【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于模擬量 和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換 控制。 ? 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)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(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)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(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 ? 過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)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(zhuān)用的 PID 子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 ? 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到 別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 ? 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域仍在擴(kuò)展，在日本， PLC 的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域： 中小型過(guò)程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活 相 關(guān)連的機(jī)器、與環(huán)境 相 關(guān)連的機(jī)器，而且均有急速的上升趨勢(shì)。值得注意的是，隨著 PLC、 DCS 相互滲透，二者的界線日趨模糊的時(shí)候， PLC 從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴(kuò)展。 4. PLC的工作原理 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序 執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 而具體的工作原理又包含處理通信請(qǐng)求和自診斷檢查 兩個(gè)步驟，其具體原理流程如下圖。 輸 入 采 樣執(zhí) 行 用 戶(hù) 程 序處 理 通 信自 診 斷 檢 查改 寫(xiě) 輸 出 輸 入 采 樣處 理 通 信自 診 斷 檢 查改 寫(xiě) 輸 出 RUN模式 STOP模式 圖 41PLC的運(yùn)行模式 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(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)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(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 用戶(hù)程序執(zhí)行階段 在用戶(hù)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(hù)程序。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)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(duì)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。 即 在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O映象區(qū)或系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)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(huì)對(duì)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(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶(hù)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(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，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(hù)程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。 一般來(lái)說(shuō)， PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，即一個(gè)掃描周期等于讀取輸入、用戶(hù)程序執(zhí)行、處理通訊請(qǐng)求、自診斷檢查、改寫(xiě)輸出等所有時(shí)間的總和。 5. PLC程序設(shè)計(jì)介紹 PLC編程語(yǔ)言 無(wú)論是 PLC軟、硬件和 PC相比其體系結(jié)構(gòu)都是封閉不開(kāi)放的，各 個(gè)廠家的 PLC編程技術(shù)語(yǔ)言指令的表達(dá)方式也不一致。 因此各廠家的 PLC也不互相兼容，為此IEC于 1994年 5月公布了 PLC標(biāo)準(zhǔn)，即 IEC 61131，它由五部分組成：通用信息、設(shè)備與測(cè)試要求、編程語(yǔ)言、用戶(hù)指南和通信。而其中的第三部分 （ IEC 611313）是 PLC的編程語(yǔ)言，也是至今為止唯一的工業(yè)控制系統(tǒng)的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。目前已有越來(lái)越多的 PLC廠家提供符合 IEC 611313標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，而 IEC 611313也已經(jīng)成為 DSC(集散控制系統(tǒng) )、 IPC(工業(yè)控制計(jì)算機(jī) )、 PAC(可編程計(jì)算機(jī)控制器 )、FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) )、 SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 )以及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)事實(shí)上的軟件標(biāo)準(zhǔn)。 而 IEC 611313詳細(xì)的說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述中五種編程語(yǔ)言。 ? 順序功能圖 (Sequential Function Chart)； ? 梯形圖 (Ladder Diagram)； ? 功能塊圖 (Function Block Diagram)； ? 指令表 (Instruction List)； ? 結(jié)構(gòu)文本 (Structured Text)。 順 序 功 能 圖指 令 表功 能 塊 圖梯 形 圖結(jié) 構(gòu) 文 本 圖 51 PLC的編程語(yǔ)言 IEC 611313標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語(yǔ)言 —— 梯形圖和功能模塊圖，有兩種文字語(yǔ)言 —— 指令表和結(jié)構(gòu)文本，而順序功能圖可以理解為是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖，而且順序功能圖在這五種語(yǔ)言中是屬于最高級(jí)的語(yǔ)言。 ① 順序功能圖 在 PLC中，這是一種位于其他編程語(yǔ)言之上的圖形語(yǔ)言，用來(lái)編程控制順序控制程序。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作是順序功能圖中的三種主要元件。對(duì)目前大多數(shù) PLC來(lái)說(shuō)，順序功能圖還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需用其它編程語(yǔ)言（如梯形圖）將它轉(zhuǎn)化為 PLC的可執(zhí)行程序。因此，通常只 是將順序功能圖作為 PLC的輔助編程工具，而不是一種獨(dú)立的編程語(yǔ)言。 而順序功能圖有三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)（單系列）、選擇系列和并行系列。 ② 梯形圖 梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。是使用得最多的 PLC圖形編程語(yǔ)言。梯形圖與工廠的繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠熟悉繼電器控制的技術(shù)人員掌握，特別適合于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。 梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的功能塊圖組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，例如外部的開(kāi)關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來(lái)控 制外部的指示燈、交流接觸器和內(nèi)部的標(biāo)志位等。功能塊圖用來(lái)表示定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或者數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等指令。 PLC的梯形圖稱(chēng)為電路或程序，是一種軟件信息，是一種反映 PLC的輸入輸出控制邏輯關(guān)系的程序軟件，它與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖（硬件）電路不同，不是真正的物理（硬件）電路，一定不能把它們當(dāng)作硬件電路來(lái)看待。 ③ 功能塊圖 功能塊圖是一種類(lèi)似于數(shù)字邏輯電路的一種編程語(yǔ)言，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。該編程語(yǔ)言使用類(lèi)似于與門(mén)、或門(mén)的方框來(lái)表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量 。 ④ 指 令表程序 指令是程序的最小獨(dú)立單位，用戶(hù)程序是由若干條順序排列的指令構(gòu)成的。一條指令由一個(gè)操作碼和一個(gè)操作數(shù)組成，操作數(shù)由標(biāo)識(shí)符和參數(shù)組成。操作碼定義要執(zhí)行的功能，它告訴 CPU該執(zhí)行什么操作；操作數(shù)為執(zhí)行該操作所需要的信息，它告訴 CPU用什么去做。一般情況下，指令的操作數(shù)在 PLC的存貯器中。 ⑤ 結(jié)構(gòu)文本 結(jié)構(gòu)文本 是 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 611313標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專(zhuān)用的高級(jí)語(yǔ)言。與梯形圖相比，它能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫(xiě)程序非常簡(jiǎn)潔和緊湊 。 順序控制梯形圖的設(shè)計(jì)方法 起保停 電路的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法 起保停電路 僅僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令，無(wú)需編程元件做中間環(huán)節(jié)，各種型號(hào) PLC的指令系統(tǒng)都有相關(guān)