【正文】 設(shè)備（按鈕、開(kāi)關(guān)等）與 PLC端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制人物的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與 PLC 輸出端子鏈接。接線簡(jiǎn)單、工作量少，省去了傳統(tǒng)界限和拆線的 麻煩。 PLC 的編程邏輯提供了能隨要求而改變的邏輯關(guān)系，這種生產(chǎn)線的自動(dòng)化過(guò)程就能隨意改變。這種性能是 PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。 用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的硬件接口實(shí)際上已經(jīng)設(shè)計(jì)成為 PLC 的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排出故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場(chǎng)電氣人員與技術(shù)人員易于使用。 ? 可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) PLC 可連成為功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般 PLC 網(wǎng)絡(luò)可分為兩類：一類是低俗網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬(wàn)波特，傳輸距離為 500— 2500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采 用令牌傳送方式通信出阿叔速率為 1M— 10Mbps，傳輸距離為 500— 1000m，網(wǎng)點(diǎn)上結(jié)點(diǎn)可達(dá) 1024 個(gè)。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級(jí)連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。 ? 易于安裝，便于維護(hù) PLC 安裝簡(jiǎn)單而且功能有效，其相對(duì)小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空 17 間一半的地方。在從繼電器控制系統(tǒng)改造到 PLC 系統(tǒng)的情況下， PLC 小的模塊饑餓哦故使之能安裝在繼電器箱附近并將連線接向已有線段，并且改換很方便，只要將 PLC 的輸入 /輸出端子連向已有的接線端即可。 在 PLC 系統(tǒng) 的安裝中，遠(yuǎn)程輸入 /輸出站安放在最優(yōu)地點(diǎn)。遠(yuǎn)程 I/O 站通過(guò)同軸電纜或雙絞線連向 CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，遠(yuǎn)程子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場(chǎng)地前由 PLC 工程商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)員的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。 從一開(kāi)始， PLC 便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是模塊化的維護(hù)時(shí)之需要更換模塊級(jí)插入式部件，故障檢測(cè)電路將診斷指示器嵌在每一部件中，能知識(shí)不見(jiàn)是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見(jiàn)輸入 /輸出是 ON/還是 OFF，還可寫編程指令來(lái)報(bào)告故障。 從以上各點(diǎn)可見(jiàn)，在工業(yè)應(yīng)用中 使用 PLC 的好處是很多的。通過(guò)使用 PLC 用戶可獲得高性能、高可靠性帶來(lái)的高質(zhì)量和低成本。 可編程控制器的發(fā)展 隨著 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大， PLC 本身也在不但發(fā)展，表現(xiàn)為功能越來(lái)越強(qiáng)性能越來(lái)越可靠，速度越來(lái)越快，程度越來(lái)越高，使用越來(lái)越方便。 (1)向小型方向發(fā)展。 20 世紀(jì) 80 年代末、 90 年代初推出的小型機(jī)，在元件上大都選擇表面封裝元件，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的可靠性，且體積趨于超小型化。例如，以三菱公司的 FX0、FX2 系列 PLC 為例， FX0 行的 I/O 點(diǎn)數(shù)為 14 點(diǎn)，體積最小的是 100mm 80mm 47mm，卻具有告訴技術(shù)、終端 PWM 等功能，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出早期的小型 PLC 產(chǎn)品。 FX2 系列 PLC 除了有開(kāi)關(guān)量 I/O 外，還具有模擬量輸入、輸出以及多種智能模塊，并具有聯(lián)網(wǎng)通信功能，擴(kuò)大了小型 PLC 的應(yīng)用范圍。最新推出的小型 PLC 配置更加靈活，柔性更大。 (2)向高速度、大容量和智能化方向發(fā)展。由于采用了微處理器或大規(guī)模集成芯片， PLC 的速度大大提高。如三菱公司的 A3a系列高檔 PLC就采用了 MSP 芯片，指令速度可達(dá) 步。 PLC的內(nèi)存容量不斷擴(kuò)大，目前有的已達(dá)幾 MB，有些 PLC已采用硬盤作為外部存儲(chǔ)器 。 智能模塊與 PLC 的 CPU 并行工作，提高了 PLC 的速度和效率。各種智能模塊的不斷推出，如技術(shù)模塊、 PID回路控制、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些智能模塊使過(guò)程控制功能大為加強(qiáng)，一些 PLC 的過(guò)程控制還具有自適應(yīng)、參數(shù)自整功能，控制精度明顯提高。智能化是 PLC 發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。 (3)PLC 編程工具與編程語(yǔ)言的多樣化、高級(jí)化、標(biāo)準(zhǔn)化。 PLC 的編程語(yǔ)言目前朝著三個(gè)方向發(fā)展： ① 是多種編程語(yǔ)言，多種語(yǔ)言之間并存、互補(bǔ)； ② 是高級(jí)語(yǔ)言如 BASIC,C,FORTRAN 等； ③ 使編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化，從而使不同 PLC 的用戶程序可以互相兼容。 18 (4)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。加強(qiáng) PLC 的聯(lián)網(wǎng)能力成為 PLC 的生產(chǎn)廠家都使自己的產(chǎn)品與制造自動(dòng)化通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（ MAP）兼容，從而不同的 PLC 之間可以互相通信。 PLC 與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）。 (5)FAZ 容錯(cuò)技術(shù)和故障診斷。為了滿足某些系統(tǒng)那個(gè)極高可靠性和安全性的要求，一些PLC 增加了容錯(cuò)功能，如雙機(jī)熱備用、自動(dòng)切換 I/O、雙機(jī)表決、 I/O 三重表決。 由于 PLC 本身具有很高的可靠性，因此 80%以上 的顧展出現(xiàn)在外部設(shè)備上。為了及時(shí)診斷故障，有的公司研制了智能、可編程 I/O系統(tǒng)或故障診斷程序，供用戶了解 I/O組態(tài)的狀態(tài)和檢測(cè)系統(tǒng)的故障。近年來(lái)研制推出可公共回路遠(yuǎn)距離診斷而后網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)。 2.. 可編程控制器的工作原理 (1)與計(jì)算機(jī)工作方式的區(qū)別 雖然 PLC 本質(zhì)上是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，其工作原理與普通計(jì)算機(jī)類似，均有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式與微型計(jì)算機(jī)有較大不同，具有一定的特殊性。 計(jì)算機(jī)一般采用等待輸入，響應(yīng)處理的工作方式，如果沒(méi)有輸入就一直等待輸入，如果鍵盤按下的動(dòng)作或鼠標(biāo)等 I/O中斷 的觸發(fā)則計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的程序，一旦該程序執(zhí)行結(jié)束，又進(jìn)入等待狀態(tài)。 而 PLC 則采用對(duì) I/O 操作，數(shù)據(jù)處理等的循環(huán)掃描的工作方式。 在 PLC 中，用戶程序使按先后順序結(jié)束后，又返回到第一條指令。如此周而復(fù)始地不斷循環(huán)刷新，故障診斷等操作。 PLC 運(yùn)行時(shí)，用戶程序中有許多操作需要執(zhí)行，但 CPU 是不能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作的（對(duì)于每一個(gè)操作周期而言），只能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。由于 CPU 運(yùn)算處理速度很高，使得外部處理的結(jié)果從宏觀來(lái)看似乎是同時(shí)完成的，這種分時(shí)操作的過(guò)程稱作 CPU對(duì)出現(xiàn)的掃描 。掃描時(shí)一種形象化的術(shù)語(yǔ)，用作描述CPU 是如何完成分配給它的各種任務(wù)的方式。 (2)梯形圖程序的掃描原理 當(dāng) PLC 處理運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，他首先執(zhí)行系統(tǒng)程序，進(jìn)行自檢等工作。然后開(kāi)始執(zhí)行用戶程序。梯形圖程序的運(yùn)行總是從第一個(gè)梯形級(jí)開(kāi)始，按照梯形遞增的方向逐個(gè)掃描，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，知道程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期，然后，在從頭開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始的重復(fù)。若程序中有中斷或跳轉(zhuǎn)控制指令，則掃描在另所在處中斷或跳轉(zhuǎn)執(zhí)行完其他操作后在返回中斷或跳轉(zhuǎn)處繼續(xù)掃描。 順序掃描的工作方式簡(jiǎn)單，直觀，它簡(jiǎn)化 了程序的設(shè)計(jì)，并為 PLC 的可靠運(yùn)行提供了非常有用的保證。一方面，所掃描的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以通過(guò) CPU 設(shè)置的定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使用程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。 (3)輸入和輸出操作 數(shù)據(jù)輸入和輸出操作即為狀態(tài)刷新。所謂輸入刷新就是對(duì) PLC 的輸入進(jìn)入一次讀取， 19 將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入 PLC中存入寄存器，輸出刷新就是將刷新的運(yùn)算結(jié)果送到PLC 的輸入端。 在 PLC 的存儲(chǔ)器中，有一個(gè)專門存放數(shù)據(jù)的區(qū)域。其中對(duì)應(yīng)于輸入端的數(shù)據(jù)區(qū)，被稱為輸入影像存 儲(chǔ)器。當(dāng) CPU采樣時(shí)，輸入由緩沖區(qū)進(jìn)入映像區(qū)，就是數(shù)據(jù)輸入的狀態(tài)刷新。當(dāng) CPU 輸出時(shí)，就將映像區(qū)的內(nèi)容輸出到寄存器，這就是數(shù)據(jù)輸出的狀態(tài)刷新。由映像存儲(chǔ)器中的內(nèi)容構(gòu)成了當(dāng)前狀態(tài)表。 通常把輸出寄存器稱為“軟寄存器：所謂“軟繼電器”實(shí)際上就是存儲(chǔ)器中一位觸發(fā)器。其 0， 1 對(duì)應(yīng)繼電器的斷和通，因此在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中，輸出是物理器件加導(dǎo)線連接而成的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而在 PLC中，卻是用微處理器和存儲(chǔ)器來(lái)代替繼電器控制線路，是通過(guò)用戶程序來(lái)控制這種“繼電器”的斷和通，所以這種繼電器稱為“軟繼電器”。 輸入操作實(shí)際上 是采用輸入信號(hào)刷新輸入狀態(tài)表的內(nèi)容，輸出操作則是送出處理結(jié)果—— 按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路， PLC 在每次掃描中將會(huì)保存輸入和輸出狀態(tài)的寄存器的內(nèi)容，進(jìn)行一次更新。 由輸入和輸出操作中可以看出，在刷新期間，如輸入變量狀態(tài)發(fā)生變化則在本次掃描期間， PLC 的輸出端也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，也就是說(shuō)輸出端對(duì)輸入產(chǎn)生立刻響應(yīng)，但如果在本次 刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描期間 PLC 輸出保持不變，而要到下次 刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則在本次掃描期間 PLC 輸出保持不變，而要到下次掃描期間輸出才對(duì)輸入產(chǎn)生 響應(yīng)。即只有在采樣（刷新）時(shí)刻，輸入狀態(tài)映像存儲(chǔ)器中的內(nèi)容才與輸入信號(hào)（不考慮電路因慣性和滯后影響）一致。其他時(shí)間范圍內(nèi)輸入信號(hào)的變化是不會(huì)影響輸入映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容的。在程序執(zhí)行結(jié)束（或下次掃描用戶程序前） PLC才將輸出映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容通過(guò)鎖定器輸入端上，刷新后的輸入狀態(tài)要保持到下次刷新為止。 控制系統(tǒng) PLC 設(shè)計(jì)原則 (1)選用 PLC 必須滿足被控對(duì)象的控制要求； (2)選用 PLC 不僅要著眼于現(xiàn)在，還有適當(dāng)?shù)目紤]到將來(lái)發(fā)展的需要； (3)在滿足上述兩個(gè)前提的情況下，力求該系統(tǒng)具有良好的性價(jià)比。 PLC 的選 型設(shè)計(jì) 工藝要求 單螺桿空氣壓縮機(jī)為風(fēng)動(dòng)工具氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)控制及風(fēng)動(dòng)機(jī)械提供所需要的壓縮空氣。其工作過(guò)程：吸氣 — 壓縮 — 排氣；動(dòng)作順序：吸氣 — 星輪與轉(zhuǎn)子齒槽嚙合 — 形成壓縮腔 —壓縮 — 轉(zhuǎn)至排氣口 — 排氣。 控制功能 根據(jù)所介紹的單螺桿空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)有如下功能要求： (1)連續(xù)操作。系統(tǒng)一旦啟動(dòng)，空壓機(jī)的動(dòng)作將自動(dòng)地連續(xù)不斷地周期性循環(huán)，直至系統(tǒng)接收到停運(yùn)信號(hào)。 20 (2)單周期操作。系統(tǒng)從原點(diǎn)開(kāi)始，造的完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。 (3)復(fù)位操作。根據(jù)上述功能要求，空壓機(jī)控制系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)成單級(jí)控制系 統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各驅(qū)動(dòng)器件的控制，運(yùn)行方式需要選用在的運(yùn)行方式和手動(dòng)運(yùn)行方式。 確定 I/O 點(diǎn)數(shù) 根據(jù)單螺桿空氣壓縮機(jī)的工作原理，工作過(guò)程及系統(tǒng)控制要求確定。 (1)輸入設(shè)備的量 ①空氣濾清器排氣口的真空壓力開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ②油氣細(xì)分離器的壓力開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ③油過(guò)濾器中的壓力開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ④為保護(hù)系統(tǒng)壓力平衡的可調(diào)壓力開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ⑤壓縮機(jī)排氣口的排氣超溫開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ⑥為保持供油閥不間斷供油而設(shè)的壓力開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ⑦風(fēng)機(jī)過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ⑧主機(jī)過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ⑨逆相、欠相信號(hào)開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ⑩ 星、三角連接互鎖開(kāi)關(guān)一個(gè)。 ○11壓縮機(jī)啟動(dòng)按鈕一個(gè)。 ○12壓縮機(jī)停止按鈕一個(gè)。 ○13緊急停止按鈕一個(gè)。 ○14保證狀態(tài)指示燈正常工作時(shí)的狀態(tài)顯示檢查按鈕一個(gè)。 (2)輸出設(shè)備的量。 ①控制星型啟動(dòng)的接觸器 KM1 一個(gè)。 ②控制星型啟動(dòng)的接觸器 KM2 一個(gè)。 ③控制主機(jī)風(fēng)機(jī)得電的接觸器 KM3 一個(gè)。 ④報(bào)警用的指示燈 11個(gè)。 ⑤蜂鳴器一個(gè)。 ⑥ 4位 BCD 數(shù)碼管所需開(kāi)關(guān)量輸出視采用 的 PLC 而定，最多需要 32 開(kāi)關(guān)量輸出，采用 FX3U系列 PLC只需 8 點(diǎn)量輸出。 ⑦控制加載電磁閥及供油電磁閥線圈一個(gè)，因此共需開(kāi)關(guān)控制量 25 個(gè)。 選擇 PLC 根據(jù)上面的點(diǎn)數(shù)可知采用一臺(tái)小型 PLC 就能滿足要求?？紤]到 I/O 各留 20%～ 30%的備用量，應(yīng)選開(kāi)關(guān)量輸入 18 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量 30 點(diǎn)的 PLC?？紤]到性價(jià)比選擇三菱公司的 FX3U64MT 比較合適。 21 FX3U64MT 的意思及其編程元件 FX3U64MT 的技術(shù)指標(biāo) FX2N 系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件，也就是支持該機(jī)型編程語(yǔ)言的軟元件，按 通俗叫法分別稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，但他們與真實(shí)元件有很大的差別，一般稱他們?yōu)椤败浝^電器”。這些編程用的繼電器，它的工作線圈沒(méi)有工作電壓等級(jí)、功耗大小和電磁慣性等問(wèn)題；觸點(diǎn)沒(méi)有數(shù)量限制、沒(méi)有機(jī)械磨損和電蝕等問(wèn)題。他在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無(wú)記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一般情況下， X 代表輸入繼電器， Y 代表輸出繼電器， M 代表輔助繼電器， SPM 代表專用輔助繼電器， T代表定時(shí)器， C代表計(jì)數(shù)器， S代表狀態(tài)繼電器， D代表數(shù)據(jù)寄存器， MOV 代表傳輸?shù)取? 一、輸入繼電器（ X） PLC 的輸入 端子是從外部開(kāi)關(guān)接受信號(hào)的窗口， PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器 X 室用光電隔離的電子繼電器，他的編號(hào)與界限端子編號(hào)一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于 PLC 外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開(kāi) /常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于 10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為 X000～ X007， X010～ X017,X020～ X027 他們一般位于機(jī)器上端。 二、輸出繼電器（ Y） PLC 的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號(hào)的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸 出主觸點(diǎn)接到 PLC 的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開(kāi) /常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開(kāi) /常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的。 Y000～ Y007,Y010～ Y017,Y020～ Y027。他們一般位于機(jī)器的下端。 三