【正文】 系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲器采用ROM或EPROM。EPEROM為可電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、FLASH等。通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內(nèi)長期使用。RAM是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持RAM中的內(nèi)容。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型?，F(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號?！?)輸入接口　輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。當(dāng)輸入端的按鈕SB接通時(shí)，光耦合器T導(dǎo)通，直流輸入信號被轉(zhuǎn)換成PLC能處理的5V標(biāo)準(zhǔn)信號電平(簡稱TTL)，同時(shí)LED輸入指示燈亮，表示信號接通。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。由于輸入電信號與PLC內(nèi)部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力。　2)輸出接口　輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離?！?)其它接口　若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元(不帶CPU)相接進(jìn)行擴(kuò)充。（4） 編程器　編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試?！∧壳癙LC制造廠家大都開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即順序掃描，不斷循環(huán)這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下進(jìn)行的。然后重新返回第一條指令，再開始下一次掃描；如此周而復(fù)始。 1） 自診斷每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障自診斷程序。若自診斷正常，則繼續(xù)向下掃描。3） 輸入處理PLC在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入縮存器中寫入所有輸入端子的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存中為其專門開辟的暫存區(qū)——輸入狀態(tài)映像區(qū)中，這一過程稱為輸入采樣，或是如刷新，隨后關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，即使輸入端有變化，輸入映像區(qū)的內(nèi)容也不會改變。4） 輸出處理同輸入狀態(tài)映像區(qū)一樣，PLC內(nèi)存中也有一塊專門的區(qū)域稱為輸出狀態(tài)映像區(qū)。 5） 程序執(zhí)行PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條指令。通常將自診斷和通訊服務(wù)合稱為監(jiān)視服務(wù)?？梢钥闯觯琍LC在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣階段進(jìn)行，對輸出賦的值也只有在輸出刷新階段才能被送出，而在程序執(zhí)行階段輸入、輸出會被封鎖。 (2)掃描周期掃描周期即完成一次掃描（I/O刷新、程序執(zhí)行和監(jiān)視服務(wù)）所需要的時(shí)間，由PLC的工作過程可知，一個(gè)完整的掃描周期T應(yīng)為： T=（輸入一點(diǎn)時(shí)間輸入點(diǎn)數(shù)）+（運(yùn)算速度程序步數(shù)）+（輸出一點(diǎn)時(shí)間輸出點(diǎn)數(shù)）+監(jiān)視服務(wù)時(shí)間掃描周期的長短主要取決于三個(gè)要素：一是CPU執(zhí)行指令的速度；而是每指令占用的時(shí)間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶程序的長度?，F(xiàn)在廠家生產(chǎn)的基型PLC的一個(gè)掃描周期大約為10ms，這對于一般的控制系統(tǒng)來說完全是允許的，不但不會造成影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行。但是對控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)還需要采取一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)帶來的不良影響。 PLC的性能、特點(diǎn)及分類 PLC的性能指標(biāo)I/O總點(diǎn)數(shù)是衡量PLC接入信號和科輸出信號的數(shù)量。其中開關(guān)量用最大I/O點(diǎn)數(shù)表示，模擬量用最大I/O通道數(shù)表示。約定16位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字（即兩個(gè)8位的字節(jié)）每1024個(gè)字為1千字。來存儲指令和數(shù)據(jù)，一般的邏輯操作指令每條占1個(gè)字，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位操作等指令占2個(gè)字，而數(shù)據(jù)操作指令占24個(gè)字。編程語言是PLC廠家為用戶設(shè)計(jì)的用于實(shí)現(xiàn)各種控制功能的編程工具，它有多種形式，常見的是梯形圖編程語言及語句表編程語言，另還有邏輯圖編程語言、布爾代數(shù)編程語言等，它的功能強(qiáng)否主要取決于該機(jī)型指令系統(tǒng)的功能與否。掃描時(shí)間是指執(zhí)行1000條指令所需要的時(shí)間。內(nèi)部寄存器的種類和數(shù)量是衡量PLC硬件功能的一個(gè)指標(biāo)。通信能力是指可編程序控制器與可編程序控制器、可編程序控制器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送及交換能力，它是工廠自動化的必備基礎(chǔ)。智能模塊是指具有自己的CPU和系統(tǒng)的模塊。如常見的位置控制模塊、溫度控制模塊、PID控制模塊和模糊控制模塊等等。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。容易改造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。對PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。（1）整體式PLC小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。（2）模塊式PLC 模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊裝在框架或基板的插座上。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。 2．按功能分類（1）低檔PLC 主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動化。(1).小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù) 256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下。美國通用電氣（GE）公司美國德洲儀器公司 日本三菱電氣公司 S7200 EX20 EX40日本東芝公司中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司(2).德國西門子公司SR400 GE公司(3).開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。運(yùn)動控制PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2 三菱FX2N系列PLC和變頻器三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)FX系列中最高檔次的超 小程序裝置，除輸入出16～25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。 除輸入出1625點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。 ? ? ② 表示輸入輸出總點(diǎn)數(shù)；② 表示輸出形式（R—繼電器輸出、T—晶體管輸出、S—雙向晶閘管輸出）④表1 FX2N型號特殊品種位標(biāo)注含義特殊品種位標(biāo)注符號 含義特殊品種位標(biāo)注符號含義DDC電源，DC輸出A1AC電源，AC輸入（AC100~120V）或AC輸出H大電流輸出擴(kuò)展模塊（1A/1點(diǎn)）V立式端子排的擴(kuò)展模塊C接插口輸入輸出方式F輸入濾波時(shí)間常數(shù)為1ms的擴(kuò)展模塊LTTL輸入擴(kuò)展模塊S獨(dú)立端子（無公共端）擴(kuò)展模塊無符號AC電源、DC輸入、橫式端子排、標(biāo)準(zhǔn)輸出（繼電器輸出為2A/1點(diǎn)、）例如型號為FX2N 48MR D的PLC屬于FX2N系列，有48個(gè)I/O點(diǎn)的基本單元，繼電器輸出型，使用DC24V電源。表2FX2N128MT646448~64圖1是FX2N64MR基本單元外形，基本單元由內(nèi)部電源、內(nèi)部CPU、內(nèi)部輸入輸出接口及程序存儲器（RAM）組成，其中動作指示燈1有5個(gè)，分別為POWER—電源指示燈、RUN—運(yùn)行指示燈、—電池電壓下降指示燈、PROGE—程序出錯(cuò)指示閃爍燈及CPUE—CPU出錯(cuò)指示亮燈。 FX2N64MR基本單元外形圖1動作指示燈 3輸出動作指示燈 5外圍設(shè)備接線插座蓋板6面板蓋 8輸入指示燈 10擴(kuò)展設(shè)備接線插座板 FX2N系列PLC的內(nèi)存結(jié)構(gòu)FX系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件，也就是支持該機(jī)型編程語言的軟元件，按通俗叫法分別稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，但它們與真實(shí)元件有很大的差別，一般稱它們?yōu)椤败浝^電器”。它在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一、輸入繼電器 （X）PLC的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號的窗口，PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號與接線端子編號一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一