【正文】 可編程控制器的特點 ，抗干擾能力強(qiáng) 現(xiàn)代 PLC 采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠程度是使用機(jī)械觸點的繼電器所無法比較的。 硬件主面采取的主要措施有： 隔離 PLC 的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來傳遞信號，這種光電隔措施使外部電路與 PLC 內(nèi)部之間完全避免了 6 電的聯(lián)系，有效的抑制了外部的干擾源對 PLC 的影響，還可防止外部強(qiáng)電竄入內(nèi)部 CPU。 在 PLC 內(nèi)部對 CPU 供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，防止干擾信號通過供電電源進(jìn)入 PLC 內(nèi)部，另外各個輸入、 輸出（ I/O）接口電路的電源彼此獨立，以避免電源之間的互相干擾。 外部采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)，一適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。 對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備，以保障停電后有相關(guān)狀態(tài)及信息人不會因此而丟失。 編程簡單易學(xué) PLC 采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語言，它既有繼電器電路清晰直觀的特點，又充分考慮到電氣工人和技 7 術(shù)人員的讀圖習(xí)慣，對于使用者來說，幾乎不需要專門的計算機(jī)知識，因此，易學(xué)易懂，程序改變也容易修改。它能根據(jù)實際需要，方便靈活的組裝成大小各異，功能不一的控制系統(tǒng)：即可控制一臺單機(jī)、一條生產(chǎn)線、也可以控制一個機(jī)群，多條生產(chǎn)線，既可以現(xiàn)場控制，也可以遠(yuǎn)程控制。 使用簡單，調(diào)試維修方便 PLC 的接線極其方便，只需將產(chǎn)生的輸入信號設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與 PLC 的輸入端子連接，將接受輸出信號 的被控設(shè)備（如接觸器、電磁閥等）與的輸出端子連接，僅用螺絲刀即可完成全部接線工作。輸出信號可以觀察 PLC 的發(fā)光二極管。 PLC 的故障率很低，并且有 8 完善的自診斷功能和運行故障指示裝置。 體積小、重量輕、功耗低 由于 PLC 的采用半導(dǎo)體集成電路，因此整個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，功耗低，以三菱 FXON24M 型 PLC 為例，其外形尺寸僅為130MM*90MM*87MM,重量只有 600G，功率小于 50W，所以 PLC 很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部沒事實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。幾乎可以說，凡是有控制系統(tǒng)存在的地方就有 PLC，概括起來， PLC 的應(yīng)用主要有一下五個方面。在單機(jī)控制，多集群控制和自動生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實例，如機(jī)床電器控制、起重機(jī)、皮帶運輸機(jī)、包裝機(jī)械、注塑機(jī)械、電梯的控制等 模擬量的控制 目前，很多 PLC 都具有模擬量處理功能，通過模擬量 I/O 模塊對溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制，而且編程和使用都含方便，大、中型的 PLC 還具有 PID 閉環(huán)控制功能。隨著 PLC 規(guī)模的擴(kuò)大，控制的賄賂已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各個行業(yè)。 運動控制 運動控制是指 PLC 對直線運動或圓周運動的控制，也稱為位置控制，早期 PLC 通過開光量 I/O 模塊與位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接來實現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專門的運動控制模塊來完成。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 都具有不同層度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學(xué)運算（函數(shù)運算、矩陣運算、邏輯運算）數(shù)據(jù)的 移位、比較、傳遞、數(shù)值的轉(zhuǎn)換和查表等操作，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理。 通信聯(lián)網(wǎng) 通信聯(lián)網(wǎng)是指 PLC 與 PLC 之間， PLC 與計算機(jī)或其他智能設(shè)備間的通信，利用 PLC 和計算機(jī)的 RS232 或 RS422 接口， PLC 的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將他們連成網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)相互間的信息交換，構(gòu)成“集中管理，分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動化網(wǎng)絡(luò)。因此，它的組成與一般的微機(jī)計算機(jī)基板相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。 圖 1— 1 所示為 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)框圖 接受現(xiàn)場信號電源輸入部件微處理器(運算器控制器輸出部件驅(qū)動受控原件外部設(shè)備外設(shè) 接口存儲器（系統(tǒng)程序）擴(kuò)展接口擴(kuò)展單元或上位計算機(jī)基本單元（用戶程序）存儲器輸入部件電源微處理器（ CPU） 與通用計算機(jī)一樣， CPU 是 PLC 的核心部件，在 PLC 控制系統(tǒng)中的作用類似于任意的神經(jīng)中樞，整個 PLC 工作過程都是在 CPU 的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。 存儲器 PLC 配有兩種存儲器“系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。常用的存儲器類型有 CMOS RAM EPROM 和 PLC 系統(tǒng)，不能由用戶直接存取，所以， PLC 產(chǎn)品樣本或說明書中所列的存儲器類型極其容量，對用戶程序存儲器而言，如 FX224M的存儲器容量在 4K 步，即指用戶程序存儲器的容量。 輸入 /輸出 (I/O)部件 PLC 輸入 /輸出模塊的電路框圖如圖 1— 2 所示 I/O 接口是 PLC 與輸入 /輸出設(shè)備連接的部件。數(shù)去接口是將處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等） I/O 接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。為了提高抗干擾能力，一般的輸入 /輸出模塊都有光電隔離裝置，在數(shù)字量 I/O 模塊中廣泛采用發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器，在模擬量 I/O 模塊中通常采用隔離放大器。 外部輸入信號濾波器 隔離器濾波器 隔離器濾波器 隔離器信號接受回路 A PLC 具有多種 I/O 模塊，常見的有數(shù)字量 I/O 模塊和模擬量 I/O 模塊，以及快速響應(yīng)模塊、高速計數(shù)模塊、通信接口模塊、溫度控制模塊、中斷控制模塊、 PID 控制模塊和智能 I/O 模塊、 13 I/O 模塊的類型、品種與規(guī)格越多， PLC 系統(tǒng)的靈活性越好， I/O 模塊的容量越大， PLC 系統(tǒng)的適應(yīng)性越好。 PLC 的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施因此對外部電源的穩(wěn)定性要求不是很高，一般允許外部電源電壓的額定值在 +10%15%的范圍內(nèi)波動。 編程器 編程器是 PLC 的最重要的外圍，也是 PLC 不可缺少的一部分，它不僅可以寫入程序，還可以對用戶程 序進(jìn)行檢查、修改和調(diào)試，以 14 及在以線監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài)，它通過接口與 CPU 聯(lián)系完成人機(jī)對話，編程器是 PLC 的一種主要的外部設(shè)備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)視 PLC 的工作情況，除手持編輯器外，還可通過適配器和專用電纜線將 PLC 與電腦連接，并利用專門的工具軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。簡易編程器功能較少，一般只能用語言形式進(jìn)行編程，通常需要聯(lián)機(jī)工作，簡易編程器使用時直接與 PLC 的專用插座相連接，由 PLC 提供電源，它體積小、重量輕、便于攜帶，適合小 型 PLC 使用。 I/O 擴(kuò)展單元 I/O 擴(kuò)展單元用來擴(kuò)展輸入、輸出點數(shù)。 PLC 的軟件系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的 PLC 系統(tǒng)，它們相輔相 15 成，缺一不可。反之沒有硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)也失去了基本的外部條件，程序根本無法進(jìn)行。每 16 為相鄰的二進(jìn)制數(shù)為一個字， 1024 個字為 1K 字，對于一般邏輯操作指令，每條指令占一個字，定時 /計數(shù)、移位指令每條占 2 個字，數(shù)據(jù)操作指令每條占 24 個字，有些 PLC 是以編程的步數(shù)來表示用戶程序村相互容量的，每條指令包含若干步，一步占用一個地址單元，一個地址單元為兩個字節(jié)。即在 PLC運行時， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）做周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序 執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束，然后重新還回第一條指令，開始下輪新的的掃描，在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC 在輸入采用階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入個對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。 PLC 在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運算和處理后，及結(jié)果再寫入輸入狀態(tài)寄存 器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。 17 第三章 可編程控制器梯形圖編程規(guī)則 編程元件 PLC 是采用軟件編制程序來實現(xiàn)控制要求的。 PLC 內(nèi)部這些繼電器的作用和 繼電器接觸系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點”但它們不是“硬”繼電器，而是PLC 存儲器的存儲單元。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。 PLC 最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表示語言，且兩者常常聯(lián)合使用。梯形圖中編程元件的種類用圖形及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。每一邏輯行（或稱梯 19 級）起始 于左母線，然后是觸點的串、并連接，最后是線圈與左母線相聯(lián)。這個“概念電流”只是用來形象的描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。因此。 輸出繼電器的觸點也可供內(nèi)部編程使用。 下例為 PLC 實現(xiàn)三相鼠籠電動機(jī)起 /?？刂频膬煞N編程語言的表示方法： KM Y000 步序 20 指令語 （ 1）繼電器接觸控制線路圖 （ 2）梯形圖 3 OUT Y000 4 END 第四章 基本指令簡介 基本指令如表所示： 名稱 助記 目標(biāo)元件 說明 取指令 LD X/Y/M/S 常開接點邏輯運算器 取反指令 LDI X/Y/M/S 常閉接點邏輯運算親 線圈驅(qū)動指令 OUT Y/M/S/T 驅(qū)動線圈的輸出 與指令 AND X/Y/M/S 單個常開接點的串聯(lián) 與非指令 ANI X/Y/M/S 單個常閉接點的串聯(lián) 或指令 OR X/Y/M/S 單個常開接點的并聯(lián) 或非指令 ORI X/Y/M/S 單個常閉接點的并聯(lián) 或塊指令 ORB 無 串聯(lián)電路塊的并連接 與塊指令 ANB 無 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)接 主控指令 MC Y/M 公共串連接點的連接 主控復(fù)位指令 MCR Y、 M MC 的復(fù)位 21 一 、 邏輯及線圈驅(qū)動指令 LD、 LDI、 OUT LD 取指令 表示一個與輸入母線相連的動合接點指令。 LDI 取反指令 表示一個與輸入母線相連的動斷接點指令。 OUT 線圈驅(qū)動指令也叫輸出指令。 OUT 是指驅(qū)動線圈的輸出指令，它的目標(biāo)元件是 Y、 M、 S、 T、 C對輸入