【正文】 .................................... 17 梯形圖 .............................................................................................................. 18 第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) .......................................................................................................... 21 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................................................................... 21 第 一 章 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) 概述 可編程控制器（ Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PC。 PLC 的由來 在 60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出第一臺(tái) PLC，在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。到 1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 1971 日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái) PLC。我國(guó)從 1974 年開始研制。 PLC 的定義 可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PLC（ Programmable logic Controller） ,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型 工業(yè)控制裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 ” PLC 的工作 原理 PLC 的工作原理：電力線是一個(gè)極其不穩(wěn)定的高躁聲、強(qiáng)衰減的傳輸通道，要實(shí)現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動(dòng)、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負(fù)載引起的信號(hào)衰減等主要因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽９潭ㄊ?PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。 結(jié)構(gòu) 如圖所示： 5 （一） 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞，它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性近年來對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)，這樣即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC 不可缺少的組成單元。 （二） 存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟 件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器； 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 （ 2） EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器，在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變 (在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容 )。 6 2 、 PLC 存儲(chǔ)空間的分配 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC 的工作原理其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域： 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)； 系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū) (包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等 )； 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。 (2)系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū) 系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器、等存儲(chǔ)器。 系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) 除了 I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備 (邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等 )的存儲(chǔ)區(qū)，該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC 斷電時(shí)由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失，后者當(dāng) PLC 斷電時(shí)數(shù)據(jù)被清零 1) 邏輯線圈 與開關(guān)輸出一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器，另外不同的 PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。 3) 計(jì)時(shí)器 4) 計(jì)數(shù)器 (3) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序，不同類型的 PLC 其 存儲(chǔ)容量各不相同。如果沒有一個(gè)良好的可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視，一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施，而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 I/O 模塊集成了 PLC 的I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（ 420mA,020mA）、電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能 管 理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。小編程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài) 軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及 。工作速度是 PLC 工作的基礎(chǔ)。 （二） 控制規(guī)模 控制規(guī)模代表 PLC 控制能力，看其能對(duì)多少輸入、輸出點(diǎn)及對(duì)多少路模擬進(jìn)行控制。因?yàn)橐?guī)模大了，用戶程序也長(zhǎng)，執(zhí)行指令的速度不快，勢(shì)必延長(zhǎng) PLC循環(huán) 的時(shí)間，也必然會(huì)延長(zhǎng) PLC 對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。所以，大型 PLC 的工作速度總是比小的要快。在此，不妨把 PLC 的模塊組成當(dāng)作所有 PLC 的結(jié)構(gòu)性能。用戶內(nèi)存主要用以存儲(chǔ)用戶程序，個(gè)別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。 CPU 既要具備訪問這些內(nèi)存的能力，還應(yīng)提供相應(yīng)的存儲(chǔ)介質(zhì)。內(nèi)存大，可存儲(chǔ)的程序量大，也就可進(jìn)行更為復(fù)雜的控制。大型 PLC 的內(nèi)存容量可達(dá)幾十 k，以至于一百多 k。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。但通過運(yùn)行程序進(jìn)行使用時(shí)，給使用者提供的卻實(shí)實(shí)在在有這些器件。 （五） 指令系統(tǒng) PLC 的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處 理邏輯關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制。 數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。 8 流程控制指令，用以控制程序運(yùn)行流程。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄 PLC 及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)提高 PLC 控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 從本質(zhì)上講， PLC 所能識(shí)別的只是機(jī)器語言。 （七） 可靠控制 為使 PLC 能可靠工作，在硬件與軟件兩個(gè)方面 PLC 廠家都采取了很多措施，對(duì)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。可靠措施的目的是增加 PLC 平均故障間隔時(shí)間、 MTBF（ MeanTimeBetweenFailure）及減少 PLC 的平均修復(fù)時(shí)間、 MTTR（ MeanTimeToRepair），以提高 PLC 的有效度 A（ Availability）。 當(dāng)然， A 值越大越好，它可使 PLC 系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么要使用 PLC 的重要指標(biāo)。所以，PLC 的可靠措施都是圍繞提高 MTBF 及 MTTR 值進(jìn)行的。 （八） 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 以上七條講的都是 PLC 的技術(shù)性能。經(jīng)濟(jì)是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)上不合算，不能帶來經(jīng)濟(jì)效益，使用 PLC 也就沒有 基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最簡(jiǎn)單的就是看價(jià)格。當(dāng)您將程序下載至 PLC 并將PLC 放置在 RUN（運(yùn)行）模式時(shí)， PLC 的中央處 理器（ CPU）按下列順序執(zhí)行程序： 以下是顯示電中繼圖形與 S7200 關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。因此，這些狀態(tài)的計(jì)算決定進(jìn)入啟動(dòng)馬達(dá)的 傳動(dòng)裝置的輸出狀態(tài)。該循環(huán)執(zhí)行任務(wù)被稱作掃描循環(huán)。 2 在程序中執(zhí)行控制邏輯： S7200 執(zhí)行程序的指令，并將數(shù)值存儲(chǔ)在不同的內(nèi)存區(qū)。 4 執(zhí)行 CPU 自測(cè)試診斷程序： S7200 保證固件、程序內(nèi)存和所有擴(kuò)充模塊均正常作業(yè)。 掃描循環(huán)的執(zhí)行取決于 S7200 是位于 STOP（停止）模式還是 RUN（運(yùn)行）模式。 在程序執(zhí) 行過程中，最好使用進(jìn)程圖像寄存器，而不要直接存取輸入或輸出。 編程語言的形式 最常用的兩種編程語言，一是梯形圖，二是助記符語言表。 雖然一些高檔的 PLC 還具有與計(jì)算機(jī)兼容的 C 語言、 BASIC 語言、專用的高級(jí)語言（如西門子公司的 GRAPH三菱公司的 MELSAP），還有用布爾邏輯語言、通用計(jì)算機(jī)兼容的匯編語言等。 編程指令：指令是 PLC 被告知要做什么，以及怎樣去做的代碼