【正文】 可編程序控制器（ Programmable Controller）簡稱 PLC，在辦公自動化和工業(yè)自動化中廣泛使用的個人計算機（ Personal Computer）也簡稱 PC，為了避免混淆，現(xiàn)在一般將可編程序控制器簡稱 PLC（ Programmable Logic Controller）。 1985年國家電工委員會（ IEC）的可編程序控制器標準草案第三稿對可編程序控制器 作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充去功能的原則設(shè)計。 可編程序控制器的特點 編程方法簡單 易學(xué) 考慮到企業(yè)中一般電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人的傳統(tǒng)讀圖習(xí)慣，可編程序控制器配備了他們易于接受和掌握的梯形圖語言。通過閱讀可編程序控制器的使用手冊活接受短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員或技術(shù)工人只需要幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。上述特點是可編程序控制器近年來獲得迅速普及的原因之一。因此，即使不熟悉電子線路、不懂計算機原理和匯編語言的人，在自動化領(lǐng)域也大有用武之地，在計算機時代也可大顯身手。與直接用匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行時間要長一些，但是對于大多數(shù) 控制設(shè)備來說，這是微不足道的。用戶在硬件方面的設(shè)計工作，只是確實可編程序控制器的硬件配置和設(shè)計外部接線圖而已。 可編程序控制器的輸入 /輸出端可以直接與 AC 200V 或 DC 24V 的強電信號相接，它還具有較強的帶負載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器的線圈。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化?？删幊绦蚩刂破鞑扇×艘幌盗杏布蛙浖垢蓴_措施，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。s的脈沖干擾下能可靠地工作。 可以說，可編程序控制器是可靠性最高的工業(yè)控制設(shè)備，可 編程序控制器的平均無故障時間可達 30萬小時。事實上，在可編程序控制器控制系統(tǒng)中發(fā)生的故障，絕大部分都是由可編程序控制器外部的開關(guān)、傳感器和執(zhí)行元件引起的。除此之外，可編程序控制器還采取了一系列抗干擾、提高可靠性的措施。由于外部或內(nèi)部的原因，系統(tǒng)的某些元器件損壞或失效引起的不可恢復(fù)的故障稱為永久性 故障?？删幊绦蚩刂破鬟€有檢查用于保持存儲器中的信息的鋰電池電壓是否過低，交流電源是否掉電，輸入、輸出電路的電源電壓是否超過允許的范圍等。 可以恢復(fù)的故障有電磁干擾引起，干擾往往以窄脈沖的形式從電源線或 I/O引線進入可編程序控制器內(nèi)部。從外部看，系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。濾波是最主要的措施之一，在電源電路和 I/O模塊中設(shè)置了大量的濾波電路，如 RC,RL和π形濾波電路，它們對高頻干擾信號有良好的抑制作用。 隔離是抗 干擾的另一主要措施，可編程序控制器的輸入、輸出電路一般用光電耦合器來傳遞信號，繼電器型輸出模塊則用繼電器實現(xiàn)隔離。 在工業(yè)環(huán)境下，往往存在著強烈的空間電磁干擾，為了消除其影響，用導(dǎo)電導(dǎo)磁材料屏蔽可編程序控制器的電源變壓源，并用良好的導(dǎo)電材料屏蔽易受空間電磁波干擾影響的 CPU模塊。作為一種補救措施，用監(jiān)控定時器（ Watch Dog，俗稱看門狗）使可編程序控制器自動恢復(fù)正常的工作狀況?？删幊绦蚩刂破髟谡９ぷ鲿r，每一次掃描都將它復(fù)位，使課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 它重新開始定時，它不會因為定時時間到而動作。這一自恢復(fù)過程所用的時間是很短的（小于 1s），對系 統(tǒng)的正常工作不會有什么影響。在可編程序控制器運行時， CPU周期性地將用戶存儲器各字節(jié)中的數(shù)相加，并與運行開始時的值相比較，如果總數(shù)變化，可以斷定用戶程序遭到破壞， CPU自動做出相應(yīng)的處理。 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 可編程序控制器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，容易掌握。 可編程序控制器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，輸出信號的狀態(tài)可以觀察可編程序控制器上有關(guān)的發(fā)光二極管，調(diào)試好后再將可編程序控制器安裝在現(xiàn)場統(tǒng)調(diào)。 維修工作量小，維修方便 可編程序控制器的故障率很低， 并且有完善的診斷和顯示功能。 體積小，能耗低 以 OMRON的 CPM1A型超小型可編程序控制器（ 10個 I/O） 點為例，其底部尺寸僅為 90mm67mm，功耗≤ 30VA。 可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 在發(fā)達的工業(yè)國家，可編程序控制 器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機的場合也可以使用可編程序控制器。開關(guān)量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動化生成線，如機床電氣控制、沖壓、鑄造機械 、運輸帶、包裝機械的控制，電梯的控制，化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制，冶金系統(tǒng)的高爐上料系統(tǒng)、軋機、連鑄機、飛剪的控制，電鍍生產(chǎn)線、啤酒罐裝生產(chǎn)線、汽車裝配生產(chǎn)線、電視機和收音機生產(chǎn)線的控制等。早期直接用開關(guān)量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊，世界上各主要可編程序控制器廠家生產(chǎn)的可編程序控制器幾乎都有運動控制功能。 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。現(xiàn)代的大中型可編程序控制器一般都有 PID閉環(huán)控制功能，這一功能可以用 PID子程序來實現(xiàn)，更多的是使用專用的智能 PID模塊。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的可編程序控制器具有數(shù)學(xué)運算（包括矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。隨著計 算機控制的發(fā)展，近年來國外工廠自動化通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各著名的可編程序控制器生產(chǎn)廠商都推出了自己的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程序控制器主要由 CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成?？删幊绦蚩刂破髦饕?CPU(中央處理單元 )、存儲器（ RAM和 EPROM）、輸入 /輸出模塊（簡稱 I/O）模塊、編程器和電源五大部分組成。 CPU的作用類似于人的大腦和心臟。 (2）程序執(zhí)行：逐句讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。 可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序由可編程序控制器生產(chǎn)廠家設(shè)計并固化在 ROM內(nèi)，用戶不能直接存取。用戶程序存儲器的容量一般以字（每個字由 16位二進制數(shù)組成）為單位，日本的可編程序控制器一般以步為單位，每一步存儲一條指令。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。 可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以 CPU模塊不能直接與外部輸入 /輸出裝置相連。 編程器 編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行是梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。可編程序控制器內(nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提高直流電壓。驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的直流電源一般由用戶提供。而如今隨著科 學(xué)技術(shù)的發(fā)展，運料小車 從手動到自動，逐漸形成了機械化、自動化。 控制要求 設(shè)計控制要求：設(shè)計一個運料小車的 PLC控制裝置，電機功率 M為 3KW，運料小車的功能及控制要求如下： 小車可在 A、 B兩地分別啟動； 小車在 A、 B兩地的停留等待裝料、卸料時間均為 2分鐘； 小車在 A地啟動時停車等待裝料； 裝料完畢自動駛向 B地，到達 B地后停車等待裝料； 卸 料完畢后自動駛向 A地，如此循環(huán)； 第三章 運料小車 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 輸入輸出點分配 運料小車 PLC輸入輸出點分配表見下表 31 分類 輸入信號 輸出信號 步序繼電器 其它 信 號 名 稱 起動按鈕 停止按鈕 左限位開關(guān) 右限位開關(guān) 右行接觸器 左行接觸器 裝料電磁鐵 卸料電磁鐵 預(yù)備狀態(tài) 一工步 二工步 三工步 四工步 激 活 初 始 步 裝料卸料時間 現(xiàn)場信號 SB1 SB2 SQ1 SQ2 KM1 KM2 YV1 YV2 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 L t0t1 PLC地址 X0 X3 X1 X2 Y0 Y1 Y2 Y3 M0 M1 M2 M3 M4 M8002 T0T1 表 31 根據(jù)控制要求繪制功能圖 首先把工作循環(huán)分成預(yù)備、裝料、右行、卸料和左行共 5步，它們的轉(zhuǎn)換條件分別為 SB（ X0）、T0、 SQ2（ X2）、 T1和 SQ1（ X1）。 模擬圖 根據(jù)設(shè)計要求，畫出運料小車運 行模擬圖 圖 31 狀態(tài)示意圖 分析其運料控制過程，可得出以下狀態(tài) 魏恩杰： PLC 運料小車控制 第 10 頁 共 22 頁 圖 32 順序功能圖