【正文】 成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。允許操作者和Pc系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整。、調(diào)試 使用復(fù)雜程度不同的手持、便攜盒桌面式編程器、工作站、和操作屏，進行編程、調(diào)試、監(jiān)視、實驗和記錄，通過打印機打印出程序文件。 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。4. 編程簡單易學(xué) PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。PLC學(xué)步：與繼電器線路比較PLC有何優(yōu)勢 功能強，性能價格比高 一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。用戶能靈活方便的進行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。PLC有很強的帶負載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。 PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。 編程方法簡單 梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 維修工作量少，維修方便 PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 體積小，能耗低 對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的確1/21/10。學(xué)得辛苦，做得舒服 PLC的結(jié)構(gòu)與工作過程 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)計算機，只不過它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語言，故PLC與計算機的組成十分相似，如下圖所示。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。（1)系統(tǒng)程序存儲器PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本功能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(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。（1)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，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標準信號電平(簡稱TTL)，同時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行抗干擾電隔離。 （3)其它接口　若主機單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴展接口電纜與I/O擴展單元(不帶CPU)相接進行擴充。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行聯(lián)機編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計算機輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個人計算機安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機和PLC之間的通信接口實現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運行狀態(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。 眾所周知，繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行方式，即如果某繼電器的線圈通電或斷電，那么該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點），無論在繼電器控制線路的哪個位置上都會同時動作。 為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式———掃描技術(shù)。 PLC的工作方式是一個不斷的循環(huán)的順序掃描工作方式。CPU從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新一輪的掃描。 PLC運行正常時，掃描周期的長短與CPU的運算速度、I/O點的情況、用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等均有關(guān)。值得注意的是，不同指令其執(zhí)行時間的長短是不同的，從零點幾微秒到上百微秒不等，故選用不同指令所用的掃描時間將會不同。PLC工作的全過程可用下圖所示的運行框圖來表示。一. 上電處理 PLC上電后對PLC系統(tǒng)進行一次初始化工作，包括硬件初始化、I/O模塊配置運行方式檢查、停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。(一) 輸入采樣階段　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。(二) 用戶程序執(zhí)行階段　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)?！　〖矗谟脩舫绦驁?zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)?！　⊥瑯拥娜舾蓷l梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。三. 出錯處理 在PLC的每個掃描周期都要執(zhí)行一次自診斷檢查，以確定PLC自身的動作是否正常，如CPU、電池電壓、程序存儲I/O、通信等是否異常或出錯。當(dāng)出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強制為STOP模式，所有的掃描停止。PLC能不能像計算機那樣采用中斷輸人的方法，即當(dāng)有中斷申請信號輸人后，系統(tǒng)會中斷正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相關(guān)的中斷子程序。系統(tǒng)由程序設(shè)定允許中斷或禁止中斷。 一般微機系統(tǒng)的CPU，在每一條指令執(zhí)行結(jié)束時都要查詢有無中斷申請。如果用戶程序以塊式結(jié)構(gòu)組成，則在每塊結(jié)束或執(zhí)行塊調(diào)用時處理中斷。系統(tǒng)接到中斷申請后，順序掃描中斷源，它可能只有一個中斷源申請中斷，也可能同時有多個中斷源申請中斷系統(tǒng)在掃描中斷源的過程中，就在存儲器的一個特定區(qū)建立起“中斷處理表”，按順序存放中斷信息，中斷源被掃描過后，中斷處理表也已建立完畢，系統(tǒng)就按該表順序先后轉(zhuǎn)至相應(yīng)的中斷子程序人口地址去工作。即中斷程序執(zhí)行中，若有新的中斷發(fā)生，不論新中斷的優(yōu)先順序如何，都要等執(zhí)行中的中斷處理結(jié)束后，再進行新的中斷處理。 PLC按巡回掃描方式工作，正常的輸入/輸出在掃描周期的一定階段進行，這給外設(shè)希望及時響應(yīng)帶來了困難。當(dāng)中斷申請被響應(yīng)且中斷子程序被執(zhí)行后，有關(guān)信息應(yīng)當(dāng)盡早送到相關(guān)外設(shè)，而不希望等到掃描周期的輸出傳送階段，就是說對部分信息的輸人或輸出要與系統(tǒng)CPU的掃描周期脫離。 PLC的I/O系統(tǒng) 1. I/O響應(yīng)時間 為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關(guān)量輸人端都采用光隔離等技術(shù)。 以上兩個主要原因，使得PLC的I/O響應(yīng)比由一般微型計算機構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)慢得多，其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。響應(yīng)時間是可變的，例如，在一個掃描周期的輸人采樣階段開始前瞬間收到一個輸人信號，則在本周期內(nèi)該信號就起作用，這個響應(yīng)時間最短，等于輸人采樣時間、一個用戶程序執(zhí)行時間和輸出刷新時間之和 如果在一個掃描周期的輸人采樣階段剛過就收到一個輸人信號，則該信號在本周期內(nèi)不起作用，必須等到下一個掃描周期才起作用，這時響應(yīng)時間最長，等于輸人采樣時間、兩個用戶程序執(zhí)行時間、輸出刷新時間之和 2. 1/O尋址方式 PLC的硬件結(jié)構(gòu)主要分單元式和模塊式兩種。后者將PLC的主要硬件部分分別制成模塊，然后由用戶根據(jù)需要將所選用的模塊插人PLC機架上的槽內(nèi)，構(gòu)成一個PLC系統(tǒng)。 I/O 尋址方式有以下三種： （1）固定的I/O尋址方式這種尋址方式是由PLC制造廠家設(shè)計、生產(chǎn)PLC時確定的，它是每一個輸入/輸出點都有一個明確的固定不變的地址。 （2）開關(guān)設(shè)定的I/O尋址方式這種尋址方式是由用戶通過對機架和模塊上的開關(guān)位置的設(shè)定來確定的。 PLC的編程語言 可編程控制器是通過程序?qū)ο到y(tǒng)控制的，各種機型的PLC都有自己的編程語言。下面分別加以介紹。不同廠家的PLC各有自己的一套梯形圖符號?？梢?，各種機型的PLC都把梯形圖作為第一編程語言。 圖是用繼電器控制的電動機直接啟、停(也稱啟保停)控制梯形圖， (b)是用PLC控制的梯形圖程序。但是，它們只是形式上的相似，實質(zhì)上卻存在著本質(zhì)的差別，其主要區(qū)別有以下幾點 (1)繼電器控制電路中使用的繼電器都是物理的電器，繼電器與其他控制電器間的連接必須通過硬接線來完成。之所以稱為“軟繼電器”，是因為它具有與物理繼電器相似的功能。 (2)PLC的每一個繼電器都對應(yīng)著內(nèi)部的一個寄存器位，由于可以無限次地讀取某位寄存器的內(nèi)容，所以，可以認為PLC的繼電器有無數(shù)個常開、常閉觸點可供用戶使用。 (3)PLC的輸入繼電器是由外部信號所驅(qū)動的，在梯形圖中只能使用輸入繼電器的觸點，而不出現(xiàn)它的線圈。 PLC梯形圖左右的兩根線也叫母線，但與繼電器控制電路的兩根母線不同。而PLC梯形圖的母線并不接電源，它只表示每一個梯級的起始和終了，PLC的每一個梯級中并沒有實際的電流通過。 繼電器控制是靠改變電器間的硬接線來實現(xiàn)各種控制功能的，而PLC是通過編程序來實現(xiàn)控制的。、 ，、 ，輸入和輸出 端子各有自己的公共端COM。外部負載KM的線圈通電。由于沒有按動SB2。KM的主觸點接在電動機的主電路中，于是電動機啟動。在電動機運行過程中按下SB2， ，使KM斷電，于是電動機停轉(zhuǎn)。對同樣功能的指令，不同廠家的PLC使用的助記符一般不同。一個復(fù)雜的控制功能是用較長的語句表來描述的。 功能塊（FB)是一個包含標準處理功能的基本程序單元。 用戶定義的功能塊中可以包含用不同編程語言實現(xiàn)的、與傳統(tǒng)PLC程序相似的控制代碼。因此用戶所定義的功能塊中控制代碼可以在相同的PLC任務(wù)中使用，在多個任務(wù)間共享，或者復(fù)制到其他PLC中。梯形圖功能塊是由完成特定功能的程序段組成的。總的來說，功能塊是由變量加算法構(gòu)成的。內(nèi)部變量不能與功能塊的I/O參數(shù)直接建立聯(lián)系，例如，不能從功能塊的輸入?yún)?shù)直接獲得數(shù)據(jù)，也不能將數(shù)據(jù)直接從功能塊輸出。每個功能塊都有一個默認輸入變量EN, EN為使能變量，功能塊創(chuàng)建時自動生成，不需要用戶定義，當(dāng)EN處于ON時，功能塊執(zhí)行。每個功能塊都由一個默認輸出變量ENO，ENO為使能輸出變量，功能塊創(chuàng)建時自動生成，不需要用戶定義，功能塊執(zhí)行時，ENO處于ON狀態(tài)。 算法是依靠梯形圖的編程來完成的。 結(jié)構(gòu)化文本隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC的高級功能越來越多，如果任然用梯形圖來實現(xiàn)，會很不方便。ST語言（Structure Text Language ）是符合工業(yè)控制標準編程語言IE611313的高級編程語言，是用結(jié)構(gòu)化的語句編寫程序。ST語言類似于PASCAL語言，但在表達式和語句的種類方面都做了簡化。通過編寫不同的語句建立不同的控制關(guān)系。運算符包括算數(shù)運算、