【正文】 還可能有圖形監(jiān)視器，可通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。編程器除了用于編程，還可對(duì)系統(tǒng) 作一些設(shè)定，以確定 PLC 控制方式，或工作方式。復(fù)雜一點(diǎn)的有圖形編程器，可用梯形圖語編程。故一種 PLC 的性能如何，與這種 PLC 所具外部設(shè)備豐富與否，外部設(shè)備好用與否直接相關(guān)。 盡管用 PLC 實(shí)現(xiàn) 對(duì)系統(tǒng)的控制可不用外部設(shè)備，配置好合適的模塊就行了。 掌握 PLC性能，一定要了解它的模塊，并通過了解模塊的性能，去弄清楚 PLC 的性能。 通訊模塊，它接人 PLC后，可使 PLC 與計(jì)算機(jī)，或 PLC 與 PLC 進(jìn)行通訊，有的還可實(shí)現(xiàn)與其它控制部件，如變頻器、溫控器通訊，或組成局部網(wǎng)絡(luò)。這些模塊有自己的 CPU，可對(duì)信號(hào)作預(yù)處理或后處理，以簡化 PLC 的 CPU 對(duì)復(fù)雜的程控制量的控制。 除上述模塊， PLC 還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。 箱體式的 PLC還有 I/O擴(kuò)展箱體，它不含 CPU，僅有電源及 I/O 單元的功能。若干底板間的聯(lián)系有的用接口模塊，有的用總線接口。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都是附加于 CPU 模塊之中。 I/O 模塊，它集成了 I/O 電路，并依點(diǎn)數(shù)及電路類型劃分為不同規(guī)格的模塊。 PLC 的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。 組成 PLC的模塊是 PLC的硬件基礎(chǔ)，只有弄清所選用的 PLC 都具有那些模塊及其特點(diǎn)，才能正確選用模塊，去組成一臺(tái)完整的 PLC，以滿足控制系統(tǒng)對(duì) PLC 的要求。相反，小型 PLC、檔次低的 PLC 模塊種類 也少，規(guī)格也少，指標(biāo)也低。 一般講，規(guī)模大的 PLC，檔次高的 PLC 模塊的種類也多，規(guī)格也多，反映它的特點(diǎn)的性能指標(biāo)也高。在此，不妨把 PLC 的模塊組成當(dāng)作所有 PLC的結(jié)構(gòu)性能。規(guī)模大的 PLC 指令條數(shù)多，指令的功能也強(qiáng)，才能應(yīng)付對(duì)點(diǎn)數(shù)多的系 統(tǒng)進(jìn)行控制的需要。所以，規(guī)模大，所使用的模塊也多。如控制規(guī)模為 1024 點(diǎn)，那就得有 1024 條I/O電路。這個(gè)區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件（解釋見后）也要增多，這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)。規(guī)模大，用戶程序長，要求有更大的用戶存儲(chǔ)區(qū)。所以，大型 PLC的工作速度總是比小的要快。因?yàn)橐?guī)模大了，用戶程序也長，執(zhí)行指令的速度不快，勢必延長 PLC 循環(huán)的時(shí)間，也必然會(huì)延長 PLC對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。 二 、 控制規(guī)模 控制規(guī)模代表 PLC控制能力，看其能對(duì)多少輸入、輸出點(diǎn)及對(duì)多少路模擬進(jìn)行控制?？刂撇患皶r(shí)，就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對(duì)一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。性能高的、大型的 PLC 響應(yīng)點(diǎn)數(shù)更多。 這個(gè)效果可從兩個(gè)方面來衡量：一是能否對(duì)幾個(gè)輸入信號(hào)作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。不同的 PLC 措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。對(duì)急需處理的輸人信號(hào)延遲多長時(shí)間 PLC能予以響應(yīng)，要另作要求。這時(shí)，要多等待一個(gè)周期， PLC 的輸入映射區(qū)才能接受到這個(gè)新的輸入信號(hào)。不理想時(shí)，還要多延長一個(gè)周期。從討論 PLC 的工作原理知，從對(duì) PLC 加入輸入信號(hào)，到 PLC 產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個(gè) PLC 運(yùn)行程序的周期。并隨著微處理器技術(shù)的進(jìn)步，這個(gè)時(shí)間還在縮短。但各種 PLC 總有一些基本指令，而且各種的 PLC 都有這些基本指令，故常以執(zhí)行一條基本指令的時(shí)間來衡量這個(gè)速度。少的幾十條，多的幾百條。不同的 PLC。速度高了，才可能通過運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制，才可能不斷擴(kuò)大控制規(guī)模，才可能發(fā)揮 PLC的多種多樣的作用。 可編程控 制器的基本性能可用如下八條予以概括： 一 、 工作速度 工作速度是指 PLC的 CPU 執(zhí)行指令的速度及對(duì)急需處理的輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。 有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如： 按鈕 行程開關(guān) 接近開關(guān) 傳感器及變送器 電磁線圈 控制閥 直接連接另外為了提高操作性能，它還有多種人 機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進(jìn)一步提高。 5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 了解了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)， 我們?cè)谫徺I程控器時(shí)就有了一個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮 PLC 所提供的最佳 PLC 的基本性能指標(biāo) 1． PLC 的主要特點(diǎn) （ 1）高可靠性 1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 3. 存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如 EPROM、 EEPROM 寫入器等。 2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。 當(dāng)然， PLC 之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的， PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的 PLC 之間、 PLC 與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng) 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 外部設(shè)備 外部設(shè)備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類 1. 編程設(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程 器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信 息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。 人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一 體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。小編程器 PLC一般有手持型編程器，目 前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。 4 按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能 管 理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 2 模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（ 420mA,020mA）、電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 I/O 模塊集成了 PLC的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。如果沒有一個(gè)良好的可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視，一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施，而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 3) 計(jì)時(shí)器 4) 計(jì)數(shù)器 (3) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序，不同類型的 PLC 其存儲(chǔ)容量各不相同。 系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) 除了 I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備 (邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù) 寄存器和累加器等 )的存儲(chǔ)區(qū)，該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC 斷電時(shí)由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失，后者當(dāng) PLC 斷電時(shí)數(shù)據(jù)被清零 1) 邏輯線圈 與開關(guān)輸出一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器，另外不同的PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。 (2)系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū) (包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等 ) 系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)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(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器、等存儲(chǔ)器。 （ 3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器，使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。 1 PLC 常用的存儲(chǔ)器類型 （ 1） RAM (Random Assess Memory)，這是一種讀 /寫存儲(chǔ)器 (隨機(jī)存儲(chǔ)器 ) ，其存取速度最快，由鋰電池支持 。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。但工作節(jié)奏 由震蕩信號(hào)控制。 在使用者看來，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(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(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù) 寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng) 的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。這時(shí)，才是 PLC 的真正輸出。 (三 ) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 一 . 掃描技術(shù) 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其 硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。 ” 總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定 時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行 PC 之功能著，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國電氣制造商協(xié)會(huì) NEMA（ National Electrical Manufactory Association） 經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為 PC（ Programmable Controller），并給 PC 作了如下定義 “PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。 PLC 的定義 可編程控制器 (Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制 應(yīng) 用 而 設(shè) 計(jì) 制 造 的 。我國從 1974 年開始研制。1971 日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái) PLC。到 1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 這就是著名的 GM10 條， 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出第一臺(tái) PLC，在美國通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得極其廣泛的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出 。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管