【文章內(nèi)容簡介】 。如下圖所示，CPU的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請求、執(zhí)行CPU自診斷測試及寫輸出等內(nèi)容。PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備。它一直周而復(fù)始地循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運(yùn)行時，PLC也在掃描，只不過在一個周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分內(nèi)容。典型的PLC在一個周期中可完成以下5個掃描過程。為保證設(shè)備的可靠性，及時反應(yīng)所出現(xiàn)的故障，PLC都具有自監(jiān)視功能。自監(jiān)視功能主要由時間監(jiān)視器完成。WDT是一個硬件定時器，每一個掃描周期開始前都被復(fù)位。WDT的定時可由用戶修改，一般在100～200ms之間。其它的執(zhí)行結(jié)果錯誤可由程序設(shè)計者通過標(biāo)志位進(jìn)行處理。一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)才有通信掃描過程，這一過程用于PLC之間及PLC與上位計算機(jī)或終端設(shè)備之間的通信。機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一掃描周期內(nèi)部包換掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是可控的，即用戶可以通過軟件進(jìn)行設(shè)定。用戶程序的長短，會影響過程所用的時間.。機(jī)器在正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一時間。個掃描周期內(nèi)都包含這個掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否被執(zhí)行是可控的。CPU在處理用戶程序時，使用的輸入值不是直接從輸入點(diǎn)讀取的運(yùn)算的結(jié)果也不直接送到實(shí)際輸出點(diǎn)，而是在內(nèi)存中設(shè)置了兩個映像寄存器：一個為輸入映像寄存器，另一個為輸出映像寄存器。用戶程序中所用的輸入值是輸入映像寄存器的值，運(yùn)算結(jié)果也放在輸出映像寄存器中。在輸入掃描過程中，CPU把實(shí)際輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入到輸入映像寄存器；在輸出過程中，CPU把輸出映像寄存器的值鎖定到實(shí)際輸出點(diǎn)。為了現(xiàn)場調(diào)試方便，PLC具有I/O控制功能，用戶可以通過編程器封鎖或開放I／O。封鎖I／O就是關(guān)閉I／O掃描過程。下圖描述了信號從輸入端子到輸出端子的傳遞過程。在讀輸入階段，CPU對各個輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入輸入映像寄存器中。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段，CPU按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描，根據(jù)輸入映像寄存器和輸出映像寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時將執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映像寄存器中。在程序執(zhí)行期間，即使輸入端子狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會改變—輸入端子狀態(tài)變化只能在下一個工作周期的輸入階段才被集中讀入。在寫輸出階段，將輸出映像寄存器的狀態(tài)集中鎖定到輸出鎖存器，再經(jīng)輸出電路傳遞到輸出端子。由上述分析得出循環(huán)掃描有如下特點(diǎn)：1．掃描過程周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、寫輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。2．輸入映像寄存器的內(nèi)容是設(shè)備驅(qū)動的，在程序執(zhí)行過程中的一個工作周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變，CPU采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像積存的值來控制程序的執(zhí)行。3．程序執(zhí)行完后的輸出映像寄存器的值決定了下一個掃描周期的輸出值，而在程序執(zhí)行階段，輸出映像寄存器的值即可以作為控制程序執(zhí)行的條件，同時又可以被程序修改用于存儲中間結(jié)果或下一個掃描周期的輸出結(jié)果。此時的修改不會影響輸出鎖存器的現(xiàn)在輸出值，這是與輸入映像寄存器完全不同的。4．對同一個輸出單元的多次使用、修改次序會造成不同的執(zhí)行結(jié)果。由于輸出映像寄存器的值可以作為程序執(zhí)行的條件，所以程序的下一個掃描周期的集中輸出結(jié)果是與編程順序有關(guān)的，即最后一次的修改決定了下一個周期的輸出值，這是編程人員要注意的問題。各個電路和不同的掃描階段會造成輸入和輸出的延遲，這是PLC的主要缺點(diǎn)。各PLC廠家為了縮小延遲采取了很多措施，編程人員應(yīng)對所使用型號的PLC的延遲時間的長短很清楚，它是進(jìn)行PLC選型時的重要指標(biāo)。（四）可編程控制器的特點(diǎn)自1969年第一臺可控編程控制器問世以來，目前可編程控制器已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。 PLC之所以被廣泛應(yīng)用，是由它的突出特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)的性能分不開的，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對工業(yè)控制設(shè)備安全可靠的要求，PLC采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸電的的半導(dǎo)體電路來完成，PLC選用的電子器件一般是工業(yè)機(jī)，有的甚至是軍用機(jī)，平均無故障時間很長。PLC具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，可用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。再電源瞬間斷電的情況下仍可以正常工作，具有很強(qiáng)的的抗空間電磁干擾能力，可以抗峰值高達(dá)1000V、脈寬10us的矩形波空間電磁干擾，具有良好的抗震能力和抗沖擊能力。一般對環(huán)境溫度要求不高，在環(huán)境溫度20—65度、相對濕度為35%85%情況下仍可正常工作?？删幊绦蚩刂破鞑捎肧IEMENS的S7200系列CPU224主機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)(14個輸入點(diǎn)和10個輸出點(diǎn))，具有2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。自由通訊口方式是S7200 PLC的一個很有特色的功能，它使S7200 PLC可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中PLC可以與變頻器和觸摸屏方便連接。模擬量輸入采用4路12位A/D模擬量輸入的EM231模塊，具有較高的精度。PLC編程采用STEP7Micro/WIN編程軟件，它提供一個完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語句表的互相轉(zhuǎn)換?？删幊炭刂破髂苋绱搜杆俚陌l(fā)展的原因是由于它具有通用計算機(jī)所不具備的特點(diǎn)：可編程控制器采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計，例如：冗余設(shè)計、掉電保護(hù)設(shè)計、故障診斷、和信息保護(hù)和恢復(fù)等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性得到提高?？删幊绦蚩刂破魇菫榱斯I(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用的計算機(jī)控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了簡化的編程語言，變成出錯率大大降低。在可編程控制器的軟件方面，也采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用軟件過濾；軟件自診斷；簡化編程語言；信息保護(hù)和恢復(fù)。報警和運(yùn)行信息的顯示等。2． 易操作性著體現(xiàn)在它的操作方便、編程方便、維護(hù)方便。3．靈活性編程的靈活性。編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖、和語句表。這種編程的靈活性是繼電器順序控制所不能比擬的，正是由于編程的柔性特點(diǎn)，再柔性制造單元FMC、柔性制造系統(tǒng)FMS、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS和計算機(jī)集成流程工業(yè)系統(tǒng)CIPS，可編程控制系統(tǒng)成為主要的控制設(shè)備。擴(kuò)展的靈活性。它不僅可通過增加輸入輸出卡件增加點(diǎn)數(shù)，通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統(tǒng)DCS或其他上位機(jī)的通信來擴(kuò)展功能，并與外部設(shè)備進(jìn)行交換等。 （五）可編程控制器的主要功能PLC的外部設(shè)備中，最重要的就是編程器，它用來對用戶程序進(jìn)行寫入，檢查，修改和調(diào)試，也可以在線監(jiān)視 PLC的運(yùn)行，它經(jīng)過編程器接口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對話。目前，有很多PLC都可以利用 微型計算機(jī)作為編程工具，這時應(yīng)配上相應(yīng)的編程軟件及接口，由于微機(jī)的強(qiáng)大功能，使PLC的編程和調(diào)試更為方便。另外，PLC的外部設(shè)備中還包括打印機(jī)：在用戶程序編制階段用來打印帶注解的梯形圖或指令語句表程序，以利于維修和系統(tǒng)的改造 ；外存儲器：存儲部分程序或改變生產(chǎn)工藝流程時需要調(diào)用的程序，它所存的程序也可重新裝入內(nèi)存，有利于PLC的內(nèi)存程序的恢復(fù)；EPROM寫入器：用語將用戶程序?qū)懭氲紼PROM中去，它提供了一個非易失性的用戶程序保存方法。PLC是一種微機(jī)控制系統(tǒng)，工作原理也與微機(jī)相同，但它在應(yīng)用時一般將其等效成輸入，輸出和內(nèi)部控制電路三部分。輸入部分用于接受被控設(shè)備的信息或操作命令等外部信息或操作命令等外部輸入信息。輸入接線端是PLC與外部的開關(guān)，按鈕，傳感器轉(zhuǎn)換信號等連接的端口，每個端子可等效為一個內(nèi)部繼電器線圈，線圈號即輸入接點(diǎn)號，這個由接到輸入端的外部信號來驅(qū)動，其驅(qū)動電源可由PLC的電源部件提供，也可由獨(dú)立的交流電源供給，每個輸入繼電器可以有無數(shù)多個內(nèi)部觸電（動合，動斷的形式均可），供用戶設(shè)計PLC的內(nèi)部控制電路時使用。內(nèi)部控制電路是是用戶根據(jù)控制要求編制的程序，作用是運(yùn)算和處理由輸入部分得到的信息并判斷應(yīng)產(chǎn)生哪些輸出。PLC的程序一般用梯形圖表示，而梯形圖是以繼電器控制的電氣原理圖演變而來的，PLC中的動合、動斷觸點(diǎn)、線圈等概念與繼電器控制電路相同，在PLC內(nèi)部還有定時器、技術(shù)器、移位器、內(nèi)部輔助繼電器等。繼電器控制系統(tǒng)中沒有器件，他們的線圈自動合，動斷觸點(diǎn)只能在PLC內(nèi)部控制電路中使用，如要與外部電路相連，則必須通過輸出部分。輸出部分作用是驅(qū)動外部負(fù)載，在PLC內(nèi)部，有若干能與外部設(shè)備直接相連的輸出繼電器（有繼電器形、雙向硅形，晶體管形等三種形式），它也有無限多個軟件實(shí)現(xiàn)的動合，動斷觸點(diǎn)，可在PLC內(nèi)部控制電路中使用，但對應(yīng)每個輸出只有一個硬件的動合觸點(diǎn)與之相連，用以驅(qū)動需要操作的外部負(fù)載，外部復(fù)雜的驅(qū)動電源接在輸出公共端（COM）上?？傊谑褂肞LC時，可以把輸入端為一個繼電器線圈，其相應(yīng)的繼電器結(jié)點(diǎn)可以在內(nèi)部控制電路中使用，而輸出端又可以等效為內(nèi)部輸出繼電器的一個動合觸點(diǎn)，驅(qū)動外部設(shè)備。PLC一般采用循環(huán)掃描方式工作，在PLC加電后，先進(jìn)行初始化處理、開始運(yùn)行之后，串行的執(zhí)行器存儲器中的程序用PLC 設(shè)計一個控制系統(tǒng)時，必須知道有一個輸入信號后PLC要經(jīng)過多長時間才能有一個對應(yīng)的輸出信號，這樣才能精確的解決系統(tǒng)各個不見之間配合問題。從PLC受到一個輸入信號到PLC向輸出端輸出一個控制信號所需的PLC I/O響應(yīng)時間，一般在設(shè)計系統(tǒng)時都要對此進(jìn)行一定的考慮。順序控制是PLC最基本、應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。由于它具有編程設(shè)計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。如：有色冶金行業(yè)的冶煉廠和選礦廠的物料輸送及配料、井下采礦皮帶輸送系統(tǒng)、選礦廠球磨機(jī)及各潤滑站系統(tǒng)、冶煉廠余熱鍋爐振打系統(tǒng)、電收塵輸灰系統(tǒng)、冶煉廠轉(zhuǎn)爐本體聯(lián)鎖和加料系統(tǒng)等，其它行業(yè)如汽車生產(chǎn)線、印刷機(jī)械、加工機(jī)床、包裝機(jī)以及日常生活的電梯控制等。 用于順序控制的PLC編程語言既不同于高級語言，也不同于匯編語言，它是面向現(xiàn)場、面向問題、面向用戶的簡單直觀的程序控制語言。它可分為邏輯型和動作型兩大類。前者可由傳統(tǒng)的繼電器電路變換而來，如梯形圖；后者由機(jī)械設(shè)備動作變換而來，如流程圖。梯型圖同繼電器電路相似，易于掌握，便于維修。在順序控制中應(yīng)用的較為廣泛。即使不經(jīng)過特殊的培訓(xùn)，一般工程技術(shù)人員也能很快掌握。對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構(gòu)成的PID模擬調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)開、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在完全可以采用PLC控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和先進(jìn)的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數(shù)。例如生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力、速度等。功能說明：1．邏輯控制功能邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是PLC的最基本功能之一。PLC設(shè)置有“與”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT）等邏輯指令，根據(jù)外部現(xiàn)場（開關(guān)、按鈕或其它傳感器）的狀態(tài)，根據(jù)指定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場的被控對象（電磁閥、電機(jī)等）。因此，PLC可代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制，完成接點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。另外，在PLC中一個邏輯位的狀態(tài)可以無限次的使用，邏輯關(guān)系的修改和變更也十分方便。2．定時控制功能定時控制功能是PLC的最基本功能