【正文】 子程序、等由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取，它和硬件一起決定了該 PLC 的性能。 I/O 映象區(qū)，由于 PLC 投入運行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)，因此它需要一定數(shù)量的存儲 單元 (RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O 映象區(qū)，一個開關(guān)量 I/O 占用存儲單元中的一個位 (bit)，一個模擬量 I/O 占用存儲單元中的一個字 (16 個 bit)， 因此整個 I/O 映象區(qū)可看作兩個部分組成：開關(guān)量 I/O 映象區(qū)，模擬量 I/O 映象區(qū)。 2) 數(shù)據(jù)寄存器 與模擬量 I/O 一樣，每個數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中的一個字(16bits) ，另外 PLC 還提供數(shù)量不的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。 （ 三 ） 電源 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。 （四） I/O 模塊 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁共 62 頁 PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的。輸 入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 常用的 I/O 分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、 脈沖等模塊。 （五） PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備：編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。也就是我們系統(tǒng)的上位機。 （六） PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。 當(dāng)然， PLC 之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的， PLC 與計算機之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的 PLC 之間、PLC 與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網(wǎng)。編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件 ，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。 4. 入輸出設(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。工作速度是 PLC 工作的基礎(chǔ)。 PLC 的指令是很多的。指令的條數(shù)也不同。指令不同，執(zhí)行的時間也不同。這個時間當(dāng)然越短越好，已從微秒級縮短到零點 微秒級。 執(zhí)行時間短可加快 PLC 對一般輸入信號的響應(yīng)速度。因為 PLC 監(jiān)測到輸入信號，經(jīng)運行程序后產(chǎn)生的輸出，才是對輸入信號的響應(yīng)。當(dāng)輸入信號送入 PLC 時， PLC 的輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。對一般的輸入信號，這個延遲雖可以接受，但對急需響應(yīng)的輸入信 號，就不能接受了。 為了處理急需響應(yīng)的輸入信號， PLC 有種種措施。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時刷新，即中斷程序運行后，有關(guān)的輸出點立即刷新，而不等到整個程序運行結(jié)束后再刷新。多數(shù) PLC 都可對一個或多個輸入點作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時間僅幾個毫秒。 工作速度 關(guān)系到 PLC 對輸入信號的響應(yīng)速度，是 PLC 對系統(tǒng)控制是否及時的前提。這就是把工作速度作為 PLC 第一指標(biāo)的原因。 控制規(guī)模與速度有關(guān)。為了避免這個情況， PLC的工作速度就要快。 控制規(guī)模還與內(nèi)存 區(qū)的大小有關(guān)。同時點數(shù)多，系統(tǒng)的存儲器輸入、輸出的信號區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱輸入、輸出映射區(qū)）也大。 控制規(guī)模還與輸入、輸出電路數(shù)有關(guān)。這些電路集成于 I/O 模塊中，而每個模塊有多少路的 I/O 點總是有數(shù)的。 控制規(guī)模還與 PLC 指令系統(tǒng)有關(guān)。 控制規(guī)模是對 PLC 其它性能指標(biāo)起著制約作用的指標(biāo)；也是 PLC 劃分為微、小、中、大和特大型 （三） 組成模塊 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁共 62 頁 PLC 的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分，但從質(zhì)上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。 這個性能含義是指某型號 PLC 具有多少種模塊，各種模塊都有什么規(guī)格，并各具什么特點。但模塊的功能則單一些。但功能則多樣些，以至于集成為箱體。 常見的 PLC 模塊有： CPU 模塊，它是 PLC 的硬件核心。 電源模塊，它為 PLC 運行提供內(nèi)部工作電源，而且，有的還可為輸入信號提供電源。 內(nèi)存模塊，它主要存儲用 戶程序，有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內(nèi)存。 底板、機架模塊，它為 PLC 各模塊的安裝提供基板，并為模塊間的聯(lián)系提供總線。不同廠家或同一廠家但不同類型的 PLC 都不大相同。擴展箱體也依 I/O 點數(shù)的多少劃分有不同的規(guī)格。如 A/D（模入）模塊、 D/A（模出）模塊、高速計數(shù)模塊、位控模塊、溫度模塊等 等。智能模塊的種類、特性也大不相同，性能好的 PLC，這些模塊種類多，性能也好。通訊模塊代表PLC 的組網(wǎng)能力，代表著當(dāng)今 PLC 性能的重要方面。 除了模塊， PLC 還有外部設(shè)備。然而，要對 PLC 編程，要監(jiān)控 PLC 及其所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以及存儲用戶程序、打印數(shù)據(jù)等，就得使用 PLC 的外部設(shè)備。 PLC 的外部設(shè)備有四大類： 編程設(shè)備：簡單的為簡易編程器，多只接受助記將編程，個別的也可用圖形編程（如日本東芝公司的 EX 型可編程控制器）。有的還有專用的計算機，可用其它高級語編程。編程器還可監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以進行 PLC 用戶程序的調(diào)試。除了不能改變 PLC 的用戶程序，編程器能做的它都能做，是使用 PLC 很好的界面。 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁共 62 頁 存儲設(shè)備：它用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失。而為實現(xiàn)這些存儲，相應(yīng)的就有存卡器、磁帶機、軟驅(qū)或 ROM 寫入器，以及 相應(yīng)的接口部件。 輸入輸出設(shè)備：它用以接收信號或輸出信號，便于與 PLC 進行人機對話。輸出的有打印機、編程器、監(jiān)控器雖也可對PLC 輸入信息，從 PLC 輸出信息，但輸入輸出設(shè)備實現(xiàn)人機對話更方便，可在現(xiàn)場條件下實現(xiàn)，并便于使用。 外部設(shè)備已發(fā)展成為 PLC 系統(tǒng)的不可分割的一個部分。 （四） 內(nèi)存容量 PLC 內(nèi)存有用戶 及系統(tǒng)兩大部分。系統(tǒng)內(nèi)存是與 CPU 配置在一起的。 用戶內(nèi)存大小與可存儲的用戶程序量有關(guān)。從發(fā)展趨勢看，內(nèi)存容量總是在不斷增大著。系統(tǒng)內(nèi)存對于用戶，主要體現(xiàn)在 PLC 能提供多少內(nèi)部器件。在物理上并無這些器件，僅僅為RAM。 內(nèi)存器件種類越多，數(shù)量越多，越便于 PLC 進行種種邏輯量及模擬控制。 PLC 內(nèi)部器件有： I/O 繼電器，或稱映射區(qū)。 內(nèi)部繼電器數(shù)，有的稱為標(biāo)志位數(shù)，代表著 PLC 的內(nèi)部繼電器數(shù)。內(nèi)部繼電器多，便于 PLC 建立復(fù)雜的時序關(guān)系，以實現(xiàn)多種多樣的控制要求。 有的內(nèi)部繼電器還可丟電保持，即它的 狀態(tài)（ ON 或 OFF）、 PLC 丟電后，靠內(nèi)部電池仍予以保持。保持繼電器可增強 PLC 控制能力，特別對記錄故障，故障排除后恢復(fù)運行，更顯得有用。定時值可任意設(shè)定。 計數(shù)器，可進行計數(shù)，到達某設(shè)定計數(shù)值可發(fā)送相應(yīng)信號。 數(shù)據(jù)存儲區(qū)，用以存儲工作數(shù)據(jù)。這個存儲區(qū)的大小代表 PLC 的性能也是越大越好。小型機也如此。而過去同是小型機的 C60P 的 DM 區(qū)才 64 個字。 此外還有其它一些內(nèi)部器件，了解某 PLC 性能時，也都必須掌握它。 （五） 指令系統(tǒng) PLC 有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用 PLC 的重要方面。功能很強的指令，綜合多種作用的指令日見增多。這類指令不管什么樣的 PLC都總是有的。 數(shù)據(jù)運算指令，用于進數(shù)據(jù)的運算，如十、一、 X、 /等，可進行整形數(shù)計算，有的還可浮點數(shù)運算；也可進行邏輯量運算，等等。 PLC 的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進 。流程控制指令也較多，運用得好，可使程序簡練，并便于調(diào)試與閱讀。 當(dāng)然，并不是所有的 PLC 都有上述那么多類的指令，也不是有的 PLC 僅有上述幾類指令。 除了指令，為進行通訊， PLC 還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了 PLC的性能。 從本質(zhì)上講， PLC 所能識別的只是機器語言。 助記符語言是最基本也是最簡單的 PLC 語言。這種語言僅使用文字符號，所使用的編程工具簡單，用簡易編程器即可。 梯形圖語言是圖形語言，它用類似于繼電器電路圖的符號表達 PLC 實現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。由于它是用圖形表達，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫面的編程器，才能使用它。 流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號不與電氣元件符號相似，而與計算機用的流程圖符號相似，便干計算機工作人員了解與熟悉。熟悉計算機而又未從事過一般電氣工作的人員，樂于用這種語言對 PLC 編程。 梯形圖與流程圖混合語言。它用流程圖把 PLC 程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。這種混合語言有不同的實現(xiàn)方法，而且多用于大型的 PLC 的編程 高級語言， PLC 編程也可以使用高級語言，如 BASIC、 C 語言等。關(guān)鍵在于要把用高級語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言，或直接轉(zhuǎn)換成 PLC 所能識別的機器語言。而編寫這個轉(zhuǎn)換的軟件工作量很大，當(dāng)然應(yīng)由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。如 GE－ FANAC 的 PLC 就提供有可用 C 語言編程的軟件。只是要下力氣去開發(fā)，吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁共 62 頁 以及市場有這個需要。所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視 PLC 工作的功能。 有的 PLC 廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用 PLC 的組態(tài)軟件，用以實現(xiàn)計算機對 PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與 PLC 交換數(shù)據(jù)。這方面的軟件已日益受到重視。 （七） 可靠控制 為使 PLC 能可靠工作，在硬件與軟件兩個方面 PLC 廠家都采取了很多措施，對一些特殊可 靠要求的 PLC，還有相應(yīng)的特殊的措施，如熱備、冗余等等?？煽看胧┑哪康氖窃黾?PLC 平均故障間隔時間、 MTBF（ MeanTimeBetweenFailure ）及減少 PLC 的平均修復(fù)時間、 MTTR（ MeanTimeToRepair），以提高 PLC 的有效度 A（ Availability）。而從上式可知， MTBF 越大， MTTR 越小，則 A 越大。 鑒于可靠工作是 PLC 的重要特點，至關(guān)重要，故有關(guān)提高 MTBF 及降低 MTTR 的措施如何，以及 PLC 的 MTBF 與 MTTR 值也成為 PLC 性能的重要指標(biāo)。其實，使用 PLC，還要考慮經(jīng)濟指標(biāo)。所以，這個指標(biāo)也是重要的。一般講，同樣技術(shù)性能的 PLC，價格低其經(jīng)濟指標(biāo)就好 此外，還要看供貨情況，供貨不及時，影響使用，價格即使低，也不一定就好；看技術(shù)服務(wù)，資料不全，用戶出現(xiàn)問題得不到技術(shù)支持也不好。 PLC 的分類 及應(yīng)用領(lǐng)域 可編程控制器類型很多，可從不同的角度進行分類： （一） 按控制規(guī)模分 控制規(guī)模主要指控制開關(guān)量的入、出點數(shù)及控制模擬量的模入、模出，或兩者兼而有之（閉路系統(tǒng)）的路數(shù)。模擬量的路數(shù)可折算成開關(guān)量的點， 大致一路相當(dāng)于 8～ 16 點。 微型機控制點僅幾十點，如德維森公司的 V80系列 PLC本體從 16點到 40點， OMRON公司的 CPM1A 系列 PLC，西門子的 Logo 僅 10 點。如如德維森公司的 V80 系列 PLC 可擴展到 256 點，吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁共 62 頁 OMRON 公司的 C60P 可達 148 點， CQM1 達 256 點。 中型機控制點數(shù)可達近 500 點，以至于千點。德國西門子公司的 S7300 機最多可達 512 點。如如德維森公司的 PPC22 系列可擴展到 2048點， OMRON 公司的 C1000H、 CV1000，當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_ 1024 點。 超大型機：控制點數(shù)可達萬點，以至于幾萬點。再如美國莫迪康公司的 PC－E984785 機，其開關(guān)量具總數(shù)為 32k（ 32768），模擬量有 2048 路。等等。 一般講，根據(jù)實際的 I/O 點數(shù)，凡落在上述不同范圍者，選用相應(yīng)的機型，性能價格比必然要高；相反，肯定要差些。如控制點數(shù)不是非常之多，不是非用大型機不可，但因大型機的特殊控制單元多，可進行熱備配置，因而采用了大型機。微型機、小型機多為箱體式的，但從發(fā)展趨勢看，小型機也逐漸發(fā)展成模塊式的了。 箱體的 PLC 把電源、 CPU、內(nèi)存、 I/O 系統(tǒng)都集成在一個小箱體內(nèi)?？刂泣c數(shù)不符需要，可再接擴展箱體，由主箱體及若干擴展箱體組成較大的系統(tǒng)，以實現(xiàn)對較多點數(shù)的控制。大型機的模塊功能更單一一些，因而模塊的種類 也相對多些。目前一些中型機，其模塊的功能也趨于單一，種類也在增鄉(xiāng)。 模塊功能更單一、品種更多，可便于系統(tǒng)配置，使 PLC 更能物盡其用，達到更高的使用效益。德維森公司的 V80系列 PLC 就是這種結(jié)構(gòu)，比較緊湊。如德維森公司的 PPC1