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近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于體積小能耗低價(jià)格低廉設(shè)計(jì)調(diào)試周期短的特點(diǎn)，帶動了工業(yè)控制裝置的新趨勢。PLC的迅猛發(fā)展提高了操作的精準(zhǔn)性及安全性，避免了依靠人員的操作誤差，減少了工人的勞動量及勞動強(qiáng)度。同時(shí)對勞動人員的技術(shù)要求水平不高且能易學(xué)易于操作。對工人的需求量日益減少降低了企業(yè)的生產(chǎn)的成本提高了效益，并對企業(yè)的發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。
自動控制技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。這項(xiàng)技術(shù)作為自動化強(qiáng)有力的措施，與計(jì)算機(jī)技術(shù)電子技術(shù)信息技術(shù)相結(jié)合，對我國現(xiàn)代化建設(shè)起到了舉足輕重的作用。自動化控制技術(shù)是在沒有人直接接觸，依靠控制裝置進(jìn)行控制的，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)及過程的限制，要求有個(gè)恒定的物理量。到目前為止絕大部分的自動化都是計(jì)算機(jī)來控制的，計(jì)算機(jī)技術(shù)促進(jìn)了自動化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展。
一章 PLC概述
1.1 PLC的基本概念
可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為PLC工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC,plc自1966年出現(xiàn)，美國，日本，德國的可編程控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大
一、PLC內(nèi)部運(yùn)作方式
雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查"、“程式執(zhí)行"、“輸出狀態(tài)更新"說明如下：
步驟一“輸入狀態(tài)檢查"：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開或關(guān)），并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對應(yīng)之位置Xn。
步驟二“程式執(zhí)行"：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕觥］敵鼍€圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端Yn。
4、步驟三“輸出狀態(tài)更新"：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。 此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱為PLC 之反應(yīng)時(shí)間，PLC 輸入訊號之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生"。
二、 PLC從何處來？
可編程控制器的10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)1968年，美國通用汽車公司（GM）根據(jù)多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌的戰(zhàn)略思想，以降低生產(chǎn)成本，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期為設(shè)想，針對汽當(dāng)時(shí)車生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)現(xiàn)狀：工裝基本上由繼電器控制裝置構(gòu)成。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝，因而繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，這不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，希望用新的控制裝置來取代繼電器控制裝置，并提出了以下10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：
①在使用者的工廠里，能以最短的中斷服務(wù)時(shí)間，迅速、方便地對其控制的硬件和設(shè)備進(jìn)行編程及重新進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)。
②所有的系統(tǒng)組件必須能在工廠內(nèi)無特殊支持的設(shè)備、硬件及環(huán)境條件下進(jìn)行。
③系統(tǒng)的維修必須簡單易行。在系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計(jì)有狀態(tài)指示器及插入式模塊，以便在在最短的停車時(shí)間內(nèi)使維修和故障診斷變得簡單易行；
④裝置的體積應(yīng)小于原繼電器控制柜的體積，它的能耗也應(yīng)較小；
⑤必須能與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進(jìn)行通信，以便監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行情況。
⑥輸入開關(guān)量可以是已有的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的按鈕和限位開關(guān)的交流115V(注：美國電網(wǎng)電壓為115V，我們中國是AC220V)；
⑦輸出的驅(qū)動信號都必須能驅(qū)動以交流運(yùn)行的電動機(jī)驅(qū)動器和電磁閥線圈，每個(gè)輸出量將設(shè)計(jì)為可開停和連續(xù)操縱具有交流115V，2A以下容量的電磁閥等負(fù)載設(shè)備。
⑧具有靈活的擴(kuò)展能力。在擴(kuò)展時(shí)，必須能以最小的系統(tǒng)變動及最短的更換、停頓時(shí)間，使原有裝置從系統(tǒng)的最小配置擴(kuò)展到系統(tǒng)的大配置。
⑨在購買和安裝費(fèi)用上應(yīng)有與原有繼電器控制和固態(tài)邏輯控制系統(tǒng)的競爭力，即有高的性價(jià)比。
⑩用戶存儲器容量至少在4KB1以上（根據(jù)當(dāng)時(shí)汽車裝配廠的要求）
三、PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC主要由控制單元（CPU）、存儲器（RAM或ROM或 ）輸入輸出模塊（I/O）部分、電源和編程設(shè)備組成，有的PLC還可以配備特殊功能模塊，用來完成某些特殊的任務(wù)。術(shù)語“體系結(jié)構(gòu)"是指PLC的硬件，或軟件，或者二者的結(jié)合。開放式的體系結(jié)構(gòu)，是指系統(tǒng)使用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)組件，能方便的與其它生產(chǎn)廠家的設(shè)備和程序兼容。封閉的體系結(jié)構(gòu)是指該系統(tǒng)為專用的并且與其他系統(tǒng)不兼容。目前，大多數(shù)PLC系統(tǒng)從本質(zhì)上講都是封閉的系統(tǒng)，所以使用時(shí)必須確定所選用的硬件和軟件與所使用的PLC是兼容的。
1.控制單元CPU
CPU是PLC的“大腦"，通常由一個(gè)微處理器和一個(gè)存儲器組成。微處理器實(shí)現(xiàn)邏輯處理和控制各模塊間通信的功能，不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存由微處理器完成的邏輯操作的結(jié)果（程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)）。
