【文章內(nèi)容簡介】 LC 以外絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu) PLC 的各個(gè)部件包括 CPU 電源 I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 （ 4）編程簡單易學(xué) 。 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式對使用者來說不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 （ 5） 安裝簡單維修方便 。 PLC 不需要專門的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接即可投入運(yùn)行 , 各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障 , 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 PLC 的功能 （ 1） 邏輯控制 （ 2） 定時(shí)控制 （ 3） 計(jì)數(shù)控制 （ 4） 步進(jìn)（順序）控制 （ 5） PID 控制（ 6） 數(shù)據(jù)控制 (PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力 )（ 7） 通信和聯(lián)網(wǎng) （ 8） 其它 PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊， CRT 模塊。 可編程控制器的基本性能可用如下八條予以概括： 工作速度 工作速度是指 PLC的 CPU執(zhí)行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應(yīng)速度。工作速度是 PLC 工作的基礎(chǔ)。速度高了，才可能通過運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制，才可能不斷擴(kuò)大控制規(guī)模，才可能發(fā)揮 PLC 的多種多樣的作用。 PLC 的指令是很多的。不同的 PLC 指令的條數(shù)也不同。少的幾十條，多的幾百條。指令不同，執(zhí)行的時(shí)間也不同。但各種 PLC 總有一些基本指令，而且各種 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 的 PLC 都有這些基本指令 ，故常以執(zhí)行一條基本指令的時(shí)間來衡量這個(gè)速度。這個(gè)時(shí)間當(dāng)然越短越好，已從微秒級縮短到零點(diǎn)微秒級。并隨著微處理器技術(shù)的進(jìn)步，這個(gè)時(shí)間還在縮短。 執(zhí)行時(shí)間短可加快 PLC 對一般輸入信號的響應(yīng)速度。從討論 PLC 的工作原理知，從對 PLC 加入輸入信號，到 PLC 產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個(gè) PLC運(yùn)行程序的周期。因?yàn)?PLC 監(jiān)測到輸入信號，經(jīng)運(yùn)行程序后產(chǎn)生的輸出，才是對輸入信號的響應(yīng)。不理想時(shí)，還要多延長一個(gè)周期。當(dāng)輸入信號送入 PLC 時(shí)， PLC的輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。這時(shí)，要多等待一個(gè)周期， PLC 的輸入映射區(qū) 才能接受到這個(gè)新的輸入信號。對一般的輸入信號，這個(gè)延遲雖可以接受，但對急需響應(yīng)的輸入信號，就不能接受了。對急需處理的輸入信號延遲多長時(shí)間PLC 能予以響應(yīng)，要另作要求。 為了處理急需響應(yīng)的輸入信號， PLC 有種種措施。不同的 PLC 措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時(shí)刷新，即中斷程序運(yùn)行后，有關(guān)的輸出點(diǎn)立即刷新，而不等到整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束后再刷新。 這個(gè)效果可從兩個(gè)方面來衡量：一是能否對幾個(gè)輸入信號作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù) PLC 都可對一個(gè)或多個(gè)輸入點(diǎn) 作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時(shí)間僅幾個(gè)毫秒。性能高的、大型的 PLC 響應(yīng)點(diǎn)數(shù)更多。 工作速度關(guān)系到 PLC 對輸入信號的響應(yīng)速度，是 PLC 對系統(tǒng)控制是否及時(shí)的前提?？刂撇患皶r(shí)，就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為 PLC 第一指標(biāo)的原因。 控制規(guī)模 控制規(guī)模代表 PLC 控制能力，看其能對多少輸入、輸出點(diǎn)及對多少路模擬進(jìn)行控制。 控制規(guī)模與速度有關(guān)。因?yàn)橐?guī)模大了，用戶程序也長，執(zhí)行指令的速度不快，勢必延長 PLC 循環(huán)的時(shí)間，也必然會延長 PLC 對輸入信號的響應(yīng)。為了避免這個(gè)情況， PLC 的工作速 度就要快。所以，大型 PLC 的工作速度總是比小的要快。 控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大，用戶程序長，要求有更大的用戶存儲區(qū)。同時(shí)點(diǎn)數(shù)多，系統(tǒng)的存儲器輸入、輸出的信號區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱輸入、輸出映射區(qū)）也大。這個(gè)區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件也要增多，這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲區(qū)。 控制規(guī)模還與輸入、輸出電路數(shù)有關(guān)。如控制規(guī)模為 1024 點(diǎn)，那就得有 1024條 I/O 電路。這些電路集成于 I/O 模塊中，而每個(gè)模塊有多少路的 I/O 點(diǎn)總是有數(shù)的。所以，規(guī)模大，所使用的模塊也多。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 控制規(guī)模還與 PLC 指令系統(tǒng)有關(guān)。規(guī)模大的 PLC 指令條數(shù)多，指令的功能也強(qiáng)，才能應(yīng)付對點(diǎn)數(shù)多的系統(tǒng)進(jìn)行控制的需要。 控制規(guī)模是對 PLC 其它性能指標(biāo)起著制約作用的指標(biāo)；也是 PLC 劃分為微、小、中、大和特大型的標(biāo)準(zhǔn)。 組成模塊 PLC 的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分，但從質(zhì)上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把 PLC 的模塊組成當(dāng)作所有 PLC 的結(jié)構(gòu)性能。這個(gè)性輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。這時(shí)，要多等待一個(gè)周期， PLC 的輸入映射區(qū)才能接受到這個(gè)新的輸入信號。對一般的輸入信號，這個(gè)延遲雖可以接受，但對急需響應(yīng)的輸入信號，就不能接受了。對急 需處理的輸入信號延遲多長時(shí)間PLC 能予以響應(yīng)，要另作要求。 為了處理急需響應(yīng)的輸入信號， PLC 有種種措施。不同的 PLC 措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時(shí)刷新，即中斷程序運(yùn)行后，有關(guān)的輸出點(diǎn)立即刷新，而不等到整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束后再刷新。 這個(gè)效果可從兩個(gè)方面來衡量：一是能否對幾個(gè)輸入信號作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù) PLC 都可對一個(gè)或多個(gè)輸入點(diǎn)作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時(shí)間僅幾個(gè)毫秒。性能高的、大型的 PLC 響應(yīng)點(diǎn)數(shù)更多。 工作速度關(guān)系到 PLC 對輸入信號的響 應(yīng)速度，是 PLC 對系統(tǒng)控制是否及時(shí)的前提?？刂撇患皶r(shí)，就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為 PLC 第一指標(biāo)的原因。 內(nèi)存容量 PLC 內(nèi)存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序，個(gè)別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內(nèi)存是與 CPU 配置在一起的。 CPU 既要具備訪問這些內(nèi)存的能力，還應(yīng)提供相應(yīng)的存儲介質(zhì)。 用戶內(nèi)存大小與可存儲的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大，可存儲的程序量大，也就可進(jìn)行更為復(fù)雜的控制。從發(fā)展趨勢看，內(nèi)存容量總是在不斷增大著。大型PLC 的內(nèi)存容量可達(dá)幾十 k，以至于一百多 k。系統(tǒng)內(nèi)存對于用戶，主要體現(xiàn)在PLC 能提供多少內(nèi)部器件。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件，僅僅為 RAM。但通過運(yùn)行程序進(jìn)行使用時(shí)，給使用者提供的卻實(shí)實(shí)在在有這些器件。 內(nèi)存器件種類越多，數(shù)量越多，越便于 PLC 進(jìn)行種種邏輯量及模擬控制。它也是代表 PLC 性能的重要指標(biāo)。 PLC 內(nèi)部器件有： 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 I/O 繼電器，或稱映射區(qū)。它與 PLC 所能控制的 I/O 點(diǎn)數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關(guān)。 內(nèi)部繼電器數(shù)，有的稱為標(biāo)志位數(shù)，代表著 PLC 的內(nèi)部繼電器數(shù)。它與 I/O 繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時(shí)與后 者相聯(lián)系進(jìn)行處理。內(nèi)部繼電器多，便于PLC 建立復(fù)雜的時(shí)序關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)多種多樣的控制要求。一般講，內(nèi)部繼電器數(shù)比 I/O 繼電器要多得多。 有的內(nèi)部繼電器還可丟電保持，即它的狀態(tài)（ ON 或 OFF）、 PLC 丟電后，靠內(nèi)部電池仍予以保持。再上電后可繼續(xù)丟電前的狀態(tài)。保持繼電器可增強(qiáng) PLC 控制能力，特別對記錄故障，故障排除后恢復(fù)運(yùn)行，更顯得有用。 定時(shí)器，可進(jìn)行定時(shí)控制。定時(shí)值可任意設(shè)定。定時(shí)器有多少，設(shè)定范圍有多大，設(shè)定值的分辨率又是多少，這些都代表定時(shí)器件的性能。 計(jì)數(shù)器，可進(jìn)行計(jì)數(shù)，到達(dá)某設(shè)定計(jì)數(shù)值可發(fā)送相應(yīng)信號。 可進(jìn)行什么樣的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍多大，怎么設(shè)定，有多少計(jì)數(shù)器，則是 PLC 計(jì)數(shù)器性能的代表指標(biāo)。 數(shù)據(jù)存儲區(qū)，用以存儲工作數(shù)據(jù)。多以字、兩字或多字為單位予以使用，是PLC 進(jìn)行模擬量控制，或記錄數(shù)據(jù)所必不可少的。這個(gè)存儲區(qū)的大小代表 PLC 的性能也是越大越好。趨勢也是越來越大。小型機(jī)也如此。如日本 OMRON 公司的CQM1 機(jī)，其 DM區(qū)就有 6k 字。而過去同是小型機(jī)的 C60P 的 DM 區(qū)才 64 個(gè)字。大型機(jī)的 DM 可達(dá) 10K 以至幾十 K。此外還有其它一些內(nèi)部器件，了解某 PLC 性能時(shí)，也都必須掌握它。內(nèi)部器件也是 PLC 指令的操作數(shù)，不 弄清楚是無法編程的。 指令系統(tǒng) PLC 有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用 PLC 的重要方面。你不懂 PLC 指令怎么編程，沒有程序， PLC 又怎么工作？ PLC 的指令越來越多，越來越豐富。功能很強(qiáng)的指令，綜合多種作用的指令日見增多。 PLC 的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什么樣的 PLC 都總是有的。 數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令，用于進(jìn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，如十、一、 X、 / 等，可進(jìn)行整形數(shù)計(jì)算，有的 還可浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算；也可進(jìn)行邏輯量運(yùn)算，等等。 流程控制指令，用以控制程序運(yùn)行流程。 PLC 的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進(jìn)。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。流程控制指令也較多，運(yùn)用得好，可使程序簡練，并便于調(diào)試與閱讀。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄 PLC 及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對提高 PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 當(dāng)然，并不是所有的 PLC 都有上述那么多類的指令，也不是有的 PLC 僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個(gè)例子，說明要從哪幾個(gè)方面了解 PLC 指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎 樣影響 PLC 的性能。除了指令，為進(jìn)行通訊，PLC 還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了 PLC 的性能。 支持軟件 為了便于編制 PLC 程序，多數(shù) PLC 廠家都開發(fā)有關(guān)計(jì)算機(jī)支持軟件。從本質(zhì)上講， PLC 所能識別的只是機(jī)器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，以至高級語言，全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件。 助記符語言是最基本也是最簡單的 PLC 語言。它類似計(jì)算機(jī)的匯編語言， PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達(dá)的。這種語言僅使用文字符號，所使用的編程工具簡單，用簡易編程器即可。所以，多數(shù) PLC 都配備有這種語言。 梯形圖語言是圖形語言，它用類似于繼電器電路圖的符號表達(dá) PLC 實(shí)現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。這種語言與符號語言有對應(yīng)關(guān)系，很容易互相轉(zhuǎn)換，并便于電氣工程師了解與熟悉，故用得很普遍，幾乎所有的 PLC 都開發(fā)有這種語言。由于它是用圖形表達(dá)，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫面的編程器，才能使用它。多數(shù)是在計(jì)算機(jī)對 PLC 編程時(shí)，才使用這種語言。 流程圖語言，它也 是圖形語言，不過所用的符號不與電氣元件符號相似，而與計(jì)算機(jī)用的流程圖符號相似，便干計(jì)算機(jī)工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號語言也有一一對應(yīng)關(guān)系，只是它對應(yīng)的符號語言與梯形圖的對應(yīng)不一樣。熟悉計(jì)算機(jī)而又未從事過一般電氣工作的人員，樂于用這種語言對 PLC 編程。日本OMRON 公司開發(fā)的 F 系列機(jī)就是使用這種語言。 梯形圖與流程圖混合語言。這種語言，梯形圖與流程圖兩者兼用，可使 PLC程序結(jié)構(gòu)化。它用流程圖把 PLC 程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guān)系。這種混合語言有不同的 實(shí)現(xiàn)方法，而且多用于大型的 PLC 的編程。 高級語言， PLC 編程也可以使用高級語言，如 BASIC、 C 語言等?？梢栽?DOS，也可在 WINDOWS 平臺上運(yùn)行。關(guān)鍵在于要把用高級語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言，或直接轉(zhuǎn)換成 PLC 所能識別的機(jī)器語言。從根本上講，只要能實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)換的，什么高級語言都可以。而編寫這個(gè)轉(zhuǎn)換的軟件工作量很大，當(dāng)然應(yīng)由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。當(dāng)前不少 PLC 廠家已有提供。如 GE－ FANAC 的 PLC 就提供有可用 C 語言編程的軟件。再前進(jìn)一步，從理論上講使用自然語言編程也是完全可能的。只是要下力氣去開發(fā)， 以及市場有這個(gè)需要。 支持軟件不僅編制 PLC 程序需要，監(jiān)控 PLC 運(yùn)行，特別是監(jiān)視 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視 PLC 工作的功 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 能。 此外，也有專用于監(jiān)控 PLC 工作的軟件，它多與 PLC 的監(jiān)視終端連用。有的PLC 廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用 PLC 的組態(tài)軟件，用以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對 PLC 控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與 PLC 交換數(shù)據(jù)。