【文章內(nèi)容簡介】 （ 5）指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指一臺可編程控制器指令的總和，它是衡量可編程控制器功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。 第四節(jié) 可編程控制器的分類 通常 PLC 產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類。 （ 1）按結(jié)構(gòu)形式分類 按結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式和模塊式兩類。整體式的 PLC 是將電源、 CPU、存儲器、輸入 /輸出單元等各個(gè)功能部件集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，從而具有結(jié)構(gòu)經(jīng)湊、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，許多小型 PLC 多采用這種機(jī)構(gòu)。模塊式的 PLC 將各個(gè)功能部件做成獨(dú)立模塊，如電源模塊、 CPU 模塊、 I/O 模塊等，然后進(jìn)行組合。 （ 2）按控制規(guī)模分類 按控制規(guī)模大小，可分為小型、中型和大型 PLC 三種類型。 1）小型 PLC。 型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 256 點(diǎn)以下，存儲容量在 2K 步以 內(nèi)，其中輸入輸出點(diǎn)數(shù)小于 64 點(diǎn)的 PLC 又稱為超小型或微型 PLC，具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能。 2）中型 PLC。 中型 PLC 的開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)通常在 256~2048 點(diǎn)之間，用戶程序存儲器的容量為 2~8KB，除具有小型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量I/O、數(shù)字計(jì)算、過程參數(shù)調(diào)節(jié)，如比例、積分、微分（ PID）調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、遠(yuǎn)程 I/O 及通信聯(lián)網(wǎng)功能。 3）大型 PLC。 大型 PLC 也稱為高檔 PLC， I/O 點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上，用戶程序存儲容量在 8K 以上，其中 I/O 點(diǎn)數(shù)大于 8192 點(diǎn)的又稱為超大型 PLC，除具有中型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運(yùn)算、監(jiān)視、記錄、打印等功能，以及強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠(yuǎn)程控制等功能。 第五節(jié) PLC 系統(tǒng)的組成 PLC 是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)上與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似，也是有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成 。 PLC的硬件結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的 PLC 控制 11 一套 PLC 系統(tǒng)在硬件上由以下幾部分組成： （ 1） 中央處理器 (CPU) 與計(jì)算機(jī)一樣，是 PLC 的核心部件。 （ 2） 存儲器 PLC 配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。 （ 3） 輸入 /輸出（ I/O）接口電路。 （ 4） 電源。 （ 5） 擴(kuò)展單元。 （ 6） 外部設(shè)備。 PLC的軟件 PLC 的軟件是指 PLC 所使用的各種程序的集合。它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶程序（用戶軟件）組成。 （ 1） 系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序，輸入譯碼程序及診斷程序等。 （ 2） 用戶程序 用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用 PLC 的編程語言（如梯形圖）編制的應(yīng)用程序。 第六節(jié) 可編程控制器的工作方式 可編程控制器在進(jìn)入 RUN 狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳 轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的循序逐條執(zhí)行程序，即按循序逐條執(zhí)行程序直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。 可編程控制器工作的掃描過程包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。 PLC 完成一次掃描過程所需的時(shí)間成為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)。 第七節(jié) PLC 的編程語言 PLC 的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用的較多，流程圖語言也在許多場合被采用。 1. 梯形圖語言 （ 1） 梯形圖從上至下編寫，每一行從左至右順序編寫。 PLC 程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致。 第 (N1)個(gè)掃描周期 輸出刷新 第 (N+1)個(gè)掃描周期 輸入采樣 第 N 個(gè)掃描周期 輸入采樣 輸出刷新 用戶程序執(zhí)行 機(jī)械手的 PLC 控制 12 （ 2） 圖左、右邊垂直線稱為起始母線、終止母線。每一邏輯行必須從起始母線開始畫起，終止母線可以省略。 （ 3） 梯形圖中的觸點(diǎn)有兩種，即動合觸點(diǎn)和動斷觸點(diǎn)。 （ 4） 梯形圖的最右端必須連接輸出元素。 （ 5） 梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。 2. 助記符語言 助記符語言是 PLC 命令的語言表達(dá)式。用梯形圖編程 雖然直觀、簡便，但要求 PLC 配置較大的顯示器放可輸入圖形符號，這在有些小型機(jī)上常難以滿足，所以助記符語言也是一種較常用的一種編程方式。不同型號的 PLC，其助記符語言也不同，但其基本原理是相近的。編程時(shí)，一般先跟據(jù)要求編制梯形圖語言，然后再根據(jù)梯形圖轉(zhuǎn)換成助記符語言。 3. 順序功能圖語言 順序功能圖 SFC 是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法，主要由 “ 步 ” 、“ 轉(zhuǎn)移 ” 及 “ 有限線段 ” 等元素組成，它將一個(gè)完整的控制工程分為若干個(gè)階段(狀態(tài) )，各階段具有不同的動作，階段間有一定的轉(zhuǎn)換條件，條件滿足就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，上一狀態(tài) 動作結(jié)束，下一動作開始。 第八節(jié) FX2N 系列 PLC FX2N系列 PLC的內(nèi)部資源 各種不同型號和檔次的 PLC 具有不同數(shù)量和功能的內(nèi)部資源，但構(gòu)成 PLC基本特征的內(nèi)部軟元件是類似。下例為 FX2N 系列小型 PLC 的內(nèi)部資源。 （ 1） 輸入觸點(diǎn) X （ 2） 輸出繼電器 Y （ 3） 內(nèi)部繼電器 M （ 4） 定時(shí)器 T （ 5） 計(jì)算器 C （ 6） 數(shù)據(jù)寄存器 D、 V、 Z （ 7） 常數(shù)指針 FX2N系列 PLC的基本順控指令 1. FX2N 系列可編程控制器的基本順序控制指令的助記符、功能、對應(yīng)梯形圖及可用軟元件如下表所示： 機(jī)械手的 PLC 控制 13 第九節(jié) PLC 的應(yīng) 用領(lǐng)域 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可 編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 運(yùn)動控制 機(jī)械手的 PLC 控制 14 PLC 可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。 PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。