【正文】 時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。小型PLC從產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；如今的小型PLC在編程，I/O擴(kuò)展，通訊接口，開關(guān)量和模擬量的調(diào)節(jié)以及一些特殊功能模塊如高速計(jì)數(shù)輸入和脈沖輸出的應(yīng)用上已經(jīng)基本滿足用戶的需求了。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。掌握步進(jìn)電機(jī)的電氣控制試驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理，基于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)S7200 PLC程序，實(shí)現(xiàn)主站PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。但是，這些控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是接線復(fù)雜、排除故障非常困難而且要花費(fèi)大量的時(shí)間。1968年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，想尋找一種方法，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)和接線、降低成本、縮短時(shí)間，而考慮把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用靈活等優(yōu)點(diǎn)與繼電器控制的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，提出了研制PLC的基本設(shè)想：，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；，最好是插件式結(jié)構(gòu)；；；；；；，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；，原有系統(tǒng)只需做很小的改動(dòng)；。從此，這一更新技術(shù)就以很快的速度發(fā)展起來，現(xiàn)代的PLC已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC，機(jī)器人和CAD／CAM）之一。梯形圖語言的電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖非常接近。通過閱讀PLC的使用手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員或技術(shù)工人只要幾天的時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。用戶在硬件方面的設(shè)計(jì)工作只是確定PLC的硬件配置和外部接線。 通用性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng) PLC的生產(chǎn)具有系列化和模塊化特點(diǎn)，硬件配置相當(dāng)靈活，可以很方便地組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 絕大多數(shù)用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。PLC的平均無故障間隔時(shí)間高，如日本三菱公司的FF2系列PLC的平均無故障間隔時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30萬小時(shí)，這是一般微機(jī)所不能比擬的。PLC的梯形圖程序很容易掌握，設(shè)計(jì)和調(diào)試梯形圖所花的時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖花的時(shí)間要少得多。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的指示燈或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因。 體積小，能耗低以F1意40M型PLC為例，其外形尺寸為305ll0110mm，功耗小于25VA。 PLC的系統(tǒng)構(gòu)成PLC實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。CPU是PLC的核心，其作用類似于人的大腦。另外，它還能識(shí)別用戶所輸入的指令序列的格式和語法錯(cuò)誤，還具有系統(tǒng)測(cè)試與診斷功能。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)正常工作所必須的程序，如系統(tǒng)診斷程序、鍵盤輸入處理程序、指令解釋程序、監(jiān)控程序等。用戶程序存儲(chǔ)器主要存放用戶程序（用戶利用PLC的編程語言按不同控制要求所編制的控制程序或數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)硬接線的控制電路圖），可通過編程器進(jìn)行修改。輸出單元接收經(jīng)過CPU處理過的輸出數(shù)字信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成被控制設(shè)備或顯示裝置所能接收的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥和指示器件等。電源組件具有很高的抗干擾能力，適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用，供電穩(wěn)定、安全可靠。PLC還有各種接口，PLC通過這些接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它的PLC或計(jì)算機(jī)等相連。PLC擴(kuò)展模塊內(nèi)不設(shè)CPU，僅對(duì)I/O通道進(jìn)行擴(kuò)展，不能脫離主機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。其中編程器是PLC必不可少的重要外圍設(shè)備，由鍵盤、顯示器、工作方式選擇開關(guān)和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成，主要用于對(duì)用戶程序進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和修改，并用來監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且需將梯形圖轉(zhuǎn)化為助記符后才能送入?，F(xiàn)在也可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上填加適當(dāng)?shù)挠布涌?，利用生產(chǎn)廠家提供的編程軟件包就可將計(jì)算機(jī)作為編程器使用，而且還可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)試。當(dāng)與監(jiān)視器相連時(shí)可將控制過程圖象顯示出來。當(dāng)PLC與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，可組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。指令格式如表21所示。這些值都放在特定的特殊存儲(chǔ)區(qū)（SM），如表4所示。表22 脈沖輸出（）的特殊存儲(chǔ)器說明PTO/PWM刷新周期值 0 ：不刷新； 1 ：刷新PWM刷新脈沖寬度值 0 ：不刷新； 1：刷新PTO刷新脈沖計(jì)數(shù)值 0 ：不刷新； 1：刷新PTO/PWM時(shí)基選擇 0 ：1 181。注意：所有控制位、周期、脈沖寬度和脈沖計(jì)數(shù)值的默認(rèn)值均為零。（2）狀態(tài)字節(jié)的特殊存儲(chǔ)器除了控制信息外，還有用于PTO功能的狀態(tài)位，如表2所示。可以通過程序來讀取相關(guān)位的狀態(tài)，用此狀態(tài)作為判斷條件，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。狀態(tài)字節(jié)中的最高位（空閑位）用來指示脈沖串輸出是否完成。（1）周期和脈沖數(shù)周期范圍從50微秒至65,535微秒或從2毫秒至65,535毫秒，為16位無符號(hào)數(shù)，時(shí)基有μs和ms兩種，通過控制字節(jié)的第三位選擇。周期設(shè)定奇數(shù)微秒或毫秒（例如75毫秒），會(huì)引起波形失真。（2）PTO的種類及特點(diǎn)PTO功能可輸出多個(gè)脈沖串，現(xiàn)用脈沖串輸出完成時(shí)，新的脈沖串輸出立即開始。PTO功能允許多個(gè)脈沖串排隊(duì)，從而形成流水線。單段流水線是指：流水線中每次只能存儲(chǔ)一個(gè)脈沖串的控制參數(shù)，初始PTO段一旦起動(dòng)，必須按照對(duì)第二個(gè)波形的要求立即刷新SM，并再次執(zhí)行PLS指令，第一個(gè)脈沖串完成，第二個(gè)波形輸出立即開始，重復(fù)此這一步驟可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)脈沖串的輸出。輸出多個(gè)高速脈沖時(shí)，編程復(fù)雜。 CPU224 本機(jī)集成了： (1) 14 輸入/10輸出，共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)； (2) 可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至168 路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)； （3 ) 13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間； （4） 6個(gè)獨(dú)立的30kHZ高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHZ高速脈沖輸出； (5) 具有PID控制器； (6) 1個(gè)RS485通信/編程口； (7) 具有PPI通信協(xié)議； (8) 具有MPI通信協(xié)議； (9) 具有自由方式通信能力； (10) I/O端子排可很容易地整體拆卸。(1) RUN 方式：在RUN方式下，CPU執(zhí)行用戶程序。(3) TERM方式：在TERM方式下，允許使用工業(yè)編程軟件STEP 7Micro/WIN32來控制CPU的工作方式。 掃描周期在RUN方式下，系統(tǒng)周期性地循環(huán)執(zhí)行用戶程序。整個(gè)掃描過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新5個(gè)階段。即全部輸入輸出狀態(tài)的改變，需要一個(gè)掃描周期。 S7200系列主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：(1)極高的可靠性；(2)易于掌握；(3)極其豐富的指令集；(4)便捷的操作特性；(5)實(shí)時(shí)特性；(6)豐富的內(nèi)置集成功能；(7)強(qiáng)大的通信能力；(8)豐富的擴(kuò)展模塊。繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。向五相和三相電動(dòng)機(jī)方向發(fā)展，目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動(dòng)機(jī)，其振動(dòng)和噪聲較大，而五相和三相電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)勢(shì)性。目前利用可編程序控制器（PLC）可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和位置的控制，方便地進(jìn)行各種步進(jìn)電機(jī)的操作，完成各種復(fù)雜的工作，它代表了先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化革命，加速了機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件，每當(dāng)對(duì)其施加一個(gè)電脈沖時(shí)，其輸出軸便轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的相序，便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。并且，PLC有采用大功率晶體管的輸出端口，能夠滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)10V級(jí)脈沖電壓、1A級(jí)脈沖電流的驅(qū)動(dòng)要求。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸人脈沖個(gè)數(shù)成正比，其速度與單位時(shí)間內(nèi)輸人的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。當(dāng)它轉(zhuǎn)一周后，沒有累積誤差，具有良好的跟隨性。同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在振蕩和