【正文】 主 CPU 并行工作，兩者之間通過總線接口進(jìn)行聯(lián)系，主 CPU 定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)訊息發(fā)送給 CPU。但實際的生產(chǎn)過程對 PLC 提出了更多的要求：仿真量處理、死循環(huán)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、高速 I/O 等。通 過建立 I/O 映像區(qū)，是 PLC 成為一個真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然PLC 不可能想繼電器控制那樣隨時根據(jù)現(xiàn)場輸入實時控制現(xiàn)場輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該完全符合實際系統(tǒng)的需要。這樣在執(zhí)行程序時，所需的現(xiàn)場訊息全部從輸入映像中取用，不直接從現(xiàn)場取樣。 2） 建立 I/O映像區(qū) PLC 在輸入輸出操作上采用定時采樣、定時輸出的方式。 1） 循環(huán)掃描 PLC 采用了一種不同于普通衛(wèi)星計算機(jī)的運(yùn)行方式 ——— 循環(huán)掃描方式。 繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行的運(yùn)行方式，即如果一個繼電器的線圈通電或者放電，該繼電器的所有觸點(diǎn)都會立即同時動作；而 PLC的軟件邏輯是通過 CPU 逐行掃描執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的，如果一個邏輯線圈被接通或者斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)并不會立即動作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時才會動作。 PLC 作為一種特殊形式的計算機(jī)控制系統(tǒng)，是利用計算機(jī)技術(shù)對傳統(tǒng)的硬件邏輯控制系統(tǒng)“繼電器控制”進(jìn)行“硬件軟化”的結(jié)果。 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項目 第 7 頁 共 20 頁 可編程序控制器的輸入處理、執(zhí)行用戶程序和輸出處理的原理如圖 所示。 圖 直流輸入電路圖 圖 交流輸入電路圖 3． 1． 2 PLC 的 工作原理： PLC 采用循環(huán)掃描工作方式，這個工作過程一般包括五個階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過程如圖 所示。 圖 描述了一 個輸入點(diǎn)的接口電路。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由 PLC 內(nèi)部提供。 圖 PLC 的結(jié)構(gòu)簡圖 1）中央處理單元 中央處理單元（ CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片上。 PLC 專為工業(yè)場合設(shè)計，采用了典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由 CPU、電源、存儲器和專門設(shè)計的輸入輸出接口電路等組成。 PLC 使幾點(diǎn)一體化設(shè)備中的控制器，機(jī)電一體化理念強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中各個部分之間的配合與協(xié)調(diào)，其目標(biāo)是整體性能最佳CP1H 系列 PLC 正是為了實現(xiàn)這一目標(biāo)而言之的一款小型一體機(jī)，并可擴(kuò)展 CPM1A系列 I/O 單元和 CJ1 系列高功能 I/O 單元及 CPU 總線單元。從總的研究 情況來看，目前國內(nèi)軟 PLC 的技術(shù)與國外相比，技術(shù)水平相差很大。 白艷艷等基于 SERCOS 的開放式數(shù)控系統(tǒng)為硬件平臺，構(gòu)建了軟 PLC 的體系結(jié)構(gòu)，將 PLC 的掃描執(zhí)行轉(zhuǎn)化為編譯執(zhí)行，提高了 PLC 的速度。 王新華等配合在 PC 機(jī)上運(yùn)行的自行研制的軟 PLC編輯開發(fā)系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)了軟 PLC 編譯系統(tǒng)。 朱兆斌等人詳述了軟 PLC 中梯形圖編輯界面的實現(xiàn)以及在梯形圖向指令表轉(zhuǎn)化過程中采用的方法：將梯形圖映射為 AOV 有向圖，通過 AOV的拓?fù)渑判騺韺崿F(xiàn)最終的轉(zhuǎn)化。 陳佳等在理解軟 PLC 系統(tǒng)的功能、組成和編程方法基礎(chǔ)上，基于 IEC611313國際標(biāo)準(zhǔn)的編程規(guī)則，采用面向?qū)ο蟮乃枷?，設(shè)計出了一套完整易用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，給出了一種基于工業(yè) PC 的軟 PLC 設(shè)計方案并在 VC 環(huán)境下實現(xiàn)。 黃延延等采用軟件組建的設(shè)計思想，將整個軟件劃分為幾個具有獨(dú)立功能的軟件模塊，模塊之間定義規(guī)范的接口，并基本實現(xiàn)了各模塊的功能，但整個系統(tǒng)的性能沒有介紹。 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項目 第 4 頁 共 20 頁 羅華麗等提出了一種基于開放式數(shù)控系統(tǒng)的嵌入式軟件 PLC 子系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，給出了一個軟件 PLC 的結(jié)構(gòu)模型，并對 PLC 的梯形圖程序編程環(huán)境、梯形圖程序與語言程序的相互轉(zhuǎn)換、 PLC 程序執(zhí)行等軟件部件的設(shè)計和開發(fā)進(jìn)行了研究。 呂涌等開發(fā)的面向 DCS 控制組態(tài)軟件中包含一些軟 PLC 功能，它只是 DCS系統(tǒng)的一部分，不能獨(dú)立運(yùn)行。國內(nèi)有一些著名的自動化軟件公司（如北京亞控自動化軟件科技有限公司）正在研究開發(fā)具有自主版權(quán)的中文軟PLC產(chǎn)品，另外也有一些自動化工程公司開始代理銷售這些商用化的軟 PLC產(chǎn)品。 國內(nèi) 研究現(xiàn)狀 軟 PLC 大約在 1996 年以后才被介紹到國內(nèi)來。 ISaGRAF 能夠在多種操作系統(tǒng)下運(yùn)行，具有良好的網(wǎng)絡(luò) 通訊能力，包括數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)、在線調(diào)試、應(yīng)用程序下載以及支持運(yùn)行于多個目標(biāo)機(jī)上的控制程序間的通訊。 SIMATIC WinAC 是基于 Windows 平臺的控制軟件，具有可視化人機(jī)界面，它將控制、數(shù)據(jù)處理、通信等技術(shù)集于一體，采用了 Ventru Com 司提供的實時操作系統(tǒng)作為 Windows NT 的擴(kuò)展，具有 “ 硬實時 ” 的特性。此外， SoftPLC 內(nèi)嵌 Web 和 FTP 服務(wù)器，用戶可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和監(jiān)控。 SoftPLC 是基于 PC 的開放式控制軟件，具有開放的控制平臺，用戶能夠根據(jù)自己的需求來選擇硬件。工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)開始使用軟 PLC 產(chǎn)品，而且軟 PLC 的市場需求量也在不斷的增長。 2 PLC的研究現(xiàn)狀 國外 研究現(xiàn)狀 在歐美等國家，軟 PLC 已開始投入工業(yè)使用 ，而且市場份額每年都在增加，根據(jù) ARC 的調(diào)查和估計， 1997 年全球的軟 PLC 市場有 3 千 6 百萬美元，到 2021年軟 PLC 的市場達(dá)到了 1億 4千 5百萬美元， 2021 年差不多又增長了一倍。隨后又?jǐn)U展到與批量生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)過程有關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)今 PLC 具有采集與處理大量數(shù)據(jù)、完成數(shù)學(xué)運(yùn)算、與其它智能器件通信的能力，以及具有先進(jìn)的人－機(jī)對 話手段（如鍵盤、 CRT 和語音對話），近年來由于現(xiàn)場總線理念的出現(xiàn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立，以及產(chǎn)品的迅速發(fā)展， PLC成為 現(xiàn)場總線 的一個重要組成部分，進(jìn)一步擴(kuò)大了 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域。但 PC 易與個人計算機(jī)（ Personal Computer）的簡稱 PC 產(chǎn)生混淆，所以使用 PLC 這一簡稱，中文仍然稱 “ 可編程控制器 ” 。所以第一代可編程控制器取名為可編程邏輯控制器，英文名稱為 Programmable Logic Controller，簡稱 PLC。它們的問世，引起了全世界的矚目，美國的其他公司和西歐 、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，也相繼研究開發(fā)出類似的產(chǎn)品。這時的 PLC 系統(tǒng)已開始具有如下一些特點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，可以使用于車間現(xiàn)場；有較高的可靠性和診斷 能力，維修容易；基本能適應(yīng)不同的制造過程所需，柔性度有 了較大提高，只要改變系統(tǒng)中的程序即可改變控制 “ 邏輯 ” ，而無需改造或更換控制硬件等。第二年（ 1969 年），美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置 PDP14，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程控制器。需要與可能性，促使人們尋求新的出路， PLC 應(yīng)運(yùn)而生。 到 20世紀(jì) 60 年代，由于美國汽車工業(yè)需要進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造和設(shè)備更新，由傳統(tǒng)的繼電器控制裝置來進(jìn)行控制，不僅體積龐大、故障率高、柔性差、不靈活、耗能，而且調(diào)試?yán)щy，可靠性也差。 關(guān)鍵詞 ： PLC， 電機(jī) 控制 ，異步電機(jī) 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)項目