可編程控制器基本原理及應(yīng)用

1、可編程控制器基本原理及應(yīng)用（一）1. 基本原理 可編程控制器，英文稱ProgrammableLogicController，簡稱PLC。PLC是基于電子計算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。 PLC基于電子計算機(jī)，但并不等同于普通計算機(jī)。普遍計算機(jī)進(jìn)行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機(jī)界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。 1.1實(shí)現(xiàn)控制要點(diǎn)

2、輸入輸出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個基本要點(diǎn)。 輸入輸出信息變換靠運(yùn)行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺，同時，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信號與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序。 可靠物理實(shí)現(xiàn)主要靠輸人（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計的。輸入電路要對輸入信號進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計算機(jī)電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦

3、元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進(jìn)行功率放大，以足以帶動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。 I/O電路是很多的，每一輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用點(diǎn)，一般也就有多少個I/O用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。 輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點(diǎn)都有一個對應(yīng)的存儲其信息的暫存器。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點(diǎn)。輸出鎖存器與輸出點(diǎn)也是一一對應(yīng)的 這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實(shí)際就是PLC處理器I/O口的寄存器。它們與計算機(jī)內(nèi)存交換信息通過計算機(jī)總線，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫

4、存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。PLC內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應(yīng)位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點(diǎn)。這些位置成1，表示接點(diǎn)通，置成0為接點(diǎn)斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。 輸出鎖存器與PLC內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對應(yīng)的。一個輸出鎖存器也有一個內(nèi)存位（bit）與其對應(yīng)，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈?？窟\(yùn)行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器。這個映射也稱輸出刷新。輸出刷新主要也是靠運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)的。這樣，用戶所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換，特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序。這是一

5、個數(shù)據(jù)及邏輯處理問題。由于PLC有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的，而且也是較為容易的。1.2實(shí)現(xiàn)控制過程 簡單地說，PLC實(shí)現(xiàn)控制的過程一般是：圖1.1 PLC典型開機(jī)流程 輸入刷新-再運(yùn)行用戶程序-再輸出刷新-再輸入刷新-再運(yùn)行用戶程序-再輸出刷新永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著。 圖1.1所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了信息的時間關(guān)系。 有了上述過程，用PLC實(shí)現(xiàn)控制顯然是可能的。因?yàn)椋河辛溯斎胨⑿?，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū)；經(jīng)運(yùn)行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產(chǎn)生

6、相應(yīng)的輸出。又由于這個過程是永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。只是響應(yīng)的時間上，略有滯后。當(dāng)然，這個滯后不宜太大，否則，所實(shí)現(xiàn)的控制不那么及時，也就失去控制的意義。 為此，PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時間短，是PLC實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實(shí)上，它的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，多的幾微秒、幾十微秒，少的才零點(diǎn)幾，或零點(diǎn)零幾微秒。而且這個速度還在不斷提高中。圖1.1所示的過程是簡化的過程，實(shí)際的PLC工作過程還要復(fù)雜些。除了I/O刷新及運(yùn)行用戶程序，還要做些公共處理工作。 公共處理工作有：循環(huán)時間監(jiān)控、外設(shè)服務(wù)及通訊處理等。監(jiān)控循環(huán)時間的目的是避免"死循環(huán)

7、"，避免程序不能反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行。辦法是用"看門狗"（Watchingdog）。只要循環(huán)超時，它可報警，或作相應(yīng)處理. 外設(shè)服務(wù)是讓PLC可接受編程器對它的操作，或通過接口向輸出設(shè)備如打印機(jī)輸出數(shù)據(jù). 通訊處理是實(shí)現(xiàn)PLC與PLC，或PLC與計算機(jī)，或PLC與其它工業(yè)控制裝置或智能部件間信息交換的。這也是增強(qiáng)PLC控制能力的需要。 也就是說，實(shí)際的PLC工作過程總是：公共處理-I/O刷新-運(yùn)行用戶程序-再公共處理-反復(fù)不停地重復(fù)著。1.3可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的方式 用這種不斷地重復(fù)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計算機(jī)進(jìn)行實(shí)時控制的一種方式。此外，計算機(jī)用于控制

8、還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請中斷，被響應(yīng)后正運(yùn)行的程序停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作（運(yùn)行有關(guān)中斷服務(wù)程序）。待處理完中斷，又返回運(yùn)行原來程序。哪個控制需要處理，哪個就去申請中斷。哪個不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。 在中斷方式下，計算機(jī)能得到充分利用，緊急的任務(wù)也能得到及時處理。但是，如果同時來了幾個都要處理的任務(wù)該怎么辦呢？優(yōu)先級高的還好辦，低的呢？可能會出現(xiàn)照顧不到之處。所以，中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場的日常使用。 但是，PLC在用掃描方式為主的情況下，也不排斥中斷方式。即，大量控制都用掃描方式，個別急需的處理，允許中斷這個掃描運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而去處

9、理它。這樣，可做到所有的控制都能照顧到，個別應(yīng)急的也能進(jìn)行處理。 PLC的實(shí)際工作過程比這里講的還要復(fù)雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論問題。有關(guān)人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實(shí)現(xiàn)-信息處理、I/O電路-空間、時間關(guān)系-掃描方式并輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎樣去實(shí)現(xiàn)控制的，也就好把握住PLC基本原理的要點(diǎn)了。至于更深入的問題，在進(jìn)一步學(xué)習(xí)中，將再作具體介紹?？删幊炭刂破骰驹砑皯?yīng)用（二）2. 基本特點(diǎn)    從討論P(yáng)LC的工作原理知，PLC的輸入與輸出在物理上是彼此隔開的，其間的聯(lián)系是靠運(yùn)行存儲于它的內(nèi)存中的程序?qū)?/p>

10、現(xiàn)。它的入出相關(guān)，不是靠物理過程，不是用線路；而是靠信息過程，用軟邏輯聯(lián)系。它的工作基礎(chǔ)是用好信息。     信息不同于物質(zhì)與能量，有自身的規(guī)律。信息便于處理，便于傳遞，便于存儲；信息還可重用，等等。正是由于信息的這些特點(diǎn)，決定了PLC的基本特點(diǎn)。 下面介紹PLC的四個特點(diǎn)： 2.1功能豐富     PLC的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲信息的內(nèi)部器件有關(guān)。     它的指令多達(dá)幾十條、幾百條，可進(jìn)行各式各樣的邏輯問題的處理，還可進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的運(yùn)算。凡普通計算機(jī)能

11、做到的，它也都可作到。     它的內(nèi)部器件，即內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，種類繁多，容量宏大。I/O繼電器，可以用以存儲入、出點(diǎn)信息的，少的幾十、幾百，多的可達(dá)幾千、幾萬，以至10幾萬。這意味著它可進(jìn)行這么多I/O點(diǎn)的入出信息變換，進(jìn)行這么大規(guī)模的控制。     它的內(nèi)部種種繼電器，相當(dāng)于中間繼電器，數(shù)量更多。內(nèi)存中一個位就可作為一個中間繼電器，怎么不多！     它的計數(shù)器、定時器也很多，是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊，其內(nèi)部定時器、計數(shù)器可達(dá)成百、成千。這也是因?yàn)橹灰?/p>

12、用內(nèi)存中的一個字，再加一些標(biāo)志位，即可成為定時器、計數(shù)器，所以才那么多。     而且，這些內(nèi)部器件還可設(shè)置成丟電保持的，或丟電不保持的，即上電后予以清零的。以滿足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。     它的數(shù)據(jù)存儲區(qū)還可用以存儲大量數(shù)據(jù)，幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存，而且，掉電后還不丟失。     PLC還有豐富的外部設(shè)備，可建立友好的人機(jī)界面，以進(jìn)行信息交換?？伤腿氤绦?，送入數(shù)據(jù)，可讀出程序，讀出數(shù)據(jù)。而且讀、寫時可在圖文并茂的畫面上進(jìn)行。數(shù)據(jù)讀出后，可轉(zhuǎn)儲，可

13、打印。數(shù)據(jù)送入可鍵入，可以讀卡入，等等。     PLC還具有通訊接口，可與計算機(jī)鏈接或聯(lián)網(wǎng)，與計算機(jī)交換信息。自身也可聯(lián)網(wǎng)，以形成單機(jī)所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng)。     PLC還有強(qiáng)大的自檢功能，可進(jìn)行自診斷。其結(jié)果可自動記錄。這為它的維修增加了透明度，提供了方便。     豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能；同時，也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠(yuǎn)動化及其控制的智能化創(chuàng)造了條件。     像PLC這樣集豐富功能于一身，是別的電控制器所沒有的；更是

14、傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。2.2使用方便     用PLC實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常方便的。這是因?yàn)椋菏紫萈LC控制邏輯的建立是程序,用程序代替硬件接線。編程序比接線，更改程序比更改接線，當(dāng)然要方便得多！     其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成為種種小型化的模塊。而且，這些模塊是配套的，已實(shí)現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。種種控制系統(tǒng)所需的模塊，PLC廠家多有現(xiàn)貨供應(yīng)，市場上即可購得。所以，硬件系統(tǒng)配置與建造也非常方便。     正因如此，用可編程序控制器才有這個"可"字。對軟

15、件講，它的程序可編，也不難編。對硬件講，它的配置可變，而且也易于變。 具體地講，PLC有五個方面的方便： （1）配置方便：可接控制系統(tǒng)的需要確定要使用哪家的PLC，那種類型的，用什么模塊，要多少模塊，確定后，到市場上定貨購買即可。 （2）安裝方便：PLC硬件安裝簡單，組裝容易。外部接線有接線器，接線簡單，而且一次接好后，更換模塊時，把接線器安裝到新模塊上即可，都不必再接線。內(nèi)部什么線都不要接，只要作些必要的DIP開關(guān)設(shè)定或軟件設(shè)定，以及編制好用戶程序就可工作。 （3）編程方便：PLC內(nèi)部雖然沒有什么實(shí)際的繼電器、時間繼電器、計數(shù)器，但它通過程序（軟件）與系統(tǒng)內(nèi)存，這些器件卻實(shí)實(shí)在在地

16、存在著。其數(shù)量之多是繼電器控制系統(tǒng)難以想象的。即使是小型的PLC，內(nèi)部繼電器數(shù)都可以千計，時間繼電器、計數(shù)也以百計。而且，這些繼電器的接點(diǎn)可無限次地使用。PLC內(nèi)部邏輯器件之多，用戶用起來已不感到有什么限制。唯一考慮的只是入出點(diǎn)。而這個內(nèi)部入出點(diǎn)即使用得再多，也無關(guān)緊要。大型PLC的控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬點(diǎn)以上，哪有那么大的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)？若實(shí)在不夠，還可聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制，不受什么限制。PLC的指令系統(tǒng)也非常豐富，可毫不困難地實(shí)現(xiàn)種種開關(guān)量，以及模擬量的控制。PLC還有存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)，可存儲控制過程的所有要保存的信息。總之，由于PLC功能之強(qiáng)，發(fā)揮其在控制系統(tǒng)的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人們的想象

17、力，或與其配套的其它硬件設(shè)施了。     PLC的外設(shè)很豐富，編程器種類很多，用起來都較方便，還有數(shù)據(jù)監(jiān)控器，可監(jiān)控PLC的工作。使用PLC的軟件也很多，不僅可用類似于繼電電路設(shè)計的梯形圖語言，有的還可用BASIC語言、C語言，以至于自然語言。這些也為PLC編程提供了方便。 PLC的程序也便于存儲、移植及再使用。某定型產(chǎn)品用的PLC的程序完善之后，凡這種產(chǎn)品都可使用。生產(chǎn)一臺，拷貝一份即可。這比起繼電器電路臺臺設(shè)備都要接線、調(diào)試，要省事及簡單得多。 （4）維修方便：這是因?yàn)椋?PLC工作可靠，出現(xiàn)故障的情況不多，這大大減輕了維修的工作量。這在講述PLC的

18、第三個特點(diǎn)時，還將進(jìn)一步介紹。 即使PLC出現(xiàn)故障，維修也很方便。這是因?yàn)镻LC都設(shè)有很多故障提示信號，如PLC支持內(nèi)存保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池電壓不足，相應(yīng)的就有電壓低信號指示。而且，PLC本身還可作故障情況記錄。所以，PLC出了故障，很易診斷。同時，診斷出故障后排故也很簡單?？砂茨K排故，而模塊的備件市場可以買到，進(jìn)行簡單的更換就可以。至于軟件，調(diào)試好后不會出故障，再多只要依據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，使之完善就是了。 （5）改用方便：PLC用于某設(shè)備，若這個設(shè)備不再使用了，其所用的PLC還可給別的設(shè)備使用，只要改編一下程序，就可辦到。如果原設(shè)備與新設(shè)備差別較大，它的一些模塊還可重用。2.3工作可靠

19、60;   用PLC實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非?？煽康?。這是因?yàn)镻LC在硬件與軟件兩個方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。事實(shí)上，如果PLC工作不可靠，就無法在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用，也就不成其為PLC了。 (1) 在硬件方面：     PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且，CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾，能正常地工作。 PLC使用的元器件多為無觸點(diǎn)的，而且為高度集成的，數(shù)量并不太多，也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。   

20、60; 在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝上，為使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保PLC耐振動、耐沖擊。使用環(huán)境溫度可高達(dá)攝氏50多度，有的PLC可高達(dá)80-90度。     有的PLC的模塊可熱備，一個主機(jī)工作，另一個主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn)，但不參與控制，僅作備份。一旦工作主機(jī)出現(xiàn)故障，熱備的可自動接替其工作。     還有更進(jìn)一步冗余的，采用三取一的設(shè)計，CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時工作，最終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結(jié)果。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零，做到萬無一失。當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)成本是很

21、高的，只用于特別重要的場合，如鐵路車站的道叉控制系統(tǒng)。 （2）軟件方面：     PLC的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的"冒險競爭"，其控制結(jié)果總是確定的；而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制，保證了PLC對應(yīng)急情況的及時響應(yīng)，使PLC能可靠地工作。     為監(jiān)控PLC運(yùn)行程序是否正常，PLC系統(tǒng)都設(shè)置了"看門狗"（Watchingdog）監(jiān)控程序。運(yùn)行用戶程序開始時，先清"看門狗"定時器，并開始計時。當(dāng)用戶

22、程序一個循環(huán)運(yùn)行完了，則查看定時器的計時值。若超時（一般不超過100ms），則報警。嚴(yán)重超時，還可使PLC停止工作。用戶可依報警信號采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。定時器的計時值若不超時，則重復(fù)起始的過程，PLC將正常工作。顯然，有了這個"看門狗"監(jiān)控程序，可保證PLC用戶程序的正常運(yùn)行，可避免出現(xiàn)"死循環(huán)"而影響其工作的可靠性。 PLC還有很多防止及檢測故障的指令，以產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信號?？赏ㄟ^編制相應(yīng)的用戶程序，對PLC的工作狀況，以及PLC所控制的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，以確保其可靠工作。 PLC每次上電后，還都要運(yùn)行自檢程序及對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。這是系統(tǒng)

23、程序配置了的，用戶可不干預(yù)。出現(xiàn)故障時有相應(yīng)的出錯信號提示。     正是PLC在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施，才確保了PLC具有可靠工作的特點(diǎn)。它的平均無故障時間可達(dá)幾萬小時以上；出了故障平均修復(fù)時間也很短，幾小時以至于幾分鐘即可。     曾有人做過為什么要使用PLC的問卷調(diào)查。在回答中，多數(shù)用戶把PLC工作可靠作為選用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作為它的首選指標(biāo)。 2.4經(jīng)濟(jì)合算     高新技術(shù)的使用必將帶來巨大的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益，這是科技是第一生產(chǎn)力的體現(xiàn)，也

24、是高新技術(shù)生命力之所在。PLC也是如此。     盡管使用PLC首次投資要大些，但從全面及長遠(yuǎn)看，使用PLC還是經(jīng)濟(jì)的。這是因?yàn)椋?#160;    使用PLC的投資雖大，但它的體積小、所占空間小，輔助設(shè)施的投入少；使用時省電，運(yùn)行費(fèi)少；工作可靠，停工損失少；維修簡單，維修費(fèi)少；還可再次使用以及能帶來附加價值等等，從中可得更大的回報。所以，在多數(shù)情況下，它的效益是可觀的?？删幊炭刂破骰驹砑皯?yīng)用（三）3. 基本應(yīng)用    最初，PLC主要用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域

25、不斷擴(kuò)大。     如今，PLC不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理。PLC已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個重要的角色。 3.1用于開關(guān)量控制     PLC控制開關(guān)量的能力是很強(qiáng)的。所控制的入出點(diǎn)數(shù)，少的十幾點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多的可到幾百、幾千，甚至幾萬點(diǎn)。由于它能聯(lián)網(wǎng)，點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制，不管多少點(diǎn)都能控制。     所控制的邏輯問題可以是多種多樣的：組合的、時序的；即時的、延時的；不需計數(shù)

26、的，需要計數(shù)的；固定順序的，隨機(jī)工作的；等等，都可進(jìn)行。     PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的，軟件程序是可編的，用于控制時，非常靈活。必要時，可編寫多套，或多組程序，依需要調(diào)用。它很適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場多工況、多狀態(tài)變換的需要。     用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制實(shí)例是很多的，冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等，幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前，PLC首用的目標(biāo)，也是別的控制器無法與其比擬的，就是它能方便并可靠地用于開關(guān)量的控制。 3.2用于模擬量控制     模擬量，如電流、電壓、溫度、壓力等等，它的大小

27、是連續(xù)變化的。工業(yè)生產(chǎn)，特別是連續(xù)型生產(chǎn)過程，常要對這些物理量進(jìn)行控制。     作為一種工業(yè)控制電子裝置，PLC若不能對這些量進(jìn)行控制，那是一大不足。為此，各PLC廠家都在這方面進(jìn)行大量的開發(fā)。目前，不僅大型、中型機(jī)可以進(jìn)行模擬量控制，就是小型機(jī)，也能進(jìn)行這樣的控制。     PLC進(jìn)行模擬量控制，要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的AD、DA單元。它也是I/O單元，不過是特殊的I/O單元。 A/D單元是把外電路的模擬量，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送入PLC。D/A單元，是把PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再送給外電路。 作為一

28、種特殊的I/O單元，它仍具有I/O電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離，與輸入輸出繼電器（或內(nèi)部繼電器，它也是PLC工作內(nèi)存的一個區(qū)?？勺x寫）交換信息等等特點(diǎn)。     這里的A/D中的A，多為電流，或電壓，也有為溫度。D/A中的A，多為電壓，或電流。電壓、電流變化范圍多為05V，010V，420mA。有的還可處理正負(fù)值的。     這里的D，小型機(jī)多為8位二進(jìn)制數(shù)，中、大型多為12位二進(jìn)制數(shù)。     A/D、D/A有單路，也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。 有了A/D、D/A單元，余下的處理都是數(shù)字量

29、，這對有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力更強(qiáng)，不僅可進(jìn)行數(shù)字的加、減、乘、除，還可開方，插值，還可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。有的還有PID指令，可對偏差制量進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。計算機(jī)能算的它幾乎都能算。     這樣，用PLC實(shí)現(xiàn)模擬量控制是完全可能的?？刂频膯挝恢悼尚〉?12分之一的測量程值，多數(shù)也是足夠的。     PLC進(jìn)行模擬量控制，還有A/D、D/A組合在一起的單元，并可用PID或模糊控制算法實(shí)現(xiàn)控制，可得到很高的控制質(zhì)量。 用PLC進(jìn)行模擬量控制的好處是，在進(jìn)行模擬量控制

30、的同時，開關(guān)量也可控制。這個優(yōu)點(diǎn)是別的控制器所不具備的，或控制的實(shí)現(xiàn)不如PLC方便。     當(dāng)然，若純?yōu)槟M量的系統(tǒng)，用PLC可能在性能價格比上不如用調(diào)節(jié)器。這也是應(yīng)當(dāng)看到的。 3.3用于運(yùn)動控制     實(shí)際的物理量，除了開關(guān)量、模擬量，還有運(yùn)動控制。如機(jī)床部件的位移，常以數(shù)字量表示。     運(yùn)動控制，有效的辦法是NC，即數(shù)字控制技術(shù)。這是50年代誕生于美國的基于計算機(jī)的控制技術(shù)。當(dāng)今已很普及，并也很完善。目前，先進(jìn)國家的金屬切削機(jī)床，數(shù)控化的比率已超過4080，有的甚至更高。&

31、#160;    PLC也是基于計算機(jī)的技術(shù)，并日益完善。故它也完全可以用于數(shù)字量控制。     PLC可接收計數(shù)脈沖，頻率可高達(dá)幾k到幾十k赫茲。可用多種方式接收這脈沖，還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能，脈沖頻率也可達(dá)幾十k。有了這兩種功能，加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算能力，若再配備相應(yīng)的傳感器（如旋轉(zhuǎn)編碼器）或脈沖伺服裝置（如環(huán)形分配器、功放、步進(jìn)電機(jī)），則完全可以依NC的原理實(shí)現(xiàn)種種控制。     高、中檔的PLC，還開發(fā)有NC單元，或運(yùn)動單元，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制。運(yùn)動單元還可實(shí)現(xiàn)曲線插

32、補(bǔ)，可控制曲線運(yùn)動。所以，若PLC配置了這種單元，則完全可以用NC的辦法，進(jìn)行數(shù)字量的控制。     新開發(fā)的運(yùn)動單元，甚至還發(fā)行了NC技術(shù)的編程語言，為更好地用PLC進(jìn)行數(shù)字控制提供了方便。 3.4用于數(shù)據(jù)采集     隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，其數(shù)據(jù)存儲區(qū)越來越大。如德維森公司的PLC，其數(shù)據(jù)存儲區(qū)（DM區(qū)）可達(dá)到9999個字。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，可以存儲大量數(shù)據(jù)。     數(shù)據(jù)采集可以用計數(shù)器，累計記錄采集到的脈沖數(shù)，并定時地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。    

33、 數(shù)據(jù)采集也可用A/D單元，當(dāng)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再定時地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。     PLC還可配置上小型打印機(jī)，定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來。 PLC也可與計算機(jī)通訊，由計算機(jī)把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出，并由計算機(jī)再對這些數(shù)據(jù)作處理。這時，PLC即成為計算機(jī)的數(shù)據(jù)終端。 電力用戶曾使用PLC，用以實(shí)時記錄用戶用電情況，以實(shí)現(xiàn)不同用電時間、不同計價的收費(fèi)辦法，鼓勵用戶在用電低谷時多用電，達(dá)到合理用電與節(jié)約用電的目的。 3.5用于信號監(jiān)控     PLC自檢信號很多，內(nèi)部器件也很多，多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。  &

34、#160;  其實(shí)，完全可利用它進(jìn)行PLC自身工作的監(jiān)控，或?qū)刂茖ο筮M(jìn)行監(jiān)控。     這里介紹一種用PLC定時器作看門狗，對控制對象工作情況進(jìn)行監(jiān)控的思路。     如用PLC控制某運(yùn)動部件動作，看施加控制后動作進(jìn)行了沒有，可用看門狗辦法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。具體作法是在施加控制的同時，令看門狗定時器計時。如在規(guī)定的時間內(nèi)動作完成，即定時器未超過警戒值的情況下，已收到動作完成信號，則說明控制對象工作正常，無需報警。     若超時，說明不正常，可作相應(yīng)處理。如果控制對象的各重要控制環(huán)

35、節(jié)，都用這樣一些看門狗"看"著，那系統(tǒng)的工作將了如指掌，出現(xiàn)了問題，卡在什么環(huán)節(jié)上也很好查找。     還有其它一些監(jiān)控工作可做。對一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)，特別是自動控制系統(tǒng)，監(jiān)控以至進(jìn)一步能自診斷是非常必要的。它可減少系統(tǒng)的故障，出了故障也好查找，可提高累計平均無故障運(yùn)行時間，降低故障修復(fù)時間，提高系統(tǒng)的可靠性。 3.6用于聯(lián)網(wǎng)、通訊     PLC聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強(qiáng)，不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。PLC可與個人計算機(jī)相連接進(jìn)行通訊，可用計算機(jī)參與編程及對PLC進(jìn)行控制的管理，使PLC用起來更方便。

36、    為了充分發(fā)揮計算機(jī)的作用，可實(shí)行一臺計算機(jī)控制與管理多臺PLC，多的可達(dá)32臺。也可一臺PLC與兩臺或更多的計算機(jī)通訊，交換信息，以實(shí)現(xiàn)多地對PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。     PLC與PLC也可通訊?？梢粚σ籔LC通訊?？蓭讉€PLC通訊?？啥嗟綆资?、幾百。PLC與智能儀表、智能執(zhí)行裝置（如變頻器），也可聯(lián)網(wǎng)通訊，交換數(shù)據(jù)，相互操作。     可聯(lián)接成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)范圍面可大到10公里或更大。 可組成局部網(wǎng)，不僅PLC，而且高檔計算機(jī)、各種智能裝置也都可進(jìn)網(wǎng)?？捎每偩€網(wǎng)，也可用環(huán)形網(wǎng)。網(wǎng)

37、還可套網(wǎng)。網(wǎng)與網(wǎng)還可橋接。聯(lián)網(wǎng)可把成千上萬的PLC、計算機(jī)、智能裝置組織在一個網(wǎng)中。     網(wǎng)間的結(jié)點(diǎn)可直接或間接地通訊、交換信息。聯(lián)網(wǎng)、通訊，正適應(yīng)了當(dāng)今計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）及智能化工廠發(fā)展的需要。它可使工業(yè)控制從點(diǎn)（Point）、到線（Line）再到面（Aero），使設(shè)備級的控制、生產(chǎn)線的控制、工廠管理層的控制連成一個整體，進(jìn)而可創(chuàng)造更高的效益。這個無限美好的前景，已越來越清楚地展現(xiàn)在我們這一代人的面前。     以上幾點(diǎn)應(yīng)用是著重從質(zhì)上講的。從量上講，PLC有大、有小。所以，它的控制范圍也可大、可小。小的只

38、控制一個設(shè)備，甚至一個部件，一個站點(diǎn)；大的可控制多臺設(shè)備，一條生產(chǎn)線，以至于整個工廠?？梢哉f，工業(yè)控制的大小場合，都離不開PLC。     一般講，工業(yè)生產(chǎn)過程可分為兩種類型；連續(xù)型生產(chǎn)過程（如化學(xué)工業(yè)）及非連續(xù)型，即離散型生產(chǎn)過程（如機(jī)械制造業(yè)）。前者生產(chǎn)對象是連續(xù)的，分不出件的；后者為離散的，一件件的。由于PLC有上述幾個方面的應(yīng)用，而且，控制的規(guī)模又可大、可小，所以，這兩種類型的生產(chǎn)過程都有其用武之地。 事實(shí)上，PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。從行業(yè)看，冶金、機(jī)械、化工、輕工、食品、建材等等，幾乎沒有不用到它的。不僅工業(yè)生產(chǎn)用它，一些非工業(yè)過程，如樓宇

39、自動化、電梯控制也用到它。農(nóng)業(yè)的大棚環(huán)境參數(shù)調(diào)控，水利灌溉也用到它。 PLC能有上述幾個范圍廣泛的應(yīng)用，是PLC自身特點(diǎn)決定的，也是PLC技術(shù)不斷完善的結(jié)果。可編程控制器基本原理及應(yīng)用（四）4. 基本類型可編程控制器類型很多，可從不同的角度進(jìn)行分類： 4.1按控制規(guī)模分     控制規(guī)模主要指控制開關(guān)量的入、出點(diǎn)數(shù)及控制模擬量的模入、模出，或兩者兼而有之（閉路系統(tǒng)）的路數(shù)。但主要以開關(guān)量計。模擬量的路數(shù)可折算成開關(guān)量的點(diǎn)，大致一路相當(dāng)于816點(diǎn)。     依這個點(diǎn)數(shù)，PLC大致可分為微型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)及大型機(jī)、

40、超大型機(jī)。     微型機(jī)控制點(diǎn)僅幾十點(diǎn)，如德維森公司的V80系列PLC本體從16點(diǎn)到40點(diǎn)，OMRON公司的CPM1A系列PLC，西門子的Logo僅10點(diǎn)。     小型機(jī)控制點(diǎn)可達(dá)100多點(diǎn)。如如德維森公司的V80系列PLC可擴(kuò)展到256點(diǎn)，OMRON公司的C60P可達(dá)148點(diǎn)，CQM1達(dá)256點(diǎn)。德國西門子公司的S7-200機(jī)可達(dá)64點(diǎn)。     中型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)近500點(diǎn)，以至于千點(diǎn)。如德維森公司的PPC11系列可擴(kuò)展到1024點(diǎn)，OMRON公司C200H機(jī)普通配置最多可達(dá)700多點(diǎn)，

41、C200Ha機(jī)則可達(dá)1000多點(diǎn)。德國西門子公司的S7300機(jī)最多可達(dá)512點(diǎn)。     大型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)一般在1000點(diǎn)以上。如如德維森公司的PPC22系列可擴(kuò)展到2048點(diǎn)，OMRON公司的C1000H、CV1000，當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá)1024點(diǎn)。C2000H、CV2000當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá)2048點(diǎn)。 超大型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬點(diǎn)，以至于幾萬點(diǎn)。如美國GE公司的9070機(jī)，其點(diǎn)數(shù)可達(dá)24000點(diǎn)，另外還可有8000路的模擬量。再如美國莫迪康公司的PCE984-785機(jī)，其開關(guān)量具總數(shù)為32k（32768），模擬量有2048路。西門子的SS115UCPU945，其開關(guān)量總點(diǎn)

42、數(shù)可達(dá)8k，另外還可有512路模擬量。等等。     以上這種劃分是不嚴(yán)格的，只是大致的，目的是便于系統(tǒng)的配置及使用。     一般講，根據(jù)實(shí)際的I/O點(diǎn)數(shù)，凡落在上述不同范圍者，選用相應(yīng)的機(jī)型，性能價格比必然要高；相反，肯定要差些。 自然，也有特殊情況。如控制點(diǎn)數(shù)不是非常之多，不是非用大型機(jī)不可，但因大型機(jī)的特殊控制單元多，可進(jìn)行熱備配置，因而采用了大型機(jī)。 4.2按結(jié)構(gòu)劃分     PLC可分為箱體式及模塊式兩大類。微型機(jī)、小型機(jī)多為箱體式的，但從發(fā)展趨勢看，小型機(jī)也逐漸發(fā)展成模塊式的了。如

43、OMRON公司，原來小型機(jī)都是箱體式，現(xiàn)在的CQM1則為模塊式的。     箱體的PLC把電源、CPU、內(nèi)存、I/O系統(tǒng)都集成在一個小箱體內(nèi)。一個主機(jī)箱體就是一臺完整的PLC，就可用以實(shí)現(xiàn)控制?？刂泣c(diǎn)數(shù)不符需要，可再接擴(kuò)展箱體，由主箱體及若干擴(kuò)展箱體組成較大的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對較多點(diǎn)數(shù)的控制。     模塊式的PLC是按功能分成若干模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。大型機(jī)的模塊功能更單一一些，因而模塊的種類也相對多些。這也可說是趨勢。目前一些中型機(jī)，其模塊的功能也趨于單一，種類也在增鄉(xiāng)。如同樣OMR

44、ON公司C20系列PLC，H機(jī)的CPU單元就含有電源，而Ha機(jī)則把電源分出，有單獨(dú)的電源模塊。     模塊功能更單一、品種更多，可便于系統(tǒng)配置，使PLC更能物盡其用，達(dá)到更高的使用效益。 由模塊聯(lián)結(jié)成系統(tǒng)有三種方法： 無底板，靠模塊間接口直接相聯(lián)，然后再固定到相應(yīng)導(dǎo)軌上。德維森公司的V80系列PLC就是這種結(jié)構(gòu)，比較緊湊。 有底板，所有模塊都固定在底板上。如德維森公司的PPC11、PPC22和PPC31系列PLC，OMRON公司的C200Ha機(jī)，CV2000等中、大型機(jī)就是這種結(jié)構(gòu)。它比較牢固，但底板的槽數(shù)是固定的，如3、5、8、10槽等等。槽數(shù)與實(shí)際

45、的模塊數(shù)不一定相等，配置時難免有空槽。這既浪費(fèi)，又多占空間，還得占空單元把多余的槽作填補(bǔ)。 用機(jī)架代替底板，所有模塊都固定在機(jī)架上。這種結(jié)構(gòu)比底板式的復(fù)雜，但更牢靠。一些特大型的PLC用的多為這種結(jié)構(gòu)。 4.3按生產(chǎn)廠家分     目前生產(chǎn)PLC的廠家較多。但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均能生產(chǎn)的不算太多。較有影響的，在中國市場占有較大份額的公司有：     德國西門子公司：它有S5系列的產(chǎn)品。有S595U、100U、115U、135U及155U。135U、155U為大型機(jī)，控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)6000多點(diǎn)，模擬量可達(dá)300多路。最近還推出S

46、7系列機(jī)，有S7-200（小型）、S7-300（中型）及S7-400機(jī)（大型）。性能比S5大有提高。      日本OMRON公司：它有CPM1A型機(jī)，P型機(jī)，H型機(jī)，CQM1、CVM、CV型機(jī)，Ha型、F型機(jī)等，大、中、小、微均有，特別在中、小、微方面更具特長，在中國及世界市場，都占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。     日本三菱公司的PLC也是較早推到我國來的。其小型機(jī)F1前期在國內(nèi)用得很多，后又推出FX2機(jī)，性能有很大提高。它的中、大型機(jī)為A系列。AIS、AZC、A3A等。     日本日立公司

47、也生產(chǎn)PLC，其E系列為箱體式的?；鞠潴w有E-20、E-28、E40、E64。其I/O點(diǎn)數(shù)分別為12/8、16/12、24/16及40/24。另外，還有擴(kuò)展箱體，規(guī)格與主箱體相同其EM系列為模塊式的，可在16160之間組合。     日本東芝公司也生產(chǎn)PLC，其EX小型機(jī)及EXPLUS小型機(jī)在國內(nèi)也用得很多。它的編程語言是梯形圖，其專用的編程器用梯形圖語言編程。另外，還有EX100系列模塊式PLC，點(diǎn)數(shù)較多，也是用梯形圖語言編程。     日本松下公司也生產(chǎn)PLC。FP1系列為小型機(jī)，結(jié)構(gòu)也是箱體式的，尺寸緊湊。FP3為模

48、塊式的，控制規(guī)模也較大，工作速度也很快，執(zhí)行基本指令僅0l微秒。     日本富士公司也有PLC。其NB系列為箱體式的，小型機(jī)。NS系列為模塊式。    美國GE公司、日本FANAC合資的GEFANAC的9070機(jī)也是很吸引人的。據(jù)介紹。它具有25個特點(diǎn)。諸如，用軟設(shè)定代硬設(shè)定，結(jié)構(gòu)化編程，多種編程語言，等等。它有914、781782、771772、731732等多種型號。另外，還有中型機(jī)9030系列，其型號有344、331、323、321多種；還有9020系列小型機(jī)，型號為211。     美

49、國施奈德公司(莫迪康)的984機(jī)也是很有名的。其中E984785可安31個遠(yuǎn)程站點(diǎn)，總控制規(guī)?？蛇_(dá)63535點(diǎn)。小的為緊湊型的，如984-120，控制點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)，在最大與最小之間，共20多個型號。最近又推出Twido系列PLC，有10、16、20、24、40點(diǎn)幾種規(guī)格。     美國AB（AlienBradley）公司創(chuàng)建于1903年，在世界各地有20多個附屬機(jī)構(gòu)，10多個生產(chǎn)基地?？删幊炭刂破饕彩撬闹匾a(chǎn)品。它的PLC5系列是很有名的，其下有PLC5/10，PLC5/11，PLC5/250多種型號。另外，它也有微型PLC，有ControLgix系

50、列和SLC500系列。有三種配置，20、30及40I/O配置選擇，I/O點(diǎn)數(shù)分別為12/8、18/12及24/16三種。     美國IPM公司的IP1612系列機(jī)，由于自帶模擬量控制功能，自帶通訊口，集成度又非常之高，雖點(diǎn)數(shù)不多，僅16入，12出，但性價比還是高的，很適合于系統(tǒng)不大，但又有模擬量需控制的場合。新出的lP3416機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)大到34入、12出，而且還自帶一個簡易小編程器，性能又有改進(jìn)。     國內(nèi)PLC廠家近年來發(fā)展較快，目前有幾家國產(chǎn)PLC廠商則是齊頭并進(jìn)，但大多規(guī)模不大。比較有影響的有：深

51、圳德維森、深圳艾默生、無錫光洋、無錫信捷、北京和利時、北京凱迪恩、北京安控、黃石科威、洛陽易達(dá)、浙大中控、浙大中自、南京冠德、蘭州全志等。如，德維森公司自主研發(fā)生產(chǎn)了多種型號與規(guī)格的PLC，有V80、PPC11、PPC22和PPC31等幾個系列，產(chǎn)品種類齊全，性能穩(wěn)定可靠，在性價比上有較大的優(yōu)勢。和利時公司的FOPLC系列和自主研發(fā)的G3系列，憑借公司在工程領(lǐng)域的實(shí)力，已逐步向工控中多個領(lǐng)域邁進(jìn)。國產(chǎn)PLC從技術(shù)方面來講，差距已逐步縮小，市場方面則要一點(diǎn)一點(diǎn)去爭，相信國產(chǎn)PLC憑借其自身的技術(shù)實(shí)力和本地化的技術(shù)服務(wù)能力以一個合格的挑戰(zhàn)者身份與國際品牌同場競技。   

52、; 此外，韓國和臺灣地區(qū)的一些公司目前在國內(nèi)也占據(jù)不可忽視的市場份額，比如韓國LS（LG）公司的K80S、K120S、K200S、K300S和K1000S系列PLC，臺灣永宏的FBS系列PLC，臺達(dá)的DVP系列，盟立的SC500系列，豐煒的VB和VH系列和臺安的TP02系列PLC等。可編程控制器基本原理及應(yīng)用（五）5. 基本性能可編程控制器的基本性能可用如下八條予以概括： 5.1工作速度     工作速度是指PLC的CPU執(zhí)行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應(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

53、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間來衡量這個速度。這個時間當(dāng)然越短越好，已從微秒級縮短到零點(diǎn)微秒級。并隨著微處理器技術(shù)的進(jìn)步，這個時間還在縮短。     執(zhí)行時間短可加快PLC對一般輸入信號的響應(yīng)速度。從討論P(yáng)LC的工作原理知，從對PLC加入輸入信號，到PLC產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個PLC運(yùn)行程序的周期。因?yàn)镻LC監(jiān)

54、測到輸入信號，經(jīng)運(yùn)行程序后產(chǎn)生的輸出，才是對輸入信號的響應(yīng)。不理想時，還要多延長一個周期。當(dāng)輸入信號送入PLC時，PLC的輸入刷新正好結(jié)束，就是這種情況。這時，要多等待一個周期，PLC的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。對一般的輸入信號，這個延遲雖可以接受，但對急需響應(yīng)的輸入信號，就不能接受了。對急需處理的輸人信號延遲多長時間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，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

55、程序運(yùn)行結(jié)束后再刷新。 這個效果可從兩個方面來衡量：一是能否對幾個輸入信號作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù)PLC都可對一個或多個輸入點(diǎn)作快速響應(yīng)，快速響應(yīng)時間僅幾個毫秒。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對輸入信號的響應(yīng)速度，是PLC對系統(tǒng)控制是否及時的前提。控制不及時，就不可能準(zhǔn)確與可靠，特別是對一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為PLC第一指標(biāo)的原因。 5.2控制規(guī)模     控制規(guī)模代表PLC控制能力，看其能對多少輸入、輸出點(diǎn)及對多少路模擬進(jìn)行控制。 

56、0;   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，勢必延長PLC循環(huán)的時間，也必然會延長PLC對輸入信號的響應(yīng)。為了避免這個情況，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區(qū)。同時點(diǎn)數(shù)多，系統(tǒng)的存儲器輸入、輸出的信號區(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)存儲區(qū)。     控制規(guī)模還與輸入、

57、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)付對點(diǎn)數(shù)多的系統(tǒng)進(jìn)行控制的需要。 控制規(guī)模是對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 5.3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P

58、LC的結(jié)構(gòu)性能。     這個性能含義是指某型號PLC具有多少種模塊，各種模塊都有什么規(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，去組成一臺完整的PLC，以滿足控制系統(tǒng)對PLC的

59、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提供電源。     I/O模塊，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。    

60、; 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。     箱體式的小型PLC的主箱體就是把上述幾種模塊集成在一個箱體內(nèi)的，并依可能提供I/O點(diǎn)數(shù)的多少，劃分為不同的規(guī)格。 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、高速計數(shù)模塊、位控

61、模塊、溫度模塊等等。這些模塊有自己的CPU，可對信號作預(yù)處理或后處理，以簡化PLC的CPU對復(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。   &#

62、160; 除了模塊，PLC還有外部設(shè)備。盡管用PLC實(shí)現(xiàn)對系統(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PLC編程，要監(jiān)控PLC及其所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以及存儲用戶程序、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)。 PLC的外部設(shè)備有四大類：     編程設(shè)備：簡單的為簡易編程器，多只接受助記將編程，個別的也可用圖形編程（如日本東芝公司的EX型可編程控制器）。復(fù)雜一點(diǎn)的有圖形編程器，可用梯形圖語編程。有的還有專用的計算機(jī)，可用其它高級語編程。編程器除了用于編程

63、，還可對系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定PLC控制方式，或工作方式。編程器還可監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，以進(jìn)行PLC用戶程序的調(diào)試。     監(jiān)控設(shè)備：小的有數(shù)據(jù)監(jiān)視器，可監(jiān)視數(shù)據(jù)；大的還可能有圖形監(jiān)視器，可通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。除了不能改變PLC的用戶程序，編程器能做的它都能做，是使用PLC很好的界面。性能好的PLC，這種外部設(shè)備已越來越豐富。     存儲設(shè)備：它用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失。這些設(shè)備，如存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器。而為實(shí)現(xiàn)這些存儲，相應(yīng)的就有存卡器、磁帶機(jī)、軟驅(qū)或ROM寫入器，以及相應(yīng)的

64、接口部件。各種PLC大體都有這方面的配套設(shè)施。     輸入輸出設(shè)備：它用以接收信號或輸出信號，便于與PLC進(jìn)行人機(jī)對話。輸入的有條碼讀入器，輸入模擬量的電位器等。輸出的有打印機(jī)、編程器、監(jiān)控器雖也可對PLC輸入信息，從PLC輸出信息，但輸入輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話更方便，可在現(xiàn)場條件下實(shí)現(xiàn)，并便于使用。隨著技術(shù)進(jìn)步，這種設(shè)備將更加豐富。 外部設(shè)備已發(fā)展成為PLC系統(tǒng)的不可分割的一個部分。它的情況，當(dāng)然是選用PLC必須了解的重要方面，所以也應(yīng)把它列為PLC性能的重要內(nèi)容。 5.4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

65、要用以存儲用戶程序，個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)的存儲介質(zhì)。     用戶內(nèi)存大小與可存儲的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大，可存儲的程序量大，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)存對于用戶，主要體現(xiàn)在PLC能提供多少內(nèi)部器件。不同的內(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，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PLC性能的重要指標(biāo)。 PLC內(nèi)部器件有：     I/O繼電器，或稱映射區(qū)。它與PLC所能控制的I/O點(diǎn)數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關(guān)。     內(nèi)部繼電器數(shù)，有的稱為標(biāo)志位數(shù)，代表著PLC的內(nèi)部繼電器數(shù)。它與I/O繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時與后者相聯(lián)系進(jìn)行處理。內(nèi)部繼電器多，便于