【正文】 更靈活。 （ 8）模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。 （ 6）體積小、重量輕、功耗底。 （ 5）與外部設(shè)備連接方便。 （ 4）使用于惡劣的工作環(huán)境。 （ 3）編程方便易學(xué)。 （ 2）控制功能強(qiáng)。在 I/O 環(huán)節(jié)， PLC 采用了光電隔離、濾波等多種措施?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè) 計(jì)。 1987 年 2 月，國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）對(duì)可編程控制器的定義是： 5 可編程控制器是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 （ 5）其他單元接口 其他單元接口用語(yǔ)提供 PLC 與其他設(shè)備和模塊進(jìn)行連接通信的物理?xiàng)l件 系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器CUP其他接口電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．輸入電路輸出寄存器輸出電路輸入寄存器輸入量 圖 1 PLC 的組成 PLC 的定義 最初，可編程邏輯控 制器（ Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱 PLC。用戶存儲(chǔ)器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源， I/O 寄存器的值作為條件決定著存儲(chǔ)器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。 （ 3）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。 （ 2）輸出寄存器 輸出寄存器的每一位都表明了 PLC 在下一個(gè)時(shí)間段的輸出值，而程序循環(huán)執(zhí)行開(kāi)始時(shí)的輸出寄存器的值，表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)輸出值，在程序執(zhí)行過(guò)程中， CPU 可以讀其值，并作為條件參加控制，還可以修改其值，而中間的變換僅僅影響寄存器的值。 （ 1）輸入寄存器 4 輸入寄存器可按為進(jìn)行尋址，每一為對(duì)應(yīng)一個(gè)開(kāi)關(guān)量，其值反映了開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由相互如開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)，并 保持一個(gè)掃描周期。 如圖 1 所示， PLC 與通用計(jì)算機(jī)沒(méi)有什么區(qū)別，只是一臺(tái)增強(qiáng)了 I/O 功能的可與控制對(duì)象方便連接的計(jì)算機(jī)。這樣只要時(shí)間 段足夠短，并且 PLC 周而復(fù)始的運(yùn)行著就完全可以模仿繼電器的控制并且取代它。 至于上一時(shí)間段的輸出，在參加計(jì)算的時(shí)候，只是存儲(chǔ)在映像寄存器中的輸出結(jié)果，執(zhí)行運(yùn)算過(guò)程中并不修改端子的輸出值。具體的說(shuō)就是將連續(xù)的控制用離散的控制代替，如下式： Y(n)=f(x(n1),y(n1)) 式中， Y（ n）為某一時(shí)間段的輸 出值； Y（ n1）為上一時(shí)間段的輸出值； X（ n1）為上一時(shí)間段某一時(shí)刻的輸入值； F 為他們應(yīng)滿足的控制關(guān)系。主要體現(xiàn)在：一是亂序，只要條件滿足就執(zhí)行；而另一個(gè)是順序執(zhí)行。 同一時(shí)刻，可有多個(gè)不同的控制單元繼電器的動(dòng)作（翻轉(zhuǎn)），控制的結(jié)果、邏輯動(dòng)作順序也是由接點(diǎn)條件來(lái)控制的。但是，為了取代繼電器的控制，更重要的是如何組織和使用這些開(kāi)關(guān)量，從而達(dá)到軟件程序代替硬件連線的目的。只要對(duì)其控制機(jī)制有了準(zhǔn)確的理解，才能對(duì)其持續(xù)的開(kāi)發(fā)并創(chuàng)造性的使用它?，F(xiàn)在的 PLC 產(chǎn)品已經(jīng)完全有能力驅(qū)動(dòng)這些元器件 ,并提供 了多種輸出方式且動(dòng)作次數(shù)可保證萬(wàn)次無(wú)故障的產(chǎn)品。 3 PLC 的輸出 輸出問(wèn)題主要是接點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力問(wèn)題，或者說(shuō)是帶負(fù)載能力和輸出方式的問(wèn)題?，F(xiàn)在的 PLC 成功的解決了這兩個(gè)方面的問(wèn)題，可以讓 PLC 和外部設(shè)備直接進(jìn)行物理的連接。由于當(dāng)時(shí)主要集中在開(kāi)關(guān)量控制，也就是開(kāi)關(guān)量（觸點(diǎn)的開(kāi)閉狀態(tài)）如何直接接入 PLC 并被 PLC 所識(shí)別，對(duì)此就需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：有源接入，無(wú)源接入，絕緣問(wèn)題，隔離問(wèn)題和互相干擾問(wèn)題。 2 PLC 概述 PLC 組成 PLC 的輸入 通過(guò)對(duì)繼電器控制特點(diǎn)的介紹和最初通用汽車公司提出的要求分析。生活用水和消防用水共用三臺(tái)泵，平時(shí)電磁閥 YV2 處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，使生活用水的恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進(jìn)行；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥YV2 得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺(tái)泵共消防用水使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進(jìn)行。水池的高 /低水位信號(hào)也直接送 給 PLC，作為底水位報(bào)警用。恒壓供水保證了供水的質(zhì)量，以 PLC 為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。針對(duì)這兩方面的要求，新的供水方式和控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是 PLC控制的恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)。 任務(wù) 隨著社會(huì)的發(fā)展 和進(jìn)步，城市高層建筑的供水問(wèn)題日益突出。然而，由于新系統(tǒng)多會(huì)繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備（如水泵），在對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中，往往會(huì)出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問(wèn)題。恒壓供水保證了供水質(zhì)量，以 PLC 為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。 1 華東交大理工學(xué)院 恒壓供水系統(tǒng)的 PLC 控制設(shè)計(jì) 摘要 ： 本文介紹了恒壓供水的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)，說(shuō)明了可編程控制器（ PLC）在恒壓供水系統(tǒng)中所擔(dān)任的角色。從系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案和實(shí)際需求分析開(kāi)始，緊密的聯(lián)系實(shí)際生活的需要，力求做到使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，解決實(shí)際中問(wèn)題，保證供水安全、快捷、可靠。 關(guān)鍵字 :PLC；恒壓供水；變頻器 隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì) 要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的技術(shù)改造實(shí)踐中，根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問(wèn)題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效的節(jié)省了資金。以方面要求提高供水質(zhì)量，不要因?yàn)閴毫Φ牟▌?dòng)造成供水的障礙；另一方面要求保障供水的可靠性和安全性，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能可靠供水。恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)包括生活用水的恒壓控制和消防用水的恒壓控制 —— 即雙恒壓系統(tǒng)。 2 工藝要求 對(duì)三泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： （ 1）生活供水時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)底恒 壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行； （ 2）三臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要，采用“先開(kāi)先?！钡脑瓌t介入和退出； （ 3）在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間超過(guò) 3H，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)； （ 4）三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)要又軟啟動(dòng)功能； 系統(tǒng)的組成和基本工作原理 以一個(gè)三泵生活 /消防雙恒壓無(wú)塔供水系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明其工藝過(guò)程，市網(wǎng)來(lái)水用高低水位控制器 EQ 來(lái)控制注水閥 TV1，它們自動(dòng)把水注滿儲(chǔ)水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水箱中注水。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是相差很大?；馂?zāi)結(jié)束后三臺(tái)泵再改為生活供水使用。 PLC 要想取代繼電器控制，首先要解決外部設(shè)備的直接輸入問(wèn)題。 PLC 就是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在其發(fā)展過(guò)程，人們?cè)鴮⒂?jì)算機(jī)直接用于工業(yè)控制，但是由于以下兩大問(wèn)題沒(méi)有解決好而難以發(fā)展：一是 I/O（輸入 /輸出）問(wèn)題，計(jì)算機(jī)不能直接和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接現(xiàn)在了應(yīng)用；二是計(jì)算機(jī)的 I/O 功能 ，開(kāi)關(guān)邏輯處理不夠豐富和強(qiáng)大。計(jì)算機(jī)的內(nèi)部提供了豐富的從位邏輯到雙字運(yùn)算的強(qiáng)大的運(yùn)算功能，使其能夠完成復(fù)雜的控制功能，這也是 PLC能夠迅速發(fā)展的原因。輸出動(dòng)作次數(shù)的限制，是保證 PLC 的輸出接點(diǎn)能否驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥這樣的控制執(zhí)行元器件的問(wèn)題至少要能直接驅(qū)動(dòng)中間繼電器。 PLC 的控制機(jī)制 PLC 已經(jīng)完全取代繼電器控制系統(tǒng)。 I/O 電路已經(jīng)保證了 PLC 與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的直接連接，并在內(nèi)部寄存器存儲(chǔ)了這些狀態(tài)。在這里通過(guò)對(duì)繼電器的控制的電路的特點(diǎn)的介紹，已經(jīng)知道繼電器控制電路的特點(diǎn)在于各個(gè)控制單元是否動(dòng)作是由其接點(diǎn)條件控制的，并不受其前后位置的影響。這于計(jì)算機(jī)順序執(zhí)行的工作的特點(diǎn)是矛盾的。 PLC 充分利用了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序的思想和高速的特點(diǎn)，采用了控制系統(tǒng)中的離散控制方式，使它的控制能夠完全代替繼電器的控制。 即某一時(shí)間段的輸出完全取決于上一時(shí)間某一時(shí)刻的輸入和上一時(shí)間段的輸出。真實(shí)的輸出已表現(xiàn)在端子的接點(diǎn)上，并要保持一個(gè)時(shí)間段，也就是采取集中輸出的方式，在計(jì)算的過(guò)程中完全可以使用或修改其映像寄存器中的值而不會(huì)對(duì)先階段的輸出產(chǎn)生影響。 由于采用集中 I/O 的思想，其 I/O 狀態(tài)存儲(chǔ)在寄存器中，可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大邏輯家能力，以完成更復(fù)雜的控制功能。其完成控制的實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行 I/O 變換，并將這個(gè)變換物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。 CUP 可以讀其值，但是不可以寫或進(jìn)行修改。只有程序執(zhí)行到一個(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出，即只有最后的修改才對(duì)輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開(kāi)發(fā)固化 好了的，用戶不能修改， PLC 要在系統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行。 （ 4） CUP 單元 CUP 單元控制著 I/O 寄存器的讀、寫時(shí)序，以及對(duì)存儲(chǔ)器單元中的程序的解釋執(zhí)行工作，是 PLC 的大腦。只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)及開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。它采用一類可編程序的存儲(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)和算術(shù)操作等面向擁護(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模塊式輸入 /輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 的特點(diǎn) （ 1）可靠性高。系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采用 EPROM 存儲(chǔ)，一般 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上。 PLC 采用的 CUP 一般是具有較強(qiáng)位處理功能的為處理機(jī)，為了增強(qiáng)其復(fù)雜的控制功能和連網(wǎng)通訊等管理功能，可以采用雙 CPU 的運(yùn)行方式，使其功能得到極大的增強(qiáng)。第一編程語(yǔ)言（梯形圖）是一種圖形編程語(yǔ)言，與多年來(lái)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的電器控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場(chǎng)人員學(xué)習(xí)。采用封裝的方式，適合于各種震動(dòng)、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場(chǎng)合。采用統(tǒng)一接線方式的可坼裝的活動(dòng)端子排，提供不同的端子功能適合于多種電器規(guī)格。 （ 7）性價(jià)比高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要進(jìn)行不同功能的擴(kuò)展和組裝，一種型號(hào)的 PLC 可用于控制從幾個(gè) I/O 點(diǎn)到幾百個(gè) I/O 點(diǎn)的控制系統(tǒng)。程序的修改就以意味著功能的修改，因此功能的改變非常靈活。大、中、小型 PLC的存儲(chǔ)容量變化范圍一般為 2KB~~2MB。 I/O 點(diǎn)數(shù)越多，外部可以連接的 I/O 器件就越多，控制規(guī)模就越大。 （ 3）掃描速度 掃面速度是指 PLC 執(zhí)行程序的快慢，是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制取代 6 繼電器控制的吻合程度。 （ 4）指令的多少 她是衡量 PLC 能力強(qiáng)弱的標(biāo)志，決定 了 PLC 的處理能力、控制能力的強(qiáng)弱。 （ 5）內(nèi)部寄存器的配置和容量 它直接對(duì)用戶編制程序提供支持，對(duì) PLC 指令的執(zhí)行速度及可完成的功能提供直接的支持。 （ 7）特殊功能單元 特殊功能單元種類多，也可以說(shuō) PLC 的功能多。 PLC 的分類 不同的分類標(biāo)準(zhǔn)會(huì)造成不同的分類結(jié)果， PLC 常用的分類方式有如下兩種。 按結(jié)構(gòu)可分為箱體式、模塊式和平板式 3 種。 CUP 的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通訊請(qǐng)求、執(zhí)行 CUP 自診斷測(cè)試及寫輸出等等內(nèi)容。他意識(shí)周而復(fù)始的循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。典型的 PLC 在一個(gè)周期中可以完成以下 5 個(gè)掃描過(guò)程。為保證設(shè)備的可靠行，及時(shí)放映所出現(xiàn)的故障， PLC 都具有自監(jiān)視功能。一般小型系統(tǒng)沒(méi)有這一掃描過(guò)程，配有網(wǎng)絡(luò)的 PLC系統(tǒng)才有通訊掃描過(guò)程，這一過(guò)程用于 PLC 之間及 PLC 與上位計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備之間的通信。機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一個(gè)掃描周期內(nèi)都包含該掃描 7 過(guò)程。用戶程序的長(zhǎng)短會(huì)影響過(guò)程所用的時(shí)間。機(jī)器在正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一個(gè)掃描周期都包含這個(gè)掃描過(guò)程。 CUP 在處理用