【正文】 缺的問(wèn)題， 20 世紀(jì) 50 年代末．人們?cè)O(shè)想利用計(jì)算機(jī)功能先備、通用性和靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)來(lái)解次以上問(wèn)題。 到了 20 世紀(jì) 60 年代木，有人這樣設(shè)想 ：能否把計(jì)算機(jī)通用、靈活、功能完善的特點(diǎn)與“繼電一接觸器控制系統(tǒng)”的簡(jiǎn)單易懂、使用方便、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，生產(chǎn)出一種而向生產(chǎn)過(guò)程順序控制， PLC 利用簡(jiǎn)單語(yǔ)言編程，能讓完全不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用的控制器呢？ 這一設(shè)想最早由美國(guó)最大的汽車制造商 —— 通用汽車公司 (GM 公司 )于 1968年提出。 十大技術(shù)要求具 體如下： 1) 編樣方使，從可以在現(xiàn)場(chǎng)方便地編輯、修改控制程序； 2) 價(jià)格便宜，性能價(jià)格比要而于繼電器系統(tǒng)； 3) 體積要明顯小于繼電器控制系統(tǒng)； 4) 可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)： 5) 具有數(shù)據(jù)通信功能； 6) 輸入可以是 AC115V； 7) 輸出驅(qū)動(dòng)能力在 AC115V/2A 以上； 8) 硬件維護(hù)方便，最好采即 “插接式”結(jié)構(gòu)； 9) 擴(kuò)展時(shí)，只需要對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行很小的改動(dòng)； 10) 用戶存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到 4KB。試樣機(jī)在 GM 公司的應(yīng)用獲得了成功。 早期 PLC 的硬件主要由分立元件與小規(guī)模集成電路構(gòu)成，它雖然采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但指令系統(tǒng)、軟件與功能相對(duì)較簡(jiǎn)單，一般只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算的處理，同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與改進(jìn)可靠性等措施，使之能與工業(yè)環(huán)境相適應(yīng)。這些產(chǎn)品與 PLC 相比，雖然具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但最終還是因可靠性、功能等多方面的原因，未能得到 進(jìn) 一步的推廣與發(fā)展；而 PLC 則隨著微處理器價(jià)格的全面下降，最終以其優(yōu)良的性能價(jià)格比，得到了迅速發(fā)展，并最終成為了當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的重要支柱枝術(shù)之一。 到了 20 世紀(jì) 70 年代中期， PLC 開(kāi)始采用微處理器。由于當(dāng)時(shí)的 PLC功能已經(jīng)不再局限于邏輯處理的范疇，為此， PLC 也隨之改稱為可編程序控制 器(Programmable Controller，簡(jiǎn)稱 PC)。并將其統(tǒng)一命名為 Programmable Controller (PC)。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以 及警戒定時(shí) 器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤，當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送 入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性， 靈活性， 近年來(lái)對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。 存儲(chǔ)器 （ Memory） 可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)著將外部輸入的信號(hào)的狀態(tài)寫(xiě)入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。小型 PLC 的 CPU 多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ玫?CPU。 基本 I/O 接口電路 （ 1）輸入接口單元。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在 ~15ms 之間。一種是直流輸入，一種是交流輸入。 PLC 輸出電路用來(lái)將 CPU 運(yùn)算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動(dòng)被控負(fù)載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等）。 接口電路 PLC 接口電路分為 I/O 擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩類 （ 1） I/O 擴(kuò)接口電路 I/O 擴(kuò)展接口電路用連接 I/O 擴(kuò)展單元，可以用來(lái)擴(kuò)充開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的 I/O端子。 根據(jù)被控制對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 PLC 通過(guò) PC/PPI 電纜或使用 MPI 卡通過(guò) RS485 接口和電纜與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。當(dāng)輸入端子為非干接點(diǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)，為外部輸入元件提供 24V 直流電源（僅供輸入點(diǎn)使用）。 1．向高速度、大容量方向發(fā)展 2．向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展 3． PLC 大力開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 4．增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力 5．編程語(yǔ)言多樣化 PLC 工作原理 循環(huán)掃描的特點(diǎn) 輸入映像寄存器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)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 用輸入映像寄存器的值來(lái)控制程序的執(zhí)行。 對(duì)同一個(gè)輸出單元的多次使用、修改次序會(huì)造成不同的執(zhí)行結(jié)果。 在讀輸入階段， CPU 對(duì)各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過(guò)輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。 PLC 中的存儲(chǔ)器 PLC 中的存儲(chǔ)器按用途分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器以及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 用來(lái)存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)域稱為工作數(shù)據(jù)區(qū)。 PLC 的編程語(yǔ)言 PLC 是通過(guò)程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制的，作為一種專用計(jì)算機(jī)，為了適應(yīng)其 應(yīng)用領(lǐng)域，一定有其專用的語(yǔ)言。梯形圖編程語(yǔ)言是一種圖形語(yǔ)言，具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)；語(yǔ)句表編程語(yǔ)言類似計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，用助記符來(lái)表示各種指令的功能，是PLC 用戶程序的基礎(chǔ)元素。梯形圖按邏輯關(guān)系分為“梯級(jí)”或網(wǎng)絡(luò)。 PLC控制的梯形 圖程序 PLC 的分類及性能指標(biāo) 按 I/O 點(diǎn)數(shù)容量分類 小型機(jī)（ I/O 點(diǎn)數(shù)小于 256 點(diǎn)） 典型的小型機(jī)有 SIEMENS 公司的 S7200 系列。 大型機(jī)（ I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上） 典型的大型 PLC 有 SIEMENS 公司的 S7400、 OMRON 公司的 CVM1 和 CS1 系列。 整體式結(jié)構(gòu) 微型和小型 PLC 一般為整體式結(jié)構(gòu)。 模塊式結(jié)構(gòu) 目前大、中型 PLC 都采用這種方式。 的性能指標(biāo) I/O 點(diǎn)數(shù) I/O 點(diǎn)數(shù)，即 PLC 面板上的 I/O 端子的個(gè)數(shù)。它是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。大、中、小型 PLC 的存儲(chǔ)容量變化范圍一般為 2KB～ 2MB。可編程控制器采用循環(huán)掃描的工作方式。限定了計(jì)算機(jī)發(fā)揮運(yùn)算功能、完成復(fù)雜控制的能力。主要涉及通信模塊、通信接口、通信協(xié)議、通信指令等。 特殊功能單元 特殊功能單元 種類多，也可以說(shuō) PLC 的功能多。 2 PLC 四路搶答器概述 PLC 四路搶答器概述 本文介紹一種搶答器，能使四個(gè)隊(duì)同時(shí)參加搶答 ,這其中 設(shè)有 1 個(gè)裁判臺(tái)， 4個(gè)參賽臺(tái)，分別為 1 號(hào)、 2 號(hào)、 3 號(hào)、 4 號(hào)參賽臺(tái) .總體設(shè)計(jì)選用 西門子 PLC 控制 ,搶答操作方便 、簡(jiǎn)單，普及面很廣 。隨著社會(huì)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，他的應(yīng)用場(chǎng)合也隨之增加，方便、可靠。用 PLC 進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)，其控制方便，靈活，只要改變輸入PLC 的控制程序，便可改變競(jìng)賽搶答器的搶答方案。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛。 PLC 的可擴(kuò)展性：要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對(duì)應(yīng)的程序，而 PLC 的編程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，這樣對(duì)于開(kāi)發(fā)周期會(huì)縮短。 操作： PLC 的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏顯示，上 面設(shè)計(jì)了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順利操作，這就降低了對(duì)操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。甚至可以顯示故障在機(jī)器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。 PLC 搶答器的工作原理 我所設(shè)計(jì)的 PLC 智能搶答器是適合四個(gè)人搶答的四路搶答器，現(xiàn)在以四路搶答器為例。若選手在未開(kāi)始搶答時(shí)提前搶答了，則視為違規(guī)，違規(guī)時(shí)數(shù)碼管顯示其序號(hào)。其中以上功能都通過(guò)編制的 PLC 程序來(lái)控兩個(gè)制數(shù)碼管和兩個(gè)指示燈，如圖所示 : HL1 HL2 HL3 HL4 SB3 SB4 SB5 SB6 HL5 HL6