【正文】 采用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，故稱為“軟接線”。另外，繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每個只有4——8個對觸點(diǎn)。同時，信號的輸入/輸出形式及控制功能也基本上是相同的，但是PLC的控制與繼電器的控制又有根本的不同之處，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。但是模塊式PLC的硬件組態(tài)方便靈活，I/O點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的使用等方面的選擇余地都比整體式PLC大的多，維修時更換模塊、判斷故障范圍也很方便，因此較復(fù)雜的、要求較高的系統(tǒng)一般選用模塊式PLC。如西門子的S7300和S7400系列。各個模塊功能是獨(dú)立的，外型尺寸是統(tǒng)一的，可根據(jù)需要靈活配置。微型和小型PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)?；締卧显O(shè)有擴(kuò)展端口，通過擴(kuò)展電纜與擴(kuò)展單元相連，配有許多專用的特殊功能的模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等，以構(gòu)成PLC不同的配置。 按結(jié)構(gòu)形式分根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要可分為整體式和模塊式兩類。大型機(jī)適用于設(shè)備自動化控制、過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。它的監(jiān)視系統(tǒng)采用CRT顯示，能夠表示過程的動態(tài)流程，記錄各種曲線，PID調(diào)節(jié)參數(shù)等；它配備多種智能板，構(gòu)成一臺多功能系統(tǒng)。（3）大型機(jī) 大型PLC的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序儲存器容量達(dá)到16K以上。中型PLC不僅具有開關(guān)量和模擬量的控制功能，還具有更強(qiáng)的數(shù)字計算能力，它的通信功能和模擬量處理功能更強(qiáng)大，中型機(jī)比小型機(jī)更豐富，中型機(jī)適用于更復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)線的過程控制系統(tǒng)場合。典型的小型機(jī)有SIEMENS公司的S7200系列、OMRON公司的CPM2A系列、MITUBISH公司的FX系列和AB公司的SLC500系列等整體式PLC產(chǎn)品?，F(xiàn)在的高性能小型PLC還具有一定的通訊能力和少量的模擬量處理能力。按PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的多少可將PLC分為以下三類。為了充分發(fā)揮CUP的邏輯運(yùn)算功能，設(shè)置了大量的稱為盒的附加命令，如定時器、計算器、格式轉(zhuǎn)換、模擬量I/O、PID調(diào)節(jié)或數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等，充分的發(fā)揮了計算機(jī)的強(qiáng)大計算功能，他們與內(nèi)部繼電器一起完成PLC的各種復(fù)雜控制功能。PLC按照掃描方式工作，首先采取輸入信號，然后對所有梯形圖進(jìn)行計算，造成了宏觀與動作順序的無關(guān)，但是微觀上在一個時間段上的是實(shí)際執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致而不是無關(guān)的。線圈通常代表“邏輯”輸出結(jié)果，如燈、電機(jī)啟動器、中間繼電器、內(nèi)部輸出條件等。而物理繼電器的觸點(diǎn)個數(shù)是有限的。（2）PLC中的每一個繼電器都對應(yīng)著一個內(nèi)部的寄存器，由于可以隨時不受限地讀取其內(nèi)容，所以，可以認(rèn)為PLC的繼電器有無數(shù)個常開、常閉觸點(diǎn)供用戶使用。PLC梯形圖中的接線稱為“軟接線”，這種“軟接線”是通過編程來實(shí)現(xiàn)的，具有更改簡單、調(diào)試方便等特點(diǎn)。PLC中的繼電器是內(nèi)部的寄存器位，稱為“軟繼電器”，它具有物理繼電器相似的功能。當(dāng)然，它們還是存在著本質(zhì)上的區(qū)別，主要表現(xiàn)如下所述。如圖4所示是用PLC控制的梯形圖程序，可完成與繼電器控制的電動機(jī)直接起、停（起、保、停）繼電器控制電路圖相同的功能。因此為了充分利用存儲器容量，使掃描時間盡可能短，利用梯形圖編程時應(yīng)限制觸點(diǎn)之間的距離，并使網(wǎng)絡(luò)左上邊這部分空白最少。一旦CUP執(zhí)行到程序的結(jié)尾，就又從上到下執(zhí)行程序。邏輯通常被分解成小的容易理解的片，這些片通常被稱為“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。當(dāng)控制關(guān)系發(fā)生改變時，只要修改梯形圖程序，重新輸入到PLC的存儲器即可，從而快捷的改變生產(chǎn)工 圖3 PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)功能示意圖 梯形圖編程語言PLC是通過程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制的，作為一種專用計算機(jī)，為了適應(yīng)其應(yīng)用領(lǐng)域，一定有其專用的語言。PLC與被控對象所連接的只是I/O條件，而I/O之間的組合控制關(guān)系需要用軟件的方法來描述清楚，梯形圖是一種描述方法，當(dāng)然還有語句等表示其他的語言。梯形圖語言是一種圖形化的語言，是一種面向控制過程的“自然語言”。輔助繼電器的種類和多少決定了PLC控制功能的強(qiáng)弱，相當(dāng)于工作寄存器的多少和功能的強(qiáng)弱。如圖3所示為PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)功能示意圖。但是這種“軟”繼電器也有個突出的好處，可以認(rèn)為它們具有無數(shù)多對動合動斷觸點(diǎn)，因此每取用一次它的觸點(diǎn)，不過是讀一次它的存儲數(shù)據(jù)而已。為了理解方便，PLC的編程元件用“繼電器”命名， 認(rèn)為它們象繼電器一樣具有線圈以及觸點(diǎn)，并且線圈得電，觸點(diǎn)動作。PLC和其他的計算機(jī)一樣，為了使用方便，數(shù)據(jù)存儲器都作了分區(qū)，為了每個存儲單元編排了地址，并且經(jīng)機(jī)內(nèi)系統(tǒng)程序為每個存儲單元賦予了不同的功能，形成了專用的存儲元件。 PLC的編程語言PLC的硬件系統(tǒng)中，與PLC的編程應(yīng)用關(guān)系最直接的要算數(shù)據(jù)存儲器。 （2）用戶程序存儲器用來存儲根據(jù)控制要求而編制的用戶應(yīng)用程序。 PLC中的存儲器PLC中的存儲器按用途分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器以及工作數(shù)據(jù)存儲器。在最不利的情況下，輸入點(diǎn)的狀態(tài)恰好錯過了輸入的鎖入時刻，造成在下一個輸出鎖定才能被響應(yīng)，這就需要兩個掃描周期時間，稱為最大I/O響應(yīng)時間。（3）程序執(zhí)行時間主要由程序長短來決定，對于一個實(shí)際的控制程序，編程人員須對此進(jìn)行現(xiàn)場測算，使PLC的響應(yīng)時間控制在系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)。（2）從輸出鎖存器到輸出端子所經(jīng)歷的時間稱為輸出延遲，對于不同的輸出形式，其值大小不同。（1）PLC輸入電路設(shè)置了濾波器，濾波器的常數(shù)越大，對輸入信號的延遲作用越強(qiáng)。掃描周期越長，滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重。（3）I/O點(diǎn)必須按位存取，而映象寄存器可按位、字節(jié)、字、雙字靈活的存取，增加了程序的靈活性。這種集中圖2 PLC信號的傳遞過程I/O的方式保證的程序的順序執(zhí)行與外部電路亂序執(zhí)行的統(tǒng)一，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。在程序執(zhí)行期間，即使輸入端子狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會改變——輸入端子狀態(tài)變化只能在下一個周期的輸入階段才被集中讀入。 在讀輸入階段，CUP對各個輸入端子進(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。（3）對同一個輸出單元的多次使用、修改次序會造成不同的執(zhí)行結(jié)果。 循環(huán)掃描有如下特點(diǎn)：（1）掃描周期周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。用戶程序所用的輸入值是輸入映象寄存器的值，運(yùn)算結(jié)果也放在輸出映像寄存器。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否被執(zhí)行是可控的。（4）讀輸入、寫輸出掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否執(zhí)行是可控的，即用戶可以通過軟件進(jìn)行設(shè)定。（3）用戶程序掃描過程。（2）與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的掃描過程。（1）自診斷測試掃描過程。用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運(yùn)行時，PLC也在掃描，只不過在一個周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分的內(nèi)容。PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備。 PLC工作原理 循環(huán)掃描CUP連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。按其I/O點(diǎn)數(shù)一般分為微型（32點(diǎn)以下）、小型（128點(diǎn)以下）、中型（1024點(diǎn)以下）、大型（2048點(diǎn)以下）、超大型（從2048點(diǎn)以上可達(dá)8192點(diǎn)以上）5種。典型的特殊功能單元有模擬量、模糊控制連網(wǎng)等功能。（6）擴(kuò)展能力 擴(kuò)展能力包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和PLC功能的擴(kuò)展兩方面的內(nèi)容。限定了計算機(jī)發(fā)揮運(yùn)算功能、完成復(fù)雜控制的能力。從自動控制的觀點(diǎn)來看，決定了系統(tǒng)的實(shí)時性和穩(wěn)定性。它是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。（2）I/O點(diǎn)數(shù) I/O點(diǎn)數(shù)，即PLC面板上的I/O端子的個數(shù)。 PLC的性能指標(biāo)（1）存儲容量這里專指用戶存儲器的存儲容量，它決定了用戶所編程序的長短。（9）維修方便，功能更靈活。（8）模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。（6）體積小、重量輕、功耗底。（5）與外部設(shè)備連接方便。（4）使用于惡劣的工作環(huán)境。（3）編程方便易學(xué)。（2）控制功能強(qiáng)。在I/O環(huán)節(jié)，PLC采用了光電隔離、濾波等多種措施?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計。1987年2月，國際電工委員會（IEC）對可編程控制器的定義是：可編程控制器是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計。（5）其他單元接口其他單元接口用語提供PLC與其他設(shè)備和模塊進(jìn)行連接通信的物理條件圖1 PLC的組成 PLC的定義最初，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC。用戶存儲器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源，I/O寄存器的值作為條件決定著存儲器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。（3）存儲器 存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。（2）輸出寄存器輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個時間段的輸出值，而程序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值，表明的是上一時間段的真實(shí)輸出值，在程序執(zhí)行過程中，CPU可以讀其值，并作為條件參加控制，還可以修改其值，而中間的變換僅僅影響寄存器的值。（1）輸入寄存器輸入寄存器可按為進(jìn)行尋址，每一為對應(yīng)一個開關(guān)量，其值反映了開關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由相互如開關(guān)量驅(qū)動，并保持一個掃描周期。 如圖1所示，PLC與通用計算機(jī)沒有什么區(qū)別，只是一臺增強(qiáng)了I/O功能的可與控制對象方便連接的計算機(jī)。這樣只要時間段足夠短，并且PLC周而復(fù)始的運(yùn)行著就完全可以模仿繼電器的控制并且取代它。 至于上一時間段的輸出，在參加計算的時候，只是存儲在映像寄存器中的輸出結(jié)果，執(zhí)行運(yùn)算過程中并不修改端子的輸出值。具體的說就是將連續(xù)的控制用離散的控制代替，如下式： Y(n)=f(x(n1),y(n1)) 式中，Y（n）為某一時間段的輸出值； Y（n1）為上一時間段的輸出值； X（n1）為上一時間段某一時刻的輸入值； F為他們應(yīng)滿足的控制關(guān)系。主要體現(xiàn)在：一是亂序，只要條件滿足就執(zhí)行；而另一個是順序執(zhí)行。同一時刻，可有多個不同的控制單元繼電器的動作（翻轉(zhuǎn)），控制的結(jié)果、邏輯動作順序也是由接點(diǎn)條件來控制的。但是，為了取代繼電器的控制，更重要的是如何組織和使用這些開關(guān)量，從而達(dá)到軟件程序代替硬件連線的目的。只要對其控制機(jī)制有了準(zhǔn)確的理解，才能對其持續(xù)的開發(fā)并創(chuàng)造性的使用它?，F(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已經(jīng)完全有能力驅(qū)動這些元器件,并提供了多種輸出方式且動作次數(shù)可保證萬次無故障的產(chǎn)品。 PLC的輸出 輸出問題主要是接點(diǎn)的驅(qū)動能力問題，或者說是帶負(fù)載能力和輸出方式的問題。現(xiàn)在的PLC成功的解決了這兩個方面的問題，可以讓PLC和外部設(shè)備直接進(jìn)行物理的連接。由于當(dāng)時主要集中在開關(guān)量控制，也就是開關(guān)量（觸點(diǎn)的開閉狀態(tài)）如何直接接入PLC并被PLC所識別，對此就需要解決以下幾個問題：有源接入，無源接入，絕緣問題，隔離問題和互相干擾問題。2 PLC概述 PLC組成 PLC的輸入 通過對繼電器控制特點(diǎn)的介紹和最初通用汽車公司提出的要求分析。生活用水和消防用水共用三臺泵，平時電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，使生活用水的恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進(jìn)行；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，電磁閥YV2得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺泵共消防用水使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進(jìn)行。水池的高/低水位信號也直接送給PLC，作為底水位報警用。恒壓供水保證了供水的質(zhì)量，以PLC為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。針對這兩方面的要求，新的供水方式和控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是PLC控制的恒壓無塔供水系統(tǒng)。 任務(wù) 隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，城市高層建筑的供水問題日益突出。然而，由于新系統(tǒng)多會繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（如水泵），在對原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中，往往會出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問題。恒壓供水保證了供水質(zhì)量，以PLC為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。 恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計 摘要：本文介紹了恒壓供水的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)，說明了可編程控制器（PLC）在恒壓供水系統(tǒng)中所擔(dān)任的角色。從系統(tǒng)的整體設(shè)計方案和實(shí)際需求分析開始，緊密的聯(lián)系實(shí)際生活的需要，力求做到使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡便，解決實(shí)際中問題，保證供水安全、快捷、可靠。關(guān)鍵字:PLC；恒壓供水；變頻器隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對一個典型的水塔供水系統(tǒng)的技術(shù)改造實(shí)踐中，根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢，同時有效的節(jié)省了資金。以方面要求提高供水質(zhì)量，不要因為壓力的波動造成供水的障礙；另一方面要求保障供水的可靠性和安全性，在發(fā)生火災(zāi)時能可靠供水。恒壓無塔供水系統(tǒng)包括生活用水的恒壓控制和消防用水的恒壓控制——即雙恒壓系統(tǒng)。 工藝要求 對三泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：（1）生活供水時，系統(tǒng)應(yīng)底恒壓值運(yùn)行，消防供水時系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行；（2）三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采用“先開先?！钡脑瓌t介入和退出；（3）在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運(yùn)行的時間超過3H，則要切換到下一臺泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時間過長；（4）三臺泵在啟動時要又軟啟動功能； 系統(tǒng)的組成和基本工作原理 以一個三泵生活/消防雙恒壓無塔供水系統(tǒng)為例來說明其工藝過程，市網(wǎng)來水用高低水位控制器EQ來控制注水閥TV1，它們自動把水注滿儲水池，只要水位低于高水位，則自動往水箱中注水。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離