【正文】 散控制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長率保持為20%～30%。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運算。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。它把所有的輸入都當成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。把計算結(jié)果送給PLC的控制器。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比DCS要低很多。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。 近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。 通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。由于綜合了計算機和自動化技術(shù)，使它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時的技術(shù)水平。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。ANA系列PLC使用了世界上第一個在一塊芯片上實現(xiàn)PLC全部功能的32位微處理器、即順序控制芯片。近年來，PLC廠商不斷推出功能更強的小型PLC，更新?lián)Q代的周期越來越短。各PLC廠家近年來推出一些價格便宜的專用人機接口裝置，用來監(jiān)視PLC的內(nèi)部變量和修改參數(shù)。3. 不斷提高編程軟件的功能（1）編程軟件日益普及（2）編程軟件功能不斷完善（3）編程語言的標準化（4）編程軟件配備仿真功能，如西門子S7200與STEP7編程軟件配套使用的S7PLCSIM仿真軟件。PLC誕生后，受到工業(yè)界的普遍歡迎，并得到迅速發(fā)展，目前，它的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，而且隨著PLC技術(shù)的推廣和應(yīng)用，PLC將向著標準化，小型化，模塊化及低成本，高功能的方向發(fā)展。 可編程控制器特點中央處理單元（CPU）是PLC控制部件，一般由控制電路，運算器，寄存器等組成，通過地址及數(shù)據(jù)總線與存儲器，I/O接口電路連接，它主要完成從存儲器中讀取指令并執(zhí)行，然后再取下一條指令，處理中斷等任務(wù)。其中，系統(tǒng)程序是PLC制造廠家編寫的控制和完成各種功能的程序，他們一般被固化到只讀存儲器（RAM）中，不允許修改，并用戶啟動運行。為了提高抗干擾能力，一般的輸入，輸出接口均有光電隔離裝置，最常用的是由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器。 電源部件用來將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供PLC的各部分電子電路工作所需的直流電源，是PLC能正常工作。交流供電的機型，允許電壓為85264V，頻率為4753HZ，一般情況下，PLC 還為用戶提供24V直流電源作為輸入電源或負載電源。用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。 PLC所以被廣泛應(yīng)用，是由它的突出特點和優(yōu)點的性能分不開的，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對工業(yè)控制設(shè)備安全可靠的要求，PLC采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸電的的半導(dǎo)體電路來完成，PLC選用的電子器件一般是工業(yè)機，有的甚至是軍用機，平均無故障時間很長。再電源瞬間斷電的情況下仍可以正常工作，具有很強的的抗空間電磁干擾能力，可以抗峰值高達1000V、脈寬10us的矩形波空間電磁干擾，具有良好的抗震能力和抗沖擊能力?？删幊绦蚩刂破鞑捎肧IEMENS的S7200系列CPU224主機，I/O點數(shù)為40點(14個輸入點和10個輸出點)，具有2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中PLC可以與變頻器和觸摸屏方便連接。PLC編程采用STEP7Micro/WIN編程軟件，它提供一個完整的編程環(huán)境，可進行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的互相轉(zhuǎn)換.可編程控制器能如此迅速的發(fā)展的原因是由于它具有通用計算機所不具備的特點：1可靠性可編程控制器采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，例如：冗余設(shè)計、掉電保護設(shè)計、故障診斷、和信息保護和恢復(fù)等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性得到提高。采用了簡化的編程語言，變成出錯率大大降低。例如，采用軟件過濾；軟件自診斷；簡化編程語言；信息保護和恢復(fù)。2 易操作性著體現(xiàn)在它的操作方便、編程方便、維護方便。編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖、和語句表。擴展的靈活性。 可編程控制器的組成如圖所示，PLC與通用計算機沒有什么區(qū)別，只是一臺增強了I/O功能的可與控制對象方便連接的計算機。1. 輸入寄存器輸入寄存器可按位進行尋址，每一位對應(yīng)一個開關(guān)量，其值反映了開關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由輸入開關(guān)量驅(qū)動，并保持一個掃描周期。 圖21. PLC的組成2. 輸出寄存器輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個時間段的輸出值,而程序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值,表明的是上一時間段的真實輸出值。只有程序執(zhí)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點的真實值產(chǎn)生影響。系統(tǒng)存儲器存儲的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開發(fā)固化好了的，用戶不能更改，PLC要在系統(tǒng)程序的管理下運行。4. CPU單元CPU單元控制著I／O寄存器的讀、寫時序，以及對存儲器單元中程序的解釋執(zhí)行工作，是PLC的大腦。 PLC的工作原理CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備。用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運行時，PLC也在掃描，只不過在一個周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分內(nèi)容。自監(jiān)視功能主要由時間監(jiān)視器完成。WDT的定時可由用戶修改，一般在100～200ms之間。 。 。該過程在機器運行中是可控的，即用戶可以通過軟件進行設(shè)定。機器在正常運行狀態(tài)下，每一時間。該過程在機器運行中是否被執(zhí)行是可控的。用戶程序中所用的輸入值是輸入映像寄存器的值，運算結(jié)果也放在輸出映像寄存器中。為了現(xiàn)場調(diào)試方便，PLC具有I/O控制功能，用戶可以通過編程器封鎖或開放I／O。下圖描述了信號從輸入端子到輸出端子的傳遞過程。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段，CPU按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進行掃描，根據(jù)輸入映像寄存器和輸出映像寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時將執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映像寄存器中。在寫輸出階段，將輸出映像寄存器的狀態(tài)集中鎖定到輸出鎖存器，再經(jīng)輸出電路傳遞到輸出端子。(二) 輸入映像寄存器的內(nèi)容是設(shè)備驅(qū)動的，在程序執(zhí)行過程中的一個工作周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變，CPU采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像積存的值來控制程序的執(zhí)行。此時的修改不會影響輸出鎖存器的現(xiàn)在輸出值，這是與輸入映像寄存器完全不同的。由于輸出映像寄存器的值可以作為程序執(zhí)行的條件，所以程序的下一個掃描周期的集中輸出結(jié)果是與編程順序有關(guān)的，即最后一次的修改決定了下一個周期的輸出值，這是編程人員要注意的問題。各PLC廠家為了縮小延遲采取了很多措施，編程人員應(yīng)對所使用型號的PLC的延遲時間的長短很清楚，它是進行PLC選型時的重要指標。目前，有很多PLC都可以利用 微型計算機作為編程工具，這時應(yīng)配上相應(yīng)的編程軟件及接口，由于微機的強大功能，使PLC的編程和調(diào)試更為方便。PLC是一種微機控制系統(tǒng)，工作原理也與微機相同，但它在應(yīng)用時一般將其等效成輸入，輸出和內(nèi)部控制電路三部分。輸入接線端是PLC與外部的開關(guān)，按鈕，傳感器轉(zhuǎn)換信號等連接的端口，每個端子可等效為一個內(nèi)部繼電器線圈，線圈號即輸入接點號，這個由接到輸入端的外部信號來驅(qū)動，其驅(qū)動電源可由PLC的電源部件提供，也可由獨立的交流電源供給，每個輸入繼電器可以有無數(shù)多個內(nèi)部觸電（動合，動斷的形式均可），供用戶設(shè)計PLC的內(nèi)部控制電路時使用。PLC的程序一般用梯形圖表示，而梯形圖是以繼電器控制的電氣原理圖演變而來的，PLC中的動合、動斷觸點、線圈等概念與繼電器控制電路相同，在PLC內(nèi)部還有定時器、技術(shù)器、移位器、內(nèi)部輔助繼電器等。輸出部分作用是驅(qū)動外部負載，在PLC內(nèi)部，有若干能與外部設(shè)備直接相連的輸出繼電器（有繼電器形、雙向硅形，晶體管形等三種形式），它也有無限多個軟件實現(xiàn)的動合，動斷觸點，可在PLC內(nèi)部控制電路中使用，但對應(yīng)每個輸出只有一個硬件的動合觸點與之相連，用以驅(qū)動需要操作的外部負載，外部復(fù)雜的驅(qū)動電源接在輸出公共端（COM）上。PLC一般采用循環(huán)掃描方式工作，在PLC加電后，先進行初始化處理、開始運行之后，串行執(zhí)行器存儲器中的程序。從PLC受到一個輸入信號到PLC向輸出端輸出一個控制信號所需的PLC I/O響應(yīng)時間，一般在設(shè)計系統(tǒng)時都要對此進行一定的考慮。由于它具有編程設(shè)計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優(yōu)點，所以在實現(xiàn)單機控制、多機群控制、生產(chǎn)流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。 用于順序控制的PLC編程語言既不同于高級語言，也不同于匯編語言，它是面向現(xiàn)場、面向問題、面向用戶的簡單直觀的程序控制語言。前者可由傳統(tǒng)的繼電器電路變換而來，如梯形圖；后者由機械設(shè)備動作變換而來，如流程圖。在順序控制中應(yīng)用的較為廣泛。對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構(gòu)成的PID模擬調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)開、閉環(huán)控制。例如生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力、速度等。PLC設(shè)置有“與”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT）等邏輯指令，根據(jù)外部現(xiàn)場（開關(guān)、按鈕或其它傳感器）的狀態(tài)，根據(jù)指定的邏輯進行運算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場的被控對象（電磁閥、電機等）。另外，在PLC中一個邏輯位的狀態(tài)可以無限次的使用，邏輯關(guān)系的修改和變更也十分方便。PLC中有許多可供用戶使用的定時器，其功能類似于繼電器線路中的時間繼電器。程序執(zhí)行時，PLC將根據(jù)用戶用定時器指令指定的定時器對某個操作進行限時或延時控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。PLC為用戶提供了許多計數(shù)器，計數(shù)器記到某一個數(shù)時，產(chǎn)生一個狀態(tài)信號，利用該狀態(tài)信號實現(xiàn)對某個操作的計數(shù)控制。程序執(zhí)行時，PLC將根據(jù)用戶用計數(shù)器指令指定的計數(shù)器對某個控制信號的狀態(tài)改變次數(shù)進行計數(shù)，以完成對某個計數(shù)過程的計數(shù)控制。即在一道工序完成以后，在轉(zhuǎn)步條件控制下，自動進行下一道工序。（5）數(shù)據(jù)處理功能 PLC大部分都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實現(xiàn)算術(shù)運算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼編碼等操作。（6）回路控制功能 有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，可以方便的完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。（8）監(jiān)控功能 PLC設(shè)置了較強的監(jiān)控功能，利用編程器或監(jiān)視器，操作人員對PLC有關(guān)部分的運行狀態(tài)進行監(jiān)視。（9）停電記憶功能 PLC內(nèi)部的部分存儲器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件（如備用電池等），以保證存儲器中信息能夠長期保存。PLC電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。PLC的故障自診斷功能大大提高了PLC控制系統(tǒng)的安全性和可維護性。僅僅將PLC理解為開關(guān)量控制的時代己經(jīng)過去，PLC不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。另一個是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。一種自動化產(chǎn)品的競爭力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個性外，更重要的還在于其滿足國際標準化的程度和水平。出廠檢驗時各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標準作依據(jù)。但是，這些標準目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。2. CPU處理速度進一步加快 目前PLC的CPU與微型計算機的CPU相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在80486一級。這樣PLC執(zhí)行指令的速度將達到納秒級。 開放性和兼容性是不可分割的而