【正文】 可編程控制器的主要的特點(diǎn)及分類 1 可編程控制器的主要的特點(diǎn) 中央處理單元（ CPU）是 PLC 控制部件，一般由控制電路，運(yùn)算器，寄存器等組成，通過地址及數(shù)據(jù)總線與存儲(chǔ)器， I/O 接口電路連接，它主要完成從存儲(chǔ)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(chǔ)器（ RAM）中，不允許修改，并用戶啟動(dòng)運(yùn)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(jī)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(fù)載電源。用來對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制 2 可編程控制器的分類 和功能分類：根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)的多少可將 PLC 分成小型、微型、中型和大型。 3 按結(jié)構(gòu)形式分類 : PLC 按照硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式和組合式。組合式 PLC 在硬件構(gòu)成上具有一定的靈活性，其規(guī)模可以像拼積木一樣的進(jìn)行組合，構(gòu)成具有不同控制規(guī)模和功能的 PLC，因此這種 PLC 又稱為積木式 PLC。 組合式 PLC：組合式 PLC 為總線結(jié)構(gòu)。 PLC 的CPU、存儲(chǔ)器和電源等做成一個(gè)模塊，該模塊在總線版上的安裝位置一般來說是固定的，而且該模塊也是構(gòu)成組合式 PLC 所必需的。組合式 PLC 安裝完成后，需進(jìn)行登記，使 PLC 對(duì)安裝在個(gè)總線上的模塊進(jìn)行確認(rèn)。組合式 PLC 的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成靈活性高，可構(gòu)成具有不同控制規(guī)模和功能的 PLC；價(jià)格較高。因此，按控制規(guī)模對(duì) PLC 分類時(shí)，可根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)的不同大致分為小型、中型和大型 PLC。 中型 PLC： I/O 點(diǎn)數(shù)較多，在 256 點(diǎn)以上、 2048 以下的 PLC。 5 按實(shí)現(xiàn)的功能分類 按照 PLC 所 能實(shí)現(xiàn)的功能的不同，可以把 PLC 大致的分為低檔、中檔、和高檔機(jī)三類。 中檔機(jī)：除具有低檔機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程、通訊、子程序、中斷處理和回路控制功能。函數(shù)、表格、 CRT 顯示、打印機(jī)打印等功能。目前，在國內(nèi)工業(yè)控制中應(yīng)用最廣泛的是中、低檔機(jī)?？删幊炭刂破魍ㄟ^循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。 可編程控制系統(tǒng)的操作過程 PLC 將內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分成若干個(gè)寄存器區(qū)域，其中過程映像區(qū)域又稱為I/O 映像寄存器區(qū)域。 PLC 輸入模塊的輸出信號(hào)狀態(tài)與傳感器信號(hào)相對(duì)應(yīng)， 為傳感器信號(hào)經(jīng)過，隔離和濾波后的有效信號(hào)，開關(guān)量輸入電路同構(gòu)傳感器的 電平變化，識(shí)別開關(guān)的通斷狀態(tài)， CPU 存每個(gè)掃描周期的開始掃描輸入模塊，信號(hào)狀態(tài)并將其狀態(tài)送入輸入映像寄存器區(qū)域； CPU 根據(jù)用戶程序中的程序指令來處理傳感器信號(hào)。 PLC 輸出模塊具有一定的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，在額定負(fù)載以內(nèi)，直接和負(fù)載相連，可以驅(qū)動(dòng)相 應(yīng)的執(zhí)行器。如下圖所示， CPU 的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請(qǐng)求、執(zhí)行 CPU 自診斷測(cè)試及寫輸出等內(nèi)容。它一直周而復(fù)始地循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。典型的 PLC 在一個(gè)周期中可完成以下 5 個(gè)掃描過程。 為保證設(shè)備的可靠性，及時(shí)反應(yīng)所出現(xiàn)的故 障， PLC 都具有自監(jiān)視功能。 WDT 是一個(gè)硬件定時(shí)器，每一個(gè)掃描周期開始前都被復(fù)位。其它的執(zhí)行結(jié)果錯(cuò)誤可由程序設(shè)計(jì)者通過標(biāo)志位進(jìn)行處理。 一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的 PLC 系統(tǒng)才有通信掃描過程，這一過程用于 PLC 之間及 PLC 與上位計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備之間的通信。 機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一掃描周期內(nèi)部包換掃描過程。用戶程序的長(zhǎng)短，會(huì)影響過程所用的時(shí)間 . 4 讀輸入與寫輸出掃描過程。個(gè)掃描周期內(nèi)都包含這個(gè)掃描過程。 CPU 在處理用戶程序時(shí)，使用的輸入值不是直接從輸入點(diǎn)讀取的運(yùn)算的結(jié)果也不直接送到實(shí)際輸出點(diǎn)，而是在內(nèi)存中設(shè)置了兩個(gè)映像寄存器：一個(gè)為輸入映像寄存器，另一個(gè)為輸出映像寄存器。在輸入掃描過程中， CPU 把實(shí)際輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入到輸入映像寄存器 ；在輸出過程中， CPU 把輸出映像寄存器的值鎖定到實(shí)際輸出點(diǎn)。封鎖 I／ O 就是關(guān)閉 I／ O 掃描過程。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(jìn)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(shí)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(dòng)的，在程序執(zhí)行過程中的一個(gè)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(shí)的修改不會(huì)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(gè)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(gè)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(duì)所使用型號(hào)的 PLC 的延遲時(shí)間的長(zhǎng)短很清楚，它是進(jìn)行 PLC 選型時(shí)的重要指標(biāo)。 1 I/O 點(diǎn)數(shù) 2 存儲(chǔ)容量 3 掃描速度 4 指令系統(tǒng) 5 可擴(kuò)展性 6 通信功能 3 可編程控制器的組成 如圖所示， PLC 與通用計(jì)算機(jī)沒有什么區(qū)別，只是一臺(tái)增強(qiáng)了 I/O 功能的可與控制對(duì)象方便連接的計(jì)算機(jī)。 1 輸入寄存器 輸入寄存器可按位進(jìn)行尋 址，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)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(dòng)，并保持一個(gè)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(gè)時(shí)間段的輸出值 ,而程序循環(huán)執(zhí)行開始時(shí)的輸出寄存器的值 ,表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)輸出值。只有程序執(zhí)行到一個(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出，即只有最后的修改才 對(duì)輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)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(yùn)行。 4 CPU 單元 CPU 單元控制著 I／ O 寄存器的讀、寫時(shí)序，以及對(duì)存儲(chǔ)器單元中程序的解釋執(zhí)行工作，是 PLC 的大腦。 4 可編程控制器的主要用途 PLC 編程一般采用易于理解和掌握的梯形圖語言及面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令編制程序，非常形象直觀，在了解了 PLC 簡(jiǎn)單工作原理和它的編程技術(shù)后，就可以結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)，進(jìn)而將 PLC 用語實(shí)際控制系統(tǒng)中，此外， PLC還具有使用和編程方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在實(shí)際運(yùn)用中設(shè)施施工周期短等特點(diǎn)，是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的理想工具。 32PLC 與一般的計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，由中央處理單元（ CPU），存儲(chǔ)器（ MEMERY），輸入 /輸出（ INPUT/OUTPUT）接口，電源部件外部設(shè)備接口等，但由于 PLC 專為工業(yè)環(huán)境下設(shè)計(jì)，為了便于接線，擴(kuò)充功能，操作及維護(hù)，它的結(jié)構(gòu)與組成又與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所區(qū)別。自 60 年代問世以來， PLC 得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。得到了廣泛的普及和推廣應(yīng)用，可編程序控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化，價(jià)格低、可靠性高。 20 世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期。伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有了翻天覆地的變化， PLC 亦再不斷發(fā)展變化中， PLC 正朝著新的技術(shù)發(fā)展。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)中， PLC 往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅 PLC 方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。隨著中國加入 WTO，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化