【正文】 而可編程控制器 CPU 所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以輸入模塊還需將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC 能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)?？删幊炭刂破饔卸喾N輸入 /輸出模塊其類(lèi)型有數(shù)字量輸入 /輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。數(shù)字量輸入模塊帶有廣電耦合電路，其目的是把 PLC 與外部電路隔離起來(lái)，以提高 PLC 的抗干擾能力。模擬量輸入 /輸出模塊主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，即 A/D 或 D/A 轉(zhuǎn)換。模擬量輸入模塊 A/D 轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)字量，經(jīng)光電耦合器和輸出鎖存器宇 PLC 的 1/0 總線掛接。另外還有： 0— somV、 0— IV、 — 5— +SV、 — 10—+10V， 0— 10mA 等。模擬量輸出模塊將中央處理器的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓或電流輸出信號(hào)，提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，使可編程控制器的功能更加強(qiáng)大和完善。 五、編程器 它的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來(lái)或存放在磁帶上，磁帶上的信息可以重新裝入 PLC。 便于攜帶的特點(diǎn)，一般只能用指令形式編程，通過(guò)按鍵輸入指令，通過(guò)數(shù)碼管或液晶顯示器加以顯示、這種編程器適合小型可編程控制器的編程要求。 使用圖形編程器可以月多種編程語(yǔ)言編程，梯形圖顯示在屏幕上十分直觀。但它的價(jià)格高，適用于中、大型可編程控制器的編程要求。編程器工作方式主要有編程和監(jiān)控兩種，編程工作方式是在 PLC機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)可以進(jìn)行編程，它的功能主要是輸入新的程序，或者對(duì)已 有的程序予以編輯和修改。因此編程器的監(jiān)控方式對(duì)控制器中新輸入程序的調(diào)試與試運(yùn)行是非常有用和方便的。顯示一般用液晶顯示器，主要的顯示內(nèi)容包括地址、數(shù)據(jù)、工作方式、指令執(zhí)行情況及系統(tǒng)工作狀態(tài)等。 現(xiàn)在產(chǎn)品越來(lái)越模塊化，可編程控制器也不例外，它的結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)固，外形小巧，CPU本身只提供了一定數(shù)量的數(shù)字輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。因此，用戶選型后，所需的輸入或輸出點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，就需對(duì)系統(tǒng)做出必要的擴(kuò)展，各個(gè)廠家也生產(chǎn)了專(zhuān)用于擴(kuò)展用的各模板供用戶選用。主要有數(shù)字輸入／輸出模板，模擬輸入／輸出模板，熱電阻、熱電偶擴(kuò)展模板，還有智能模板等許多具有專(zhuān)用功能的特殊模板。 當(dāng)已運(yùn)行的系統(tǒng)需要改造或擴(kuò)充時(shí)， PLC可以隨時(shí)進(jìn)行升級(jí)或改版，所作的工作僅僅 是 替換或增加擴(kuò)展模板和修改相應(yīng)的控制軟件。 六 、電源 PLC中的電源一般有三類(lèi)： +5V、 177。 考慮到系統(tǒng)的可靠性以及光電隔離器的使用，不同類(lèi)型的電源其地線也不同。通常根據(jù)其 I/O點(diǎn)的數(shù)量將 PLC分為三大類(lèi)： 小型機(jī)： 256點(diǎn)以下（無(wú)模擬量）； 中型機(jī)： 256 ~ 2048點(diǎn)（ 64 ~ 128路模擬量）； 大型機(jī)： 2048點(diǎn)以上（ 128 ~ 512路模擬量）。但一些小型機(jī)常制作成一體機(jī)，其配置固定，主要供定型成套設(shè)備使用；而一些大型機(jī)一般在電源、或者 CPU，甚至兩者都作了熱備份。 2. 有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥。 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。 (四 ) 編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC 的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技 術(shù)人員所理解和掌握。 PLC 的工作原理 最初研制生產(chǎn)的 PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的： （ 1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電 器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。 為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類(lèi)觸 點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在 100ms 以上，而 PLC 掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式 掃 描技術(shù)。 掃描技術(shù) 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)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。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。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。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。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。 （ 3）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。這時(shí)，才是 PLC 的真正輸出。為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制， PLC 采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。 所謂 I/O 響應(yīng)時(shí)間指從 PLC 的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。繼電器梯形圖多半適用于比較簡(jiǎn)單的控制功能的編程，絕大多數(shù) PLC用戶都首選使用梯形圖編程。由指令構(gòu)成的能夠完成控制任務(wù)的指令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助記符和作用器件編號(hào)組成，比較抽象，通常都先用其它方式表達(dá)，然后改寫(xiě)成相應(yīng)的語(yǔ)句表，編程設(shè)備簡(jiǎn)單價(jià)廉。這種方式容易構(gòu)思，是一種常用的程序表達(dá)方式。 通常微、小型 PLC主要采用繼電器梯形圖編程，其編程的一般規(guī)則有： 1)梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。梯形圖所使用的元件編號(hào)地址必須在所使用 PLC的有效范圍內(nèi)。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來(lái)形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的動(dòng)作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認(rèn)為 它只能由左向右單方向流：層次的改變也只能自上而下。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器線圈外，還包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運(yùn)算的結(jié)果。 5)繼電器線圈在一個(gè)程序中不能重復(fù)使用：而繼電器的觸點(diǎn)，編程中可以重復(fù) 使用，且使用次數(shù)不受限制。所以，由梯形圖編寫(xiě)指令程序時(shí)，應(yīng)遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)于一條指令，一條指令為一個(gè)步序。這種分時(shí)操作的過(guò)程稱(chēng)為 CPU對(duì)程序的掃描。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期，然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始。當(dāng)頁(yè)面高于上限水位 S4 時(shí)，則 S4 為 ON，電磁閥關(guān)閉。當(dāng) S2 為 OFF 時(shí)，表示水塔水位高于水塔下限水位。 當(dāng)水塔水位低于下限水位時(shí)，同時(shí)水池水位也低于下限水位時(shí)，電機(jī) M 不能啟動(dòng) 水塔水位系統(tǒng)控制電路 水塔上限液位開(kāi)關(guān) S1 水塔下限液位開(kāi)關(guān) S2 水池上限液位開(kāi)關(guān) S4 水池下限液位開(kāi)關(guān) S3 水塔 電機(jī) M 水池 電磁閥 水流 水塔水位系統(tǒng)控制 主電路圖 輸入 /輸出分配 列出水塔水位控制系統(tǒng) PLC 的輸入 /輸出接口分配表 水塔水位系統(tǒng) PLC 的輸入 /輸出接口分配表 輸入 繼電器 輸入變量名 輸出 繼電器 輸出變量名 X0 控制開(kāi)關(guān) Y0 電磁閥 X1 水塔上限液位開(kāi)關(guān) Y1 電機(jī) M X2 水塔下限液位開(kāi)關(guān) Y2 水池下限指示燈 a1 X3 水池下限液位開(kāi)關(guān) Y3 水池上限指示燈 a2 X4 水池上限液位開(kāi)關(guān) Y4 水塔下限指示燈 a3 Y5 水塔上限指示燈 a4 Y6 報(bào)警指示燈 a5 水塔水位系統(tǒng)的輸入 /輸出設(shè)備 這是一個(gè)單體控制小系統(tǒng)，沒(méi)有特殊的控制要求，它有 5 個(gè)開(kāi)關(guān)量，開(kāi)關(guān)量輸出觸點(diǎn)書(shū)有 8 個(gè)，輸入、輸出觸點(diǎn)數(shù)共有 13個(gè)，只需選用一般中小型控制器即可。當(dāng)執(zhí)行程序是 ，掃描到水池為液位低于水池下限位時(shí)，電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始往水池里進(jìn)水，如果進(jìn)水超過(guò) 5S，而水池液位沒(méi)有超過(guò)水池下限位，說(shuō)明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。此時(shí)，水池的液位已經(jīng)超過(guò)了下限位了，系統(tǒng)檢測(cè)到此信號(hào)時(shí)，由于水塔液位低于水塔水位下限，電機(jī) M開(kāi)始工作，向水塔供水，當(dāng)水池的液位超過(guò)水池上限液位時(shí)，水池上限指示燈 a2，電磁閥就關(guān)閉，但是水塔現(xiàn)在還沒(méi)有裝滿，可此時(shí)水塔液位已經(jīng)超過(guò)水塔下限水位，則水塔下限指示燈 a3滅，電機(jī) M繼 續(xù)工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽滿是，水塔也未超過(guò)水塔上限，水塔上限指示燈 a4滅，但剛剛給水塔供水的時(shí)候，電機(jī) M已經(jīng)把水池的水抽走了，此時(shí)水塔液位已經(jīng)低于水池上限，水池上限指示燈 a2良。 程序流程圖 水塔水位控制系統(tǒng)的 PLC 控制流程圖，根據(jù)設(shè)計(jì)要求控制流程圖如下： 電機(jī) M 啟動(dòng)，供水 電機(jī) M 停止 5S 后水池水位高于下限嗎？ 梯形圖 根據(jù)程序流程圖設(shè)計(jì)的梯形圖如下 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖的對(duì)應(yīng)指令表 水塔水位控制系統(tǒng)指令表 參考文獻(xiàn) [1] 廖常初．《 PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用》．北京 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2] 王兆義．《可編程序控制器教程》．北京機(jī)械工業(yè)出版社 2021 [3] 三菱 FX2N系列《微型可編程控制器使用手冊(cè)》 [4] 張萬(wàn)忠 . 《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [5] 李俊季、趙黎明 . 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