【正文】 令，它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的人來說，易被接受。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始。4 水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計 程序流程圖 水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖，根據(jù)設(shè)計要求，控制流程圖，如圖41所示： 圖41 水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。 水塔水位控制系統(tǒng)主電路水塔水位控制系統(tǒng)主電路如圖32所示：圖32 水塔水位控制系統(tǒng)主電路圖 I/O接口分配 列出水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表表31 水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表輸入信號輸入變量名 輸出信號輸出變量名啟動開關(guān) 水閥M1停止開關(guān) 水泵M2水池下限位 水池下限指示燈A1水池上限位 水池水位報警指示燈A2水塔下限位 水池上限指示燈A3水塔上限位 水塔下限指示燈A4水塔水位報警指示燈A5水塔上限指示燈A6 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O設(shè)備這是一個單體控制小系統(tǒng)，沒有特殊的控制要求，它有6個開關(guān)量，開關(guān)量輸出觸點數(shù)有8個，輸入、輸出觸點數(shù)共有14個，只需選用一般中小型控制器即可。當(dāng)水塔液面高于水塔上限水位時，則水塔上限水位開關(guān)S4為OFF，水泵停止。當(dāng)水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始。這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。所以，由梯形圖編寫指令程序時，應(yīng)遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個符號對應(yīng)于一條指令，一條指令為一個步序。（5）繼電器線圈在一個程序中不能重復(fù)使用：而繼電器的觸點，編程中可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不受限制。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器線圈外，還包括定時器、計數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運算的結(jié)果。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的動作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認(rèn)為它只能由左向右單方向流：層次的改變也只能自上而下。梯形圖所使用的元件編號地址必須在所使用PLC的有效范圍內(nèi)。通常微、小型PLC主要采用繼電器梯形圖編程，其編程的一般規(guī)則有：（1）梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。指令是用英文名稱的縮寫字母來表達PLC的各種功能的助記符號，類似于計算機匯編語言。 梯形圖程序設(shè)計梯形圖編程語言是一種圖形化編程語言，它沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制中的觸點、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，與傳統(tǒng)的繼電器控制原理電路圖非常相似，但又加入了許多功能強而又使用靈活的指令，它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的人來說，易被接受。為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，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(shù)。 PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的： 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。當(dāng)已運行的系統(tǒng)需要改造或擴充時，PLC可以隨時進行升級或改版，所作的工作僅僅是替換或增加擴展模板和修改相應(yīng)的控制軟件。鍵盤有單功能鍵和雙功能鍵，在使用雙功能鍵的時候鍵盤中都備有一個選擇鍵，以選擇其中一種方式工作。編程器的結(jié)構(gòu)一般包括顯示部分與鍵盤部分。監(jiān)控工作方式可以對運行中的控制器工作狀態(tài)進行監(jiān)視和跟蹤，一般可以對某一線圈或觸點的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，也可以對成組器件的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，還可以跟蹤某一器件在不同時間的工作狀態(tài)，除搜索、監(jiān)視、跟蹤外，還可以對一些器件進行操作。（3）用于IBM—PC及其兼容機的編程器是個人計算機加上適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖鳛榫幊唐?，也可直接編制成梯形圖，其監(jiān)控功能也很強。目前編程器主要有以下三種類型：（1）便于攜帶的特點，一般只能用指令形式編程，通過按鍵輸入指令，通過數(shù)碼管或液晶顯示器加以顯示、這種編程器適合小型可編程控制器的編程要求。有的編程器還可與打印機或磁帶機相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來或存放在它的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。只能I/O接口模塊種類很多，例如高速計數(shù)模塊、PLCA控制模塊、數(shù)字位基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計置譯碼模塊、閥門控制模塊、智能存貯弄快以及智能I/O模塊等。、擴展模塊當(dāng)一個PLC中心單元的I/O點數(shù)不夠用時，就要對系統(tǒng)進行擴展，擴展接口就是用于連接中心基本單元與擴展單元的。數(shù)字兩輸出有繼電器輸出、晶體管輸出和可控硅輸出三種方式。這些模塊分直流和交流、電壓和電流類型，每種類型又有不同的參數(shù)等級，主要有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入輸出/模塊，部件上都設(shè)有接線端子排，為了濾除信號的噪聲和便于PLC內(nèi)部對信號的處理，這些模塊上都帶有濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號鎖存電路。輸入模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行部件所能接收的控制信號，以驅(qū)動如電磁閥、燈光顯示、電機等執(zhí)行機構(gòu)?，F(xiàn)場的輸入信號，如按鈕開關(guān)，行程開關(guān)、限位開關(guān)以及傳感輸出的開關(guān)量或模擬量（壓力、流量、溫度、電壓、電流）等，都要通過輸入模塊送到PLC。也可將用戶程序存放在EEPROM中。所謂用戶程序時指使用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的的產(chǎn)生過程和工藝要求編寫的控制程序。②系統(tǒng)RAM存儲區(qū)：系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。由制造廠商將其固化EPROM中，用戶不能直接存取。（2）PLC存儲空間分配①系統(tǒng)程序存儲區(qū)：系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)系統(tǒng)程序。③EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除只讀存儲器。斷電情況下，存儲器內(nèi)所有內(nèi)容保持不變。 存儲器（1）PLC常用存儲器類型①RAM （Random Assess Memory） 這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描方式接收現(xiàn)場各輸入裝置狀態(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器中逐條讀取用戶程序，命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。圖21 典型PLC組成框圖 中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC控制中樞。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設(shè)連接。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（4） 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。這樣使得PLC軟、硬功能發(fā)生了巨大變化。進入八十年代中、后期，由于插大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。再硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量快、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。LC的功能大大增強。在七十年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指示，能重復(fù)使用等。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。它在硬件上 以計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。 PLC的發(fā)展雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電