【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)字電路化成一種信號使負(fù)載動作或不動作。 三種類型： 繼電器輸出：有觸點、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載 晶體管輸出：無觸點、壽命長、直流負(fù)載 晶閘管輸出：無觸點、壽命長、交流負(fù)載 4．編程器 編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實驗室使用的就是手持編程器。二種是通過 PLC 的 RS232 口。與計算機(jī)相連。然后敲擊鍵盤。通過 NSTPGR 軟件（或 WINDOWS 下軟件）向 PLC 內(nèi)部輸入程序。 第二節(jié) PLC 的基本工作原理 一． PLC 采用 “ 順序掃描，不斷循環(huán) ” 的工作方式 1．每次掃描過 程。集中對輸入信號進(jìn)行采樣。集中對輸出信號進(jìn)行刷新。 2．輸入刷新過程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。 3．一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 4．元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 5．掃描周期的長短由三條決定。（ 1） CPU 執(zhí)行指令的速度（ 2）指令本身占有的時間（ 3）指令條數(shù) 6．由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入 /輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入 /輸出響應(yīng)延遲。 二． PLC 與繼電器控制系統(tǒng)、微 機(jī)區(qū)別 1． PLC 與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別 前者工作方式是 “ 串行 ” ，后者工作方式是 “ 并行 ” 。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 前者用 “ 軟件 ” ，后者用 “ 硬件 ” 。 2． PLC 與微機(jī)區(qū)別 前者工作方式是 “ 循環(huán)掃描 ” 。后者工作方式是 “ 待命或中斷 ” PLC 編程方式 PLC 最突出的優(yōu)點采用 “ 軟繼電器 ” 代替 “ 硬繼電器 ” 。用 “ 軟件編程邏輯 ” 代替 “ 硬件布線邏輯 ” 。 PLC 編程語言有梯形圖、布爾助記符語言，等等。尤其前兩者為常用。 梯形圖語言特點： 1．每個梯形圖由多個梯級組成。 2．梯形圖中左右兩邊的豎線表示假想的邏輯電源。當(dāng)某一梯級的邏輯運算結(jié)果為 “1” 時 ，有假想的電流通過。 3．繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而它的常開、常閉觸點可以出現(xiàn)無數(shù)次。 4．每一梯級的運算結(jié)果，立即被后面的梯級所利用。 5．輸入繼電器受外部信號控制。只出現(xiàn)觸點，不出現(xiàn)線圈。 第四節(jié) 主要技術(shù)性能 用戶程序存儲容量：是衡量可存儲用戶應(yīng)用程序多少的指標(biāo)。通常以字或 K 字為單位。 16位二進(jìn)制數(shù)為一個字，每 1024 個字為 1K 字。 PLC 以字為單位存儲指令和數(shù)據(jù)。一般的邏輯操作指令每條占 1 個字。定時 /計數(shù)，移位指令占 2 個字。數(shù)據(jù)操作指令占 2~4 個字。 2. PLC 的工作原理 當(dāng) PLC 投入運行后， 其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 (一 ) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周 期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二 ) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象 區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 (三 ) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 PLC 的真正輸 出 同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。 一般來說， PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。 PLC 的編程語言 PLC 的用戶程序是設(shè)計人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控 制要求，通過 PLC 編程語言的編制設(shè)計的。根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)（ IEC11313）。 PLC 的編程語言包括以下五種：梯形圖語言（ LD）、指令表語言（ IL）、功能模塊圖語言（ FBD）、順序功能流程圖語言（ SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語言（ ST）。 梯形圖語言（ LD） 梯形圖語言是 PLC 程序設(shè)計中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設(shè)計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。 梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計人員易于掌握。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應(yīng)用時，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對待。 圖 1 是典型的交流異步電動機(jī)直接啟動控制電路圖。圖 2 是采用 PLC 控制的程序梯形圖。 圖 1 交流異步電動機(jī)直接啟動電路圖 圖 2 PLC 梯形圖 指令表語言（ IL） 指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無計算機(jī)的情況下，適合采用 PLC 手持編程 器對用戶程序進(jìn)行編制。同時，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對應(yīng)，在 PLC 編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。圖 3 就是與圖 2PLC 梯形圖對應(yīng)的指令表。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 3 指令表 指令表表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計算機(jī) 的場合進(jìn)行編程設(shè)計；與梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系。其特點與梯形圖語言基本一致。 功能模塊圖語言（ FBD） 功能模塊圖語言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種 PLC 編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。圖 4 是對應(yīng)圖 1 交流異步電動機(jī)直接啟動的功能模塊圖編程語言的表達(dá)方式。 圖 4 功能模塊圖 功能模塊圖編程語言的特點：功能模塊圖程序設(shè)計語言的特點是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀性強(qiáng)，對于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計人員很容易掌握的編程；對規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減少。 順序功能流程圖語言（ SFC） 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制 系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。圖 5 是一個簡單的功能流程編程語言的示意圖。 圖 5 順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，由于機(jī)械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。 結(jié)構(gòu)化文本語言（ ST） 結(jié)構(gòu)化文本語言是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來描述程序的一種編程語言。它是類似于高級語言的一種編程語言。在大中型的 PLC 系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(guān)系。主要用于其他編 程語言較難實現(xiàn)的用戶程序編制。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 結(jié)構(gòu)化文本編程語言采用計算機(jī)的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù) PLC 制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語言與 BASIC語言、 PASCAL 語言或 C 語言等高級語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達(dá)方法及語句的種類等方面都進(jìn)行了簡化。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言的特點：采用高級語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運算；需要有一定的計算機(jī)高級語言的知識和編程技巧，對工程設(shè)計人員要求較高。直觀性和操作性較差。 不同型號的 PLC 編程軟件 對以上五種編