【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 全過(guò)程如圖12所示。（1） 輸入刷新階段PLC工作的第一個(gè)階段叫做采樣階段也叫做輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口將所有的輸入端信號(hào)狀態(tài)讀入緩沖區(qū)即輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。（2） 掃描用戶程序 在程序執(zhí)行階段，CPU掃描用戶程序，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從用戶第一條程序開(kāi)始逐條掃描執(zhí)行，并將相應(yīng)的掃描的程序運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輸出寄存器和中間寄存器。（3） 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行結(jié)束后，依次將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容送到外部鎖存電路，并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。 圖12 PLC的掃描全過(guò)程 PLC的硬件組成PLC的硬件主要由存儲(chǔ)器、通信接口、CPU、輸出/輸入單元、擴(kuò)展接口等幾部分組成。其中，CPU為PLC的控制中心通常有三類：1) 單片微處理器（如8038096等）、2) 通用微處理器（如Z80、80880286等）、 3) 位片式微處理器(如AMD29W等)；輸入單元/輸出單元?jiǎng)t是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口的主要用途是連接上位計(jì)算機(jī)、編程器等外部設(shè)備，其硬件構(gòu)成圖如圖13。圖13 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC的編程語(yǔ)言PLC為用戶提供了完善的編程語(yǔ)言來(lái)滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語(yǔ)言通常有以下5種：語(yǔ)句表（STL）、梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、結(jié)構(gòu)文本（ST）和順序功能圖（SFC）、。 PLC的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境往往十分惡劣，高溫，沖擊，粉塵，潮濕，振動(dòng)和強(qiáng)電磁干擾等，單片機(jī)作為控制中心時(shí)，為了能夠抵御以上惡劣環(huán)境，需要建設(shè)大量外部電路，即便如此，往往也無(wú)法達(dá)到控制要求，PLC作為專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，其內(nèi)部已設(shè)計(jì)建設(shè)了大量抗干擾的電路這樣使PLC接收，輸出的信號(hào)控制變得更加穩(wěn)定，能夠很容易的適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。（2）功能性強(qiáng)PLC是由微電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合而成，除了具有邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能之外，還具有經(jīng)行各種算數(shù)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)、過(guò)程監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信、遠(yuǎn)程I/O和高速數(shù)據(jù)處理能力，因此可以滿足工業(yè)控制中的各種復(fù)雜的功能要求（3）編程方便，易于使用 PLC的程序設(shè)計(jì)大多采用的類似于繼電器控制線路的梯形圖語(yǔ)言。梯形圖主要是人們熟悉的常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)，線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器符號(hào)等組成。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，只要具備電氣控制方面的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，很容易為一般的工程控制技術(shù)人員所理解掌握。（4）安裝簡(jiǎn)單，維修方便PLC可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接調(diào)試，安裝，運(yùn)行，使用時(shí)只需根據(jù)控制要求編寫(xiě)程序，將各種現(xiàn)場(chǎng)的I/O設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，系統(tǒng)便可以使用。同時(shí)由于PLC比較穩(wěn)定，且有自診斷功能，故而損壞維修變得很方便。（5）采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要，除了單元式的小型PLC之外，絕大多數(shù)PLC采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，PLC中的CPU、直流電源、I/O模塊等都采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架導(dǎo)軌，電纜連接起來(lái)。（6）接口模塊豐富PLC除了具有CPU和存儲(chǔ)器之外，還有很多的I/O接口模塊。對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的不同信號(hào)（直交流，開(kāi)關(guān)量和模塊量、電壓和電流、脈沖或電位，強(qiáng)電或弱電等）（7）系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試周期短用PLC經(jīng)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，用程序代替繼電器硬件繼電器硬線接線，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少，設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)經(jīng)行，縮短了施工周期。 PLC的主要功能（1）計(jì)數(shù)控制PLC具有計(jì)數(shù)功能，可為用戶提供數(shù)十個(gè)到數(shù)千個(gè)定時(shí)器。（2）邏輯開(kāi)關(guān)控制這是PLC最基本的功能，也是最廣泛的應(yīng)用。（3）步進(jìn)控制PLC具有步進(jìn)（順序）控制功能。（4）定時(shí)控制PLC具有定時(shí)功能，可為用戶提供數(shù)十個(gè)到數(shù)千個(gè)定時(shí)器。（5）數(shù)據(jù)處理PLC具有數(shù)據(jù)處理能力，可進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)位移、數(shù)據(jù)顯示等功能（6）模擬量處理與PID控制PLC具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換的位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇，因此能警醒模擬量處理與PID控制。（7）通信和互聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)在的PLC具有RS23RS42RS485或現(xiàn)場(chǎng)總線等通信接口，可經(jīng)行遠(yuǎn)程I/O控制，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)和通信。 PLC的選型原則及選型方法 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)將控制系統(tǒng)的控制方案確定下來(lái)，這之后的下一步工作就是確定PLC的工程設(shè)計(jì)選型，確定選型前應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作。確定PLC的功能、所需存儲(chǔ)器容量、估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 一、確定控制方案 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的第一步，就是要明確整套設(shè)備的相關(guān)信息，包括是否需要做閉環(huán)控制，大機(jī)的機(jī)型特點(diǎn)，所有電機(jī)的類型，所有保護(hù)性元器件（包括低壓設(shè)備、儀器儀表及限位等）的類型，種類，數(shù)量及其與系統(tǒng)的連接方式。然后結(jié)合技術(shù)規(guī)格書(shū)等的要求，確定PLC系統(tǒng)的品牌、系列和網(wǎng)絡(luò)圖概況，并對(duì)PLC系統(tǒng)所需要用到的通訊方式和特殊模塊有一個(gè)大概的考慮。二、輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 通常根據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)還應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚砸僭黾?0%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。另外實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 三、存儲(chǔ)器容量的估算 程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，存儲(chǔ)器容量是PLC本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，因此存儲(chǔ)器容量大于程序容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，設(shè)計(jì)階段工程師是不知道程序容量的，只要等到程序設(shè)計(jì)完成，在程序調(diào)試之后工程師才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，一般情況下估算存儲(chǔ)器容量替代程序容量。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算不定，許多文獻(xiàn)資料中給出的公式也不盡相同，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的12倍左右，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍左右，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按估算的這個(gè)數(shù)的四分之一考慮余量。 四、CPU的選型 選擇CPU首先要考慮所需的存儲(chǔ)器容量，必須確保CPU存儲(chǔ)器容量大于所需。其次，對(duì)于一些大型設(shè)備，在軟件的設(shè)計(jì)上需要CPU有足夠的運(yùn)算速度和處理能力，比如做防搖系統(tǒng)，這時(shí)需要考慮采用雙CPU冗余系統(tǒng)。然后，有些CPU在通訊接口及支持的通訊方式上有所不同，本著系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和可用性的考慮，選擇已集成本系統(tǒng)需要用到的通訊方式，并且能支持需擴(kuò)展的通訊方式的CPU。最后，還需考慮到整機(jī)PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布置，確保主站和各個(gè)分站能可靠對(duì)接。 五、輸入輸出模塊的選擇 在某個(gè)項(xiàng)目啟動(dòng)前，I\O模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮高低電平信號(hào)、傳輸信號(hào)的距離、隔離信號(hào)之間的影響等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，比如具有壽命短、使用電壓范圍廣、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、價(jià)格低、等特點(diǎn)的繼電器輸出模塊；適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合可控硅輸出模塊，過(guò)載能力較差，但價(jià)格較貴也是其缺電。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。 可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。 同時(shí)還要考