【文章內(nèi)容簡介】 輸出電路輸出電路的作用是將PLC的輸出控制信號轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動KM線圈和HL1指示燈的信號。PLC內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器除了PLC內(nèi)部控制電路提供編程用的常開觸頭和常閉觸頭外，還為輸出電路提供一個常開觸頭與輸出端口相連，該觸頭稱為內(nèi)部硬觸頭，是一個內(nèi)部物理常開觸頭。通過該觸頭驅(qū)動外部的KM線圈和HL1指示燈等負載，而KM線圈再通過主電路中KM主觸頭去控制電動機M的起動與停止。驅(qū)動負載的電源由外電部電源提供，PLC的輸出端口中還有輸出電源用的COM公共端。內(nèi)部控制電路內(nèi)部控制電路由按照被控電動機實際控制要求編寫的用戶程序形成，其作用是按照用戶程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對輸入、輸出信號的制信號驅(qū)動輸出設(shè)備：電動機M、指示燈HL1等。用戶程序通過個人計算機通信或編程器輸入等方式，把程序語句全部寫到PLC的用戶程序存儲器中。用戶程序的修改只需通過編程器等設(shè)備改變存儲器中的某些語句，不會改變控制器內(nèi)部接線，實現(xiàn)了控制的靈活性。2）PLC控制梯形圖梯形圖是一種將PLC內(nèi)部等效成由許多內(nèi)部繼電器的線圈、常開觸頭、常閉觸頭或功能程序塊等組成的等效控制線路。圖47是PLC梯形圖常用的等效控制元件符號。圖47 梯形圖常用等效控制元件符號 a)線圈 b)常開觸頭 c)常閉觸頭圖48是電動機全壓起動的PLC控制梯形圖，由FR常閉觸頭、SB2常閉按鈕、KM常開輔助觸頭與SB1常開按鈕的并聯(lián)單元、KM線圈等零件對應(yīng)的等效控制元件符號串聯(lián)而成。電動機全壓起動控制梯形在形式上類似于接觸器電氣控制線路圖，但也與電氣控制線路圖存在許多差異。圖48 電動機全壓起動控制梯形圖梯形圖中繼電器元件物理結(jié)構(gòu)不同于電氣元件PLC梯形圖中的線圈、觸頭只是功能上與電氣元件的線圈、觸頭等效。梯形圖中的線圈、觸頭在物理意義上只是輸入、輸出存儲器中的一個存儲位，與電氣元件的物理結(jié)構(gòu)不同。梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)不同于電氣元件梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)與相應(yīng)存儲位上的保存的數(shù)據(jù)相關(guān)，如果該存儲位的數(shù)據(jù)為“1”，則該元件處于“通”狀態(tài)，如果該位數(shù)據(jù)為“0”，則表示處于“斷”狀態(tài)。與電氣元件實際的通斷狀態(tài)不同。梯形圖中繼電器元件狀態(tài)切換過程不同于電氣元件梯形圖中繼電器元件的狀態(tài)切換只是PLC對存儲位的狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作，如果PLC對常開觸頭等效的存儲位數(shù)據(jù)賦值為“1”，就完成動合操作過程，同樣如對常閉觸頭等效的存儲位數(shù)據(jù)賦值為“0”，就可完成動斷操作過程，切換操作過程沒有時間延時。而電氣元件線圈、觸頭進行動合或動斷切換時，必定有時間延時，且一般要經(jīng)過先斷開后閉合的操作過程。梯形圖中繼電器所屬觸頭數(shù)量與電氣元件不同“0”，將之存入另一個存儲器中的一個存儲位，被存入的數(shù)據(jù)為“0”；如在取出位數(shù)據(jù)“0”之后先進行取反操作，再存入一個存儲器的一個存儲位，則該位存入的數(shù)據(jù)為“1”，只要PLC內(nèi)部存儲器足夠多，這種位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作就可無限次進行，而每進行一次操作，就可產(chǎn)生一個梯形圖中的繼電器觸頭，由此可見，梯形圖中繼電器觸頭原則上可以無限次反復(fù)使用。但是PLC內(nèi)部的線圈通常只能引用一次，如需重復(fù)使用同一地址編號的線圈應(yīng)慎之又慎。與PLC不同的是電氣元件中觸頭數(shù)量是有限的。梯形圖每一行畫法規(guī)則為從左母線開始，經(jīng)過觸頭和線圈（或功能方框），終止于右母線。一般并聯(lián)單元畫在每行的左側(cè)、輸出線圈則畫在右側(cè)，其余串聯(lián)元件畫在中間。PLC上電后，在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下周而復(fù)始地按一定的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進行查詢、判斷和執(zhí)行等，見圖49所示。圖49 PLC順序循環(huán)過程1）上電初始化PLC上電后，首先對系統(tǒng)進行初始化，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設(shè)定及清除內(nèi)部繼電器、復(fù)位定時器等。2）CPU自診斷在每個掃描周期須進行自診斷，通過自診斷對電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語法等進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)異常，CPU使異常繼電器接通，PLC面板上的異常指示燈LED亮，內(nèi)部特殊寄存器中存入出錯代碼并給出故障顯示標志。如果不是致命錯誤則進入PLC的停止（STOP）狀態(tài)；如果是現(xiàn)致命錯誤時，則CPU被強制停止，等待錯誤排除后才轉(zhuǎn)入STOP狀態(tài)。3）與外部設(shè)備通信與外部設(shè)備通信階段，PLC與其他智能裝置、編程器、終端設(shè)備、彩色圖形顯示器、其他PLC等進行信息交換，然后進行PLC工作狀態(tài)的判斷。PLC有STOP和RUN兩種工作狀態(tài)，如果PLC處于STOP狀態(tài)，則不執(zhí)行用戶程序，將通過與編程器等設(shè)備交換信息，完成用戶程序的編輯、修改及調(diào)試任務(wù)；如果PLC處于RUN狀態(tài)，則將進入掃描過程，執(zhí)行用戶程序。4）掃描過程以掃描方式把外部輸入信號的狀態(tài)存入輸入映像區(qū)，再執(zhí)行用戶程序，并將執(zhí)行結(jié)果輸出存入輸出映像區(qū)，直到傳送到外部設(shè)備。PLC上電后周而復(fù)始地執(zhí)行上述工作過程，直至斷電停機。用戶程序循環(huán)掃描PLC對用戶程序進行循環(huán)掃描分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，見圖410。圖410 PLC用戶程序掃描過程1）輸入采樣階段CPU將全部現(xiàn)場輸入信號，如按鈕、限位開關(guān)、速度繼電器的通斷狀態(tài)經(jīng)PLC的輸入接口讀入映像寄存器，這一過程稱為輸入采樣。輸入采樣結(jié)束后進入程序執(zhí)行階段后，期間即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)不再隨之變化，直至一個掃描循環(huán)結(jié)束，下一次輸入采樣時才會更新。這種輸入工作方式稱為集中輸入方式。2）程序執(zhí)行階段PLC在程序執(zhí)行階段，若不出現(xiàn)中斷或跳轉(zhuǎn)指令，就根據(jù)梯形圖程序從首地址開始按自上而下、從左往右的順序進行逐條掃描執(zhí)行，掃描過程中分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中將有關(guān)編程元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)“0”或“1”讀出，并根據(jù)梯形圖規(guī)定的邏輯關(guān)系執(zhí)行相應(yīng)的運算，運算結(jié)果寫入對應(yīng)的元件映像寄存器中而需向外輸出的信號則存入輸出映像寄存器，并由輸出鎖存器保存。3）輸出處理階段CPU將輸出映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器和PLC的輸出接口傳送到外部去驅(qū)動接觸器和指示燈等負載。這時輸出鎖存器保存的內(nèi)容要等到下一個掃描周期的輸出階段才會被再次刷新。這種輸出工作方式稱為集中輸出方式。4）PLC掃描過程示例梯形圖將以指令語句表的形式存儲在PLC的用戶程序存儲器中。指令語句表是PLC的另一種編程語言，由一系列操作指令組成的表描述PLC的控制流程，不同的PLC指令語句表使用的助記符并不相同。采用SIEMENS S7300系列PLC指令語句表編寫的電動機全壓起動梯形圖的功能程序如下：A（O//，存入運算堆棧；O//，結(jié)果存入堆棧；AN//AN//，結(jié)果存入堆棧；=//；A//；=//；MEND//主程序結(jié)束。指令語句表是由若干條語句組成的程序，語句是程序的最小獨立單元。每個操作功能由一條或幾條語句執(zhí)行。PLC語句由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼用助記符表示（如A表示“取”、O表示“或”等），用于說明要執(zhí)行的功能，即告之CPU應(yīng)執(zhí)行何種操作。操作碼主要的功能有邏輯運算中的與、或、非，算術(shù)運算中的加、減、乘、除，時間或條件控制中的計時、計數(shù)、移位等功能。操作數(shù)一般由標識符和參數(shù)組成。標識符表示操作數(shù)的類別，例如輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等；而參數(shù)表示操作數(shù)的地址或一個預(yù)先設(shè)定值。以電動機全壓起動PLC控制系統(tǒng)為例，在輸入采樣階段，CPU將SBSB2和FR的觸頭狀態(tài)讀入相應(yīng)的輸入映像寄存器，外部觸頭閉合時存入寄存器的是二進制數(shù)“1”，反之存入“0”。輸入采樣結(jié)束進入程序執(zhí)行階段，見圖411。執(zhí)行第2條指令時，“1”或“0”，并存入稱為“堆?！钡牟僮髌髦?。執(zhí)行第3條指令時，“1”或“0”，并與堆棧中的內(nèi)容相“或”，結(jié)果再存入堆棧中（電路的并聯(lián)對應(yīng)“或”運算）。執(zhí)行第4條、第5條指令時，再和堆棧中的數(shù)據(jù)相“與”后存入堆棧，再和堆棧中的數(shù)據(jù)相“與”后再次存入堆棧（電路中的串聯(lián)對應(yīng)“與”運算）。執(zhí)行第6條時。執(zhí)行第7條指令時。執(zhí)行第8條指令時，