【文章內(nèi)容簡介】 。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC等各種工業(yè)控制中。加上 PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 (三 )易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開 關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 (四 )系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 (五 )體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗 僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 10 第六節(jié) PLC 的優(yōu)點 （一） 實現(xiàn)成本低 由于可以直接利用已有的配電網(wǎng)絡作為傳輸線路，所以不用進行額外布線，從而大大減少了網(wǎng)絡的投資，降低了成本。 （二） 范圍廣 電力線是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡，它的規(guī)模是其他任何網(wǎng)絡無法比擬的。 PLC可以輕松地滲透到每個家庭，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造極大的空間。 （三） 高速率 PLC 能夠提供高速的傳輸。目前，其傳輸速率依設備廠家的不同而 之間。遠遠高于撥號上網(wǎng)和 ISDN，比 ADSL 更 快！足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡上的各種應用。更高速率的 PLC 產(chǎn)品正在研制之中。 （四） 永遠在線 PLC 屬于 即插即用 ，不用煩瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡！ （五） 便捷不管在家里的哪個角落，只要連接到房間內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有 PLC 帶來的高速網(wǎng)絡享受 。 第七節(jié) PLC 的應用領域 目前， PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類 ： （一） 開關量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣 泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 （二） 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，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。 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 11 （三） 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(gòu)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(gòu)，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。 （四） 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。 （五） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、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)。 （六） 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。 第八節(jié) PLC 的國內(nèi)外狀況 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 1968年美國 GM（通用汽車）公司提出取 代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制出陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 12 了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable ,是世界上公認的第一臺PLC。 限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。 20 世紀70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟 悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的 PLC 為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC）。 20世紀 70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小 型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、 PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀 80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 30%40%。在這時期， PLC在處理模擬量能力、 數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。 20 世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車 、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 13 我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設備及產(chǎn)品中不斷擴大了 PLC 的應用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列、杭州機床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的 YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的 PLC 生產(chǎn) 廠家。可以預期，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入， PLC 在我國將有更廣闊的應用天地。 21 世紀， PLC 會有更大的發(fā)展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面， 會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。 第三章 三菱 PLC 的基本指令 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 14 第一節(jié) 基本輸入指令 （一）關電源，將手持編程器 FX－ 10P— E 或 FX－ 20P— E 連接電纜，電纜另一頭接至 PLC 主機的編程器插座中，并將主機工作方式選擇（ STOP/RUN）撥至“ STOP”位置。 (二 )按下 PLC 的電源開關， PLC 主機通電，“ POWER”燈亮，手持編程器在液晶窗口顯示自檢內(nèi)容。 (三 )寫入程序前，需對 PLC“ RAM”全部清零，當液晶顯示屏上顯示全是“ NOP”時，即可輸入程序。清零方法如圖 所示。 圖 PLC 清零方法 (四 )程序的輸入，需要先按功能編輯鍵，鍵盤上分別有 RD/WR、 INS/DEL、 MNT/TEST等字符分別代表讀 /寫、插入 /刪除和監(jiān)控 /測試 功能。其功能為后按者有優(yōu)先權(quán)。例如第一次按 RD/WR 鍵讀出為 R，再按一次即為寫入 W，再按一次又變成 R。 W、 R、 I、D、 M 和 T 功能字符分別顯示在液晶顯示窗的左上角。 (五 )輸入程序如圖 ，進行編程訓練操作。 圖 編程實例 實現(xiàn)編程操作如圖 。 (a) 鍵盤操作 (b) 顯示 圖 編程操作 (六 )輸入完程序后，可按圖 操作鍵進行程序檢查。 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 15 圖 程序檢查 圖 基本指令程序 (七 )組合電路的 PLC 編程 如圖 、 所示，根據(jù)梯形圖編寫指令表，分別接通 PLC 輸入端開關為 ON或 OFF，觀察 PLC 輸出結(jié)果。 圖 組合電路指令程序（ 1） 圖 組合電路指令程序（ 2） (八 )置位、復位和脈沖指令的編程 如圖 所示，根據(jù)梯形圖編寫指令表，分別接通 PLC 輸入端開關為 ON 或 OFF，觀察 PLC 輸出結(jié)果。當 X0閉合時， Y0 有輸出，即使 X0 斷開， Y0 仍然保持有輸出；陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 16 當 X1 閉合時， Y0無輸出。當 X2 閉合時， Y1 有輸出，當 X3閉合時， Y1 仍然有輸出，只有當 X3 再斷開時， Y1 無輸出。 圖 置位、復位和脈沖電路指令程序 第二節(jié) 棧及主控指令 一、棧指令 棧指令編程梯形圖實例如圖 所示。 圖 棧指令編程實例 （一）按圖 。 （二）運行該程序，當 X0=1(ON)時，觀察輸出狀態(tài)。 Y0 的狀態(tài)取決于 X1 或 X2 的狀態(tài)。 Y1 的狀態(tài)取決于 X X4 相與或 X X6 相與的狀態(tài)。 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 17 Y2 狀態(tài)取決于 X7的狀態(tài)。 Y3 狀態(tài)取決于 X7及 X10 或 X11 的狀態(tài)。 （三）置 X0＝ 0時，觀察 Y0Y3 的狀態(tài)。 二、主控指令 主控指令編程梯形圖實例 如圖 所示 圖 主控指令編程實例 （一）按圖 輸入程序。 （二）執(zhí)行程序，依次分別使 X0、 X X X X4及 X5 為 ON，輸 出應依次為 Y0、 Y1 及 Y2 為 ON。 第三節(jié) 定時器和計數(shù)器 一、定時器指令 定時器指令的梯形圖和語句表如圖 所示： 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 18 圖 定時器梯形圖語句表 （一）按圖 輸入程序。 （二）運行程序，觀察輸出結(jié)果。當 X1， X2 閉合時，定時器 T0 和 T33開始計