1、PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文題目：PLC automatic control of washing machineI摘 要自從全自動(dòng)洗衣機(jī)誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。設(shè)計(jì)方法也開始多種多樣，從而使全自動(dòng)洗衣機(jī)顯得更加智能化。可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)。三菱可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合全自動(dòng)洗衣機(jī)控

2、制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)。本文選擇三菱可編程控制器FX-32MR為核心部件，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖和語句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。關(guān)鍵詞： PLC ； 控制系統(tǒng) ； 自動(dòng)化AbstractSince the birth of full-automatic washing machine, its internal circuitry since control system is constantly being improved. Design method also began varied, thus appears to be more intelligent

3、 automatic washing machine.Programmable controller (PLC) is a microprocessor as the core, widespread use of the relay contact device control system according to the principle of electrical diagram ladder diagram language program design, programming easy, function expansion is convenient, simple stru

4、cture, and modify flexible, strong anti-jamming capability. Mitsubishi programmable controller, can receive all instructions rich output and input expansion equipment, has the rich special extension of equipment, including the analog input devices and communications equipment is automatic washing ma

5、chine control system with the requirements and characteristics.This article chooses mitsubishi programmable controller for core components 32MR FX -, and emphatically hardware interface design, use ladder diagram and statement table programming, realize the automatic washing machine control system o

6、f automation.Keywords: PLC ；control system ；automation目 錄0 前 言11 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)21.1 概述21.2 PLC的由來31.3 PLC的特點(diǎn)31.4 PLC的工作原理51.5 PLC的結(jié)構(gòu)71.5.1 中央處理單元(CPU)81.5.2 存儲(chǔ)器91.5.3 電源101.5.4 I/O 模塊101.5.5 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備111.5.6 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)111.5.7 外部設(shè)備121.5.8 PLC與計(jì)算機(jī)的鏈接方式121.6 PLC的基本性能指標(biāo)151.6.1 工作速度151.6.2 控制規(guī)模161.6.3 組成模塊161.6

7、.4內(nèi)存容量181.6.5 指令系統(tǒng)181.6.6 支持軟件191.6.7可靠控制201.6.8 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)201.7 PLC未來展望和發(fā)展方向212 傳感器的應(yīng)用222.1傳感器的作用和地位222.2傳感器分類232.3傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)242.4傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)253 全自動(dòng)洗衣機(jī)介紹和控制要求273.1洗衣機(jī)簡介273.1.1洗衣機(jī)類型273.1.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)新技術(shù)273.1.3 洗衣機(jī)發(fā)展趨勢(shì)283.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理293.2.1 洗衣機(jī)洗凈衣物的原理293.2.2 PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用293.3 設(shè)備控制要求313.3.1 正常運(yùn)行313.3.2 強(qiáng)制停止324 全

8、自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)344.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制分析344.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的資源配置344.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)35總 結(jié)47致 謝48參考文獻(xiàn)490 前 言全自動(dòng)洗衣機(jī)就是將洗衣的全過程(啟動(dòng)-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個(gè)程序，洗衣時(shí)選擇其中一個(gè)程序，打開水龍頭和啟動(dòng)洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會(huì)自動(dòng)完成，洗衣完成時(shí)由蜂鳴器發(fā)出響聲。目前市場上出售的全自動(dòng)洗衣機(jī)大體分為三類。發(fā)明最早的是前置式側(cè)開門滾筒式洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)是歐洲發(fā)明的，擅長洗滌真絲、棉毛等面料，不纏繞無磨損，在洗滌時(shí)保證衣物不受損害，而且有良好的加溫措施。但也有它不好的一面，由于

9、不纏繞無磨損洗滌方式等因素，這種洗衣機(jī)洗滌時(shí)間長、洗凈度差、用水用電量大，是其它洗衣機(jī)的幾倍，尤其是采用了不銹鋼內(nèi)筒，產(chǎn)生的噪音較大。這種洗衣機(jī)適用于生活水平較高，穿著大體以真絲、純毛、棉毛之類較高檔的面料為主，而且更換衣服較勤的家庭。發(fā)明最晚的洗衣機(jī)是亞洲人發(fā)明的波輪上開門洗衣機(jī)。市場上有多種品牌，如“小天鵝”、“海棠”、“榮事達(dá)”等，這種洗衣機(jī)的特點(diǎn)是洗滌時(shí)間短，用水量小，洗凈度高，是滾筒式的很多倍，由于內(nèi)筒是塑料材料制成，噪音小，而且上開蓋，能使洗滌液反復(fù)利用，價(jià)格也比較經(jīng)濟(jì)。這種洗衣機(jī)適用于居住在綠化較差，空氣塵埃量較大，平均每2至3天換一次衣服的家庭，主要以洗凈度為主，服裝面料以化纖

10、、腈綸為主。另外一種是美洲人發(fā)明的“攪拌式”洗衣機(jī)，由于美洲風(fēng)沙比較大，人們主要穿著牛仔服裝之類粗厚面料的服裝，所以他們適用攪拌式洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)洗凈度非常高，是波輪式洗衣機(jī)的十幾倍，但由于洗凈度和磨損率成正比，所以很損傷衣物，這種洗衣機(jī)市場上很少見。PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的研究意義。PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的編程語言容易掌握，是電控人員熟悉的梯形語言，使用術(shù)語依然是“繼電器”一類術(shù)語，大部分與繼電器觸頭的連接相對(duì)應(yīng)，使電控人員一目了然，PLC控制使用簡單，他的I/O已經(jīng)做好，輸入輸出信號(hào)可直接連接，非常方便，而輸出口具有一定驅(qū)動(dòng)能力，其輸出觸頭容易達(dá)220V，2A。PLC是專門應(yīng)用手工業(yè)現(xiàn)場

11、自動(dòng)控制裝置，再系統(tǒng)軟硬件上采用抗干擾措施。當(dāng)工作程序需要改變時(shí)，只需改變PLC的內(nèi)部，驚醒重新編程而無需對(duì)外圍進(jìn)行重新改動(dòng)，從這些方面突出了使用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的優(yōu)越性。1 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)1.1 概述 早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,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，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(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，所以將可編程序控制器簡稱PLC。國際

12、電工委員會(huì)（IEC）在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對(duì)PLC作了如下定義：“可編程邏輯控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程邏輯控制器的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和自述運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)”。PLC的產(chǎn)生和發(fā)展與繼電器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。繼電器控制系統(tǒng)已有上百年的應(yīng)用歷史，它是一種用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電的電力控制系統(tǒng)。在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除是非常困難

13、的，可能會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。如果工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的元件和接線需要作相應(yīng)的變動(dòng)，這種改造的工期長、費(fèi)用高，以至于有的用戶寧愿扔掉舊的控制柜，另外制作一臺(tái)新的控制柜。現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，這就需要尋求一種新的控制裝置來取代老式的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更加可靠、更容易維修、更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件。PLC正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的。1968年，美國最大的汽車制造廠家通用汽車公司（GM）提出了研制PLC的基本設(shè)想，即

14、：（1）能用于工業(yè)現(xiàn)場。（2）能改變其控制“邏輯”，而不需要變動(dòng)組成它的元件和修改內(nèi)部接線。（3）出現(xiàn)故障時(shí)易于診斷和維修。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺(tái)PLC?，F(xiàn)代PLC不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字量的邏輯控制，還具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。在發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家，PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，其應(yīng)用已擴(kuò)展到樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。1.2 PLC的由來PLC自1966年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大。在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制

15、系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。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。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(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)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： 1）編程方便，現(xiàn)場可修改程序；2）維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3）可靠性高于繼電器控制裝置；4）體積小于繼電器控制裝置；5）數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6）成本可與繼電器控制裝置競爭；7）輸入可以是交流115V；8）輸出為交流115V，2A以

16、上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9）在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10、用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，在美國通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可行性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國從1974年開始研

17、制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。1.3 PLC的特點(diǎn)（1）編程方法簡單易學(xué) 梯形圖是使用最多的PLC的編程語言，其電路符號(hào)和表達(dá)式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。梯形圖語言實(shí)際上是一種面向用戶的高級(jí)語言，PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言后再去執(zhí)行。（2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。（

18、3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、模塊化、配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力、可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。（4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大師的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大師的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下下輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1

19、/100，因觸點(diǎn)接觸不良千萬的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到婁萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被告廣大公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。（5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過PL

20、C上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。（6）維修工作量小，維修方便PLC的故障率很好低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。（7）體積小，能耗低對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2-1/10。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少

21、得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。1.4 PLC的工作原理PLC系統(tǒng)內(nèi)部的工作原理可分為6個(gè)步序：讀取輸入、執(zhí)行用戶程序、智能模塊通信、通信信息處理、自診斷檢查、修改輸出。PLC通電后，需要對(duì)硬件和軟件做一些初始化的工作。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)，初始化后反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)（見圖1-1），這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。執(zhí)行用戶程序智能模塊通信通信信息處理自診斷檢查修改輸出讀取輸入修改輸出自診斷檢查通信信息處理智能模塊通信讀取輸入圖1-1 PLC工作掃描過程PLC的工作狀態(tài)分為兩種：運(yùn)

22、行狀態(tài)（RUN）和停止?fàn)顟B(tài)（STOP）。當(dāng)PLC處于RUN狀態(tài)時(shí)，PLC按步序從讀取輸入開始，到修改輸出結(jié)束一個(gè)執(zhí)行周期，一個(gè)執(zhí)行周期結(jié)束后，將立即開始下一個(gè)周期的執(zhí)行，即返回到第一個(gè)步序：讀取輸入，如此一直循環(huán)下去；當(dāng)PLC處于STOP狀態(tài)時(shí)，PLC按步序從讀取輸入開始，行方式稱為循環(huán)掃描方式，而每執(zhí)行一個(gè)執(zhí)行周期所需時(shí)間稱為循環(huán)掃描時(shí)間或掃描周期。1）讀取輸入在PLC的存儲(chǔ)中，設(shè)置了一片區(qū)域來存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，CPU以字節(jié)（8位）為單位來讀寫輸入/輸出（I/O）映像寄存器。在讀取輸入階段，PLC把所有的外部數(shù)字量輸入電路的ON/OFF

23、（1/0）狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。外接的輸入電路閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的洞察一切觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外接的輸入電路斷開時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。2）執(zhí)行用戶程序PLC是用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按順序排列。在RUN工作方式的程序執(zhí)行階段，在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束（END）指令。遇到結(jié)束指令時(shí)，CPU檢查系統(tǒng)的智能模塊是否需要服務(wù)。在執(zhí)行指令時(shí)，從I/O映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其0/1狀態(tài)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏

24、輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入到相應(yīng)的映像寄存器中。因此，各映像寄存器（只讀的輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會(huì)隨之變化，輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的讀取輸入階段被讀入。執(zhí)行程序時(shí)，對(duì)輸入/輸出的存取通常是通過映像寄存器，而不是實(shí)際的I/O點(diǎn)，這樣做有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）程序執(zhí)行階段的輸入值是固定的，程序執(zhí)行完后再用輸出映像寄存器的值更新輸出點(diǎn)，使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。（2）用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點(diǎn)快得多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。（3）I/O點(diǎn)必須按位來存取，而映像寄存可按位、字節(jié)、字或

25、雙字來存取，靈活性好。3）通信處理在智能模塊通信處理階段，CPU模塊檢查智能模塊是否需要服務(wù)，如果需要，讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中，供下一招供周期使用。在通信信息處理階段，CPU處理通信口接收到的信息，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑿畔魉徒o通信請(qǐng)求方。4）CPU自診斷測(cè)試自診斷測(cè)試包括定期檢查EEPROM、用戶程序存儲(chǔ)器、I/O模塊狀態(tài)以及I/O擴(kuò)展總線的一致性，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些另的內(nèi)部工作。5）修改輸出CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出映像寄存的0/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。梯形圖中某一輸出位的線圈“通電”時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為1狀態(tài)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸

26、出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中輸出點(diǎn)的線圈“通電”，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器中存放的二進(jìn)制數(shù)為0，將它送到繼電器型輸出模塊，對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常用開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。當(dāng)CPU的工作方式從RUN變?yōu)镾TOP時(shí)，數(shù)字量輸出被置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持當(dāng)時(shí)的狀態(tài)。默認(rèn)的設(shè)置是數(shù)字量輸出清零，模擬量輸出保持最后寫的值。6）中斷程序的處理如果在程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時(shí)立即執(zhí)行中斷程序，中斷程序可能在掃描周期的任意點(diǎn)上被執(zhí)行。7）立即I/O處理在程序執(zhí)行過程中使用立即I/O指令可以直接存取I/O點(diǎn)。用立即I/O

27、指令讀輸入點(diǎn)的值時(shí)，相應(yīng)的輸入映像寄存器的值未被更新。用立即I/O指令來改寫輸出點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的輸出映像寄存器的值被更新。1.5 PLC的結(jié)構(gòu)PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面 板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。圖1-2 PLC基本結(jié)構(gòu)圖 1.5.1 中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收

28、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)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC 的可靠性近年來對(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)，這樣即使某個(gè)CPU 出現(xiàn)故障

29、整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。 在使用者看來，不必要

30、詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模1.5.2 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。1） PLC 常用的存儲(chǔ)器類型（1） RAM (Random Assess Memory)，這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)

31、器) ，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2） EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器，在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。（3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器，使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。2） PLC 存儲(chǔ)空間的分配雖然各種PLC 的CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC 的工作原理其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)；

32、系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)(包括I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等)；用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。(1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序、等由制造廠商將其固化在EPROM 中，用戶不能直接存取，它和硬件一起決定了該P(yáng)LC 的性能。(2)系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū) 系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器、等存儲(chǔ)器。 I/O 映象區(qū)，由于PLC 投入運(yùn)行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)，因此它需要一

33、定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/O 映象區(qū)，一個(gè)開關(guān)量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位(bit)，一個(gè)模擬量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字(16 個(gè)bit)， 因此整個(gè)I/O 映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開關(guān)量I/O 映象區(qū)，模擬量I/O 映象區(qū)。系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)除了I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備(邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)的存儲(chǔ)區(qū)，該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在PLC 斷電時(shí)由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失，后者當(dāng)PLC 斷電時(shí)數(shù)據(jù)被清零1) 邏輯線圈與開關(guān)輸出一

34、樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器，另外不同的PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。(3) 數(shù)據(jù)寄存器與模擬量I/O 一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字(16bits) ，另外PLC 還提供數(shù)量不的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。(4) 計(jì)時(shí)器(8) 計(jì)數(shù)器(6) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序，不同類型的PLC 其存儲(chǔ)容量各不相同。1.5.3 電源 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因

35、此PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視，一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施，而將PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。1.5.4 I/O 模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下： 1） 開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離

36、和晶體管隔離。 2） 模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 3） 除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 4） 按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 1.5.5 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備，編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編

37、程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 人機(jī)界面，最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 1.5.6 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡(luò)就是控制器的觀點(diǎn)說法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都

38、有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 1.5.7 外部設(shè)備外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類 1） 編程設(shè)備，有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。 2） 監(jiān)控

39、設(shè)備，有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。 3） 存儲(chǔ)設(shè)備，有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。 4） 入輸出設(shè)備，用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。 了解了PLC的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)谫徺I程控器時(shí)就有了一個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳1.5.8 PLC與計(jì)算機(jī)的鏈接方式計(jì)算機(jī)的 串行接口與PLC的連接，通過RS-232C與PLC的編程設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元接線插座連接。FX2N-48MR型PLC的面板如圖：24個(gè)輸入端口，2

40、4個(gè)輸出端口，5個(gè)COM端口。COM1對(duì)應(yīng)Y0-Y3COM2對(duì)應(yīng)Y4-Y7COM3對(duì)應(yīng)Y10-Y13COM4對(duì)應(yīng)Y14-Y17COM5對(duì)應(yīng)Y20-Y27+24V電源圖1-3 內(nèi)置運(yùn)行/停止開關(guān)（也具有外部運(yùn)行/停止功能）圖1-4硬件圖 1） 計(jì)算機(jī)從可編程控制器讀取數(shù)據(jù)。2） 計(jì)算機(jī)向可編程控制器發(fā)送數(shù)據(jù)如圖1-5所示為可編程控制器的讀、寫及狀態(tài)控制的數(shù)據(jù)流圖：圖1-5可編程控制器的讀、寫及狀態(tài)控制的數(shù)據(jù)流圖3） 可編程控制器向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)站號(hào)圖1-6可編程控制器向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)站號(hào)流程圖站號(hào)即可編程控制器提供的數(shù)字，用來確定計(jì)算機(jī)在訪問哪一個(gè)可編程控制器。在FX系列可編程控制器中，站號(hào)是通

41、過特殊數(shù)據(jù)寄存器D8121來設(shè)定的。設(shè)定范圍是從00H到0FH。最多可以實(shí)現(xiàn)16臺(tái)通信。如圖1-7所示： 圖1-7特殊設(shè)計(jì)寄存器設(shè)定流程圖1.6 PLC的基本性能指標(biāo)1.6.1 工作速度 工作速度是指PLC的CPU執(zhí)行指令的速度及對(duì)急需處理的輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。工作速度是PLC工作的基礎(chǔ)。速度高了，才可能通過運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制，才可能不斷擴(kuò)大控制規(guī)模，才可能發(fā)揮PLC的多種多樣的作用。 PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的條數(shù)也不同。少的幾十條，多的幾百條。指令不同，執(zhí)行的時(shí)間也不同。但各種PLC總有一些基本指令，而且各種的PLC都有這些基本指令，故常以執(zhí)行一條基本指令的時(shí)間來衡量這個(gè)速度

42、。這個(gè)時(shí)間當(dāng)然越短越好，已從微秒級(jí)縮短到零點(diǎn)微秒級(jí)。并隨著微處理器技術(shù)的進(jìn)步，這個(gè)時(shí)間還在縮短。 執(zhí)行時(shí)間短可加快PLC對(duì)一般輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。從討論P(yáng)LC的工作原理知，從對(duì)PLC加入輸入信號(hào)，到PLC產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個(gè)PLC運(yùn)行程序的周期。因?yàn)镻LC監(jiān)測(cè)到輸入信號(hào)，經(jīng)運(yùn)行程序后產(chǎn)生的輸出，才是對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。不理想時(shí)，還要多延長一個(gè)周期。當(dāng)輸入信號(hào)送入PLC時(shí)，PLC的輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。這時(shí)，要多等待一個(gè)周期，PLC的輸入映射區(qū)才能接受到這個(gè)新的輸入信號(hào)。對(duì)一般的輸入信號(hào)，這個(gè)延遲雖可以接受，但對(duì)急需響應(yīng)的輸入信號(hào)，就不能接受了。對(duì)急需處理的輸人信號(hào)延遲多長

43、時(shí)間PLC能予以響應(yīng)，要另作要求。為了處理急需響應(yīng)的輸入信號(hào)，PLC有種種措施。不同的PLC措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷，然后再輸出即時(shí)刷新，即中斷程序運(yùn)行后，有關(guān)的輸出點(diǎn)立即刷新，而不等到整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束后再刷新。 這個(gè)效果可從兩個(gè)方面來衡量：一是能否對(duì)幾個(gè)輸入信號(hào)作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù)PLC都可對(duì)一個(gè)或多個(gè)輸入點(diǎn)作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時(shí)間僅幾個(gè)毫秒。性能高的、大型的PLC響應(yīng)點(diǎn)數(shù)更多。 工作速度關(guān)系到PLC對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度，是PLC對(duì)系統(tǒng)控制是否及時(shí)的前提?？刂撇患皶r(shí)，就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對(duì)一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。這就是把

44、工作速度作為PLC第一指標(biāo)的原因。 1.6.2 控制規(guī)模 控制規(guī)模代表PLC控制能力，看其能對(duì)多少輸入、輸出點(diǎn)及對(duì)多少路模擬進(jìn)行控制。 控制規(guī)模與速度有關(guān)。因?yàn)橐?guī)模大了，用戶程序也長，執(zhí)行指令的速度不快，勢(shì)必延長PLC循環(huán)的時(shí)間，也必然會(huì)延長PLC對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。為了避免這個(gè)情況，PLC的工作速度就要快。所以，大型PLC的工作速度總是比小的要快。 控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大，用戶程序長，要求有更大的用戶存儲(chǔ)區(qū)。同時(shí)點(diǎn)數(shù)多，系統(tǒng)的存儲(chǔ)器輸入、輸出的信號(hào)區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱輸入、輸出映射區(qū)）也大。這個(gè)區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件（解釋見后）也要增多，這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)。 控制規(guī)模

45、還與輸入、輸出電路數(shù)有關(guān)。如控制規(guī)模為1024點(diǎn)，那就得有1024條I/O電路。這些電路集成于I/O模塊中，而每個(gè)模塊有多少路的I/O點(diǎn)總是有數(shù)的。所以，規(guī)模大，所使用的模塊也多。 控制規(guī)模還與PLC指令系統(tǒng)有關(guān)。規(guī)模大的PLC指令條數(shù)多，指令的功能也強(qiáng)，才能應(yīng)付對(duì)點(diǎn)數(shù)多的系統(tǒng)進(jìn)行控制的需要。 控制規(guī)模是對(duì)PLC其它性能指標(biāo)起著制約作用的指標(biāo)；也是PLC劃分為微、小、中、大和特大型 1.6.3 組成模塊 PLC的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分，但從質(zhì)上看，箱體也是模塊，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把PLC的模塊組成當(dāng)作所有PLC的結(jié)構(gòu)性能。 這個(gè)性能含義是指某型號(hào)PLC具有多少種模塊，各種模塊

46、都有什么規(guī)格，并各具什么特點(diǎn)。 一般講，規(guī)模大的PLC，檔次高的PLC模塊的種類也多，規(guī)格也多，反映它的特點(diǎn)的性能指標(biāo)也高。但模塊的功能則單一些。相反，小型PLC、檔次低的PLC模塊種類也少，規(guī)格也少，指標(biāo)也低。但功能則多樣些，以至于集成為箱體。 組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎(chǔ)，只有弄清所選用的PLC都具有那些模塊及其特點(diǎn)，才能正確選用模塊，去組成一臺(tái)完整的PLC，以滿足控制系統(tǒng)對(duì)PLC的要求。 常見的PLC模塊有： CPU模塊，它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。 電源模塊，它為PLC運(yùn)行提供內(nèi)部工作電源，而且，有的還可為輸入信號(hào)提供電源。 I/O模塊

47、，它集成了I/O電路，并依點(diǎn)數(shù)及電路類型劃分為不同規(guī)格的模塊。 內(nèi)存模塊，它主要存儲(chǔ)用戶程序，有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內(nèi)存。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都是附加于CPU模塊之中。 底板、機(jī)架模塊，它為PLC各模塊的安裝提供基板，并為模塊間的聯(lián)系提供總線。若干底板間的聯(lián)系有的用接口模塊，有的用總線接口。不同廠家或同一廠家但不同類型的PLC都不大相同。 箱體式的PLC還有I/O擴(kuò)展箱體，它不含CPU，僅有電源及I/O單元的功能。擴(kuò)展箱體也依I/O點(diǎn)數(shù)的多少劃分有不同的規(guī)格。 除上述模塊，PLC還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。如A/D（模入）模塊、D/A（模出）模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位控模塊、溫度模塊等等。這些

48、模塊有自己的CPU，可對(duì)信號(hào)作預(yù)處理或后處理，以簡化PLC的CPU對(duì)復(fù)雜的程控制量的控制。智能模塊的種類、特性也大不相同，性能好的PLC，這些模塊種類多，性能也好。 通訊模塊，它接人PLC后，可使PLC與計(jì)算機(jī)，或PLC與PLC進(jìn)行通訊，有的還可實(shí)現(xiàn)與其它控制部件，如變頻器、溫控器通訊，或組成局部網(wǎng)絡(luò)。通訊模塊代表PLC的組網(wǎng)能力，代表著當(dāng)今PLC性能的重要方面。 掌握PLC性能，一定要了解它的模塊，并通過了解模塊的性能，去弄清楚PLC的性能。 除了模塊，PLC還有外部設(shè)備。 盡管用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制可不用外部設(shè)備，配置好合適的模塊就行了。然而，要對(duì)PLC編程，要監(jiān)控PLC及其所控制的系統(tǒng)

49、的工作狀況，以及存儲(chǔ)用戶程序、打印數(shù)據(jù)等，就得使用PLC的外部設(shè)備。故一種PLC的性能如何，與這種PLC所具外部設(shè)備豐富與否，外部設(shè)備好用與否直接相關(guān)。 1.6.4內(nèi)存容量 PLC內(nèi)存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內(nèi)存主要用以存儲(chǔ)用戶程序，個(gè)別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內(nèi)存是與CPU配置在一起的。CPU既要具備訪問這些內(nèi)存的能力，還應(yīng)提供相應(yīng)的存儲(chǔ)介質(zhì)。 用戶內(nèi)存大小與可存儲(chǔ)的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大，可存儲(chǔ)的程序量大，也就可進(jìn)行更為復(fù)雜的控制。從發(fā)展趨勢(shì)看，內(nèi)存容量總是在不斷增大著。大型PLC的內(nèi)存容量可達(dá)幾十k，以至于一百多k，系統(tǒng)內(nèi)存對(duì)于用戶，主要體現(xiàn)在PLC能提供多少內(nèi)部器件。不同

50、的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件，僅僅為RAM。但通過運(yùn)行程序進(jìn)行使用時(shí)，給使用者提供的卻實(shí)實(shí)在在有這些器件。 內(nèi)存器件種類越多，數(shù)量越多，越便于PLC進(jìn)行種種邏輯量及模擬控制。它也是代表 1.6.5 指令系統(tǒng) PLC有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用PLC的重要方面。你不懂PLC指令怎么編程，沒有程序，PLC又怎么工作？ PLC的指令越來越多，越來越豐富。功能很強(qiáng)的指令，綜合多種作用的指令日見增多。 PLC的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什么樣的PLC都總是有的。 數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)

51、據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令，用于進(jìn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，如十、一、X、/等，可進(jìn)行整形數(shù)計(jì)算，有的還可浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算；也可進(jìn)行邏輯量運(yùn)算，等等。 流程控制指令，用以控制程序運(yùn)行流程。PLC的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進(jìn)。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。流程控制指令也較多，運(yùn)用得好，可使程序簡練，并便于調(diào)試與閱讀。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄PLC及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)提高PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 當(dāng)然，并不是所有的PLC都有上述那么多類的指令，也不是有的PLC僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個(gè)例子，說明要從哪幾個(gè)方面了解PLC指令，從中也可大致看

52、出指令的多少及功能將怎樣影響PLC的性能。 除了指令，為進(jìn)行通訊，PLC還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了PLC的性能。 1.6.6 支持軟件 為了便于編制PLC程序，多數(shù)PLC廠家都開發(fā)有關(guān)計(jì)算機(jī)支持軟件。 從本質(zhì)上講，PLC所能識(shí)別的只是機(jī)器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，以至高級(jí)語言，全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件。 助記符語言是最基本也是最簡單的PLC語言。它類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達(dá)的。這種語言僅使用文字符號(hào)，所使用的編程工具簡單，用簡易編程器即可。所以，多數(shù)PLC都配備有這種語言。 梯形圖語言是圖形語言，它用類

53、似于繼電器電路圖的符號(hào)表達(dá)PLC實(shí)現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。這種語言與符號(hào)語言有對(duì)應(yīng)關(guān)系，很容易互相轉(zhuǎn)換，并便于電氣工程師了解與熟悉，故用得很普遍，幾乎所有的PLC都開發(fā)有這種語言。由于它是用圖形表達(dá)，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫面的編程器，才能使用它。多數(shù)是在計(jì)算機(jī)對(duì)PLC編程時(shí)，才使用這種語言。 流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號(hào)不與電氣元件符號(hào)相似，而與計(jì)算機(jī)用的流程圖符號(hào)相似，便干計(jì)算機(jī)工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號(hào)語言也有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，只是它對(duì)應(yīng)的符號(hào)語言與梯形圖的對(duì)應(yīng)不一樣。熟悉計(jì)算機(jī)而又未從事過一般電氣工作的人員，樂于用這種語言對(duì)PLC編程。日本OMRON公司開發(fā)

54、的F系列機(jī)就是使用這種語言。 梯形圖與流程圖混合語言。這種語言，梯形圖與流程圖兩者兼用，可使PLC程序結(jié)構(gòu)化。它用流程圖把PLC程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guān)系。這種混合語言有不同的實(shí)現(xiàn)方法，而且多用于大型的PLC的編程 高級(jí)語言，PLC編程也可以使用高級(jí)語言，如BASIC、C語言等。可以在DOS，也可在WINDOWS平臺(tái)上運(yùn)行。關(guān)鍵在于要把用高級(jí)語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言，或直接轉(zhuǎn)換成PLC所能識(shí)別的機(jī)器語言。從根本上講，只要能實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)換的，什么高級(jí)語言都可以。而編寫這個(gè)轉(zhuǎn)換的軟件工作量很大，當(dāng)然應(yīng)由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。當(dāng)前不少PLC廠

55、家已有提供。如GEFANAC的PLC就提供有可用C語言編程的軟件。 再前進(jìn)一步，從理論上講使用自然語言編程也是完全可能的。只是要下力氣去開發(fā)，以及市場有這個(gè)需要。 支持軟件不僅編制PLC程序需要，監(jiān)控PLC運(yùn)行，特別是監(jiān)視PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視PLC工作的功能。 此外，也有專用于監(jiān)控PLC工作的軟件，它多與PLC的監(jiān)視終端連用。 有的PLC廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用PLC的組態(tài)軟件，用以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與PLC交換數(shù)據(jù)。 PLC的用戶也可基于DOS或WINDOWS平臺(tái)開發(fā)用于PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，以提高PLC系統(tǒng)自動(dòng)化

56、及智能化水平。這方面的軟件已日益受到重視。 總之，為了用好PLC，PLC的支持軟件越來越豐富，性能也越來越好，其界面也越來越友好，也因此，它的情況如何，已成為評(píng)判PLC性能的指標(biāo)之一。 1.6.7可靠控制 為使PLC能可靠工作，在硬件與軟件兩個(gè)方面PLC廠家都采取了很多措施，對(duì)一些特殊可靠要求的PLC，還有相應(yīng)的特殊的措施，如熱備、冗余等等。這在介紹PLC的特點(diǎn)時(shí)已作了敘述?？煽看胧┑哪康氖窃黾覲LC平均故障間隔時(shí)間、MTBF（MeanTimeBetweenFailure）及減少PLC的平均修復(fù)時(shí)間、MTTR（MeanTimeToRepair），以提高PLC的有效度A（Availability）。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) 式中A-有效率 MTBF-平均故障間隔時(shí)間 MTTR-平均修復(fù)時(shí)間 當(dāng)然，A值越大越好，它可使PLC系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么要使用PLC的重要指標(biāo)。而從上式可知，MTBF越大，MTTR越小，則A越大。所以，PLC的可靠措施都是圍繞提高M(jìn)TBF及MTTR值進(jìn)行的。 鑒于可靠工作是PLC的重要特點(diǎn)，至關(guān)重要，故有關(guān)提高M(jìn)TBF及降低MTTR的措施如何，以及PLC的MTBF與MTTR值也成為PLC性能的重要指標(biāo)。 1.6.8 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 以上七條講的都是PLC的技術(shù)性能。其實(shí)，使用PLC，還要考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)上不