【導讀】術和通訊技術發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計，可編程控。制器是工業(yè)自動化裝置中應用最多的一種設備。專家認為，可編程控制器將成為。為工業(yè)生產的三大支柱。由于PLC具有對使用環(huán)境適應性強的特性，同時其內部。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應用于交通燈系。同時，PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號燈組成一局。域網(wǎng)進行統(tǒng)一調度管理，可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學化管理。經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。用梯形圖和語句表進行編程，實現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動化。

　　

【正文】 家但不同類型的 PLC 都不大相同。 箱體式的 PLC 還有 I/O 擴展箱體，它不含 CPU，僅有電源及 I/O 單元的功能。擴展箱體也依 I/O 點數(shù)的多少劃分有不同的規(guī)格。 除上述模塊， PLC 還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。如 A/D（模入）模塊、D/A（模出）模塊、高速計數(shù)模塊、位控模塊、溫度模塊等等。這些模塊有自己的 CPU，可對信號作預處理或后處理，以簡化 PLC的 CPU 對復雜的程控制量的控制。智能模塊的種類、特性也大不相同，性能好的 PLC，這些模塊種類多，性能也好。 通訊模塊，它接人 PLC 后，可使 PLC 與計算機，或 PLC與 PLC 進行通訊，有的還可實現(xiàn)與其它控制部件，如變頻器、溫控器通訊，或組成局部網(wǎng)絡。通訊模塊代表 PLC 的組網(wǎng)能力，代表著當今 PLC 性能的重要方面。 掌握 PLC 性能，一定要了解它的模塊，并通過了解模塊的性能，去弄清楚PLC 的性能。 除了模塊， PLC 還有外部設備。 盡管用 PLC 實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制可不用外部設備，配置好合適的模塊就行了。然而，要對 PLC 編程，要監(jiān)控 PLC 及其所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以及存儲用戶程序、打印數(shù)據(jù)等，就得使用 PLC 的外部設備。故一種 PLC的性能如何，與這種PLC 所具外部設備豐富與否，外部設備好用與否直接相關。 PLC 的外部設備有四大類： 編程設備：簡單的為簡易編程器，多只接受助記將編程，個別的也可用圖形編程（如日本東芝公司的 EX 型可編程控制器）。復雜一點的有圖形編程器，可用梯形圖語編程。有的還有專用的計算機，可用其它高級語編程。編程器除了用于編程，還可對系統(tǒng)作一些設定，以確定 PLC 控制方式，或工作方式。編程器還可監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以進行 PLC 用戶程序的調試。 監(jiān)控設備：小的有數(shù)據(jù)監(jiān)視器，可監(jiān)視數(shù)據(jù)；大的還可能有圖形監(jiān)視器，可通過畫面監(jiān) 視數(shù)據(jù)。除了不能改變 PLC 的用戶程序，編程器能做的它都能做，是使用 PLC 很好的界面。性能好的 PLC，這種外部設備已越來越豐富。 存儲設備：它用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失。這些設備，如存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器。而為實現(xiàn)這些存儲，相應的就有存卡器、磁帶機、軟驅或 ROM 寫入器，以及相應的接口部件。各種 PLC大體都有這方面的配套設施。 輸入輸出設備：它用以接收信號或輸出信號，便于與 PLC 進行人機對話。輸入的有條碼讀入器，輸入模擬量的電位器等。輸出的有打印機、編程器、監(jiān)控器雖也可對 PLC 輸入信息，從 PLC輸出信息，但輸入輸出設備實現(xiàn)人機對話更方便， 19 可在現(xiàn)場條件下實現(xiàn)，并便于使用。隨著技術進步，這種設備將更加豐富。 外部設備已發(fā)展成為 PLC 系統(tǒng)的不可分割的一個部分。它的情況，當然是選用 PLC 必須了解的重要方面，所以也應把它列為 PLC 性能的重要內容。 （四） 內存容量 PLC 內存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內存主要用以存儲用戶程序，個別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內存是與 CPU 配置在一起的。 CPU既要具備訪問這些內存的能力，還應提供相應的存儲介質。 用戶內存大小與可存儲的用戶程序量有 關。內存大，可存儲的程序量大，也就可進行更為復雜的控制。從發(fā)展趨勢看，內存容量總是在不斷增大著。大型PLC 的內存容量可達幾十 k，以至于一百多 k。系統(tǒng)內存對于用戶，主要體現(xiàn)在PLC 能提供多少內部器件。不同的內部器件占據(jù)系統(tǒng)內存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件，僅僅為 RAM。但通過運行程序進行使用時，給使用者提供的卻實實在在有這些器件。 內存器件種類越多，數(shù)量越多，越便于 PLC 進行種種邏輯量及模擬控制。它也是代表 PLC 性能的重要指標。 PLC 內部器件有： I/O 繼電器，或稱映射區(qū)。它與 PLC所能控制的 I/O 點數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關。 內部繼電器數(shù)，有的稱為標志位數(shù)，代表著 PLC 的內部繼電器數(shù)。它與 I/O 繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時與后者相聯(lián)系進行處理。內部繼電器多，便于PLC 建立復雜的時序關系，以實現(xiàn)多種多樣的控制要求。一般講，內部繼電器數(shù)比 I/O 繼電器要多得多。 有的內部繼電器還可丟電保持，即它的狀態(tài)（ ON 或 OFF）、 PLC 丟電后，靠內部電池仍予以保持。再上電后可繼續(xù)丟電前的狀態(tài)。保持繼電器可增強 PLC控制能力，特別對記錄故障，故障排除后恢復運行，更顯得有用。 定時器，可進行定時控制。定時值可任意設定 。定時器有多少，設定范圍有多大，設定值的分辨率又是多少，這些都代表定時器件的性能。 計數(shù)器，可進行計數(shù)，到達某設定計數(shù)值可發(fā)送相應信號?？蛇M行什么樣的計數(shù)，計數(shù)范圍多大，怎么設定，有多少計數(shù)器，則是 PLC計數(shù)器性能的代表指標。 數(shù)據(jù)存儲區(qū)，用以存儲工作數(shù)據(jù)。多以字、兩字或多字為單位予以使用，是PLC 進行模擬量控制，或記錄數(shù)據(jù)所必不可少的。這個存儲區(qū)的大小代表 PLC的性能也是越大越好。趨勢也是越來越大。小型機也如此。如日本 OMRON 公司的CQM1 機，其 DM 區(qū)就有 6k字。而過去同是小型機的 C60P 的 DM區(qū)才 64 個字。大 20 型機的 DM 可達 10K 以至幾十 K。 此外還有其它一些內部器件，了解某 PLC 性能時，也都必須掌握它。 內部器件也是 PLC 指令的操作數(shù)，不弄清楚是無法編程的。 （五） 指令系統(tǒng) PLC 有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用 PLC 的重要方面。你不懂 PLC 指令怎么編程，沒有程序， PLC 又怎么工作？ PLC 的指令越來越多，越來越豐富。功能很強的指令，綜合多種作用的指令日見增多。 PLC 的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關系，以實現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什 么樣的 PLC 都總是有的。 數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。 數(shù)據(jù)運算指令，用于進數(shù)據(jù)的運算，如十、一、 X、 /等，可進行整形數(shù)計算，有的還可浮點數(shù)運算；也可進行邏輯量運算，等等。 流程控制指令，用以控制程序運行流程。 PLC的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進。但遇到流程控制指令也可作相應改變。流程控制指令也較多，運用得好，可使程序簡練，并便于調試與閱讀。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄 PLC 及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對提高 PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 當然 ，并不是所有的 PLC 都有上述那么多類的指令，也不是有的 PLC僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個例子，說明要從哪幾個方面了解 PLC指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響 PLC 的性能。 除了指令，為進行通訊， PLC 還有相應的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了 PLC 的性能 。 （六） 支持軟件 為了便于編制 PLC 程序，多數(shù) PLC 廠家都開發(fā)有關計算機支持軟件。 從本質上講， PLC 所能識別的只是機器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，以至高級語言，全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件 。 助記符語言是最基本也是最簡單的 PLC 語言。它類似計算機的匯編語言， PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達的。這種語言僅使用文字符號，所使用的編程工具簡單，用簡易編程器即可。所以，多數(shù) PLC 都配備有這種語言。 梯形圖語言是圖形語言，它用類似于繼電器電路圖的符號表達 PLC 實現(xiàn)控制的邏輯關系。這種語言與符號語言有對應關系，很容易互相轉換，并便于電氣工 21 程師了解與熟悉，故用得很普遍，幾乎所有的 PLC都開發(fā)有這種語言。由于它是用圖形表達，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫面的編程器，才能使用它。多數(shù)是在計算機對 PLC 編程時，才使用這種語言。 流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號不與電氣元件符號相似，而與計算機用的流程圖符號相似，便干計算機工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號語言也有一一對應關系，只是它對應的符號語言與梯形圖的對應不一樣。熟悉計算機而又未從事過一般電氣工作的人員，樂于用這種語言對 PLC編程。日本OMRON 公司開發(fā)的 F系列機就是使用這種語言。 梯形圖與流程圖混合語言。這種語言，梯形圖與流程圖兩者兼用，可使 PLC程序結構化。它用流程圖把 PLC程序劃分成若干結構塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。用梯形圖 再確定塊中的種種量間的邏輯關系。這種混合語言有不同的實現(xiàn)方法，而且多用于大型的 PLC 的編程 高級語言， PLC 編程也可以使用高級語言，如 BASIC、 C語言等?？梢栽?DOS，也可在 WINDOWS 平臺上運行。關鍵在于要把用高級語言編寫的程序轉換成助記符語言，或直接轉換成 PLC 所能識別的機器語言。從根本上講，只要能實現(xiàn)這個轉換的，什么高級語言都可以。而編寫這個轉換的軟件工作量很大，當然應由有關廠家開發(fā)與提供。當前不少 PLC 廠家已有提供。如 GE－ FANAC 的 PLC就提供有可用 C 語言編程的軟件。 再前進一步，從理論 上講使用自然語言編程也是完全可能的。只是要下力氣去開發(fā)，以及市場有這個需要。 支持軟件不僅編制 PLC 程序需要，監(jiān)控 PLC 運行，特別是監(jiān)視 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視 PLC 工作的功能。 此外，也有專用于監(jiān)控 PLC 工作的軟件，它多與 PLC 的監(jiān)視終端連用。 有的 PLC 廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用 PLC 的組態(tài)軟件，用以實現(xiàn)計算機對 PLC 控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與 PLC 交換數(shù)據(jù)。 PLC的用戶也可基于 DOS或 WINDOWS平臺開發(fā)用于 PLC控制系統(tǒng)的應用軟件，以提高 PLC 系統(tǒng)自動化及智能化水平。這方面的軟件已日益受到重視。 總之，為了用好 PLC， PLC 的支持軟件越來越豐富，性能也越來越好，其界面也越來越友好，也因此，它的情況如何，已成為評判 PLC 性能的指標之一。 （七） 可靠控制 為使 PLC 能可靠工作，在硬件與軟件兩個方面 PLC 廠家都采取了很多措施，對一些特殊可靠要求的 PLC，還有相應的特殊的措施，如熱備、冗余等等。這在介紹 PLC 的特點時已作了敘述。可靠措施的目的是增加 PLC 平均故障間隔時間、 22 MTBF （ MeanTimeBetweenFailure ）及減少 PLC 的 平 均 修 復 時 間、 MTTR（ MeanTimeToRepair），以提高 PLC的有效度 A（ Availability）。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) 式中 A有效率 MTBF平均故障間隔時間 MTTR平均修復時間 當然， A值越大越好，它可使 PLC 系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么要使用 PLC的重要指標。而從上式可知， MTBF 越大， MTTR 越小，則 A 越大。所以， PLC 的可靠措施都是圍繞提高 MTBF 及 MTTR 值進行的。 （八） 經(jīng)濟指標 以上七條講的都是 PLC 的技術性能。其實，使用 PLC，還要考慮經(jīng)濟指 標。經(jīng)濟是基礎，經(jīng)濟上不合算，不能帶來經(jīng)濟效益，使用 PLC 也就沒有基礎。所以，這個指標也是重要的。經(jīng)濟指標最簡單的就是看價格。一般講，同樣技術性能的PLC，價格低其經(jīng)濟指標就好 此外，還要看供貨情況，供貨不及時，影響使用，價格即使低，也不一定就好；看技術服務，資料不全，用戶出現(xiàn)問題得不到技術支持也不好。 對經(jīng)濟指標還要作綜合分析，要看使用了 PLC 能否帶來效益，然后，再分析使用哪家的 PLC 效益更好些。 PLC 的工作原理 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線 圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點 (包括其常開或常閉觸點 )不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100ms 以上，而 PLC 掃描用戶程序的時間一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式 掃描技術。這樣在對于 I/O 響應要求不高的場合， PLC 與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區(qū)別了。 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