【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 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(chǎng)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。 PLC 的基 本結(jié)構(gòu)和工作原理 1. PLC 的硬件結(jié)構(gòu) 可編程控制器主要由中央處理單元 (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。 PLC 硬件結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 (CPU) 可編程控制器中常用的 CPU 主要采用通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片式微處理器三種類型。 通用微處理器有 8080、 808 8028 80386 等；單片機(jī)有 803 8096等；位片式微處理器有 AM2900、 AM2903等。 FX2N可編程控制器使用的微處理器是 16 位的 8096 單片機(jī)。 可編程控制器配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。 系統(tǒng)存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)管理程序。 用戶存儲(chǔ)器：存放用戶編制的控制程序。 4. 輸 入接口電路 PLC通過(guò)輸入單元可實(shí)現(xiàn)將不同輸入電路的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成 PLC所需的標(biāo)準(zhǔn)電平供 PLC 進(jìn)行處理。 接到 PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。 PLC的輸入電路大都相同， PLC 輸入電路中有光耦合器隔離，并設(shè)有 RC 濾波器，用以消除輸入觸點(diǎn)的抖動(dòng)和外部噪聲干擾。 PLC 輸入電路通常有三種類型：直流 (12∽24)V 輸入、交流 (100∽ 120)V 輸入 和交直流 (12∽ 24)V 輸入 。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 4 5. 輸 出接口電路 PLC 的輸出有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。輸出端子有兩種接法：一種是輸出各自獨(dú)立，無(wú)公共點(diǎn)：各輸出端子各自形成獨(dú)立回路。一種為每 4∽ 8 個(gè)輸出點(diǎn)構(gòu)成一組，共有一個(gè)公共點(diǎn)：在輸出共用一個(gè)公共端子時(shí)，必須用同一電壓類型和同一電壓等級(jí)，但不同的公共點(diǎn)組可使用不同電壓類型和等級(jí)的負(fù)載，且各輸出公共點(diǎn)之間是相互隔離的。 6 電源 PLC 的供電電源一般是市電，也有用直流 24V 電源供電的。 利用編程器可將用戶程序輸入 PLC的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視 PLC的工作狀態(tài)。編程器一般分簡(jiǎn)易型和智能型。 8 .PLC 工作原理 （ 1） PLC 的工作方式：采用循環(huán)掃描方式。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。 注意：由于 PLC是掃描工作過(guò)程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。循環(huán)掃描過(guò)程如下： 用 戶 程 序 系 統(tǒng) 程 序 存儲(chǔ)器 外 設(shè) 接 口 擴(kuò) 展 接 口 擴(kuò) 展 單 元 其他外設(shè) 微處理器 CPU 電源部件 輸 出 部 件 輸 入 部 件 I/O I/O 編程器 驅(qū)動(dòng)受控軟 件 件 圖 21 PLC 硬件結(jié)構(gòu) 接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 5 （ 2）工作過(guò)程：主要分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。 1）內(nèi)部處理階段 在此階段， PLC 檢查 CPU 模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。 2）通信服務(wù)階段 在此階段， PLC 與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當(dāng) PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。 3）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斷狀態(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)入程序的執(zhí)行階段。 4）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。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。若用戶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)映象寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中。 5）輸出處理 程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即元件映象寄存器中的 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。 內(nèi)部處理 通信操作 輸入處理 程序執(zhí)行 輸出處理 停止 運(yùn)行 ） 圖 22 PLC 循環(huán)掃描 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 6 FX系列 PLC計(jì)數(shù)器（ C） FX2N 系列計(jì)數(shù)器分為內(nèi)部計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器兩類。 內(nèi)部計(jì)數(shù)器 內(nèi)部計(jì)數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時(shí)對(duì)內(nèi)部信號(hào)（如 X、 Y、 M、 S、 T 等）進(jìn)行計(jì)數(shù)。內(nèi)部輸入信號(hào)的接通和斷開時(shí)間應(yīng)比 PLC 的掃描周期稍長(zhǎng)。 （ 1） 16 位增計(jì)數(shù)器（ C0～ C199） 共 200 點(diǎn)，其中 C0～ C99 為通用型，C100～ C199 共 100 點(diǎn)為斷電保持型（斷電保持型即斷電后能保持當(dāng)前值待通電后繼續(xù)計(jì)數(shù)）。 （ 2） 32 位增 /減計(jì)數(shù)器（ C200～ C234） 共有 35 點(diǎn) 32 位加 /減計(jì)數(shù)器，其中 C200～ C219（共 20 點(diǎn)）為通用型， C220～ C234（共 15 點(diǎn)）為斷電保持型。這類計(jì)數(shù)器與 16 位增計(jì)數(shù)器除位數(shù)不同外，還在于它能通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)加 /減雙向計(jì)數(shù)。設(shè)定值范圍均為 214783648～ +214783647（ 32 位）。 高速 計(jì)數(shù)器（ C235～ C255） 高速計(jì)數(shù)器與內(nèi)部計(jì)數(shù)器相比除允許輸入頻率高之外，應(yīng)用也更為靈活，高速計(jì)數(shù)器均有斷電保持功能，通過(guò)參數(shù)設(shè)定也可變成非斷電保持。 FX2N 有C235～ C255 共 21 點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器。適合用來(lái)做為高速計(jì) 數(shù)器輸入的 PLC 輸入端口有 X0～ X7。 X0～ X7 不能重復(fù)使用，即某一個(gè)輸入端已被某個(gè)高速計(jì)數(shù)器占用，它就不能再用于其它高速計(jì)數(shù)器，也不能用做它用。各高速計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的輸入端如表 1 所示。 高速計(jì)數(shù)器可分為四類： （ 1）單相單計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器（ C235～ C245） 其觸點(diǎn)動(dòng)作與 32 位增/減計(jì)數(shù)器相同，可進(jìn)行增或減計(jì)數(shù)（取決于 M8235～ M8245 的狀態(tài)）。 （ 2）單相雙計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器（ C246～ C250） 這類高速計(jì)數(shù)器具有二個(gè)輸入端，一個(gè)為增計(jì)數(shù)輸入端，另一個(gè)為減計(jì)數(shù)輸入端。利用 M8246～M8250 的 ON/OFF 動(dòng)作可監(jiān)控 C246～ C250 的增記數(shù) /減計(jì)數(shù)動(dòng)作。 （ 3）雙相高速計(jì)數(shù)器（ C251～ C255） A 相和 B 相信號(hào)決定計(jì)數(shù)器是增計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)。當(dāng) A 相為 ON 時(shí)， B 相由 OFF 到 ON，則為增計(jì)數(shù)；當(dāng) A 相為 ON 時(shí)，若 B 相由 ON 到 OFF，則為減計(jì)數(shù) 。 FX系列 PLC定時(shí) 器（ T） PLC 中的定時(shí)器（ T）相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的通電型時(shí)間繼電器。它可以提供無(wú)限對(duì)常開常閉延時(shí)觸點(diǎn)。定時(shí)器中有一個(gè)設(shè)定值寄存器（一個(gè)字長(zhǎng)），一個(gè)當(dāng)前值寄存器（一個(gè)字長(zhǎng)）和一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)其輸出觸點(diǎn)的映象寄存器（一個(gè)二進(jìn) 制位），這三個(gè)量使用同一地址編號(hào)。但使用場(chǎng)合不一樣，意義也不同。 FX2N 系列中定時(shí)器時(shí)可分為通用定時(shí)器、積算定時(shí)器二種。它們是通過(guò)對(duì)一定周期的時(shí)鐘脈沖的進(jìn)行累計(jì)而實(shí)現(xiàn)定時(shí)的，時(shí)鐘脈沖有周期為 1ms、10ms、 100ms 三種，當(dāng)所計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作。設(shè)定值可用常數(shù) K 或數(shù)據(jù)寄存器 D 的內(nèi)容來(lái)設(shè)置。 通用定時(shí)器 通用定時(shí)器的特點(diǎn)是不具備斷電的保持功能，即當(dāng)輸入電路斷開或停電時(shí)定時(shí)器復(fù)位。通用定時(shí)器有 100ms 和 10ms 通用定時(shí)器兩種。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 7 （ 1） 100ms 通用定時(shí)器（ T0～ T199） 共 200 點(diǎn)，其中 T192～ T199 為子程序和中斷服務(wù)程序?qū)Ｓ枚〞r(shí)器。這類定時(shí)器是對(duì) 100ms 時(shí)鐘累積計(jì)數(shù)，設(shè)定值為 1～ 32767，所以其定時(shí)范圍為 ～ 。 積算定時(shí)器 積算定時(shí)器具有計(jì)數(shù)累積的功能。在定時(shí)過(guò)程中如果斷電或定時(shí)器線圈OFF，積算定時(shí)器將保持當(dāng)前的計(jì)數(shù)值（當(dāng)前值），通電或定時(shí)器線圈 ON 后繼續(xù)累積，即其當(dāng)前值具有保持功能 ,只有將積算定時(shí)器復(fù)位 ,當(dāng)前值才變?yōu)?0。 （ 1） 1ms 積算定時(shí)器（ T246～ T249） 共 4 點(diǎn) ,是對(duì) 1ms 時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的，定時(shí)的時(shí)間范圍為 ～ 。 （ 2） 100ms 積算定時(shí)器（ T250～ T255） 共 6 點(diǎn) ,是對(duì) 100ms 時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的定時(shí)的時(shí)間范圍為 ～ 。 FX系列 輔助繼電器（ M） 輔助繼電器是 PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。 輔助繼電器不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，負(fù)載只能由輸出繼電器的外部觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器的常開與常閉觸點(diǎn)在 PLC 內(nèi)部編程時(shí)可無(wú)限次使用。 輔助繼電器采用 M 與十進(jìn)制數(shù)共同組成編號(hào)（只有輸入輸出繼電器才用八進(jìn)制數(shù)）。 通用輔助繼電器 （ M0～ M499） FX2N 系列共有 500 點(diǎn)通用輔助繼電器。通用輔助繼電器在 PLC 運(yùn)行時(shí)，如果電源突然斷電，則全部線圈均 OFF。當(dāng)電源再次接通時(shí)，除了因外部輸入信號(hào)而變?yōu)?ON 的以外，其余的仍將保持 OFF 狀態(tài)，它們沒(méi)有斷電保護(hù)功能。通用輔助繼電器常在邏輯運(yùn)算中作為輔助運(yùn)算、狀態(tài)暫存、移位等。 根據(jù)需要可通過(guò)程序設(shè)定，將 M0～ M499 變?yōu)閿嚯姳３州o助繼電器。 斷電保持輔助繼電器 （ M500～ M3071） FX2N 系列有 M500～ M3071 共 2572 個(gè)斷電保持輔助繼電器。它與普通輔助繼電器不同的是具有斷電保護(hù)功能，即能記憶電源中斷瞬時(shí)的狀態(tài)，并在重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)。它之所以能在電源斷電時(shí)保持其原有的狀態(tài)，是因?yàn)殡娫粗袛鄷r(shí)用 PLC 中的鋰電池保持它們映像寄存器中的內(nèi)容。其中 M500～M1023 可由軟件將其設(shè)定為通用輔助繼電器 特殊輔助繼電器 PLC 內(nèi)有大量的特殊輔助繼電器，它們都有各自的特殊功能。 FX2N 系列中有 256 個(gè)特殊輔助繼電器，可分成觸點(diǎn)型和線圈型兩大類 （ 1）觸點(diǎn)型 其線圈由 PLC 自動(dòng)驅(qū) 動(dòng)，用戶只可使用其觸點(diǎn)。例如： M8000：運(yùn)行監(jiān)視器（在 PLC 運(yùn)行中接通）， M8001 與 M8000 相反邏輯。 M8002：初始脈沖（僅在運(yùn)行開始時(shí)瞬間接通）， M8003 與 M8002 相反邏輯。 M801 M801 M8013 和 M8014 分別是產(chǎn)生 10ms、 100ms 、 1s 和 1min時(shí)鐘脈沖的特殊輔助繼電器。 （ 2）線圈型 由用戶程序驅(qū)動(dòng)線圈后 PLC 執(zhí)行特定的動(dòng)作。例如： M8033：若使其線圈得電，則 PLC 停止時(shí)保持輸出映象存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容。 M8034：若使其線圈得電，則將 PLC 的輸出全部 禁止。 M8039：若使其線圈得電，則 PLC 按 D8039 中指定的掃描時(shí)間工作。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 8 FX系列 PLC輸出繼電器（ Y） 輸出繼電器是用來(lái)將 PLC內(nèi)部信號(hào)輸出傳送給外部負(fù)載（用戶輸出設(shè)備）。輸出繼電器線圈是由 PLC內(nèi)部程序的指令驅(qū)動(dòng)，其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元對(duì)應(yīng)的硬觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 每個(gè)輸出繼電器在輸出單元中都對(duì)應(yīng)有維一一個(gè)常開硬觸點(diǎn)，但在程序中供編程的輸出繼電器，不管是常開還是常閉觸點(diǎn)，都可以無(wú)數(shù)次使用。 FX 系列 PLC 的輸出繼電器也是八進(jìn)制