【正文】 ， PLC 的高性能與小型化階段。此外， PLC 的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化 PLC。 2021 年至今： PLC 的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。一方面， PLC 在繼續(xù)提高 CPU 運(yùn)算速度，位數(shù)的同時，開發(fā)了適用于過程控制，運(yùn)動控制的特殊功能與模塊，使 PLC 的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動化的全部領(lǐng)域。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有 FX 小型 PLC 系列產(chǎn)品（包括最新的 FX3u 系列產(chǎn)品）， Qn,QnPH 系列中，大型 PLC 系列產(chǎn)品等。 ①體積小型化?，F(xiàn)代 PLC 無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的 PLC 有了很大的不同， PLC 體積被大幅度縮小。 PLC 的性能主要包括 CPU性能與 I/O 性能兩大方面。大致可劃分為下述三個階段： ① 可編程序控制器的初級認(rèn)識階段（ 70 年代后期到 80 年代初期）國際上可編程序控制器的發(fā)展，首先引起了國內(nèi)工程技術(shù)界的極大興趣，所以我國對可編程序控制器的認(rèn)識始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套設(shè)備引進(jìn)中，當(dāng)時的上海寶鋼一期工程中有多項(xiàng)工程引進(jìn)了十幾種機(jī)型約 200 多臺可編程序控制器。繼寶鋼一期工程后，國內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序控制器，其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。 ② 可編程序控制器的引進(jìn)應(yīng)用和消化移植階段（ 80 年代初期到 90 年代初期） 80 年代初期開始，隨著我國改革開放的不斷深入，在成套設(shè)備引進(jìn)的同時，國外原裝的可編程序控制器開始涌入國內(nèi)市場。 ③ 可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段（ 90 年代初期到現(xiàn)在） 進(jìn)入 90 年代，我國的可編程序控制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (2) 政府重視 可編程序控制器的發(fā)展得到了政府的高度重視，在當(dāng)時機(jī)械電子工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，于 1991 年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會。同時可編程序控制器的標(biāo)準(zhǔn)化工作也受到了有關(guān)部門的重視，于 1993 年成立了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，為我國可編程序控制器的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。但最近十多年來，PLC 的應(yīng)用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價格大大下降，使得 PLC 的成本下降；另一方面 PLC 的功能大大增強(qiáng)，它也能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。 PLC 的應(yīng)用范圍通常可分成以下 5種類型： （ 1）順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合 PLC 使用的領(lǐng)域。 PLC 應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動線控制等。 (2)運(yùn)動控制 PLC 制造商目前已提供了拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下， PLC 把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動一軸或數(shù)據(jù)到目標(biāo)位置。 （ 3）過程控制 PLC 還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。當(dāng)過程控 制中某個變量出現(xiàn)偏差時， PID 控制算法會計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定植上。 （ 5）通信網(wǎng)絡(luò) PLC 的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通信、多臺 PLC 之間的通信、PLC 和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。 2 PLC 在我國的應(yīng)用 雖然我國在 PLC 生產(chǎn)方面比較弱，但在 PLC 應(yīng)用方面，我國是很活 躍的，近年來每年約新投入 10 萬臺套 PLC 產(chǎn)品，年銷售額 30 多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。 PLC 的 硬件 結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其 硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。模塊式 PLC 包括 CPU模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞，它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。 7 圖 21 PLC 的結(jié)構(gòu)圖 PLC 的 工作 原理 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通 或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn) (包括其常開或常閉觸點(diǎn) )不會立即動作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時才會動作。這樣在對于 I/O 響應(yīng)要求不高的場合， PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。 1 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。 2 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 )。 3 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。 PLC 的掃描工作過程 如圖 2圖 23所示 圖 22 PLC 的 掃描 工作 過程 圖 圖 23 PLC 的 掃描周期 圖 本章小結(jié) 本 章 介紹的是 PLC 的 產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用，通過這 些基礎(chǔ)知識， 希望能給 PLC 初學(xué)者經(jīng)常會遇到的疑惑 有 一些幫助 ， 更好地理解 PLC 的控制 ， 基于 PLC 在交通燈 控制系統(tǒng) 上應(yīng)用 這一范疇 ，使下一步 PLC 的程序設(shè)計(jì)開發(fā) 和實(shí)際需要有機(jī)地融合在一起 。當(dāng)起動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。 3 南北紅燈亮維持 25S。到 20S 時，東西綠燈閃爍，閃爍 3S 后熄滅。到 2S 時，東西黃燈熄，東西紅燈亮。 4 東西紅燈亮維持 30S。然后閃爍 3S，熄滅。 5 周而復(fù)始。 設(shè)計(jì)思想分析如下： 給一個啟動的輸入信號， 要配合一個 SB1 的按鈕，當(dāng) SB1 啟動 按鈕動作 ，系統(tǒng)工作。 南北 方向道 路亮 紅 燈 狀態(tài)過程中 ， 南北紅燈亮 25S,需計(jì) 時器 設(shè)定 延時 25 秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮； 同時， 東西 方向道 路 也一起 亮 綠 燈 20S,需計(jì)時器 設(shè)定 延時 20 秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍 ； 東西綠燈閃爍 3S，需 振蕩器 或脈沖 源 （秒 /次）動作使東西綠燈閃爍，還要需計(jì)時器 設(shè)定 延時 3 秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮 ； 東西黃燈亮 2S,需計(jì)時器 設(shè)定 延時 2 秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài) 東西紅 燈亮 。 東西方向道 路亮 紅 燈 狀態(tài)過程中 ， 東西紅燈亮 30S,需計(jì)時器設(shè)定延時 30 秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時，南北方向道 路 也一起 亮 綠 燈 25S,需計(jì)時器設(shè)定延時 25 秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍 ； 南北綠燈閃爍 3S，需振蕩器 或脈沖 源 （秒 /次）動作使南北綠燈閃爍，還要需計(jì)時器設(shè)定延時 3 秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮 ； 南北黃燈亮 2S,需計(jì)時器設(shè)定延時 2 秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 另外，當(dāng)斷開系統(tǒng)，所有信號燈熄滅；需要按鈕 SB1 動作斷開系統(tǒng) ， 停此 輸入信號入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器 不動作，那么肯定無信號輸出?？删幊炭刂破饕敵鲆粋€信號，驅(qū)動一個報警燈。 通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、 主流程圖、 十字路口交通燈 時序圖 一一展開，將 十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路逐漸脈絡(luò)清晰。 狀態(tài) 2： 南北 紅燈（ 7） 繼續(xù) 亮， 東西 綠燈（ 12） 閃 。 狀態(tài) 4：東西 紅燈 （ 10） 亮 ， 南北 綠燈（ 9）亮。 狀態(tài) 6： 東西 紅燈（ 7） 繼續(xù) 亮， 南北黃燈 （ 8） 亮 。 啟動 東西 綠 東西黃 東西紅 南北綠 南北 黃 20S 3S 2S 25S 3S 2S 30S 20S 3S 2S ON OFF 圖 33 十字路口交通燈 時序圖 25S 南北紅 13 其外形圖 34 如下： 圖 34 CPU224外形圖 輸入電路采用了雙向光電耦合器， 24V DC 極性可任意選擇， 1M、 2M 為輸入端子的公共端。 CPU224 另有 24V、 280mA 電源供 PLC 輸入點(diǎn)使用。 定時器 T=PT S。 SB1 COM COM L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 P L C 15 系統(tǒng) 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的梯形圖 16 17 18 19 語句表 步序 指 令 步序 指 令 0 LD 啟動 18 LD T35 1 AN 19 TON T36, +200 南北黃燈 2S 2 AN T97 20 LDN T33 3 TON T33, +2500 南北紅燈25S 21 AN 4 LD T33 22 A 5 TON T97, +3000 東西紅燈30S 23 = 南北紅燈工作 6 LDN 24 LD T33 7 A 25 = 東西紅燈工作 8 AN T33 26 LD 9 TON T98, +2021 東西綠燈20S 27 AN T98 10 LD T98 28 LD T98 11 TON T99, +300 東西綠燈 閃爍3S 29 AN T99 12 LD T99 30 A T32 13 TON T100, +200 東西黃 燈2S 31 OLD 14 LD T33 32 = 東西綠燈工作 15 TON T34, +2500 南北綠燈 25S 33 LD T99 16 LD T34 34 AN T100 17 TON T35, +300 南北綠燈閃爍 3S 35 = 東西黃燈工作 20 步序 指 令 步序 指 令 36 LD 45 = 南北黃燈工作 37 AN T34 46 LD 38 LD T34 47 A 39 AN T35 48 = 報警 燈工作 40 A T32 49 LD 41 OLD 50 AN T96 42 = 南北綠燈工作 51 TON T32, +500 43 LD T35 52 LD T32 44 AN T36 53 TON T96, +500 系統(tǒng)程序分析 當(dāng)開關(guān) SB1 合上時， 觸點(diǎn)接通， T33 通電待 25 秒后動作 （南北紅燈熄滅） ， T98通電待 20 秒后動作 （東西綠燈閃爍） ， 得電，南北紅燈亮；同時 的動合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，東西綠燈亮。 又過 3 秒， T100 通電待 2 秒后動作（東西黃燈滅）， T99 的動斷觸點(diǎn)斷開， 線圈失電，東西綠燈滅；此時 T99 的動合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，東西黃燈亮。 此時 自開關(guān)閉合南北紅燈亮起 累計(jì)時間達(dá) 25 秒， T33 的動斷觸點(diǎn)斷開， 線圈失電，南北紅燈滅 ； T33 的動合觸點(diǎn)閉合， T97 通電待 30 秒后動作（東西紅燈熄滅）， T34通電待 25 秒后動作（南北綠燈閃爍）， 線圈得電，東西紅燈亮， 的動合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，南北綠燈亮。 閃爍 3 秒， T34 動斷觸點(diǎn)斷開， 線圈失電，南北綠燈滅；此時 T35 的動合觸點(diǎn)閉合， 線圈得電，南北黃燈亮 。 自南北紅燈滅及東西紅燈亮 累計(jì)時間達(dá) 30 秒鐘， T97 的動斷觸點(diǎn)斷開， T33 動斷觸點(diǎn)復(fù)位， 線圈失電，即維持了 30 秒的東西紅燈滅。 本章小結(jié) 本 章 介紹 S7200 系列 PLC交通燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì) ,關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ,核心則是控制程序設(shè)計(jì)。在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價比等條件下，合理選擇 PLC 的機(jī)型和硬件配置，正確地進(jìn)行估算，合理選擇輸入 /輸出模塊，完成 PLC 的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。以前單方面的學(xué)習(xí)了電子硬件知識和軟件知識。 系統(tǒng)結(jié)合 ，要軟硬兼施，才能 具備一個 工程師 綜合素質(zhì)。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。 第一步：目測。 第二步：用萬用表測試。 第三步：加電檢測。 因?yàn)橹挥杏?可編程控制器 開發(fā)系統(tǒng)才