【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、可靠物理實(shí)現(xiàn)是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。入出信息交換式靠運(yùn)行存儲(chǔ)于內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)的。程序包含PLC生產(chǎn)廠家提供系統(tǒng)程序和用戶根據(jù)需要自行開發(fā)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序提供了運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)，同時(shí)還為PLC用戶程序的可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。可靠物理實(shí)現(xiàn)主要輸入（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的輸入電路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去掉高頻干擾，在內(nèi)部與計(jì)算機(jī)電路進(jìn)行光電隔離，靠光耦原件或繼電器建立連接。輸出電路需進(jìn)行功率的放大，以帶動(dòng)一般地工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等。PLC的工作過程： 可編程控制器的工作過程 PLC實(shí)現(xiàn)控制的方式是以掃描方式為主，中斷方式為輔的控制方式。大量控制都是用掃描方式，個(gè)別急需的處理，可通過中斷這個(gè)掃描運(yùn)行的程序的方式來執(zhí)行。 PLC的功能與特點(diǎn)（1）PLC的功能隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC的功能日益增多。它不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制；不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下：開關(guān)量邏輯控制這是PLC的最基本的功能。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。使用PLC提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值既可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開關(guān)來設(shè)定，其值可進(jìn)行在線修改，操作十分靈活方便。模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過使用這些模塊，把現(xiàn)場(chǎng)輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU處理；而CPU處理的數(shù)字結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對(duì)連續(xù)量的控制。閉環(huán)過程控制使用PLC不僅可以對(duì)模擬量進(jìn)行開環(huán)控制，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置PID控制單元或模塊，對(duì)控制過程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進(jìn)行PID控制。定時(shí)、定位、計(jì)數(shù)控制PLC具有定時(shí)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制。定位控制是PLC不可缺少的控制功能之一。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制。PLC具有計(jì)數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器或高速計(jì)數(shù)模塊。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)控制。順序（步進(jìn)）控制在工業(yè)控制中，選用PLC實(shí)現(xiàn)順序控制，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言——順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。網(wǎng)絡(luò)通信現(xiàn)代PLC具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。PLC通過RS232接口可與各種RS232設(shè)備進(jìn)行通信。PLC還可與其它智能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實(shí)現(xiàn)通信。PLC與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制水平。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?）PLC的特點(diǎn)通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)。通過選配相應(yīng)的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時(shí)，由于PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必改變PLC的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無限制，因此，靈活性和擴(kuò)展性都很好?？煽啃愿摺⒖垢蓴_能力強(qiáng)為了確保PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化了PLC的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電磁干擾等的干擾。PLC能承受電網(wǎng)電壓的變化，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源。即使在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作。PLC在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中除了對(duì)元器件嚴(yán)格篩選外，硬件和軟件還采用屏蔽、濾波。光電隔離和故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等措施，有的PLC還采用了冗余技術(shù)等，進(jìn)一步增強(qiáng)了PLC的可靠性。編程簡(jiǎn)單、使用方便PLC在基本控制方面采用梯形圖語言進(jìn)行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，形式簡(jiǎn)單、直觀性強(qiáng)，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯(cuò)率比匯編語言低得多。梯形圖、流程圖、語句表之間可以有條件的相互轉(zhuǎn)換，使用極其方便。模塊化結(jié)構(gòu)、安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便PLC的各個(gè)部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來，由于配置靈活，使擴(kuò)展、維護(hù)更加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號(hào)的設(shè)備（如按鈕、開關(guān)等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調(diào)試工作大部分是室內(nèi)調(diào)試，用模擬開關(guān)模擬輸入信號(hào)，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應(yīng)的發(fā)光二極管，可以根據(jù)它進(jìn)行測(cè)試、排錯(cuò)和修改。 PLC的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其趨勢(shì)（1）發(fā)展歷史雖然PLC問世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC迅速發(fā)展，其發(fā)展大致可分為三個(gè)階段。早期的PLC（20世紀(jì)60年代末70年代中期）一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)PLC多少有點(diǎn)繼電器控制裝置替代物的含義，其主要功能一般適用于單一的工序的自動(dòng)控制。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的要求。早期的PLC裝置中主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，初期采用磁芯存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)；另外還采用了一些措施，以提高其抗干擾能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，功耗低，有故障指示，能重復(fù)使用等。中期的PLC（20實(shí)際70年代中期80年代中后期）在微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。這樣使PLC功能大大增加。在軟件方面，除了保持原有的邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊以及各種特殊功能模塊，并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使PLC應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。近期的PLC（20世紀(jì)80年代中后期至今）由于超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用并迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高，而且為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠還紛紛研發(fā)了專用邏輯處理芯片，這使得PLC軟硬件功能發(fā)生了巨大變化，跨入21世紀(jì)后，就整體而言，不論是硬件還是系統(tǒng)軟件，以至于聯(lián)網(wǎng)通信，PLC正在向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。作為離散控制的首選產(chǎn)品，PLC在我國的應(yīng)用已有30年的歷史，PLC自20世紀(jì)70年代后期進(jìn)入中國以來，應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。PLC進(jìn)入中國時(shí)最初是從成套設(shè)備引進(jìn)應(yīng)用，由于PLC價(jià)格昂貴，引進(jìn)的PLC主要用于冶金、電力、自動(dòng)化生產(chǎn)線等大的設(shè)備和系統(tǒng)。在引進(jìn)國外PLC產(chǎn)品的過程中，我國也曾組織了相關(guān)單位消化、吸收PLC的關(guān)鍵技術(shù)，試圖對(duì)PLC進(jìn)行國產(chǎn)化。到80年代在上海、北京、西安、廣州、長(zhǎng)春等20多家科研單位、大專院校和工廠研制和生產(chǎn)PLC產(chǎn)品，具體的單位有：北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所、上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所、大連組合機(jī)床研究所、成都機(jī)床電器研究所、中科院北京計(jì)算機(jī)所及自動(dòng)化所、長(zhǎng)春一汽、上海起重電器廠、上海香島機(jī)電公司、上海自力電子設(shè)備廠等單位。但終因缺乏資金和后續(xù)研究力量、生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后，都沒有成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，PLC產(chǎn)品運(yùn)作是否成功不是由簡(jiǎn)單的一兩種因素決定的。近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制。（2）現(xiàn)狀及趨勢(shì)PLC被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一，從世界范圍來看，PLC的產(chǎn)量、銷量都非常的高，在我國也呈直線上升，幾乎在國民經(jīng)濟(jì)的所有部門得到了迅速的普及與推廣。全世界PLC及其系統(tǒng)的研究與制造達(dá)200多家公司，生產(chǎn)著100多個(gè)系列的產(chǎn)品。但若按其發(fā)展的歷史淵源和所受的地域影響來劃分，大體可分為三個(gè)流派，即美國產(chǎn)品、日本產(chǎn)品及歐洲產(chǎn)品。PLC集三電（電控、電儀、電傳）于一體。從現(xiàn)代控制裝置來看，無論是邏輯控制、過程控制還是運(yùn)動(dòng)控制都使用計(jì)算機(jī)的控制裝置，計(jì)算機(jī)稱為三電一體的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著PLC的處理器處理速度的不斷提高，PLC的功能不斷增多，現(xiàn)在發(fā)展成具有邏輯控制功能、過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的名符其實(shí)的多功能控制器。功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化的方向發(fā)展，針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，開發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品。以此來提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場(chǎng)，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn)，應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能滿足所有的用戶要求。系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開放化方向發(fā)展，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在Windows平臺(tái)上開發(fā)符合全新一體化開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。通過提供標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)。 西門子S7300PLC簡(jiǎn)介（1）S7300PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)S7300 PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過U形總線把電源（PS）。CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7300的標(biāo)準(zhǔn)軌道上。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌而沒有使用擴(kuò)展支架可以不選擇IM接口模塊。S7編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時(shí)，電源，CPU和IM分別放在導(dǎo)軌的1號(hào)槽、2號(hào)槽和3號(hào)槽上。一條導(dǎo)軌共有11個(gè)槽號(hào)：1號(hào)槽至11號(hào)槽，其中4號(hào)槽至11號(hào)槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等。（2）S7300 PLC的CPU模塊CPU模塊是控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的中央控制責(zé)任，存儲(chǔ)并執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)通信功能，為U形總線提高5V電源。CPU有4種操作模式：STOP（停機(jī)），STARTUP（啟動(dòng)），RUN（運(yùn)行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設(shè)備通信。S7300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：6種緊湊型CPU，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313CPtP、313C2DP、314CPtP和314C2DP。革新的標(biāo)準(zhǔn)型CPU：CPU 31314和3152DP。5種標(biāo)準(zhǔn)的CPU：CPU