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一節(jié) PLC概念1、PLC的基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。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，這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC 2、PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC實質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本
上與微型計算機(jī)相同，如圖所示：a. 處理單元(CPU)處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，首先它以掃描的接收現(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，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PLC的可*性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余，或采用三CPU的表決式。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個仍能正常運(yùn)行。b、存儲器存放的存儲器稱為程序存儲器。存放應(yīng)用的存儲器稱為用戶程序存儲器。C、電源 PLC的電源在整個中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源是無常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分。一般交流電壓波動在+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。3、PLC的工作原理一. 掃描技術(shù)當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作一
般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。(一) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖，則該脈沖的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(二) 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總.

是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作
用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。(三) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。比較下二個程序的異同：程序1：程序2：這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果*一樣，但在PLC中執(zhí)行的卻不一樣?！?程序1只用一次掃描周期，就可完成對%M4的刷新；※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對%M4的刷新。這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)
行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。二. PLC的I/O響應(yīng)時間為了增強(qiáng)PLC的抗能力，其可*性，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機(jī)的運(yùn)行(掃描技術(shù))。以上兩個主要原因，使得PLC得I/
O響應(yīng)比一般微型計算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制滿的多，其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。所謂I/O響應(yīng)時間指從PLC的某一輸入變化開始到有關(guān)輸出端的改變所需的時間。其短的I/O響應(yīng)時間與長的I/O響應(yīng)時間如圖所示： 第(n-1)個掃描周期短I/O響應(yīng)時間：長I/O響應(yīng)時間SIEMENS PLC在的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。S7-200針對低性能要求的摸塊化小控制，它多可有7個模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，
它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。  還有一個比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點數(shù)。

西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器。西門子（SIMATIC）PLC的6代西門子（SIMATIC）PLC的6代1、西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進(jìn)制控制器。2、1979年，S3被SIMATIC S5所取代，該廣泛地使用了微處理器。3、20世紀(jì)80年代初，S5進(jìn)一步升級——U系列PLC，較常用機(jī)型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。4、1994年4月，S7系列
誕生，它具有更化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機(jī)型為：S7-200、300、400。5、1996年，在控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（控制7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)融為一體。6、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領(lǐng)域。由初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)