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目錄………

…………………1中文

摘要及關鍵字……………

2

1

整體結構 ……………………3

1.1功能說明………………3

1.2機械的設計思想 ………4

1.3主要包括如下三大部分機構…………4

1.4其基本要求 ……………5

1.5雨刷器工作系統(tǒng)對機械傳動的要求…6

1.6雨刷器概述……………6

1.7雨刷器系統(tǒng)執(zhí)行元件說明 …………7

1.8雨刷器的工作原理 ……8

2

單元分說 …………………10

2.1調速系統(tǒng)控制桿…… 10

2.2可編程序控制器（PLC）…………… 11

參考資料……………………16[摘要]本材料介紹一個汽車雨刷器的設計過程和應用系統(tǒng)及硬件控制。設計過程由兩個部分構成，一是機械部分工作臺;二是電子控制部分系統(tǒng)控制，系統(tǒng)控制由以下幾部分硬件構成；電源、PLC、速度控制桿、直流電動機。對以上幾個部分的雨刷器簡單設計分析、簡要說明，電源、具體說明了PWM調速系統(tǒng)、重點講解說明伺服系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)。以上的各部分相關說明。[關鍵詞]直流電動機、控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)論汽車雨刷器1整體結構1.1功能說明1.1.1功能分說汽車雨刷器是一個由多個單元構成，為了保證它在工作中的穩(wěn)定和方便。1.1.2其主要結構系統(tǒng)分為以下幾類：1直流12v電動機2速度控制3調速系統(tǒng)控制桿4位置檢測部分以上的四部分構成汽車雨刷器的整體系統(tǒng)?？傮w結構以及連接方式，如下結構圖（1－1）所示：雨刷器結構圖調速系統(tǒng)控制桿速度控制位置檢測直流電動機調速系統(tǒng)控制桿汽車雨刷器從以上四個部分的安排結構，可以看出整個雨刷器的整體結構，以及各自的主要功能。1調速系統(tǒng)控制桿主要是對于調速系統(tǒng)輸出以及執(zhí)行過程的各個步驟的顯示功能。起到調節(jié)的目的2直流電動機主要是控制它的正轉運動，從而實現(xiàn)雨刷器的從左向右移動的目的。3雨刷器的速度控制雨刷器的速度控制主要是根據(jù)下雨的大小來控制雨刷器的運動速度。如：慢，中快，快。4汽車雨刷器當電動機和速度控制發(fā)出信號時，雨刷器就開始工作，當速度控制發(fā)出不同的速度時，雨刷器就以不同的速度來進行工作。5位置檢測位置檢測是檢測雨刷器的移動準確性。位置檢測也是一個反饋系統(tǒng)，構成一個封閉的反饋系統(tǒng)。，1.2機械的設計思想概括地講，汽車雨刷器為一個機電一體化機械系統(tǒng)，機電一體化的機械系統(tǒng)設計主要包括兩個環(huán)節(jié)：靜態(tài)設計和動態(tài)設計。三個部分、及基本要求。1.2.1靜態(tài)設計靜態(tài)設計是指依據(jù)系統(tǒng)的功能要求，通過研究制定出機械系統(tǒng)的初步設計方案。該方案只是一個初步的輪廓，包括系統(tǒng)主要零、部件的種類，各部件之間的聯(lián)接方式，系統(tǒng)的控制方式，所需能源方式等。有了初步設計方案后，開始著手按技術要求設計系統(tǒng)的各組成部件的結構、運動關系及參數(shù)；零件的材料、結構、執(zhí)行元件（如電機）的參數(shù)、功率及過載能力的驗算；相關元、部件的選擇。以上稱為穩(wěn)態(tài)設計。穩(wěn)態(tài)設計保證了系統(tǒng)的靜態(tài)特性要求。1.2.2動態(tài)設計動態(tài)設計是研究系統(tǒng)在頻率域的特性，是借助靜態(tài)設計的系統(tǒng)結構，通過建立系統(tǒng)組成各環(huán)節(jié)的數(shù)學模型和推導出系統(tǒng)整體的傳遞函數(shù)，利用半自動控制理論的方法求得該系統(tǒng)的頻率特性（幅頻特性和相頻特性）。系統(tǒng)的頻率特性體現(xiàn)了系統(tǒng)對不同頻率信號的反應，決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、最大工作頻率和抗干擾能力。靜態(tài)設計是忽略了系統(tǒng)自身運動因素和干擾因素的影響狀態(tài)下進行的產品設計，對于雨刷器的靜態(tài)設計就能夠滿足設計要求。環(huán)境干擾和系統(tǒng)自身的結構及運動因素對系統(tǒng)產生的影響，因此必須通過調節(jié)各個環(huán)節(jié)的相關參數(shù)，改變系統(tǒng)的動態(tài)特性以保證系統(tǒng)的功能要求。動態(tài)分析與設計過程往往會改變前期的部分設計方案，有時甚至會推翻整個方案，要求重新進行靜態(tài)設計。1.3、主要包括如下三大部分機構。1.3.1傳動機構雨刷器系統(tǒng)中的傳動機構不僅僅是調節(jié)速度的變換器，而是已成為系統(tǒng)的一部分，它要根據(jù)控制的要求進行選擇設計，以滿足整個系統(tǒng)良好的控制性能。因此傳動機構除了要滿足要求，而且還要滿足小型、輕量、和較高可靠性的要求。1.3.2導向機構導向機構的作用是支承和導向，為機械系統(tǒng)中各運動裝置能安全、準確地完成其特定方向的運動提供保障，一般指導軌、軸承等。1.3.3執(zhí)行機構執(zhí)行機構是用以完成操作任務的直接裝置。執(zhí)行機構根據(jù)操作指令的要求在動力源的帶動下，完成預定的操作。一般要求它具有較高的靈敏度，良好的重復性和可靠性。使傳統(tǒng)的作為動力源的電動機發(fā)展為具有動力、變速與執(zhí)行等多重功能的支流電動機，從而大大地簡化了傳動和執(zhí)行機構。除以上三部分外，機電一體化系統(tǒng)的機械部分通常還包括機座、支架、殼體等。1.4、其基本要求機電一體化系統(tǒng)的機械系統(tǒng)與一般的機械系統(tǒng)相比，還應具有良好的動態(tài)響應特性，即快速響應和良好的穩(wěn)定性。1、快速響應機電一體化系統(tǒng)的快速響應即是要求機械系統(tǒng)從接到指令到開始執(zhí)行指令指定的任務之間的時間間隔。這樣系統(tǒng)才能精確地完成任務，且控制系統(tǒng)也才能及時根據(jù)機械系統(tǒng)的運行情況得到信息，下達指令，使其準確地完成任務。2、良好的穩(wěn)定性機電一體化系統(tǒng)要求其機械裝置在外界干擾的作用下依然能夠正常穩(wěn)定的工作。既系統(tǒng)抵御外界環(huán)境的影響和抗干擾能力強。為確保機械系統(tǒng)的上述特性，在設計中通常提出低摩擦、低慣量。但雨刷器要增大摩擦。此外機械系統(tǒng)還要求具有體積小、重量輕、高可靠性和壽命長等特點。1.5、雨刷器工作系統(tǒng)對機械傳動的要求機械傳動是一種把動力機產生的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構的中間裝置，是轉變速度的變換器，并可通過機構變換實現(xiàn)對輸出的速度進行不同速度調節(jié)。在汽車雨刷器中，直流電動機的變速功能在很大程度上代替了傳統(tǒng)機械傳動中的變速機構，只有當傳統(tǒng)電機的轉速范圍滿足不了系統(tǒng)要求時，才通過傳動裝置變速。由于汽車雨刷器對速度響應指標要求很高，因此機電一體化系統(tǒng)中的機械傳動裝置不僅僅是解決電機與負載間的力矩匹配問題。而更重要的是為了提高系統(tǒng)的性能。為了提高機械系統(tǒng)的性能，要求機械傳動部件轉動慣量小、抗振性好、間隙小，并滿足小型、輕量、低噪聲和高可靠性等要求。在工作中，受機械部件以及傳動比的性能的約束，最快速度也不超過2次/秒.因為,從電動機的傳動到工作臺的傳動,電機中間有關齒輪的傳動速度,是以降低移動速度的,保證在移動中能有良好的平穩(wěn)性.1.5.1傳動系統(tǒng)性能的影響機械系統(tǒng)中存在著許多間隙，如齒輪傳動間隙，螺旋傳動間隙等。這些間隙對系統(tǒng)性能有很大影響。1.6、雨刷器概述雨刷器是一種能夠根據(jù)輸入的指令信號進行工作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的半自動控制系統(tǒng)。絕大部分機電一體化系統(tǒng)都具有較多功能，機電一體化系統(tǒng)中的伺服控制是為執(zhí)行機構按設計要求實現(xiàn)運動而提供控制和動力的重要環(huán)節(jié)。1.6.1雨刷器的結構組成雨刷器的控制系統(tǒng)的結構、類型繁多，但從半自動控制理論的角度來分析控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。如圖1-2給出了系統(tǒng)組成原理框圖。被控對象執(zhí)行元件比較元件輸出輸入、1-2系統(tǒng)組成原理框圖。1、比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環(huán)節(jié)。2、被控對象主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求工作。3、執(zhí)行元件作用是按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉化成機械能，驅動被控對象工作。1.6.2雨刷器的系統(tǒng)技術要求機電一體化系統(tǒng)要求具有響應速度快、穩(wěn)定性好、負載能力強和工作頻率范圍大等基本要求，同時還要求體積小、重量輕、可靠性高和成本低等。1、穩(wěn)定性雨刷器系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指當作用在系統(tǒng)上的干擾消失以后，系統(tǒng)能夠恢復到原來穩(wěn)定狀態(tài)的能力；或者當給系統(tǒng)一個新的輸入指令后，系統(tǒng)達到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。如果系統(tǒng)能夠進入穩(wěn)定狀態(tài)，且過程時間短，則系統(tǒng)穩(wěn)定性好；否則，若系統(tǒng)振蕩越來越強烈，或系統(tǒng)進入等幅振蕩狀態(tài)，則屬于不穩(wěn)定系統(tǒng)。機電一體化系統(tǒng)通常要求較高的穩(wěn)定性。2、響應特性響應特性指的是輸出量跟隨輸入指令變化的反應速度，決定了系統(tǒng)的工作效率。響應速度與許多因素有關3、工作頻率工作頻率通常是指系統(tǒng)允許輸入信號的頻率范圍。當工作頻率信號輸入時，系統(tǒng)能夠按技術要求正常工作；而其它頻率信號輸入時，系統(tǒng)不能正常工作。在機電一體化系統(tǒng)中，工作頻率一般指的是執(zhí)行機構的運行速度。上述的三項特性是相互關聯(lián)的，是系統(tǒng)動態(tài)特性的表現(xiàn)特征。利用半自動控制理論來研究、分析所設計系統(tǒng)的頻率特性，就可以確定系統(tǒng)的各項動態(tài)指標。系統(tǒng)設計時，在滿足系統(tǒng)工作要求（包括工作頻率）的前提下，首先要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性并盡量提高系統(tǒng)的響應速度。1.7雨刷器系統(tǒng)執(zhí)行元件說明1.7.1執(zhí)行元件的分類及其特點執(zhí)行元件是能量變換元件，目的是控制執(zhí)行機構運動。機電一體化系統(tǒng)要求執(zhí)行元件具有轉動慣量小、輸出動力大、便于控制、可靠性高和安裝維護簡便等特點。1.7.2直流電動機直流電機具有良好的調速特性，較大的啟動轉矩和相對功率，易于控制及響應快等優(yōu)點。盡管其結構復雜，成本較高，在機電一體化控制系統(tǒng)中還是具有較廣泛的應用。1、直流電動機的分類直流電動機按勵磁方式可分為電磁式和永磁式兩種。電磁式的磁場由勵磁繞組產生；永磁式的磁場由永磁體產生。電磁式直流電動機是一種普遍使用的電動機，特別是大功率電機（100W以上）。永磁式伺服電動機具有體積小、轉矩大、力矩和電流成正比、性能好、響應快功率體積比大、功率重量比大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。由于功率的限制，目前主要應用在辦公自動化、家用電氣、儀器儀表等領域。直流電動機按電樞的結構與形狀又可分為平滑電樞型、空心電樞型和有槽電樞型等。平滑電樞型的電樞無槽，其繞組用環(huán)氧樹脂粘固在電樞鐵心上，因而轉子形狀細長，轉動慣量小?？招碾姌行偷碾姌袩o鐵心，且常做成杯形，其轉子轉動慣量最小。有槽電樞型的電樞與普通直流電動機的電樞相同，因而轉子轉動慣量較大。直流電動機還可按轉子轉動慣量的大小而分成大慣量、中慣量和小慣量直流伺服電動機。大慣量直流伺服電動機(又稱直流力矩電動機)負載能力強，易于與機械系統(tǒng)匹配，而小慣量直流伺服電動機的加減速能力強、響應速度快、動態(tài)特性好2、直流電動機的基本結構及工作原理直流電動機主要由磁極、電樞、電刷及換向片結構組成。其中磁極在工作中固定不動，故又稱定子。定子磁極用于產生磁場。在永磁式直流電動機中，磁極采用永磁材料制成，充磁后即可產生恒定磁場。在他勵式直流電動機中，磁極由沖壓硅鋼片疊成，外繞線圈，靠外加勵磁電流才能產生磁場。電樞是直流伺服電動機中的轉動部分，故又稱轉子，它由硅鋼片疊成，表面嵌有線圈，通過電刷和換向片與外加電樞電源相連。如圖：1-3所示。圖1-3直流電動機基本結構直流電動機是在定子磁場的作用下，使通有直流電的電樞（轉子）受到電磁轉矩的驅使，帶動負載旋轉。通過控制電樞繞組中電流的方向和大小，就可以控制直流電動機的旋轉方向和速度。當電樞繞組中電流為零時，電動機則靜止不動。直流電動機的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號來控制電動機的轉速和輸出轉矩；另一種是勵磁磁場控制，即通過改變勵磁電流的大小來改變定子磁場強度，從而控制電動機的轉速。1.8雨刷器的工作原理雨刮器是由電機帶動，通過連桿機構將電機的旋轉運動轉變?yōu)楣伪郏磽躏L玻璃上面除了刮片之外的那部分）的往復運動，從而實現(xiàn)刮雨動作。一般接通電機（即按一下雨刮器工作開關），即可讓雨刮器工作。通過選拔高速低速檔，可以使電機的電流發(fā)生大小變化，從而控制電機轉速，從而控制雨刮器的工作快慢。雨刮器一般須要解決好刮刷角度、刮刷頻率、干涉、噪聲、刮凈度、電流等問題。另外，QC/T44-1997等汽車行業(yè)標準對雨刮器的性能、實驗等作了具體規(guī)定。雨刮器總成含有電動機、減速器、四連桿機構、刮水臂心軸、刮水片總成等。當司機按下雨刮器的開關時，電動機啟動，電動機的轉速經過蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅動擺臂，擺臂帶動四連桿機構，四連桿機構帶動安裝在前圍板上的轉軸左右擺動，最后由轉軸帶動雨刮片刮掃擋風玻璃?，F(xiàn)在，汽車的雨刮臂有兩個，電機一般是一個，稱為“單機雙臂”，也有每個雨刮器帶一只電機，稱為“單機單臂”。有些雨刮臂還附帶膠水管，水管接至洗滌器上，按一下開關會有水注噴向前檔風玻璃。在一些中高級轎車上，不但前后檔風玻璃有雨刮器，就是前大燈也有一支小小的雨刮片，用以清除前燈玻璃上的塵埃。司機關閉雨刮器時，雨刮臂往往不停在適當?shù)奈恢茫璧K司機的視線。為解決這一問題，雨刮器設有一個回位開關，它控制雨刮器電機，當雨刮臂停在檔風玻璃下的適當位置時，電機才會停止運轉。現(xiàn)今的雨刮器已經普遍采用快檔、慢檔和間歇控制檔。其中間歇控制檔一般是利用電機的回位開關觸點與電阻電容的充放電功能使雨刮器按照一定周期刮掃，即每動作一次停止2－12秒時間，對司機的干擾更少。有些車輛的雨刮器還裝有電子調速器，該調速器附帶感應功能，能根據(jù)雨量的大小自動調節(jié)雨臂的擺動速度，雨大刮水臂轉得快，雨小刮水臂轉得慢，雨停刮水臂也停。雨刮器是重要的安全件，它必須能有效地清除雨水、雪和污垢；能在高溫（攝氏零上80度）和低溫下（攝氏零下30度）工作；能抗酸、堿、鹽等有害物質腐蝕；使用壽命達到15萬次刮刷循環(huán)（乘用車）。雨刮器的動力源來自電動機，它是整個雨刮器系統(tǒng)的核心。雨刮器電動機的質量要求是相當高的。它采用直流永磁電動機，安裝在前檔風玻璃上的雨刮器電動機一般與蝸輪蝸桿機械部分做成一體。蝸輪蝸桿機構的作用是減速增扭，其輸出軸帶動四連桿機構，通過四連桿機構把連續(xù)的旋轉運動改變?yōu)樽笥覕[動的運動。雨刮器電動機采用3刷結構以方便變速。間歇時間由間歇繼電器控制，利用電機的回位開關觸點與繼電器電阻電容的充放電功能使雨刮器按照一定周期刮掃。雨刮器的刮片膠條是直接清除玻璃上雨水和污垢的工具。刮片膠條通過彈簧條壓向玻璃表面，它的唇口必須與玻璃角度配合一致，方能達到所要求的性能。一般情況下在汽車組合開關手柄上有雨刮器控制旋扭，設有低速、高速、間歇3個檔位。手柄頂端是洗滌器按鍵開關，按下開關有洗滌水噴出，配合雨刮器洗滌檔風玻璃。洗滌器系統(tǒng)是目前汽車上很普通的裝置，它由儲水箱、水泵、輸水管、噴水嘴組成。其中儲水箱一般是1.5升～2升的塑料罐，水泵是一種微型電動離心泵，通過它將儲水箱的洗滌水輸向噴水嘴，經2～4個噴水嘴的擠壓作用將洗滌水分成細小的射流噴向檔風玻璃，配合雨刮器起到清潔檔風玻璃的作用。除了前檔風玻璃雨刮器外，許多乘用車還裝置了后玻璃窗雨刮器，駕車者雨天能看到車后的東西。有些高級乘用車上的前照燈也安裝有類似雨刮器的清洗裝置。后玻璃窗雨刮器和前照燈清洗裝置沒有專門的四連桿機構，只在電動機上附加一個緊湊的轉換機構（例如齒條齒輪或四連桿機構），將旋轉變?yōu)閿[動。據(jù)歐美法規(guī)規(guī)定，當前照燈臟污到照明度降到20%時，前照燈清洗裝置應當在8秒內洗滌干凈污垢，使照明度恢復到80%。前照燈洗滌用的水由檔風玻璃雨刮器儲水箱提供，其噴水嘴的位置要設置合理才能使車輛在任何速度下都能使洗滌水噴到燈面上。2單元分說2.1、調速系統(tǒng)控制桿2.1.1速度控制汽車方向盤下方的多功能操作桿，就能調節(jié)雨刷器的運動速度，分為：1檔，2檔，3檔。分別是慢，中快，快三個速度。這樣就可以于外界下雨的大小來選擇不同的檔位來進行刷雨工作。2.1.2使用位置雨刷器不僅僅用于在汽車上，可以用在門窗、桌子或其他的地方。2.1.3電動機本雨刷器是采用12v的直流電動機來帶動雨刷器運動，從而開始刷雨的功能。2.1.4齒輪傳動齒輪是是廣泛用于機器設備中的傳動零件，它的主要作用是：傳遞運動、改變運動方向和轉速。齒輪傳動的種類很多，常見的有：圓柱齒輪、斜齒輪、圓錐齒輪、蝸桿齒輪等。本雨刷器就用的上圓柱齒輪。1、圓柱齒輪圓柱齒輪按其齒形可分為：直齒、斜齒、和人字齒等。在這次的設計中所用是直齒的圓柱齒輪，也是根據(jù)所做的是一級傳動，用直齒圓柱齒輪就能達到傳動的要求。其一些基本參數(shù)如下：（1）、齒數(shù)Z-齒輪上輪齒的個數(shù)，設計時是根據(jù)傳動比確定的。（2）、模數(shù)M-齒輪設計的重要參數(shù)。模數(shù)是這樣引出的，分度圓的周長可由一式求得：分度圓周長=3.14*D/2模數(shù)的選擇不是單一的,同樣也要根據(jù)國定標準選擇。（3）、壓力角a—兩齒輪嚙合時，在節(jié)點C時，兩齒輪輪廓的公法線與兩輪中心連線的垂線之間的夾角，又稱嚙合角。我國規(guī)定標準漸開線齒輪的壓力角a=20度。直流電機驅動主動齒輪旋轉，經過調隙齒輪，再經過兩級齒輪傳動，帶動滾珠絲桿轉動，從而帶動安裝在滾珠絲桿螺母裝置上的工作臺作往復直線運動。通過給定不同的負載和改變傳動比，利用調速系統(tǒng)控制桿啟動和速度控制雨刷器的運動速度。過采用負載角加速度最大原則對負載轉動慣量等的折算來選擇總傳動比，以提高系統(tǒng)的響應速度。，使雨刷器在不同的使用環(huán)境下具有較高的響應速度和穩(wěn)定的工作狀態(tài)。2.2、可編程序控制器（PLC）在制造業(yè)的自動化生產線上，各道工序都是按預定的時間和條件順序執(zhí)行的，對這種自動化生產線進行控制的裝置稱為順序控制器。以往順序控制器主要是由繼電器組成，改變生產線工序、執(zhí)行次序或條件需改變硬件連線。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在順序控制器中的應用，順序控制器開始采用類似微型計算機的通用結構，把程序存儲于存儲器中，用軟件實現(xiàn)開關量的邏輯運算、延時等過去用繼電器完成的功能，形成了可編程序邏輯控制器PLC（ProgrammableLogicController）?，F(xiàn)在它已經發(fā)展成了除了可用于順序控制，還具有數(shù)據(jù)處理、故障自診斷、PID運算、聯(lián)網等能力的多功能控制器。因此，現(xiàn)已把它們統(tǒng)稱為可編程序控制器PLC（ProgrammableController）。輸入信號由按扭開關、限位開關、繼電器觸點等提供各種開關信號，并通過接口進入PLC，經PLC處理后產生控制信號，通過輸出接口送給線圈、繼電器、指示燈、電動機等輸出。圖2.2.1PLC的組成原理PLC實際上是一個專用計算機，它的結構組成與通用微機基本相同，主要包括：CPU、存儲器、接口模塊、外部設備、編程器等。下面介紹PLC的各主要部分。1、CPU與通用微機CPU一樣，它按PLC的系統(tǒng)程序的要求，接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；用掃描的方式接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)表或數(shù)據(jù)寄存器中；診斷電源、內部電路的故障和編程過程中的語法錯誤等。PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀入用戶程序，經過命令解釋后按指令規(guī)定的任務產生相應的控制輸出，去啟動有關的控制門電路，分時、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換等工作；完成用戶程序規(guī)定的邏輯和算術運算等任務；根據(jù)運算結果更新有關標志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內容，再由輸出狀態(tài)表的位狀態(tài)和數(shù)據(jù)寄存器的有關內容，實現(xiàn)輸出控制、制表打印和數(shù)據(jù)通信等內容。PLC的運行方式是采取掃描工作機制，這是和微處理器的本質區(qū)別。掃描工作機制就是按照定義和設計的要求連續(xù)和重復地檢測系統(tǒng)輸入，求解目前的控制邏輯，以及修正系統(tǒng)輸出。在PLC的典型掃描機制中，I/O服務處于掃描周期的末尾，并且為掃描計時的組成部分。這種典型的掃描稱為同步掃描。掃描循環(huán)一周所花費的時間為掃描周期。根據(jù)不同的PLC掃描周期一般為10~100ms。在多數(shù)PLC中，都設有一個“看門狗”計時器，測量每一次掃描循環(huán)的長度，如果掃描時間超過預設的長度（例如150~200ms），系統(tǒng)將激發(fā)臨界警報。參考圖2－2，在同步掃描周期內，除I/O掃描之外，還有服務程序，通信窗口，內部執(zhí)行程序等。內部執(zhí)行程序通信窗口啟動服務程序邏輯方程求解I/O掃描2、存儲器存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序存儲器的作用是存放監(jiān)控程序、命令解釋、功能子程序、調用管理程序和各種系統(tǒng)參數(shù)等。系統(tǒng)程序是由PLC生產廠家提供的，并固化在存儲器中。用戶存儲器的作用是存儲用戶編寫的梯形邏輯圖等程序。用戶程序是使用者根據(jù)現(xiàn)場的生產過程和工藝要求編寫的控制程序。PLC產品說明中提供的存儲器型號和容量一般指的是用戶程序存儲器。3、接口模塊它是CPU與現(xiàn)場I/O裝置和其他外部設備之間的連接部件。PLC是通過接口模塊來實現(xiàn)對工業(yè)設備或生產過程的檢測、控制和聯(lián)網通信。各個生產廠家都有各自的模塊系列供用戶選用。PLC模塊包括：如下幾種類型：1）數(shù)字量I/O模塊：完成數(shù)字量信號的輸入/輸出，一般替代繼電器邏輯控制。數(shù)字量輸入模塊的技術指標有：輸入點數(shù)、公共端極性、隔離方式、電源電壓、輸入電壓和輸出電流等；數(shù)字量輸出模塊的技術指標有：輸出形式、輸出點數(shù)、公共端極性、隔離方式、電源電壓、輸出電流、響應時間和開路端電流等。2）模擬量I/O模塊：控制系統(tǒng)中，經常要對電流、電壓、溫度、壓力、流量、位移和速度等模擬量進行信號采集和輸入給CPU進行判斷和控制，模擬量輸入模塊就是用來將這些模擬量輸入信號轉換成PC能夠識別的數(shù)字量信號的模塊，模擬量輸入模塊的技術指標包括：輸入點數(shù)、隔離方式、轉換方式、轉換時間、輸入范圍、輸入阻抗和分辨率等。模擬量輸出模塊就是將CPU輸出的數(shù)字信息變換成電壓或電流對電磁閥、電磁鐵和其他模擬量執(zhí)行機構進行控制，它的技術指標包括：輸出點數(shù)、隔離方式、轉換時間、輸出范圍、負載電阻和分辨率等3）專用和智能接口模塊：上述的接口模塊都是在PLC的掃描方式下工作的，能滿足一般的繼電器邏輯控制和回路調節(jié)控制，然而對于同上位機通信、控制CRT和其他顯示器、連接各種傳感器和其他驅動裝置等工作需要專門的接口模塊完成。專用和智能接口模塊主要有：擴展接口模塊、通信模塊、CRT/LCD控制模塊、PID控制模塊、高速計算模塊、快速響應模塊和定位模塊等4）編程器為用戶提供程序的編制、編輯、調試和監(jiān)控的專用工具，還可以通過其鍵盤去調用和顯示PLC的一些內部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它通過通信端口與CPU聯(lián)系，完成人機對話功能。各個廠家為自己的PLC提供專用的編程器，不同品牌的PLC編程器一般不能互換使用。5）外部設備一般PLC都可以配置打印機、EPROM寫入器、高分辨率大屏幕顯示器等外圍設備。2.2.3PLC的性能1、存儲器可以是帶有電源保護的RAM、EPROM或EEPROM。2、數(shù)字量輸入/輸出端子具有繼電邏輯控制中的輸入/輸出繼電器功能，端子點數(shù)多少是決定PLC的控制規(guī)模的主要參數(shù)。3、計數(shù)器和定時器在PLC的邏輯順序控制中，替代繼電器邏輯控制中的時間繼電器和計數(shù)繼電器。4、標志（軟繼電器）在PLC的邏輯順序控制中用作中間繼電器，其中部分的標志具有保持作用。5、平均掃描時間指掃描用戶程序的時間，決定了PLC的控制響應速度。6、診斷由通電檢查和故障指示的軟件完成7、通信接口一般采用RS232接口標準，可以連接打印機和上位機等設備。8、編程語言一般采用繼電器控制方式的梯形圖語言和語句表，并在此基礎上建立的控制系統(tǒng)流程圖和順序功能圖等語言。除上述一般特性外，高性能的PLC還具有下列特性：9、數(shù)據(jù)傳送和矩陣處理功能可以滿足工廠管理的需要。10、PID調節(jié)功能備有模擬量的輸入/輸出模塊和PID調節(jié)控制軟件包，以滿足閉環(huán)控制的要求。11、遠程I/O功能輸入/輸出通道可分散安裝在被控設備的附近，以減少現(xiàn)場電纜布線和系統(tǒng)成本。12、圖形顯示功能借助圖形顯示軟件包（組態(tài)軟件等），可顯示被控設備的運行狀態(tài)。方便操作者監(jiān)控系統(tǒng)的運行。13、冗余控制控制系統(tǒng)設計中，備用一臺同樣的PLC系統(tǒng)作為待機狀態(tài)，當原系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會自動切換，使待機的PLC投入運行，從而提高控制的可靠性。14、網絡功能通過數(shù)據(jù)通道與其他數(shù)臺PLC連接或與管理計算機連接，以構成