【正文】 M109LLL7顯示M110LLL8顯示M111LLL9顯示M112L1顯示M113LLLL5顯示M114LLLL9顯示表53PLC按其硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將可編程序控制器分為整體式、模塊式和疊加式。其控制面板圖如圖51所示：圖51 天塔閃光燈順序控制面板根據(jù)控制要求，PLC控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入\輸出(I\0)地址編排如下表所示，其中HZ1(X000)為啟動(dòng)開關(guān)，HZ2(X001)為停止開關(guān)。每一步之間間隔為2秒。天塔閃光燈順序控制的主要要求為：用PLC構(gòu)成閃光燈順序控制系統(tǒng)。5霓虹燈控制系統(tǒng)及硬件設(shè)計(jì)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)步伐的加快，夜文化已成為人們衡量一個(gè)城市現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志，而夜文化主要靠霓虹燈飾來體現(xiàn)。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HEX ASCII變換，校驗(yàn)碼等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。 程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步?？蛇x用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。 除輸入出16~25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)配置即固定又靈活； （2）編程簡單； （3）豐富的品種； （4）高性能； （5）高速運(yùn)算； （6）使用于多種特殊用途； （7）外部機(jī)器通訊簡單化； （8）共同的外部設(shè)備。而QnASCPU的回路數(shù)目無限制，可隨內(nèi)存容量的大小而改變；程序容量由8K步至124K步，如使用存儲(chǔ)器卡，QnASCPU則內(nèi)存量可擴(kuò)充到2M字節(jié)；有多種特殊模塊可選擇，包括網(wǎng)絡(luò)，定位控制，高速計(jì)數(shù)，溫度控制等模塊。圖42 三菱A系列PLC使用三菱專用順控芯片（MSP），速度/指令可媲美大型三菱PLC。 可以滿足各種復(fù)雜的控制需求。圖41 常用的幾款三菱PLC：FX1NC、 FX2NC、FX3UC在保持了原有強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了極為可觀的規(guī)?？s小I/O型接線接口降低了接線成本，并大大節(jié)省了時(shí)間。 具有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控制三菱PLC。 FX1N系列：FX1N系列是三菱電機(jī)推出的功能強(qiáng)大的普及型PLC。且具有完整的性能和通訊功能等擴(kuò)展性。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 考慮是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。 整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 （1）PLC的類型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。（4）適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（2）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，~，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。 為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。 PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。 控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10~15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。 （1）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%~20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員不但對(duì)PLC的硬件性能了解外，也要了解PLC對(duì)編程語言支持的種類。目前的PLC對(duì)梯形圖（LD）、指令表（STL）、功能模塊圖（FBD）編程語言都以支持。直觀性和操作性較差。大多數(shù)PLC制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級(jí)語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達(dá)方法及語句的種類等方面都進(jìn)行了簡化。主要用于其他編程語言較難實(shí)現(xiàn)的用戶程序編制。它是類似于高級(jí)語言的一種編程語言。順序功能流程圖編程語言的特點(diǎn)：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對(duì)用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動(dòng)作的缺陷，同時(shí)也避免了用梯形圖語言對(duì)順序動(dòng)作編程時(shí)，由于機(jī)械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時(shí)間也大大縮短。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。（4）順序功能流程圖語言（SFC）順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。其特點(diǎn)與梯形圖語言基本一致。同時(shí)，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對(duì)應(yīng)，在PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。（2）指令表語言（IL）指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。梯形圖編程語言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。PLC的編程語言包括以下五種：梯形圖語言（LD）、指令表語言（IL）、功能模塊圖語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）。當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，除完成該階段的工作PLC的用戶程序是設(shè)計(jì)人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制設(shè)計(jì)的。PLC輸出端子的實(shí)際輸出狀態(tài)較輸出鎖存器的狀態(tài)也有一個(gè)延遲時(shí)間。用戶程序執(zhí)行完畢，與各輸出繼電器相對(duì)應(yīng)的各輸出映象寄存器的內(nèi)容就確定了。在執(zhí)行用戶程序階段，PLC按順序?qū)τ脩舫绦蜻M(jìn)行掃描，從輸入映象寄存器和其他軟元件的映象寄存器中將有關(guān)的軟元件狀態(tài)讀出，從左到右、從上而下地掃描每條指令，即進(jìn)行處理，并把每步程序執(zhí)行的結(jié)果寫入有關(guān)映象寄存器。也就是說，在把輸入信號(hào)狀態(tài)讀入輸入映象寄存器后，即使輸入端子上的信號(hào)狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映象寄存器中的內(nèi)容也不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才會(huì)讀入這些變化。（2）輸入處理在輸入處理階段，PLC把它所有輸入端子上的信號(hào)的狀態(tài)一次讀入到PLC內(nèi)部保存，保存此時(shí)輸入信號(hào)狀態(tài)的器件稱為輸入映象寄存器。然后PLC還要與編程器及其他數(shù)據(jù)通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。下面分別介紹其中的四個(gè)階段。 PLC的工作過程PLC的工作過程是一種循環(huán)過程，每一次循環(huán)所用的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。某些可編程序控制器可以為輸入電路和少量的外部電子檢測裝置（如接近開關(guān)）提供24V直流電源?？删幊绦蚩刂破饕话闶褂?20V交流電源。編程器可以永久地連接在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運(yùn)行。I/O模塊的主要工作是信息數(shù)據(jù)的輸入與輸出，輸入信號(hào)有兩類：一類是從按扭、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。一類是RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，可以隨時(shí)由CPU對(duì)它進(jìn)行讀出和寫入；另一類是ROM(只讀存儲(chǔ)器)，CPU只能從中讀取而不能寫入。PLC的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。（2）程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制有關(guān)的電路，組織數(shù)據(jù)的存取，傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。圖31 （CPU）CPU是PLC的控制中樞，它是由控制器和運(yùn)算器組成。 PLC的結(jié)構(gòu)PLC主要由中央處理單元(CPU)，存儲(chǔ)器（RAM和EPROM），輸入、輸出模塊（簡稱為I/O），編程器和電源五部分組成。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。（5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。（4）過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。（3）運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，縮短了施工周期。（6）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短用繼電器—接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏（柜）的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來十分不便。編程語言形象直觀，指令少、語法簡便，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語言，具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可在短時(shí)間內(nèi)掌握。（5）編程簡單、容易掌握PLC是面向用戶的設(shè)備，PLC的設(shè)計(jì)者充分考慮了現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。（4）體積小、功耗小、性價(jià)比高以小型PLC（TSX21）為例，它具有128個(gè)I/O接口，可相當(dāng)于400~800個(gè)繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，其尺寸僅為216127110mm，其成本僅相當(dāng)于同功能繼電器系統(tǒng)的10~20％。（3）接口簡單、維護(hù)方便PLC的接口按工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力（輸入輸出可直接與交流220V，直流24V等強(qiáng)電相連），接口電路一般亦為模塊式，便于維修更換。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來完成，大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高，從實(shí)際使用情況來看，PLC控制系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間一般可達(dá)4~5萬小時(shí)。當(dāng)需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個(gè)PLC裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。 PLC的主要特點(diǎn)（1）使用靈活、通用性強(qiáng)PLC的硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的，加之PLC的產(chǎn)品已系列化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系統(tǒng)。國內(nèi)PLC形成產(chǎn)品化的生產(chǎn)企業(yè)約30多家，國內(nèi)產(chǎn)品市場占有率不超過10%，主要生產(chǎn)單位有：蘇州電子計(jì)算機(jī)廠、蘇州機(jī)床電器廠、上海蘭星電氣有限公司、天津市