【文章內容簡介】 在系統中的作用，可分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器。 系統程序是對整個 PLC 系統進行調度、管理監(jiān)視及服務的程序，控制和完成 PLC各種功能。這些程序有 PLC 制造廠家設計提供，固化在 ROM 中， 用戶不能直接存取及修改。系統程序存儲器容量的大小，決定系統程序的大小和復雜程度，也決定 PLC 的功能。用戶程序是用戶在各自控制系統中開發(fā)的程序，大都存放在 RAM 存儲器中。因此使用者可以對用戶程序進行修改。為保證掉電時不會丟失存儲的信息，一般用鋰電池作為備用電源。用戶程序存儲器容量的大小，決定用戶控制系統 ’的控制規(guī)模和復雜程度。 （ 3） 輸入、輸出接口電路 輸入、輸出接口電路是 PLC 與現場 I／ O 設備相連接的部件。 PLC 將輸入信號轉換為 CPU 能夠接收和處理的信號。通過用戶程序的運算，把結果用過輸出模塊 給執(zhí)行機構。 （ 4） 電源 PLC 的電源一般采用 AC～ 220V 電源 ， 經整流、濾波、穩(wěn)壓后變換成供 PLC 的 CPU、存儲器等電路工作所需的直流電壓。為保證 PLC 工作可靠，大都采用開關型穩(wěn)壓電源。有的 PLC 還向外部提供 24V 直流電源。 （ 5） 外設接口 外設接口是在主機外殼上與外部設備配接的插座，通過電纜線可配接編程器、計算機、打印機、 EPROM 寫入器等。 （ 6） I／ O 擴展接口 I／ O 擴展接口用來擴展輸入、輸出點數。當用戶輸入、輸出點數超過主機的范圍時，可通過 I／ O 擴展接口與 I／ O 擴展單元相接，以擴充 I／ O 點數。 A／ D 和 D／ A 6 單元及鏈接單元一般也通過該接口與主機連接 [7]。 PLC 的基本工作原理 當 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，可編程邏輯控制器的 CPU 以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 （ 1） 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應的單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶 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)和數據發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會改變。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。 （ 2） 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器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成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據 邏輯運算 的結果，刷新該邏輯線圈在系統 RAM 存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(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。 即在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內的狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在 I/O 映象區(qū)或系統 RAM 存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排 在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。即使用 I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 （ 3） 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間， CPU 7 按照 I/O 映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正 輸出 [8]。 組態(tài)軟件 組態(tài)軟件的基本概念 組態(tài) 軟件 ，又稱組態(tài) 監(jiān)控 系統軟件。譯自英文 SCADA， 即 Supervisory Control and Data Acquisition（數據采集與監(jiān)視控制）。它是指一些數據采集與過程控制的專用 軟件 。它們處在 自動控制系統 監(jiān)控層一級的 軟件 平臺和 開發(fā)環(huán)境 ，使用靈活的組態(tài)方式 （而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統通用性問題。其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現和完成監(jiān)控層的各項功能 ，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和 I/O 產品，與高可靠的工控 計算機 和網絡系統結合，可向控制層和 管理層 提供軟硬件的全部接口，進行系統集成。 組態(tài) 軟件 在國內是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為 “組態(tài)式監(jiān)控軟件 ”。 “組態(tài)（ Configure） ”的含義是 “配置 ”、 “設定 ”、 “設置 ”等意思，是指用戶通過類似 “搭積木 ”的簡單方式來完成自己所需要的 軟件 功能，而不需要編寫計算機程序，也就是所謂的 “組態(tài) ”。它有時候也稱為 “二次開發(fā) ”，組態(tài) 軟件 就稱為 “二次開發(fā)平臺 ”。 “監(jiān)控（ Supervisory Control） ”，即 “監(jiān)視和控制 ”，是指通過計算機信號對自動化設備或過程進行監(jiān)視、控制和管理 [9]。 組態(tài)軟件的功能 組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功 能： （ 1）強大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運行于 Windows 環(huán)境下，充分利用 Windows 的圖形功能完善界面美觀的特點，可視化的 m 風格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時間。豐富的圖形控件和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向導。提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使界面生動、直觀。 8 （ 2）良好的開放性。社會化的大生產，使得系統構成的全部軟硬件 不可能出自一家公司的產品， “異構 ”是當今控制系統的主要特點之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協議互聯，支持多種硬件設備。開放性是衡量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標。 組態(tài)軟件向下應能與低層的數據采集設備通信，向上能與管理層通信，實現上位機與下位機的雙向通信。 （ 3） 豐富的功能模塊。提供豐富的控潲功能庫，滿足用戶的測控要求和現場要求。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控 、產生功能報表、 顯示歷史曲線、實時曲線、提醒報警等功能，使系統具有良好的人機界面，易于操作，系統既適用于單機集中式控制、DCS 分布式控制，也可以 是帶遠程遇信能力的遠程測控系統。 （ 4）強大的數據庫。配有實時數據庫，可存儲各種數據，如模擬量、離散量、字符型等，實現與外部設備的數據交換。 （ 5）可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據自己的需要編寫程序，增強圖形界面 （ 6）周密的系統安全防范，對不同的操作者，賦予不同的操作權眼，保證整個系統的安全可靠運行。 （ 7）仿真功能．捉供強大的仿真功能使系統并行設計，從而縮短開發(fā)周期。 國內外組態(tài)軟件品牌 （ 1） InTouch： Wonderware（萬維公司）是 Invensys plc“生 產管理 ”部的一個運營單位，是全球工業(yè)自動化 軟件 的領先供應商。 Wonderware 的 InTouch 軟件 是最早進入中國的組態(tài)軟件。在 80 年代末、 90 年代初，基于 的 InTouch 軟件 曾讓我們耳目一新，并且 InTouch 提供了豐富的圖庫。但是，早期的 InTouch 軟件 采用 DDE 方式與 驅動程序 通信，性能較差，最新的 版已經完全基于 32 位的 Windows 平臺，并且提供了 OPC 支持。 （ 2） IFix： GE Fanuc 智能設備公司由美國通用電氣公司（ GE）和日本 Fanuc 公司合資組建，提供自動化硬件和 軟件 解決方案，幫助用戶降低成本，提高效率并增強其盈利能力。 Intellution 公司以 Fix 組態(tài) 軟件 起家， 1995 年被艾默生收購，現在是愛默生集團的全資子公司， 軟件提供 工控 人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的 驅動程序（需單獨購買）。上世紀 90 年代末， Intellution 公司重新開發(fā)內核，并將重新開發(fā)新的 9 產品系列命名為 iFiX。在 iFiX 中， Intellution提供了強大的組態(tài)功能，將 FIX 原有的 Script語言改為 VBA（ Visual Basic For Application），并且在內部集成了 微軟 的 VBA 開發(fā)環(huán)境 。為了解決兼容問題， iFIX 里面提供了程序叫 FIX Desktop，可以 直接在 FIX Desktop中運行 FIX 程序。 Intellution 的產品與 Microsoft 的 操作系統 、網絡進行了緊密的集成。Intellution 也是 OPC（ OLE for Process Control）組織的發(fā)起成員之一。 iFiX 的 OPC 組件和 驅動程序 同樣需要單獨購買。 2021 年， GE Fanuc 公司又從 愛默生 集團手中，將 intellution 公司收購。 2021 年 12 月 11 日 ，通用電氣公司（ 紐約證券交易所 ： GE）和 FANUC 公司宣布，兩家公司完成了 GE Fanuc 自動化公司合資公司的解散協議。根據該協議，合資公司業(yè)務將按照其起初來源和比例各自歸還給其母公司，該協議并使股東雙方得以將重點放在其各自現有業(yè)務，謀求在其各自專長的核心業(yè)內的發(fā)展。目前， iFIX 等原 intellution 公司產品均歸 GE 智能平臺（ GEIP)。 （ 3） Citech： 悉雅特集團（ Citect）是世界領先的提供工業(yè)自動化系統、設施自動化系 統、實時智能信息和新一代 MES 的獨立供應商。 CiT 公司的 Citech 也是較早進入 中國市場 的產品。 Citech 具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是 工控 用戶。 Citech 提供了類似 C 語言的 腳本語言 進行二次開發(fā)，但與 iFix 不同的是， Citech 的腳本語言并非是 面向對象 的，而是類 似于 C 語言，這無疑為用戶進行二次開發(fā)增加了難度。 （ 4） WinCC： 西門子自動化與驅動集團 (Aamp。D）是西門子股份公司中最大的集團之一，是西門子工業(yè)領域的重要組成部分。 Siemens 的 WinCC 也是一套完備的組態(tài) 開發(fā)環(huán)境 ， Simens 提供 類 C 語言 的 腳本 ，包括一個調試環(huán)境。 WinCC 內嵌 OPC 支持，并可對 分布 式系統 進行組態(tài)。 通用的應用程序，適合所有工業(yè)領域的解決方案；多語言支持，全球通用 ； 可以集成到所有自動化解決方案內；內置所有操作和管理功能，可簡單、有效地進行 組態(tài) ；可基于 Web 持續(xù)延展，采用開放性標準，集成簡便；集成的 Historian 系統作為 IT 和商務集成的平臺；可用選件和附加件進行擴展 ； “全集成自動化 ” 的組成部分，適用 于所有工業(yè)和技術領域的解決方案。 WinCC 的結構較復雜，用戶最好經過 Siemens 的培訓以掌握 WinCC 的應用。 10 （ 5） Movicon： 是意大利自動化 軟件 供應商 PROGEA 公司開發(fā)。該公司自 1990 年開始開發(fā)基于 Windows 平臺的自動化監(jiān)控 軟件 ，可在同一開發(fā)平臺完成不同運行環(huán)境的需要。特色之處在于完全基于 XML，又集成了 VBA 兼容的 腳本語言 及類似 STEP7指令表的軟邏輯功能。 （ 6） GENESIS 64： 美國著名獨立組態(tài)軟件供應商，創(chuàng)立于 1986 年。在 HMI/SCADA產品和管理可視化開發(fā)領域 一直處于世界領先水平 ， ICONICS 同時也是微軟的金牌合作伙伴，其產品是建立在開放的工業(yè)標準之上的。 2021 年推出了業(yè)內首款集傳統 SCADA、3D、 GIS 于一體的組態(tài)軟件 GENESIS 64。 GENESIS64 作為基于 .NET 64bit 平臺全新設計的產品，為客戶提供一個 360 三維操作視景。