【文章內容簡介】 能對其下一個十分確切的定義。1987 年 2 月，國際電工委員會（ IEC）對可編程控制器 （ PLC） 的定義是：可編程控制器是一種數學運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計。它采用一類可編程序的存儲器，用于其內部存 儲程序 .執(zhí)行邏輯運算 .順序控制 .定時 .計數和算術操作等 指令，并通過數字式和模塊式輸入 /輸出，控制各種類型的機械和生產過程。 PLC 及其有關外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體 .易于擴充功能的原則設計。 三 .PLC 的基本結構 PLC 實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機 相同，如 圖 所示 ： 圖 PLC 硬件結構 （ CPU） 中央處理單元（ CPU）是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據：檢查電源 .存儲器 .I/O 以 及警戒定時 器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤，當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算的結果送入 I/O 映象區(qū)或數據寄存器內。等所有的用戶程 序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行 。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 6 為了進一步提高 PLC 的可靠性， 靈活性， 近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔著將外部輸入的信號的狀態(tài)寫入映像寄存器區(qū)域，然后將結果送到輸出映像寄存器區(qū)域。 CPU 常用的微處理器有通用型微處理器，單片機和位片式計算機等。小型 PLC 的 CPU 多采用單片機或專用的 CPU。大型 PLC 的 CPU 多用位片式結構，具有高速數據處理能力。 I/O 接口電路 （ 1）輸入接口單元。 PLC 內部輸入電路作用是將 PLC 外部電路（如行程開關 .按鈕 .傳感器等）提供的 .符合 PLC 輸入電路要求的電壓信號，通過光耦電路送至 PLC內部電路。 （ 2）輸出接口單元。 PLC 輸出電路用來將 CPU 運算的結果變換成一定形式的功率輸出，驅動被控 負載（電磁鐵 .繼電器 .接觸器線圈等）。 PLC 輸出電路結構形式分為繼電器式 、 晶閘管式和晶體管輸出型等三種。 在繼電器式輸出中， CPU 可以根據程序執(zhí)行 的結果，使 PLC 內設繼電器線圈通電，帶動觸點閉合，通過繼 電器閉和的觸點，由外部電源驅動交 .直流負載。優(yōu)點是過載能力強，交 .直流負載皆宜。但存在動作速度較慢，且為有觸點系統(tǒng)，使用壽命有限等問題。 雙向晶閘管和晶體管輸出型輸出分別具有驅動交 .直流負載的能力。晶閘管輸出型 CPU 通過光耦電路的驅動，使雙向晶閘管通斷，可以驅動交流負載；晶體管輸出型 CPU 通過光耦電路的驅動，使雙晶體管通斷，驅動直流負載。優(yōu)點是兩者均為無觸點開關系統(tǒng)，不存在電弧現象，而且開關速度快，缺點是半導體器件的過載能力差。以上列舉了六類輸入和輸出 電路形式，各類 PLC 產品的輸入 .輸出電路結構形式均有所不同，但光耦隔離及阻容濾波等抗干擾措施是相似的。 PLC 接口電路分為 I/O 擴展接口電路和外設通信接口電路兩類 （ 1） I/O 擴接口電路 I/O 擴展接口電路用連接 I/O 擴展單元，可以用來擴充開關量 I/O 點數和增加模濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 7 擬量的 I/O 端子。 I/O 擴展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。 根據被控制對象對 PLC 控制系統(tǒng)的技術和要求，確定用戶所需的輸入 .輸出設備，據此確定 PLC 的 I/O 點數。 （ 2） 外設通信接口電路 通信接口電路用于連接手持編程器或 其他圖形編程器 .文本顯示器，并能組成PLC 的控制網絡。 PLC 通過 PC/PPI 電纜或使用 MPI 卡通過 RS485 接口和電纜與計算機連接，可以實現編程 .監(jiān)控 .聯網等功能。 PLC 內部配有一個專用開關式穩(wěn)壓電源，將交流 /直流供電電源轉化為 PLC 內部電源需要 的 工作 電源 （ 5V 直流）。當輸入端子為非干接點結構時，為外部輸入元件提供 24V 直流電源（僅供輸入點使用）。 四 .PLC 的特點 PLC 的功能非常強大，其內部具備很多功能，如時序 .計數器 .主控繼電器 .移位寄存器及中間寄存器等，能夠方便地實現 延時 、 鎖存 、 比較 、 跳轉和強制 I/O 等功能。 PLC 不僅可進行邏輯運算，算術運算，數據轉換以及順序控制，還可實現模擬運算 、 顯示 、 監(jiān)控 、 打印及報表生成等功能，并具有完善的輸入輸出系統(tǒng)。 PLC 能夠適應各種形式的開關量和模擬量的輸入控制 .輸出控制，還可以和其他計算機系統(tǒng) .控制設備共同組成分布式控制系統(tǒng)，實現成組數據傳送 .矩陣運算 .閉環(huán)控制 .排序與查表 .函數運算及快速中斷等功能。 PLC 的編程語言豐富，它可以分為梯形圖語言 .邏輯功能語言 .指令表 .和順序功能四種。特別是梯形圖語言，它直觀 .方便，我們只要有了通常的繼電接 觸器電路圖 .邏輯圖或邏輯方程，就等于它有了 PLC 系統(tǒng)的用戶程序，很適合電器工程技術人員操作和使用。 PLC 不需要像用計算機控制那樣在輸入輸出接口上做大量的工作。 PLC 的輸入接口和 輸出接口是已經按不同需求做好的，可直接與控制現場的設備相連的接口。如輸入借口可以與各種開關 .傳感器連接；輸出接口具有較強的驅動能力，可以直接與繼電器 .接觸器 .電磁閥等連接。不論是輸入接口或輸出接口，使用都很簡單。 PLC具有很強的監(jiān)控功能，利用編程器 .監(jiān)視器或觸摸屏等人機界面可對 PLC 的遠行狀濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 8 態(tài)進行監(jiān)控。 定可靠 由于 PLC 采用了微電子技術，大量的開關動作有無觸點的半導體電路來完成，同時還采用了屏蔽，濾波，隔離等抗干擾措施，所以其平均無故障時間在 2 萬小時以上。特別是在制造工藝上加強了抗干擾措施，例如輸入輸出都采用光電隔離，能有效的隔離 PLC 內部電路與輸入輸出電路之間的聯系，從而避免了有輸入輸出通道串入的干擾信號引起的誤動作。 PLC 還采用屏蔽，輸入延時濾波等軟 、 硬件措施，有效的防止空間電磁干擾，特別多高頻傳導干擾信號具有良好的抑制作用。所以這一切措施，都有效的保證了 PLC 在惡劣的工作環(huán)境下能正常地遠行。 織靈活 可編程控制器品種很多 ,小型 PLC 為整體結構，并外接 I/O 擴展機箱構成 PLC控制系統(tǒng)。中大型 PLC 采用分體模塊式結構，設有各種專有功能模塊（開關量 .模擬量輸入 /輸出模塊 .位控模塊 .伺服 .步進驅動模塊等）供選用和組合，由各種模塊組成大小和要求不同的控制系統(tǒng)。外部控制電路雖然仍為硬接線系統(tǒng)，但當受控對象的控制要求改變時，可以在線使用編程器 進行 修改用戶 程序來滿足新的控制要求，最大限度地縮短工藝更新所需要的時間 。 PLC 工作原理 一 ． 循環(huán)掃描的特點 寄存器的內容是由設備驅動的，在程序執(zhí) 行過程中的一個周期內輸入映像寄存器的值保持不變， CPU 采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像寄存器的值來控制程序的執(zhí)行。 ，讀輸入 、 輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。 、 修改次序會造成不同的執(zhí)行結果。 ，這是 PLC 的主要缺點。 在讀輸入階段， CPU 對各個輸入端子進行掃描，通過輸入電路將各輸入點的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。緊接著轉入用戶程序執(zhí)行階段， CPU 按照先左后右 、 先上后下的順序對每條指令進行掃描，根據輸入映 象寄存器和輸出映象寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時將執(zhí)行結果寫入輸出映象寄存器。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 9 二 ． PLC 中的存儲器 PLC 中的存儲器按用途分為系統(tǒng)程序存儲器 .用戶程序存儲器以及工作數據存儲器。 。 。 PLC 的指令的系統(tǒng)編寫的系統(tǒng)程序，它決定了 PLC 的功能，用戶不能更改其內容。 PLC 的編程語言 PLC 是通過程序對系統(tǒng)進行控制的，作為一種專用計算機，為了適應其應用領域，一定 有其專用的語言。 PLC 的編程語言有多種，如梯形圖 、 語句表 、 功能圖等。梯形圖編程語言是一種圖形語言，具有繼電器控制電路形象 .直觀的優(yōu)點；語句表編程語言類似計算機的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能，是 PLC 用戶程序的基礎元素。 PLC 的分類及性能指標 一 .按 I/O 點數容量分類 （ I/O 點數小于 256 點） 典型的小型機有 SIEMENS 公司的 S7200 系列 。 （ I/O 點數在 256— 1024 之間） 典型的中型機有 SIEMENS 公司的 S7300 系列 、 OMRON 公司的 C200H 系列。