【正文】 需的功能或操作。在大中型的PLC系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(guān)系。 結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）結(jié)構(gòu)化文本語言是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來描述程序的一種編程語言。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動作。功能模塊圖編程語言的特點(diǎn)：功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀性強(qiáng)，對于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員很容易掌握的編程；對規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減少。 功能模塊圖語言（FBD）功能模塊圖語言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。指令表表編程語言的特點(diǎn)是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計(jì)算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系。在無計(jì)算機(jī)的情況下，適合采用PLC手持編程器對用戶程序進(jìn)行編制。梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，應(yīng)用時，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對待。由于電氣設(shè)計(jì)人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。 梯形圖語言（LD）梯形圖語言是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語言。根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC11313）。在通信服務(wù)階段，PLC與其他帶微處理器的智能裝置實(shí)現(xiàn)通信[414]。PLC工作過程除了包括上述3個主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作。3. 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出刷新階段。當(dāng)指令中設(shè)計(jì)輸入、輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映像寄存器將上一階段采樣的輸入端子狀態(tài)讀出，從元件映像寄存器中讀出對應(yīng)元件的當(dāng)前狀態(tài)，并且根據(jù)用戶程序進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果再存入元件寄存器中。2. 程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，PLC是按順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行掃描執(zhí)行，如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序進(jìn)行。1. 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎霠顟B(tài)驚醒采集，并將采樣結(jié)果分別存入相應(yīng)的輸入映像寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新。PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，減少了外間干擾的影響。這不僅僅因?yàn)橛械某绦虿恍枰繏呙枰淮?，?zhí)行一次，也因?yàn)樵谝粋€大控制系統(tǒng)中，需要處理的I/O點(diǎn)數(shù)較多。當(dāng)PLC開始運(yùn)行時，CPU根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控程序的規(guī)定順序，通過掃描，可完成個輸入點(diǎn)狀態(tài)采集或輸入數(shù)據(jù)采集、用戶程序的執(zhí)行、個輸出點(diǎn)狀態(tài)的更新、編程器鍵入響應(yīng)和顯示器更新及CPU自檢等功能。而PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即“順序掃描，不斷循環(huán)”。 PLC的工作原理PLC雖然以微處理器為核心，具有微型計(jì)算機(jī)的許多優(yōu)點(diǎn)，但它的工作方式卻與微型計(jì)算機(jī)有很大的不同。5. 通信接口為了實(shí)現(xiàn)微機(jī)與PLC、PLC與PLC間地對話，PLC配有多種通信接口，如打印機(jī)、上位計(jì)算機(jī)、編程器等接口。4. 電源單元PLC的電源單元通常用于將220V的單相交流電傳換成CPU、存儲器等電路工作所需的直流電，它是整個PLC系統(tǒng)的能源供給中心，電源的好壞直接影響PLC的穩(wěn)定性和可靠性。在PLC中將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的模塊又叫A/D模塊。晶體管只能用于直流輸出模塊，它具有動作頻率高、響應(yīng)速度快、驅(qū)動負(fù)載能力小的特點(diǎn)；晶閘管只能用于交流輸出模塊，它具有響應(yīng)速度快、驅(qū)動負(fù)載能力不大的特點(diǎn)；繼電器既能用于直流也能用于交流輸出模塊，它的驅(qū)動負(fù)載能力強(qiáng)，但動作頻率和響應(yīng)速度慢。負(fù)載所需交直流電源有用戶提供。繼電器K即使輸出開關(guān)，又是隔離器件；R2和C構(gòu)成滅弧電路。當(dāng)某端輸出時，CPU控制鎖存器的對應(yīng)位為1，通過內(nèi)部電路控制T導(dǎo)通，相應(yīng)的負(fù)載接通，同時輸出指示燈LED兩，表示該輸出端有輸出。 S R1 +5V交內(nèi)部電路 C R2 VLC 濾波器 A R3 LED圖25 交直流輸入模塊原理電路內(nèi)部電路 VLC +5V負(fù)載 VT LED R2 VD R1 R3 FU COM圖26晶體管輸出電路②交流輸出模塊（晶閘管輸出方式）PLC某I/O點(diǎn)交流輸出模塊電路圖如圖27所示，虛線框內(nèi)表示PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)某端需輸出時，CPU控制鎖存器的對應(yīng)位為1，通過內(nèi)部電路控制VLC輸出，晶體管VT導(dǎo)通輸出，相應(yīng)的負(fù)載接通，同時輸出指示燈LED亮，表示該輸出端有輸出。①直流輸出模塊（晶體管輸出方式）PLC某I/O點(diǎn)直流輸出模塊的電路圖如圖26所示，虛線框內(nèi)表示PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。按照輸出電路所使用的開關(guān)器件不同，又分為晶體管輸出、晶閘管（即可控硅）輸出和繼電器輸出。（2）數(shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊又稱為開關(guān)量輸出模塊，它可將PLC內(nèi)部信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種開關(guān)信號。 S R1 +5V交內(nèi)部電路 C R2 VLC 濾波器 COM A R3 LED圖24 交流輸入模塊原③交直流輸入模塊當(dāng)外部檢測開關(guān)接點(diǎn)加入的是交流或直流電壓時，需使用交直流輸入模塊進(jìn)行信號的檢測，如圖25所示。虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部輸入電路，R1和R2構(gòu)成分壓電路；C為隔直電容，用來過濾掉輸入電路中的直流成分，對交流相當(dāng)于短路；LED為發(fā)光二級管。交流輸入模塊的原理電路圖如圖24所示。當(dāng)輸入電源有PLC內(nèi)部提供是，外部電源斷開，將現(xiàn)場檢測開關(guān)的公共接點(diǎn)直接與PLC輸入模塊的公共輸入點(diǎn)COM相連接即可。光電耦合器VLC另一側(cè)的光敏晶體管接通，此時A點(diǎn)位高電平，內(nèi)部+5V電壓經(jīng)R3和濾波器形成適合CPU所需的標(biāo)準(zhǔn)信號送入內(nèi)部電路中。虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部輸入電路，R1為限流電阻；R2和C構(gòu)成濾波電路，抑制輸入信號中的高頻干擾；LED為發(fā)光二級管。直流輸入模塊的原理圖如圖23所示。①直流輸入模塊當(dāng)外部檢測開關(guān)接點(diǎn)接入的是直流電壓時，需使用直流輸入模塊對信號進(jìn)行檢測。現(xiàn)場輸入信號的電源可由用戶提供，直流輸入信號的電源也可由PLC自身提供。它一般是采用光電耦合電路與現(xiàn)場輸入信號相連，這樣可以防止使用環(huán)境中的強(qiáng)電干擾進(jìn)入PLC。這些模塊又分為直流與交流、電壓與電流等類型。輸出模塊的作用是接收CPU處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場的執(zhí)行部件所能接受的控制信號，以驅(qū)動負(fù)載，如電磁閥、電動機(jī)、燈光顯示等。現(xiàn)場的輸入信號，如按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)以及各種傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，都要通過輸入模塊傳送到PLC中。通常的用戶存儲器形式有高密度、低功耗的CMOSRAM、EPROM和EEOROM3種。程序存儲器以存儲用戶程序，數(shù)據(jù)存儲器用來存儲輸入、輸出以及內(nèi)部接點(diǎn)和線圈的狀態(tài)以及特殊功能要求的數(shù)據(jù)。③標(biāo)準(zhǔn)子程序和調(diào)用管理程序：為了提高運(yùn)行速度，在程序執(zhí)行中某些信息處理（I/O處理）貨特殊運(yùn)算等都是通過標(biāo)準(zhǔn)子程序來完成的。①系統(tǒng)管理程序：由它決定系統(tǒng)的工作節(jié)拍，包括PLC運(yùn)行管理（各種操作的時間分配安排）、存儲空間管理（生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)）和系統(tǒng)自診斷管理（如電源、系統(tǒng)出錯，程序語法、句法檢驗(yàn)等）。系統(tǒng)程序是指控制和完成PLC各種功能的程序，相當(dāng)于單片機(jī)的監(jiān)控程序或微機(jī)的操作系統(tǒng)，在很大程度上它決定該系列PLC的性能與質(zhì)量，用戶無法更改或條用。其他接口外存接口 EPROM A/D、D/A盒式存儲器 計(jì)算機(jī)ROMRAM 其他設(shè)備鍵盤與顯示中央處理器（CPU） 內(nèi)部存儲器輸入接口光耦合輸出接口繼電器或晶體管 輸入接線端子 輸出接線端子圖22 PLC邏輯結(jié)構(gòu)圖 PLC中的存儲器與普通微機(jī)系統(tǒng)的存儲器的結(jié)構(gòu)類似，它由系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器等部分構(gòu)成。③ 診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤。① 控制從編程器、上位計(jì)算機(jī)和其他外部設(shè)備鍵入的用戶程序數(shù)據(jù)的接受和存儲。輸入接口輸出接口I/O數(shù)據(jù)存儲器中央處理器單元存儲器 地址總線 控制總線開關(guān)或傳感器繼電器接點(diǎn) 照明行程開關(guān) 電磁裝置 電動機(jī)模擬量輸入 其他執(zhí)行裝編程單元 置或接觸器地址總線控制總線 數(shù)據(jù)總線圖21 PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 PLC和CPU與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，由運(yùn)算器和控制器構(gòu)成，是整個系統(tǒng)的核心，類似于人類的大腦和神經(jīng)中樞。而通用計(jì)算機(jī)只考慮信息本身，別的不多考慮。物理實(shí)現(xiàn)要求PLC的輸入應(yīng)當(dāng)排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場。I/O變換、物理變換是PLC實(shí)施控制的兩個基本點(diǎn)。PLC具有完善的自診斷、數(shù)據(jù)存儲及監(jiān)視功能，對于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示，若控制系統(tǒng)有故障時，工作人員通過它即可迅速查出故障原因，及時排除故障。，維修方便繼電接觸器實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)控制工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、必須與此進(jìn)行，周期長，維修比較麻煩。，精度較高繼電接觸器控制系統(tǒng)的延時控制是通過時間繼電器來完成的，而時間繼電器的延時調(diào)整不方便，而易受環(huán)境溫度和濕度影響，延時精度不高。，穩(wěn)定性強(qiáng)繼電接觸器控制系統(tǒng) 是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作來實(shí)現(xiàn)控制的，其觸點(diǎn)的動斷速度一般在幾十毫秒，影響控制速度，有時還會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。，擴(kuò)展性強(qiáng)繼電接觸器控制系統(tǒng)有繼電器等低壓電器采用硬件接線實(shí)現(xiàn)，連接線路比較繁雜，而且每個繼電器的觸點(diǎn)數(shù)目有限，當(dāng)控制系統(tǒng)功能改變時，需改變線路的連線，所以繼電接觸器控制系統(tǒng)的靈活性、擴(kuò)展性差；而由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)，只需要在PLC的端子上接入相應(yīng)的控制線即可，減少了接線，當(dāng)控制系統(tǒng)功能改變時，有事只需編程器在線或離線修改程序，就能實(shí)現(xiàn)其控制要求。在硬件和軟件設(shè)計(jì)中都采用了先進(jìn)技術(shù)以提高可靠性和抗干擾能力。它具有以下主要特點(diǎn)：，抗干擾能力強(qiáng)繼電接觸器控制系統(tǒng)使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連接西路比較復(fù)雜，且觸點(diǎn)通斷時有可能產(chǎn)生電弧和機(jī)械磨損，影響壽命，可靠性差。 PLC的特點(diǎn)PLC發(fā)展能如此迅速，除了工業(yè)自動化的客觀需求外，還因?yàn)槠湓S多獨(dú)特的有點(diǎn)。（3）高檔PLC高檔PLC有強(qiáng)大的控制運(yùn)算和運(yùn)算能力，不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)、指數(shù)PID運(yùn)算，還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算、制表和表格傳送操作。（2）中檔PLC中檔PLC有較強(qiáng)的控制功能和運(yùn)算能力，它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運(yùn)算，工作速度比較快，能控制多個I/O模塊。（1）抵擋PLC抵擋PLC具有基本控制和一般邏輯運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)等基本功能，有的還具有少量模擬量I/O、算數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。例如S7200系列的PLC，它由西門子公司生產(chǎn)，就采用了這種小型模式，S7300系列就是采用了這種模式的中型PLC。中大型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成，將模塊插入在帶有插槽的基板上，組裝在一個機(jī)架內(nèi)。一般采用這種結(jié)構(gòu)的是小型或超小型PLC。（1）整體式PLC將電源、I/O口、CPU等部件集中配置裝在一個箱體內(nèi)，形成一個整體,這樣的PLC稱為整體式PLC。為了方便現(xiàn)場安裝，便于擴(kuò)展，方便接線，PLC與普通計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)方面有很大的區(qū)別。目前相當(dāng)大一部分大型機(jī)使用32位處理器，多CPU并行工作，存儲容量更大，掃描更快。（3） 大型機(jī) I/O總數(shù)在1024以上的稱為大型機(jī)，例如S740