【正文】 出端口均采用繼電器或光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施，使其具有很高的抗干擾能力，因而能在惡劣環(huán)境下可靠工作。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 123 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)選取搶答器對時(shí)間間隔的要求很高，而且多在會(huì)議、答辯賽等一些正規(guī)的需要進(jìn)行搶答的場合中使用，所以對設(shè)備的精準(zhǔn)性和可靠性要求很高。特殊功能單元特殊功能單元種類多，也可以說 PLC 的功能多。主要涉及通信模塊、通信接口、通信協(xié)議、通信指令等。限定了計(jì)算機(jī)發(fā)揮運(yùn)算功能、完成復(fù)雜控制的能力。可編程控制器采用循環(huán)掃描的工作方式。大、中、小型 PLC 的存儲(chǔ)容量變化范圍一般為 2KB～2MB。它是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。 的性能指標(biāo)I/O 點(diǎn)數(shù)I/O 點(diǎn)數(shù)，即 PLC 面板上的 I/O 端子的個(gè)數(shù)。模塊式結(jié)構(gòu)目前大、中型 PLC 都采用這種方式。整體式結(jié)構(gòu)微型和小型 PLC 一般為整體式結(jié)構(gòu)。大型機(jī)（I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上）典型的大型 PLC 有 SIEMENS 公司的 S7400、OMRON 公司的 CVM1 和 CS1 系列。圖 控制的梯形圖程序 PLC 的分類及性能指標(biāo) 按 I/O 點(diǎn)數(shù)容量分類小型機(jī)（I/O 點(diǎn)數(shù)小于 256 點(diǎn)）典型的小型機(jī)有 SIEMENS 公司的 S7200 系列。梯形圖按邏輯關(guān)系分為“梯級”或網(wǎng)絡(luò)。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(diǎn)；語句表編程語言類似計(jì)算機(jī)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(chǔ)元素。 PLC 的編程語言PLC 是通過程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制的，作為一種專用計(jì)算機(jī)，為了適應(yīng)其應(yīng)用領(lǐng)域，一定有其專用的語言。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)域稱為工作數(shù)據(jù)區(qū)。 PLC 中的存儲(chǔ)器PLC 中的存儲(chǔ)器按用途分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器以及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在讀輸入階段，CPU 對各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。對同一個(gè)輸出單元的多次使用、修改次序會(huì)造成不同的執(zhí)行結(jié)果。1．向高速度、大容量方向發(fā)展 2．向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展 3．PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 4．增強(qiáng)外部故障的檢測與處理能力 5．編程語言多樣化 PLC 工作原理 循環(huán)掃描的特點(diǎn)輸入映像寄存器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過程中的一個(gè)周期內(nèi)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。當(dāng)輸入端子為非干接點(diǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)，為外部輸入元件提供 24V 直流電源（僅供輸入點(diǎn)使用） 。PLC 通過 PC/PPI 電纜或使用 MPI 卡通過 RS485 接口和電纜與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。根據(jù)被控制對象對 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。接口電路PLC 接口電路分為 I/O 擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩類（1）I/O 擴(kuò)接口電路I/O 擴(kuò)展接口電路用連接 I/O 擴(kuò)展單元，可以用來擴(kuò)充開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的 I/O 端子。PLC 輸出電路用來將 CPU 運(yùn)算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動(dòng)被控負(fù)載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等） 。一種是直流輸入，一種是交流輸入。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在 ~15ms 之間?；?I/O 接口電路（1）輸入接口單元。小型 PLC 的 CPU 多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ玫?CPU。存儲(chǔ)器（Memory）濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)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(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。為了進(jìn)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(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤，當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。并將其統(tǒng)一命名為 Programmable Controller (PC)。由于當(dāng)時(shí)的 PLC 功能已經(jīng)不再局限于邏輯處理的范疇，為此，PLC 也隨之改稱為可編程序控制器(Programmable Controller，簡稱 PC)。到了 20 世紀(jì) 70 年代中期，PLC 開始采用微處理器。這些產(chǎn)品與 PLC 相比，雖然具有一定的價(jià)格優(yōu)勢，但最終還是因可靠性、功能等多方面的原因，未能得到進(jìn)一步的推廣與發(fā)展；而 PLC 則隨著微處理器價(jià)格的全面下降，最終以其優(yōu)良的性能價(jià)格比，得到了迅速發(fā)展，并最終成為了當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的重要支柱枝術(shù)之一。早期 PLC 的硬件主要由分立元件與小規(guī)模集成電路構(gòu)成，它雖然采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但指令系統(tǒng)、軟件與功能相對較簡單，一般只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算的處理，同時(shí)通過簡化計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與改進(jìn)可靠性等措施，使之能與工業(yè)環(huán)境相適應(yīng)。試樣機(jī)在 GM 公司的應(yīng)用獲得了成功。 十大技術(shù)要求具體如下：1) 編樣方使，從可以在現(xiàn)場方便地編輯、修改控制程序；2) 價(jià)格便宜，性能價(jià)格比要而于繼電器系統(tǒng)；3) 體積要明顯小于繼電器控制系統(tǒng)；4) 可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)：5) 具有數(shù)據(jù)通信功能；6) 輸入可以是 AC115V；7) 輸出驅(qū)動(dòng)能力在 AC115V/2A 以上；8) 硬件維護(hù)方便，最好采即 “插接式”結(jié)構(gòu)；濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 69) 擴(kuò)展時(shí)，只需要對原系統(tǒng)進(jìn)行很小的改動(dòng)；10) 用戶存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到 4KB。 到了 20 世紀(jì) 60 年代木，有人這樣設(shè)想：能否把計(jì)算機(jī)通用、靈活、功能完善的特點(diǎn)與“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”的簡單易懂、使用方便、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)結(jié)合起來，生產(chǎn)出一種而向生產(chǎn)過程順序控制，PLC 利用簡單語言編程，能讓完全不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用的控制器呢？ 這一設(shè)想最早由美國最大的汽車制造商——通用汽車公司(GM 公司)于 1968 年提出。 為了解決“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”存在的通用性、靈活性關(guān)，功能局限性大與通信、網(wǎng)絡(luò)方面欠缺的問題，20 世紀(jì) 50 年代末．人們曾設(shè)想利用計(jì)算機(jī)功能先備、通用性和靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)來解次以上問題。⑤ 不具備現(xiàn)代工業(yè)控制所需要的數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)控制等功能。③ 功能局限性大。 但是，出于“繼電－接觸器控制系統(tǒng)”的控制元件(繼電器、接觸器)均為獨(dú)立元件，它決定了系統(tǒng)的“邏輯控制”與“順序控制”功能只能通過控制元件間的不同連接實(shí)現(xiàn)，因此，它不可避免地存在以下不足：濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5① 通用性、靈活性差。它不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，而且還可以滿足大容量、遠(yuǎn)距離、集中控制的要求。 作為常用電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種，人們習(xí)慣上把以繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等為主要器件所組成的邏輯控制系統(tǒng)，稱為“繼電—接觸器控制系統(tǒng)” 。這些電器只適合于電機(jī)容量小、控制要求簡單、動(dòng)作單一的場合。生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程的電器操作與控制部分，稱為電氣自動(dòng)控制裝置或電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。 眾所周知，制造業(yè)中使用的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程的控制，一般都需要通過工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、原動(dòng)機(jī)以及控制系統(tǒng)等部分實(shí)現(xiàn)。 PLC 從 1969 年問世以來，雖然至今還不到 40 年，但由于其具有道用靈活的控制性能、可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性與簡單方便的使用性能，在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。在搶答成功后，主持人按下答題計(jì)時(shí)按鈕，同時(shí)數(shù)碼管顯示答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間改時(shí)