【文章內(nèi)容簡介】 于模擬量 和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換 控制。 ? 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、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)控制計算機， 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用。 ? 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算、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)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，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)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(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 與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(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 的應用領域仍在擴展，在日本， PLC 的應用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設備和機械的自動控制，擴展到以下應用領域： 中小型過程控制系統(tǒng)、遠程維護服務系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活 相 關連的機器、與環(huán)境 相 關連的機器，而且均有急速的上升趨勢。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候， PLC 從傳統(tǒng)的應用于離散的制造業(yè)向應用到連續(xù)的流程工業(yè)擴展。 4. PLC的工作原理 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， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 而具體的工作原理又包含處理通信請求和自診斷檢查 兩個步驟，其具體原理流程如下圖。 輸 入 采 樣執(zhí) 行 用 戶 程 序處 理 通 信自 診 斷 檢 查改 寫 輸 出 輸 入 采 樣處 理 通 信自 診 斷 檢 查改 寫 輸 出 RUN模式 STOP模式 圖 41PLC的運行模式 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)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結束后，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。 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。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?qū)τ捎|點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) 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(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。 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后， PLC就進入輸出刷新階段。在此期間， CPU按照 I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(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)動相應的外設。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)行的結果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區(qū)別。當然，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讀取輸入、用戶程序執(zhí)行、處理通訊請求、自診斷檢查、改寫輸出等所有時間的總和。 5. PLC程序設計介紹 PLC編程語言 無論是 PLC軟、硬件和 PC相比其體系結構都是封閉不開放的，各 個廠家的 PLC編程技術語言指令的表達方式也不一致。 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標準，即 IEC 61131，它由五部分組成：通用信息、設備與測試要求、編程語言、用戶指南和通信。而其中的第三部分 （ IEC 611313）是 PLC的編程語言，也是至今為止唯一的工業(yè)控制系統(tǒng)的編程語言標準。目前已有越來越多的 PLC廠家提供符合 IEC 611313標準的產(chǎn)品，而 IEC 611313也已經(jīng)成為 DSC(集散控制系統(tǒng) )、 IPC(工業(yè)控制計算機 )、 PAC(可編程計算機控制器 )、FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) )、 SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 )以及運動控制系統(tǒng)事實上的軟件標準。 而 IEC 611313詳細的說明了句法、語義和下述中五種編程語言。 ? 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)； ? 結構文本 (Structured Text)。 順 序 功 能 圖指 令 表功 能 塊 圖梯 形 圖結 構 文 本 圖 51 PLC的編程語言 IEC 611313標準中有兩種圖形語言 —— 梯形圖和功能模塊圖，有兩種文字語言 —— 指令表和結構文本，而順序功能圖可以理解為是一種結構塊控制程序流程圖，而且順序功能圖在這五種語言中是屬于最高級的語言。 ① 順序功能圖 在 PLC中，這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來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)換和動作是順序功能圖中的三種主要元件。對目前大多數(shù) PLC來說，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，而不是一種獨立的編程語言。 而順序功能圖有三種基本結構：順序結構（單系列）、選擇系列和并行系列。 ② 梯形圖 梯形圖程序設計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設計語言。是使用得最多的 PLC圖形編程語言。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，很容易被工廠熟悉繼電器控制的技術人員掌握，特別適合于開關量邏輯控制。 梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的功能塊圖組成。觸點代表邏輯輸入條件，例如外部的開關、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結果，用來控 制外部的指示燈、交流接觸器和內(nèi)部的標志位等。功能塊圖用來表示定時器、計數(shù)器或者數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理等指令。 PLC的梯形圖稱為電路或程序，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，一定不能把它們當作硬件電路來看待。 ③ 功能塊圖 功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的一種編程語言，有數(shù)字電路基礎的人很容易掌握。該編程語言使用類似于與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量 。 ④ 指 令表程序 指令是程序的最小獨立單位，用戶程序是由若干條順序排列的指令構成的。一條指令由一個操作碼和一個操作數(shù)組成，操作數(shù)由標識符和參數(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 結構文本 結構文本 是 國際標準 IEC 611313標準創(chuàng)建的一種專用的高級語言。與梯形圖相比，它能實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算，編寫程序非常簡潔和緊湊 。 順序控制梯形圖的設計方法 起保停 電路的順序控制梯形圖設計方法 起保停電路 僅僅使用與觸點和線圈有關的指令，無需編程元件做中間環(huán)節(jié)，各種型號 PLC的指令系統(tǒng)都有相關