【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 藝用水，一種是循環(huán)用水，如冷卻水。工藝用水指的是和反應(yīng)物或中間產(chǎn)物直接相接觸的水。工藝用水常含有油類(lèi)、硫化物、酚、氰化物和其他有機(jī)化合物。循環(huán)用水是指在生產(chǎn)過(guò)程用過(guò)又回用于本生產(chǎn)過(guò)程的水，這些水在循環(huán)使用過(guò)程中不斷與原料、反應(yīng)生成物、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品接觸。為了保持循環(huán)用水和工藝用水的水質(zhì)，一般都要采取處理打措施，去除水中雜質(zhì)。 控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 自動(dòng)控制技術(shù)，在人類(lèi)控制自然界、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的過(guò)程中起了重要作用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn) 中，自動(dòng)控制技術(shù)是保證工業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)、高效、安全、連續(xù)運(yùn)行的重要手段。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)也日新月異。自動(dòng)控制理論和應(yīng)用技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。 從 40 年代到 50 年代是經(jīng)典控制理論階段，采用傳遞函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，以根軌跡法和頻率法作為分析和綜合系統(tǒng)的基本方法，很大程度上依靠人工和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析和綜合，設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般將復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程人為分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)單輸入單輸出系統(tǒng)， 屬于局部自動(dòng)控制的范疇。自動(dòng)控制水平還處于比較低級(jí)階段。 60 年代是第一階段，現(xiàn)代控 制理論產(chǎn)生，并在某些尖端領(lǐng)域取得成功?，F(xiàn)代控制理論以狀態(tài)空間分析方法為基礎(chǔ)，包括以最小一乘法為基礎(chǔ)的系統(tǒng)辨識(shí)、以極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃為主要方法的最優(yōu)控制和以卡 爾曼濾波理論為核心的最佳估計(jì)三部分內(nèi)容，現(xiàn)代控制理論對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合和分析時(shí)，深入提示系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律性，從局部簡(jiǎn)單控制進(jìn)入一定意義下的全局最優(yōu)控制。 到 70 年代，自動(dòng)控制理論及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入第三個(gè)階段。這一階段由于計(jì)算機(jī)的功能和可靠性的大為提高，而價(jià)格卻不斷下降，尤其是工業(yè)用控制機(jī) (IPC)，在采用冗余技術(shù)，軟硬件自診斷功能等措施后，其可靠 性已提高到基本滿(mǎn)足工業(yè)控制的需要。另外，大系統(tǒng)理論和智能控制理論也在這一階段形成。目前工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)層次基礎(chǔ)上可劃分為 :直接數(shù)字控制系統(tǒng)（ DDC）、監(jiān)督控制系統(tǒng) (SCO)、集散型控制系統(tǒng) (DCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng) (PCS)等 。 目前，國(guó)際上現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)出竟?fàn)幨旨ち业木置?。各大廠(chǎng)商為了自己的利益，都在發(fā)展和維護(hù)自己的產(chǎn)品，并積極參與和把持標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，希望能主導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展。這導(dǎo)致在現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和應(yīng)用水平上，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)領(lǐng)域已經(jīng)很難統(tǒng)一。而且其技術(shù)也都不是特別成熟，還需要大量實(shí)踐和 復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的檢驗(yàn)。 在國(guó)內(nèi)，對(duì)科研單位的有利條件是，由于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)還是一種新興技術(shù)，還處于發(fā)展階段，尤其在高速現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間，只要積極努力，還是能夠和國(guó)外進(jìn)行竟?fàn)幍?。但不利的條件是我國(guó)綜合技術(shù)力量薄弱，科研力量規(guī)模小、資金少，無(wú)力研制復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)專(zhuān)用芯片，在硬件技術(shù)上基本上只能采用已有的產(chǎn)品。 因此很難和國(guó)外企業(yè)進(jìn)行正面的竟?fàn)帲荒懿扇￠_(kāi)發(fā)具有自己特色產(chǎn)品的策略。如果采用緊跟策略，則很難開(kāi)發(fā)出具有自己特色的產(chǎn)品，而且產(chǎn)品的發(fā)展速度必然落后于國(guó)外企業(yè)，結(jié)果只能是被國(guó)外企業(yè)所淘汰，或淪為國(guó) 外企業(yè)的技術(shù)代理。 另一方面，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)的情況是 :大多數(shù)企業(yè)還處于模擬儀表和人工控制的階段，采用 DCS 控制系統(tǒng)的企業(yè)尚是少數(shù)，而且目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)還十分昂貴，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)不可能也沒(méi)有能力投入大量資金采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)。因此，除了新建企業(yè)外，我國(guó)企業(yè)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不可能全面采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，而必須走逐步發(fā)展、過(guò)渡的道路。 從我國(guó)的科研單位和生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際情況看，采取緊跟策略并不適合我國(guó)的國(guó)情，必須選擇適合我國(guó)國(guó)情的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展道路，而所謂適合我國(guó)國(guó)情的發(fā)展道路，就是指采用我國(guó)的 科研單位、企業(yè)有能力完成，并且適合我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際情況、能夠盡快應(yīng)用的具有自己特色的技術(shù)路線(xiàn)。同時(shí)，研究及應(yīng)用的技術(shù)必須能夠體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展方向。 研究背景 環(huán)境問(wèn)題與資源、人口問(wèn)題已經(jīng)被國(guó)際社會(huì)公認(rèn)是影響可持續(xù)發(fā)展的三大關(guān)鍵問(wèn)題。我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速度連續(xù)增長(zhǎng)，但污水處理技術(shù)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó) 1990 年污水總量為 414 億噸，工業(yè)廢水為 298 億噸， 2020 年污水總量為 790億噸，工業(yè)廢水為 601 億噸。我國(guó)排入水體的總污染量，目前還沒(méi)得到控制， 85%以上的污水未經(jīng)處理 直接排入水體。盡管近年來(lái)我國(guó)政府已加大了對(duì)污水處理的管理和投資力度，但污染仍日趨嚴(yán)重， 80%的水域和 45%的地下水已被污染， 90%以上城市水域嚴(yán)重污染，水污染的日益加劇，嚴(yán)重影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城鄉(xiāng)建設(shè)，同時(shí)給人民身體健康也帶來(lái)了極大危害，已引起國(guó)家的高度重視。我國(guó)有關(guān)部門(mén)制定了廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，要求必須對(duì)污水進(jìn)行綜合治理，使其達(dá)到允許排入水體的程度，以降低或消除對(duì)水體水質(zhì)的不利影響 。 目前現(xiàn)代化自動(dòng)控制系統(tǒng)，在歐美國(guó)家的一些城市污水處理廠(chǎng)中使用日益普遍，甚至實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化無(wú)人值守控制模式。如美國(guó)某水廠(chǎng)，在七十 年代初開(kāi)始研究微機(jī)自動(dòng)控制水廠(chǎng)投加藥劑， 1975 年應(yīng)用直接數(shù)字式計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)加礬，運(yùn)轉(zhuǎn)一年就降低礬耗 20%,并且提高了管理水平和穩(wěn)定了水質(zhì)，此外，蘇聯(lián)某水廠(chǎng)、日本某水廠(chǎng)等也先后采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制水廠(chǎng)工藝，取得較理想效果，現(xiàn)在許多美國(guó)大中型水廠(chǎng)均由一套集散型的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。在廠(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)設(shè)有若干臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)，對(duì)整個(gè)水處理過(guò)程實(shí)行多環(huán)路控制，其中包括沉淀、過(guò)濾及反沖洗、臭氧處理、化學(xué)藥劑投放、泵房等。設(shè)在中心控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)主機(jī)從各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)中收集數(shù)據(jù)，并提供圖表顯示、曲線(xiàn)、各個(gè)設(shè)備動(dòng)作記錄、設(shè)備故障 報(bào)警等。在電子自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，每一個(gè)自動(dòng)控制過(guò)程都可切換成手動(dòng)控制。 我國(guó)污水處理廠(chǎng)自動(dòng)化、信息化管理水平相對(duì)偏低，大都是依靠手工操作，通過(guò)復(fù)雜的電控柜監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備運(yùn)行，工藝的運(yùn)行狀況直觀(guān)性很差，對(duì)運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)性較大。隨著污水處理工藝的不斷改進(jìn)，工程的復(fù)雜程度也越來(lái)越大，傳統(tǒng)的依靠運(yùn)行人員人工操作和判斷的方式越來(lái)越不能適應(yīng)污水處理的要求。因此，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅可以提高污水處理和監(jiān)控的自動(dòng)化程度、減輕監(jiān)測(cè)人員與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也提高了對(duì)排污企業(yè)監(jiān)測(cè)的連續(xù)性，其意義是十 分明顯的。 第 2 章 可編程控制器的概述 PLC 的簡(jiǎn)介及定義 PLC 的簡(jiǎn)介 PLC 是以 CPU 為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（ PLC、機(jī)器人和 CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn) PLC 的主要廠(chǎng)家有 65 個(gè)，其中最有名氣的廠(chǎng)家在日本、美國(guó)和德國(guó)。日本的幾個(gè)廠(chǎng)家為三菱、富士 。 日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國(guó)的幾個(gè)廠(chǎng)家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。還有德國(guó)的西門(mén)子，荷蘭 的飛利浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。 PLC 的定義 PLC 是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC 的發(fā)展與應(yīng)用 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 目前 PLC 技術(shù)發(fā)展總的趨勢(shì)是系列化、通用化和高性能化，主 要表現(xiàn)在 : (1)在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)摸上向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 (2)功能不斷增強(qiáng)，各種應(yīng)用模塊不斷推出 (3)產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化 PLC 的應(yīng)用 隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展 ,PLC 的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強(qiáng)。目前在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中 PLC 已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、化工、輕工、電力、機(jī)械制造、汽車(chē)、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、交通、建筑、食品、娛樂(lè)等各行各業(yè)。特別是在輕工行業(yè)中，因生產(chǎn)門(mén)類(lèi)多，加工方式多變，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，所以PLC 廣泛 應(yīng)用在組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)、專(zhuān)用機(jī)床、塑料機(jī)械、包裝機(jī)械、灌裝機(jī)械、電鍍自動(dòng)線(xiàn)、電梯等電氣設(shè)備中。 PLC 已躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱(PLC,ROBOT,CAD/CAM)的主導(dǎo)地位可編程控制 器 所具有的功能，使它既可用于開(kāi)關(guān)量控制，又可用于模擬量控制既可用于單機(jī)控制，又可用于組成多級(jí)控制系統(tǒng)既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)，甚至實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠(chǎng)生產(chǎn)的自動(dòng)化。 它的應(yīng)用可大致歸納為如下幾類(lèi) : (1)邏輯控制 (2)運(yùn)動(dòng)控制 (3)過(guò)程控制 (4)數(shù)據(jù)處理 (5)多級(jí)控制 PLC 的特點(diǎn) （ 1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線(xiàn)可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/10~1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá) 30 萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從 PLC 的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模 的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 （ 2） 硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶(hù)選用，用戶(hù)能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置 ，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 PLC 的安裝接線(xiàn)也很方便，一般用接線(xiàn)端子連接外部接線(xiàn)。 PLC 有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （ 3） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī) ，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。 （ 4） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，維護(hù)方便，容易改造 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖 的時(shí)間要少得多。 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 （ 5） 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的 1/2～ 1/10。它的重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 PLC 的系統(tǒng) 組成 可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸入輸出單元（ I/O）、電源和編程器等幾個(gè)部分組成。 中央處理單元（ CPU） CPU 作為整個(gè) PLC 的核心，起著總指揮的作用。 CPU 一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成電路的芯片上。 CPU 通過(guò)地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制總線(xiàn)與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。 CPU的功能有以下一些：從存儲(chǔ)器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中 斷。 存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM） 存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱(chēng)為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的存儲(chǔ)器有 RAM、 EPROM 和 EEPROM。RAM 是一種可進(jìn)行讀寫(xiě)操 作的隨機(jī)存儲(chǔ)器存放用戶(hù)程序，生成用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)，存放在 RAM 中的用戶(hù)程序可方便地修改。 RAM 存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池做備用電源。掉電時(shí)，可有效地保持存儲(chǔ)的信息。 EPROM、 EEPROM 都是只讀存儲(chǔ)器 。用這些類(lèi)型存儲(chǔ)器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程序。 輸入輸出單元（ I/O單元） I/O 單元實(shí)際上是 PLC 與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件。 I/O 單元有良好的電隔離和濾波作用。接到 PLC 輸入接口的輸入器件是各種開(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等。 PLC 的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。 電源部分 PLC 電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。 PLC 內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)壓電源用于對(duì) PLC 的 CPU 單 元和 I/O 單元供電。 外部設(shè)備 （ 1）編程器 編程器是 PLC 的最重要外圍設(shè)備。利用編程器將用戶(hù)程序送入 PLC 的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài)。除此以外，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì) PLC 編程。利用微機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖 。 （ 2） 其他外部設(shè)備 PLC 還配有其他的一些外部設(shè)備。 ①盒式磁帶機(jī)：用以記錄程序或信息。 ②打印機(jī)：用以打印程序或制表。 ③ EPROM 寫(xiě)入器：用以將程序?qū)懭氲接脩?hù) EPROM 中。 ④高分辨率大屏幕 彩色圖像監(jiān)控系統(tǒng)：用以顯示或監(jiān)視有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)。 PLC 的工作原理 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，在 PLC 中用戶(hù)程序按先后順序存放， CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。 PLC 的掃描過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。當(dāng) PLC 處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部 處理和 通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在 PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 （ 1）輸入 處理 輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 （ 2）程序執(zhí)行 根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿(mǎn)足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶(hù)程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)， PLC 從輸入映象寄 存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶(hù)程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，存入有關(guān)器件寄存器中。對(duì)每個(gè)器件來(lái)說(shuō)，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。 （ 3）輸出處理 程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的 Y 寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過(guò)隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 PLC 的選擇 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類(lèi)也越來(lái)越多，而且功能也日趨完善。近年來(lái)，從德國(guó) 、日本、美國(guó)等引進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品和國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家組裝自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，已有幾十個(gè)、上百種型號(hào)。 PLC 的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理的選擇 PLC，對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 下面從 PLC 的機(jī)型選擇、容量選擇、 I/O 模塊選擇、電源模塊選擇等方面分別加以介紹。 PLC 的機(jī)型選擇 機(jī)型選擇的基本原則是在滿(mǎn)足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。 （ 1） 合理的結(jié)構(gòu)型式； （ 2）安裝方式的選擇； （ 3）相當(dāng)?shù)墓δ芤螅? （ 4）響應(yīng)速度的要求； （ 5）系統(tǒng)可靠性的要求； （ 6）機(jī)型統(tǒng)一。 PLC 的容量選擇 PLC 的容量包括 I/O 點(diǎn)數(shù)和用戶(hù)存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。 （ 1） I/O 點(diǎn)數(shù) 通常 I/O 點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上 10%—15%的備用量來(lái)確定。 （ 2）用戶(hù)存儲(chǔ)容量 用戶(hù)存儲(chǔ)容量是指 PLC 用于存儲(chǔ)用戶(hù)程序的存儲(chǔ)器容量。需要的用戶(hù)存儲(chǔ)容量的大小由用戶(hù)程序的長(zhǎng)短決定。 一般可只按下式估