【文章內容簡介】 第二章 PLC 的概述 PLC 的組成 PLC 的 基本結構 CPU 模塊 I/O 模塊 編程器 電源 接口 CPU 模塊 CPU 即中央處理器 (Central Processing Unit)，是 PLC 的核心部件，由運算器 4 和控制器組成。主要用于：接收并存儲從編程器輸入的用戶程序；檢查編程過程是否出錯；進行系統(tǒng)診斷；解釋并執(zhí)行用戶程序；完成通信及外設的某些功能。 I/O 模 塊 I/O 模塊，即輸入 /輸出模塊， 是 PLC 與外界連接的借口。 輸入模塊：輸入模塊是用來接收和采集兩種類型輸入信號的模塊，一類是由按鈕、選擇開關、行程開關、繼電器觸點、接近開關、光電開關、數(shù)字撥碼開關等一系列開關的開關量輸入信號。另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變送器等模擬量輸入信號。 輸出模塊：輸出接口是用來連接被控制對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調節(jié)閥、調速裝置等。 編程器 編程器 是 PLC 最重要的外圍設備，是 PLC 不可缺少的部分。編程器的作用是輸入和編輯用戶程序、調試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。 編程器一般有有兩種類型：簡易編程器和圖形編程器。簡易編程器體積小，便宜，合適小型 PLC，但是需要聯(lián)機編程；圖形編程器是指帶有顯示屏的編程器，有液晶顯示（ LCD）和陰極射線式（ CRT）兩種，可用指令語句編程，也可用梯形圖編程，可聯(lián)機編程也可脫機編程。不但操作方便、功能強大，還可與打印機、繪圖儀等設備相連。但是價格較高，不適用于小型 PLC。 隨著 PLC 聯(lián) 網(wǎng)功能的增強，出現(xiàn)了第三種編程方式，即計算機輔助編程。由于計算機操作簡易，編程量和工作效率遠比前兩種編程器要高。因此，越來越多的用戶更愿意采取這種編程方式。 電源模塊 PLC 內部配有開關式穩(wěn)定電源的電源模塊，用來將外部宮殿電源轉變成供 PLC內部的 CPU、存儲器和 I/O 接口等電路工作所需要的直流斷電源。 5 工作原理 PLC 有兩種工作狀態(tài)，運行狀態(tài)（ RUN）和停止狀態(tài)（ STOP）。在運行狀態(tài)中， PLC 通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序 來實現(xiàn)控制。為了使 PLC 的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復不斷的重復執(zhí)行，直到 PLC 停機或者切換停止工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序外，每次循環(huán)過程中， PLC 要完成內部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為 5 個階段： 開始→診斷→與編程器通信→讀入程序→執(zhí)行程序→輸出結果→開始 PLC 的選擇 在 PLC 系統(tǒng)設計時，首先要確定控制方案，下一步的工作就是 PLC 工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。因此工程設計選型和估算時，應該詳細分析工藝 過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍，確定所要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計輸入輸出點數(shù)、所需存儲器的容量、確定 PLC 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設計相應的控制系統(tǒng)。 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 I/O 點數(shù)的估算時應考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加 10％到20％的可擴展。留有余量后，就作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。在實際訂貨時，還需要根據(jù)制造廠商 PLC 的產品特點對輸入輸出點數(shù)進行圓整。根據(jù)估算的方法本設計的 I/O 點數(shù)為輸入 12 點，輸出 12 點 。 存儲器容量的選擇 存儲器容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目實用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。在設計階段，由于用戶的程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，須在程序調試之后在知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量估算來代替，存儲器內存容量的估算沒有固定的形式，許多文獻資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O點數(shù)的 10 到 15 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此為內存的字數(shù)（ 16 位為一字），另 6 外再 按次數(shù)的 25％考慮余量。因此，本設計的 PLC 內存容量選擇應能存儲索要儲存的程序，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。 控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等性能的選擇。 根據(jù)本設計的要求，主要由以下幾種功能的選擇。 （ 1）控制功能 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，在大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高 PLC 的處理速度和節(jié)省存儲器容量。 （ 2）編程功能 離線編程方式 ： PLC 和編程器共用一個 CPU，編程器在編程模式時，CPU 只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU 對現(xiàn)場進行控制，不能進行編程。在線編程方式： CPU 和編程器都有各自的 CPU，主機CPU 負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，在下一個掃描周期里，主機就根據(jù)新收到程序運行。這種方式成本高，但系統(tǒng)調試和操作方便，在大型 PLC 中常采用。編程軟件應該帶有五種標準化的編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖 （ FBD）、語言表（ IL）、和結構文本（ ST）。選用的編程語言應遵守標準（ IEC6113123），同時，也應支持多種語言編程方式，如 C 語言， Basic 語言等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 （ 3）診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷是通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置。軟件診斷分內診斷和外診斷，通過軟件對 PLC 內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。 機型的選擇 （ 1） PLC 的類型 PLC 按結構分為整體型和模塊型，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型的 PLC 的 I