 決 于以下幾 個 因素：一是 CPU 執(zhí) 行指令的速度；二 是執(zhí) 行每 條 指令占用的 時間； 三是程序中指令 條數(shù) 的多少。一 個掃 描周期主要可分 為 3個階 段。 1． 輸 入刷新 階 段 在輸 入刷新 階 段， CPU 掃 描 全部輸 入端口， 讀 取其 狀態(tài) 并 寫 入 輸 入 狀態(tài) 寄存器。完成輸 入端刷新工作后， 將關(guān)閉輸 入端口， 轉(zhuǎn) 入程 序執(zhí) 行 階 段。在程 序執(zhí) 行期 間即 使 輸 入端 狀態(tài)發(fā) 生 變 化， 輸 入 狀態(tài) 寄存器的 內(nèi) 容也不 會 改 變 ，而 這 些 變 化必 須 等到下一工作周期的 輸 入刷新 階 段才能被 讀 入。 2．程 序執(zhí) 行 階 段 在 程 序執(zhí) 行 階 段，根據(jù)用 戶輸 入的控制程序， 從 第一 條開始 逐步 執(zhí) 行，并 將 相 應(yīng) 的邏輯運 算 結(jié) 果存 入對應(yīng) 的 內(nèi) 部 輔 助寄存器和 輸 出 狀態(tài) 寄存器。 當(dāng) 最后一 條 控制程 序執(zhí) 行完 畢 后，即 轉(zhuǎn) 入 輸 入刷新 階 段。 3． 輸 出刷新 階 段 當(dāng) 所有指令 執(zhí) 行完 畢 后， 將輸 出 狀態(tài) 寄存器中的 內(nèi) 容，依次送 到輸 出 鎖 存 電 路 （輸出映像寄存器），并通 過 一定 輸 出方式 輸 出， 驅(qū)動 外部相 應(yīng)執(zhí) 行 組 件工作， 這 才形成 PLC的 實際輸 出。 搖臂鉆床控制器 9 由此可 見 ， 輸 入刷新、程 序執(zhí) 行和 輸 出刷新三 個階 段構(gòu)成 PLC 一 個 工作周期，由此循 環(huán)往 復(fù)，因此 稱為 循 環(huán)掃 描工作方式。由于 輸 入刷新 階 段是 緊 接 輸 出刷新 階 段 后馬上進 行的，所以亦 將這兩個階 段 統(tǒng)稱為 I/O刷新 階 段。 實際 上，除了 執(zhí) 行程序和 I/O 刷新外， PLC 還 要 進 行各種 錯誤檢測 （ 自診斷功 能）并與 編 程工具 通訊 ， 這 些操作 統(tǒng)稱為 監(jiān)視 服 務(wù) ，一般在程 序執(zhí) 行之后 進 行。 掃 描周期的 長 短主要取 決 于程序的 長 短。 掃 描周期越 長 ， 響應(yīng) 速度越慢。由于每 個掃 描周期 只進 行一次 I/O 刷新，即每一 個掃 描周期 PLC只 對輸 入、 輸 出 狀態(tài) 寄存器更新一次，所以系 統(tǒng)存在輸 入 輸 出 滯 后 現(xiàn) 象， 這 在一定程度上降低了系 統(tǒng) 的 響應(yīng) 速度。但是由于其 對 I/O的 變 化每 個 周期只 輸 出刷新一次，并且只對 有 變 化的 進 行刷新， 這對 一般的 開關(guān) 量控制系 統(tǒng)來說 是完全 允許 的，不但不 會 造成影響，還會 提高抗干擾能力。 這 是因 為輸 入采 樣階段僅在輸 入刷新 階 段 進 行， PLC 在一 個工作周期的大部分 時間 是與外 設(shè) 隔離的，而 工業(yè)現(xiàn)場的 干擾常常是 脈沖 、短 時間的，誤動 作 將大大減 小。但是在快速 響應(yīng) 系 統(tǒng) 中就 會 造成 響應(yīng)滯 后 現(xiàn) 象， 這個 一般 PLC 都 會 采取高速模 塊 。 PLC 的基本性能指針 1．存 儲 容量 存 儲 容量是指用 戶 程序 內(nèi) 存的容量。用 戶 程序 內(nèi) 存的容量大，可以 編 制出復(fù) 雜的 程序。一般 來說 ，小型 PLC 的用 戶內(nèi) 存容量 為 幾千字，而大型機的用 戶內(nèi) 存容量 為 幾萬字 2． I/O 點數(shù) 輸 入 /輸 出（ I/O） 點數(shù) 是 PLC 可以接受的 輸 入信 號 和 輸 出信 號 的 總 和，是衡量 PLC性能的重要指 針 。 I/O 點數(shù) 越多，外部可接的 輸入設(shè)備 和 輸 出 設(shè)備就 越多，控制 規(guī) 模就越大。 3． 掃 描速度 掃 描速度是指 PLC 執(zhí) 行用 戶 程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指 針 。一般以 掃 描1K字用 戶 程序所需的 時間來 衡量 掃 描速度，通常以 ms/K 字 為單 位。 PLC 用 戶 手 冊 一般 給出 執(zhí) 行各 條 指令所用的 時間 ，可以通 過 比 較 各種 PLC 執(zhí) 行相同的操作所用的 時間 ， 來 衡量 掃 描速度的快慢。 4．指令的功能與 數(shù) 量 指令功能的 強 弱、 數(shù) 量的多少也是衡量 PLC 性能的重要指 針 。 編 程指令的功 能越 強 、數(shù) 量越多， PLC 的 處 理能力和控制能力也越 強 ，用 戶編 程也越 簡單 和方便，越容易完成復(fù) 雜的 控制任 務(wù) 。 5． 內(nèi) 部 組 件的 種類 與 數(shù) 量 搖臂鉆床控制器 10 在編 制 PLC 程序 時 ，需要用到大量的 內(nèi) 部 組件來 存放 變 量、中 間結(jié) 果、保持 數(shù) 據(jù)、定時計數(shù) 、模 塊設(shè) 置和各種 標(biāo) 志位等信息。 這些組 件的 種類 與 數(shù) 量越多，表示 PLC 的存儲 和 處 理各種信息的能力越 強 。 6．特殊功能 單 元 特殊功能 單 元 種類 的多少與功能的 強 弱是衡量 PLC 產(chǎn) 品的一 個 重要 指 標(biāo) 。近年 來 各PLC 廠商非常重 視 特殊功能 單 元 的 開發(fā)， 特殊功能 單 元 種類 日益增多，功能越 來 越 強 ，使 PLC 的控制功能日益 擴 大 7．可 擴 展能力 PLC 的可 擴 展能力包括 I/O 點數(shù)的擴 展、存 儲 容量 的擴 展、 聯(lián) 網(wǎng)功能 的擴 展、各種功能模 塊的擴 展等。 在選擇 PLC時 ， 經(jīng) 常需要考 慮 PLC的可 擴 展能力。 PLC 的特點 為適應(yīng)工業(yè)環(huán) 境使用，與一般控制 裝 置相比 較 ， PLC 機有以下特 點 ： 1．可靠性高，抗干擾能力 強 。 PLC 采用了一系列硬件和 軟 件抗干擾措施，使之具有很 強 的抗干擾能力，平均 無 故障 時間達到數(shù) 萬小 時 以上。因此， PLC 以被公 認(rèn)為 最可靠的 工業(yè) 控制 設(shè)備 之一，可以直接用 于有 強 烈干擾的 工業(yè)現(xiàn)場 。 在硬件抗干擾方面采用了如下一些措施：主機的 輸 入、 輸 出 電 源相互 獨 立，避免了電 源 間 的相互干擾； 輸 入、 輸 出 電 路采用了光 電 隔離，提高了抗干擾能力；用 軟 件代替了大量 繼電 器， 僅 剩下與 輸 入和 輸 出有 關(guān)的 少量接 線 ，極大程度地降低了觸 點 接觸不良造成的故障；采用密封防 塵 抗震的外 殼 封 裝 及 內(nèi)部結(jié) 構(gòu)，可 適應(yīng)惡 劣 環(huán) 境等。 在 軟 件方面，程 序執(zhí) 行采用 掃 描加中 斷 方式， 這 既可以保 證 它有序的工作，避免觸點競爭 ，又能 及時處 理 應(yīng) 急 請 求； 內(nèi) 部采用“ 監(jiān)視 器”（ watching dog） 電 路，保 證 了CPU 工作的可靠性 PLC 的每次上 電 后系 統(tǒng) 程序自 動配 置完成 對 系 統(tǒng) 的初始化和 運 行 自檢指令； PLC 還 自 帶 很多防止和 檢測 故障的指令， 在編 制用 戶 程序 時通過 使用 這 些指令，可 對 PLC 的控制系 統(tǒng) 的工作 進 行 監(jiān)視 等。 2．通用 性強 ，控制程序可 變 ，使用方便。 PLC 品種 齊 全的各種硬件 裝 置，可以 組 成能 滿 足各種要求的控制系 統(tǒng) ，用 戶 不必自己 再設(shè)計 和制作硬件 裝 置。用 戶 在硬件確定以后，在生 產(chǎn)工藝 流程改 變 或生 產(chǎn)設(shè)備 更新的情 況 下，不必改 變 PLC 的硬設(shè)備 ，只需改 編 程序就可以 滿 足要求。因此， PLC 除 應(yīng) 用于 單 機控制外，在工廠自 動 化中也被大量采用。 3．功能 強 ， 適應(yīng) 面 廣 搖臂鉆床控制器 11 現(xiàn) 代 PLC 不僅 有 邏輯運 算、 計時 、 計數(shù) 、 順 序控制等功能 ，還 具有 數(shù) 字和模 擬 量的輸 入 輸 出、功率 驅(qū)動 、通信、人機 對話、自檢 、 記錄顯 示等功能。既可控制一臺生 產(chǎn) 機械、一 條 生 產(chǎn)線 ，又可控制一 個 生 產(chǎn)過 程。 4． 編 程 簡單 ，容易掌握 目前，大多 數(shù) PLC 仍采用 繼電 控制形式的“梯形 圖編 程方式”。既 繼 承了 傳統(tǒng) 控制線 路的清晰直 觀 ，又考 慮 到大多 數(shù) 工廠企 業(yè)電氣 技 術(shù) 人 員 的 讀圖習(xí)慣 及 編 程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形 圖語 言的 編程組 件的符 號 和表 達 方式與 繼電 器控制 電 路原 理圖 相 當(dāng) 接近。通 過閱讀 PLC的用 戶 手 冊 或短期培 訓(xùn) ， 電氣 技 術(shù) 人 員 和技 術(shù) 工很快就能 學(xué)會 用 梯形 圖編 制控制程序。同 時還 提供了功能 圖 、 語 句表等 編 程 語 言