【正文】 。在配置過程中，用戶需選擇 I/O 設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號、連接方式，為設(shè)備指定一個(gè)邏輯設(shè)備名，設(shè)定設(shè)備地址（ FX 系列 PLC在使用編程口 進(jìn)行通訊時(shí)，不需要設(shè)備地址） 【 9】 21 第 4 章 可編程序控制器的選擇 隨著 PLC 的推廣普及， PLC 產(chǎn)品的種類越來越多，而且功能也目趨完善。一旦 PLC 加電，其接口 DTR 為高電平，當(dāng) PLC 掉電或通訊故障時(shí)，微機(jī)一端的 DSR 信號即低，讀出通訊狀態(tài)，狀態(tài)低字節(jié)的第五位正用來檢查接口的 DSR 狀態(tài)的。除此之外， OMRON 通訊協(xié)議中還提供了另一種校碼方式，從通訊協(xié)議中可以看到有二位校碼，該碼是將各信元的二進(jìn)制數(shù)逐位異或，分別取結(jié)果高低八位值的十六進(jìn)制數(shù)而成。原因是點(diǎn)對點(diǎn)的通訊格式中，不含有校碼，而校碼是檢查通訊是否正確的重要手段。點(diǎn)對點(diǎn)的通訊格式與多 PLC 的通訊格式相似，只有缺少地址和校碼 。命令兩個(gè)字節(jié)，有兩個(gè)級別共 44 條命令，包括對 PLC 的讀寫和設(shè)定各方面，報(bào)文的內(nèi)容根據(jù)命令而定。 1. 通訊協(xié)議 OMRONPLC 的通訊采用應(yīng)答模式 20 通訊時(shí)首先從上位機(jī)向下位機(jī) PLC 發(fā)出指令， PLC 接受命令執(zhí)行后，向上位機(jī)發(fā)出回應(yīng)信號和數(shù)據(jù)。無協(xié)議通訊不適合上、下位機(jī)的通訊，而且一般 PLC 廠家都提有協(xié)議的通訊模塊，以 OMRON 為例，它與上位機(jī)通訊是利用 PS432 口，使用 HOSTLINK 通訊協(xié)議，用 OMRONPLC構(gòu)成上，下位機(jī)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)分為兩類：一類使系統(tǒng)僅由一臺 PLC 和一臺微機(jī)組成，及點(diǎn)對點(diǎn)通訊。首先介紹一下 PLC 與 PC 的通訊。 【 8】 上位機(jī)與下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊一般使用 RS232C 或 RS485 接口。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，組態(tài)軟件的出現(xiàn)彌補(bǔ)了 PLC 控制系統(tǒng)的不足，在工業(yè)現(xiàn)場大量使用以組態(tài)軟件為開發(fā)平臺 的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)中的上位機(jī)，下位機(jī)通常都是使用工業(yè)級的設(shè)備，如各種 PLC 作為下位機(jī)，下位機(jī)用來如完成如數(shù)據(jù)采集，警報(bào)邏輯判斷，控制輸出等任務(wù)。 I/O 分配表 輸入 輸出 啟動 XO 南北綠燈 Y0 南北黃燈 Y1 南北紅燈 Y2 警燈 Y3 東西綠燈 Y4 東西黃燈 Y5 東西紅燈 Y6 1. 梯形圖，如圖 22 所示 圖 22 交通燈梯形圖 17 2. 程序清單 0 LDI Y3 40 LD T0 1 AND T4 41 OUT Y6 2 ANI T4 42 LD Y2 3 OUT T0 43 ANI T6 K250 44 LD Y2 6 T0 45 45 ANI T7 7 OUT T4 46 AND T10 K300 47 ORB 10 LDI Y3 48 OUT Y4 11 AND X0 49 LD T7 12 ANI T0 50 ANI T5 13 OUT T6 51 OUT Y5 K200 52 LD Y6 16 LD T6 53 ANI T1 17 OUT T7 54 LD T1 K30 55 ANI T1 20 LD T7 56 AND T10 21 OUT T5 57 ORB 24 LD T0 58 OUT Y0 25 OUT T1 59 LD T2 K250 60 ANI Y1 28 LD T1 61 OUT Y1 29 OUT T2 62 LD Y0 K30 63 AND Y4 32 LD T2 64 OUT Y3 33 OUT T3 65 LD X0 K20 66 ANI T11 36 LDI T0 67 OUT T10 37 ANI Y3 K5 18 38 AND X0 70 LD T10 39 OUT Y2 71 OUT T11 K5 74 END 19 第 3 章 PLC 與 PC 通訊 PLC 是專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它使用了可以編程的記憶單元來存儲指令，執(zhí)行數(shù)學(xué)的和邏輯的運(yùn)算，并通過數(shù)字輸入輸出實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的控制，它以高可靠性，易操作性，靈活性廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化領(lǐng)域。 圖 21 交通燈狀態(tài)圖 16 更具控制任務(wù)要求，可以算出 I/O 點(diǎn)數(shù)。 4. 上述動作循環(huán)進(jìn)行。南北紅燈亮維持 25s 然后閃亮 3s 后熄滅，同時(shí)南北紅燈亮維持 2s 熄滅。在東西紅燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持 2s，到 2s 時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄滅，綠燈亮。在 南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20s。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時(shí)，所有信號燈都熄滅。伴隨著計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù) 新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)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(jī)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 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(gè)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(jì)算機(jī)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?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC 在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的 YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品 14 中獲得了應(yīng)用。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了 PLC 的應(yīng)用。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。 【 7】 PLC 的國內(nèi)外狀 況 13 世界上公認(rèn)的第一臺 PLC 是 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制的。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時(shí)的，由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，往往要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤操作將會大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。這對于一般的開關(guān) 量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成不利影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。由此可見，若輸入變量在 I/O 刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會相應(yīng)地發(fā)生變化。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。 c. 輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實(shí)際輸出。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。 PLC的掃描全過程如圖 12 所示。 (6) PLC 的基本工作原理 PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。 (4) 電源 PLC 的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理 后轉(zhuǎn)換成滿足 PLC 的 CPU、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 (3) 輸入輸出接口電路 PLC 通過輸入輸出（ I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。 (2) 存儲器 PLC 的存儲器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 d. 將存 于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。 b. 采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入 PLC 的寄存器中?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。 10 圖 11 PLC 硬件結(jié) 構(gòu)圖 2. PLC 各部分的作用 (1) 中央處理器 CPU 是由控制器和運(yùn)算器組成的。 如圖 11 所示， PLC 控制系統(tǒng)由輸入量 — PLC— 輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 PLC 的輸入量，它們經(jīng) PLC 外部輸入端子，作為 PLC 的輸出量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。主要包括中央處理單元 CPU、存儲器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。 10. 監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制 I/O 狀態(tài)。 8. 遠(yuǎn)程 I/O 功能 遠(yuǎn)程 I/O 功能是指通過 I/O 單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC 主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。 6. 過程控制功能 過程控制功能是指通過 PLC 的 PID 控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 4. A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過 A/D、 D/A 模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。 2. 數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 【 5】 PLC 的主要功能 條件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC 的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。 7. 易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 8 PLC 可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 6. 體積小，維護(hù)操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。 5. 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短 用繼電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。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。梯形圖與繼電 器原理圖相類似，這種編程語言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識和語言，只要具有一定的電工和工藝的知識的人員都可在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會。 【 4】 2. 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng) PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。 7 （ 8）以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，以保障高可靠性。 （ 6）對用戶程序及動態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份，以保障停電后 有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。 （ 4）內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、 watchdog（“看門狗”）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了警戒時(shí)鐘（ WDT）規(guī)定時(shí)間（預(yù)示程序進(jìn)入了死循 環(huán)），立即報(bào)警，以保證 CPU 可靠運(yùn)行。 （ 3）對內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，以減少外界干擾，保護(hù)供電質(zhì)量。 （ 2）濾波：這是抗干擾的另一個(gè)主要措施。 PLC 的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。 I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。 10. CPU 的處理速度進(jìn)一步加快 目前， PLC 的處理速度與計(jì)算機(jī)相比還比較慢，其高的 CPU 也不過 6 80486，將來會全面使用 64 位的 RISC 芯片，采用多 CPU 進(jìn)行處理、分時(shí)處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使 PLC 的處理速度達(dá)到納秒級。 8. PLC 與現(xiàn)場總線相結(jié)合 現(xiàn)場總線 I/O 與 PLC 可以組成功能強(qiáng)大的、廉價(jià)的 DCS 系統(tǒng)。 6. PLC 通信的易用化 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個(gè)人計(jì)算機(jī)和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)