【正文】 M中。在這種狀態(tài)下，PLC的CPU工作狀態(tài)及接收編程器操作的功能。③系統(tǒng)監(jiān)控：PLC除了可處于運行及編程狀態(tài)外，還可設置成監(jiān)控狀態(tài)。部分PLC接受程序是通過編程來實現(xiàn)的。同時，有時還需要對系統(tǒng)的特殊功能進行設置，如將系統(tǒng)設置為具有中斷控制、高速脈沖記數(shù)、高速脈沖輸出、輸入脈沖延時和捕捉等功能。用戶程序由用戶根據(jù)機械設備的生產(chǎn)工藝和控制要求進行編制并保存在ROM中。中斷服務程序完成后，自動返回主程序。CPU運行程序是周而復始不斷重復著的，這與PLC掃描工作方式是相適應的。(1) CPU的主要功能①運行程序：PLC的程序存放于內(nèi)存中，但程序運行卻在CPU中。CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，接收編者按編程器或計算機等編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，存入隨機存儲器RAM中。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。（CPU）中央處理單元（center process unit ,CPU）可比作PLC的大腦，是PLC實現(xiàn)信息處理和控制的關鍵部件，其性能的優(yōu)劣直接影響PLC的技術性能指標。所謂I/O響應時間是指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關輸出端的時間。為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式（掃描技術）。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行的結果有區(qū)別。程序1只用一次掃描周期，就可完成對M4的刷新；程序2要用四次掃描周期，才能完成對M4的刷新。這時才是PLC的真正輸出。(3)輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。(2)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在這兩個階段中,即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 PLC運行掃描圖(1)輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應單元內(nèi)。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒什么區(qū)別了。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1000ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般小于100ms。(1)繼電器控制裝置采用硬件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，該繼電器所以的觸點（包括其通常開或常閉觸點）在繼電器控制的那個位置上都會立即同時動作。這種串行工作方式可以避免繼電器控制的觸點競爭和時序失配等問題。PLC與繼電器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同，繼電器是按并行方式工作的，也就是說是按同時執(zhí)行的方式工作的，只要形成電流通路，就有可能有幾個電路同時工作。掃描周期是PLC的重要指標之一，PLC在正常工作情況下，掃描周期T為T=（運算速度*程序步數(shù)+I/O刷新時間+故障診斷時間）由于I/O刷新時間和故障時間相對用戶程序執(zhí)行時間要小得多，因此掃描時間主要由用戶程序和的長短和CPU的運算速度決定，一般每秒鐘可掃描數(shù)十次以上，這對于一般工業(yè)設備控制通常沒有什么影響，但對于控制時間要求較嚴格，響應速度要求快的系統(tǒng)，則應考慮PLC的速度，并且應該精確計算響應的時間，精心編排程序，合理安排指令的順序，盡可能減少掃描周期造成的響應時間。PLC經(jīng)過這5個階段的工作過程，稱為一個掃描周期。第五階段：輸出結果。第四階段：執(zhí)行用戶程序。 PLC工作方式示意圖 PLC掃描周期示意圖 PLC工作過程流程圖第三階段：讀入現(xiàn)場信號。PLC檢查是否有與編程器或計算機等的通信請求，若有則進行相應的處理，例如接受由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯信息等發(fā)送給編程器進行顯示。若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障自掃描程序。PLC的工作過程如圖34所示。這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下，掃描輸入的狀態(tài)（輸入刷新）。微機一般采用等待命令的工作方式，如在常見的鍵盤掃描方式或I/O動作則轉(zhuǎn)入相應的子程序，無鍵按下I/O不動作則繼續(xù)掃描鍵盤和I/O口。、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化由于PLC內(nèi)部電路主要采用半導體集成電路，具有結構緊湊、體積小、重量輕、功耗低的特點；更由于它具有很強的抗干擾能力，能適應各種惡劣的環(huán)境，因而它已成為實現(xiàn)機電一體化十分理想的控制裝置。更為方便的是可在實驗室里進行系統(tǒng)的模擬運行調(diào)試，使現(xiàn)場工作量大為減少。PLC的功能擴展極為方便，硬件配置相當靈活，根據(jù)控制要求的改變，可以隨時變動特殊功能單元的種類和個數(shù)，再相應修改用戶程序就可以達到變換和增加控制功能的目的。其二，PLC還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運算和數(shù)據(jù)處理、運動控制等功能。、功能的擴展能力強其一，PLC利用程序進行定義、計數(shù)、順序、步進等控制，十分準確可靠。，使用方便用微機控制時，要在輸入/輸出接口電路上做大量的工作，才能使微機與控制現(xiàn)場的設備連接起來，調(diào)試也比較麻煩。雖然PLC是以微型計算機技術為核心的控制裝置，但是不要求使用者精通計算機方面復雜的硬件和軟件知識。其四，利用后備電池對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行保護，確保停電時信息不丟失。其二，PLC設置了監(jiān)視定時器，如果程序每次循環(huán)的執(zhí)行時間超過了規(guī)定值，表明程序進入了死循環(huán)，則立即報警。當檢測到故障時，立即把當前狀態(tài)保存起來，并禁止對程序的任何操作，以防止存儲信息被沖掉。PLC在硬件和軟件方面主要采取以下措施來提高其可靠性：(1)硬件方面采取的措施對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，均采用嚴格措施進行屏蔽，以防外界干擾；對供電系統(tǒng)及輸入電路采用多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾,也削弱了各部分之間的相互影響；對PLC內(nèi)部所需的+5V電源采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進行調(diào)整，以消除由于交流電網(wǎng)的波動引起的過電壓、欠電壓的影響；采用光電隔離措施，有效地隔離了內(nèi)部與外部電路之間的直接電聯(lián)系，以減少故障和誤動作；采用模塊結構的PLC，一旦某一模塊有故障，就可以迅速更換模塊，從而盡可能縮短系統(tǒng)的故障停機時間。從國外使用PLC的實際情況來看，平均無故障率可以達到幾萬甚至幾十萬小時以上。繼電器控制系統(tǒng)的維修工作不僅耗力費時，而且停產(chǎn)維修所造成的損失也不可估量。其靈活性和通用性是繼電器控制電路所無法比擬的。因此，在PLC外部接線改動極少，甚至可不必改動。其致命的弱點是，如果工藝的要求稍有改變，控制電路必須隨之做相應的變動，耗時且費力。根據(jù)控制系統(tǒng)的基本要求，PLC采用典型的計算機結構，它主要由中央處理單元CPU、存儲器（RAM，ROM，EFPROM，EEPROM等）、專門設計的輸入輸出接口電路、通信接口電源等單元組成。相對于普通微機，物理實現(xiàn)是PLC的特長，因為普通微機大多只考慮自身的數(shù)據(jù)、信息處理能力和通信等功能，又要考慮實際控制能力及其實現(xiàn)等問題。這種輸入、輸出變換就是信息處理。 PLC的基本結構與特點可編程控制器內(nèi)部的基本結構與普通微機是類似的，特別是和單片機的結構極為相似。隨著PLC產(chǎn)品性能價格比的不斷提高，中小企業(yè)普及應用PLC的投資已經(jīng)完全可以承受。此后，在不斷引進國外PLC生產(chǎn)線的同時，積極開發(fā)國產(chǎn)PLC。我國從70年代中期開始研制PLC。目前，世界上一些著名的電器生產(chǎn)廠家?guī)缀醵荚谏a(chǎn)PLC，產(chǎn)品功能日趨完善、換代周期越來越短。這些功能使PLC應用與模擬量的閉合相應的傳感器及伺服裝置，PLC可以實現(xiàn)數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程終端設備（如觸摸屏）可以實時顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及分析結果，為分析、研究系統(tǒng)提供依據(jù)；利用PLC的自檢信號可實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控；PLC具有較強的通信功能，可與計算機或其他智能裝置進行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實現(xiàn)集散控制?，F(xiàn)在，PLC不僅能進行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制等方面都得到廣泛的應用。70年代中期，歐美及日本的一些生產(chǎn)廠家，其PLC產(chǎn)品中多以微處理器及大規(guī)模集成電路芯片為其核心部件，使PLC的功能進一步擴展，并且有了自診斷功能，可靠性得到進一步提高。由于PLC優(yōu)越的性能，其問世后發(fā)展極為迅速。1986年，該公司提出用一種新型控制裝置替代繼電器控制，這種控制裝置更把計算機的通用、靈活、功能完善等優(yōu)點與繼電器控制的簡單、易懂、操作方便、價格便宜等特點結合起來，而且要使那些不很熟悉電腦的人也能方便的使用。自然，人們對控制裝置提出了更高的要求，即經(jīng)濟、可靠、通用、易變、易修。20世紀60年代初，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，其生產(chǎn)線必須隨之頻繁的變更?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。1987年，國際電工委員會（IEC）在可編程控制器國際標準草案第三稿中，對可編程控制器定義如下：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。后來，可編程控制器采用微處理器作為其控制核心，它的功能已遠遠超過邏輯控制的范疇，于是人們又將其稱為Programmable Controller ，簡稱PC 。早期的可編程控制器只能進行計數(shù)、定時及對開關量的邏輯控制。目前國內(nèi)的PC產(chǎn)品，功能越來越多樣，有些小型機、超小型機也裝置有一些特殊單元，如高速計數(shù)、定位、定時單元，甚至有模擬量輸入、模擬量輸出和PID單元，可用來進行閉環(huán)過程控制圖，應用前景非常廣闊。PLC技術進入我國只有十幾年時間，已經(jīng)得到相當廣泛的應用，許多工廠企業(yè)已把它作為新產(chǎn)品開發(fā)、老產(chǎn)品更新及舊設備改造的重要控制手段。設備結構除超小型、小型機為整體式的外，大多采用模塊結構，用戶可根據(jù)控制要求選擇模塊組成系統(tǒng)，非常靈活，維護維修也容易，而軟件大多采用梯形圖程序，具有繼電接觸控制線路清晰直觀的優(yōu)點，易被廣大熟悉繼電接觸控制線路的工程技術人員接受。 PLC控制電路分析可編程控制器（以下簡稱PLC）由于采用了微機技術，具有微機的許多優(yōu)良性能，又有較強的抗干擾能力，可在強電磁干擾的工業(yè)生產(chǎn)場合可靠運行，因而得到很快的發(fā)展。當小車上的板料達到設定數(shù)時，啟動小車控制電動機，帶動小車右行，將切好的板料送至包裝線。此時，SQ4閉合，直到把板料剪斷，板料落入小車。同時啟動壓塊電動機，使壓塊B壓下，壓塊上限開關SQ2閉合。若小車空載或板料數(shù)未達到設定數(shù)，起動送料機構Ｅ，帶動板料C向右移動。系統(tǒng)未動作時，壓板及剪切刀的限位開關SQSQ3和SQ4均斷開，SQSQ7也是斷開的。采用7個限位開關和1個光電開關檢測各部分的工作狀態(tài)。采用PLC控制可較好地解決這一問題。由調(diào)速器和電位器W1投入實現(xiàn)。當?shù)盾囯x開紙板，運動到光電管側(cè)端后，由光電管發(fā)出切割完畢信號，刀車電機與切刀電機均斷電停機。④ 當紙板完全靜止在切紙機導輥上預定位置時，由時間繼電器ST3向切紙刀發(fā)出開始的命令。調(diào)速器與電位器W1同時脫機發(fā)出零速度信號，導輥停止導紙。當導輥向接紙臺傳送已切割完畢的紙板時，由光電管E2發(fā)出切割完畢信號，經(jīng)繼電器Z5，Z9調(diào)速器和電位器W2投入，由電位器W2設定。主傳動電機是CYT—4型三相交電磁調(diào)速電動機。如此反復。④ 送紙結束，切紙機導輥又恢復高速，等待造紙機下一副紙板的到來。② 導輥停止導紙，當紙板完全靜止在切紙機導輥上預定位置時，切紙刀車開始切割，刀車運動到另一側(cè)后，刀車電機與切刀電機停機。（3） 根據(jù)原繼電器電路、控制系統(tǒng)的控制要求、所選PLC的I/O點的情況及高功能模塊的情況，設計PLC用戶程序，此時采用梯形圖形式的用戶程序。（2） 分配輸入、輸出設備，即確定哪些外圍設備是送信號給PLC的，哪些外圍設備是接收來自PLC的信號的，同時還要將PLC的輸入、輸出點與之一一對應，對I/O進行分配。硬件設計時，對被控設備的工藝要求和所選PLC的特點與性能有較全面的了解；軟件設計時在對原繼電器控制電路熟悉掌握的基礎上，以步為核心，一步步設計，一步步修改直到完成整個程序的設計。紙板完全靜止在切紙機導輥上的預定位置不能超過10mm。完成一個掃描周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周期周而復始地進行。整個工作過程可分為5個階段：自診段，與編程器或計算機等的通信，現(xiàn)場輸入信號的采集，用戶程序執(zhí)行，輸出結果。（3）根據(jù)原繼電器電路和控制系統(tǒng)的控制要求和所選PLC的I/O點的情況及高功能模塊的情況,設計PLC用戶程序,此時采用梯形圖形式的用戶程序。（2）分配輸入、輸出設備，即確定哪些外圍設備是發(fā)送信號給PLC的，哪些外圍設備是接收來自PLC的信號的。在把繼電器控制轉(zhuǎn)換成PLC控制時要注意轉(zhuǎn)換方法,以確保轉(zhuǎn)換后系統(tǒng)的功能不變。由于器件的老化、脫焊、觸點的抖動以及觸點電弧等現(xiàn)象是不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的可靠性，繼電器控制系統(tǒng)的維修工作不僅耗資費時,而且停產(chǎn)維修所造成的損失也不可估量,而現(xiàn)代化生產(chǎn)過程是不斷變化的,生產(chǎn)工藝和市場需求也是不斷地變化,所以用PLC取代繼電器控制已是大勢所趨?！癙LC控制的`紙板切割機”作為控制系統(tǒng)中的一個典型的實驗設計。它組態(tài)靈活、編程簡單、維護方便、可靠性高，現(xiàn)已成為工業(yè)自動化核心技術之一。可編程控制器簡稱PLC，它是一種用作數(shù)字控制的專用計算機。1緒論1 .1切紙機的基本概況我國的造紙工業(yè)技術水平仍停留在上世紀80年代初的水平，許多機器仍采用繼電器控制電路，屬于低水