【正文】 等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC ?！癙LC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！?PLC發(fā)展至今已經(jīng)有多種形式，其功能也不盡相同。按結(jié)構(gòu)形式分為一體化緊湊型PLC和標(biāo)準(zhǔn)模塊式結(jié)構(gòu)化PLC；按I／O點數(shù)及內(nèi)存容量分為小型PLC、中型PLC和大型PLC；按控制性能分為低檔PLC、中檔PLC和高檔PLC。 PLC的功能和特點 PLC是應(yīng)用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置，在工廠自動化（ＦＡ）和計算機集成制造系統(tǒng)（ＣＩＭＳ）中占有重要地位?，F(xiàn)在的ＰＬＣ的功能遠(yuǎn)不僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯，還具有很多其他的功能：１．控制功能（１）邏輯控制：ＰＬＣ具有“與”、“或”、“非”、“異或”和觸發(fā)器等邏輯運算功能，可以替代繼電器進行開關(guān)量控制。（２）定時控制：ＰＬＣ為用戶提供了若干個電子定時器，用戶可以自行設(shè)定接通延時、關(guān)斷延時和定時脈沖等方式。（３）計數(shù)控制：用脈沖控制可以實現(xiàn)加、減計數(shù)模式，可以連接碼盤進行位置檢測。（４）順序控制：在前道工序完成之后，自動轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺ＰＬＣ可作為多部步進控制器使用。２．?dāng)?shù)據(jù)采集、存儲與處理功能（１）數(shù)學(xué)運算功能：能完成加、減、乘、除等基本運算功能；完成平方根、三角函數(shù)、浮點運算等算術(shù)擴展運算；完成大于、小于、等于等比較功能。（２）數(shù)據(jù)處理：選擇、組織、規(guī)格化、移動和先入先出。（３）模擬數(shù)據(jù)處理：ＰＩＤ、積分和濾波。３．輸入∕輸出接口調(diào)理功能具有Ａ∕Ｄ、Ｄ∕Ａ轉(zhuǎn)換功能，通過Ｉ∕Ｏ模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。具有溫度測量接口，直接連接各種熱敏電阻或熱電偶。４．通信、聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)代ＰＬＣ大多數(shù)采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有ＲＳ－２３２或ＲＳ－４８５接口，可進行遠(yuǎn)程Ｉ∕Ｏ控制，多臺ＰＬＣ可彼此聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺或多臺ＰＬＣ的信號處理單元之間，能實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或有專有的通信協(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。在系統(tǒng)構(gòu)成時，可由一臺計算機與多臺ＰＬＣ構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。５．人機界面功能提供操作者以監(jiān)視機器過程工作必須的信息。允許操作者和ＰＣ系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整。實現(xiàn)人工界面功能的手段：從基層的操作者屏幕文字顯示，到單機的ＣＲＴ顯示與鍵盤操作和用通信處理器、專用處理器、個人計算機、工業(yè)計算機的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。６．編程、調(diào)試使用不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進行編程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗和記錄，并通過打印機打印出程序文件。為了適應(yīng)在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用，ＰＬＣ一般具有以下特點：１．可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。２．配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。３．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 ４．系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。５．體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 PLC的結(jié)構(gòu)和工作過程PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)計算機，只不過它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語言，故PLC與計算機的組成十分相似，如圖4所示：圖5 PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖從硬件結(jié)構(gòu)上看，PLC由中央處理單元（CPU）、存儲器（ROM∕RAM）、輸入∕輸出單元（I∕O單元）、編程器、電源等部件組成?！荘LC的核心部分。與通用微機CPU一樣，CPU在PC系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞。其功能：（1）用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器；（2）接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；（3）診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯誤；（4）在PC進入運行狀態(tài)后：a）執(zhí)行用戶程序——產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號（從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)的控制電路） b）進行數(shù)據(jù)處理——分時、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運算任務(wù)c）更新輸出狀態(tài)——輸出實施控制（根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等）圖6 PLC的運行框圖2． 存儲器具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。用戶使用的。斷電內(nèi)容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3~5年。3．輸入/輸出接口（1）輸入接口：光電耦合器由兩個發(fā)光二極度管和光電三極管組成。發(fā)光二級管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。光電三級管：在光信號的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號的強弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號與輸入信號有線性關(guān)系。輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號。（2）輸出接口PLC的繼電器輸出接口電路工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號使負(fù)載動作或不動作。三種類型：繼電器輸出：有觸點、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載晶體管輸出：無觸點、壽命長、直流負(fù)載晶閘管輸出：無觸點、壽命長、交流負(fù)載4．編程器編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實驗室使用的就是手持編程器。二種是通過PLC的RS232口。與計算機相連。然后敲擊鍵盤。通過N