湖南省西门子变频器一级供应商

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PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。例如，目前PLC大多数采用的梯形图语言编程方式，既继承了传统控制线路的清晰直观感，又考虑到大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平，很容易被技术人员所接受，易于编程，程序改变时也易于修改。近几年发展起来的其他编程语言（如功能图语言、汇编语言和结构化文本等计算机通用语言）也都使编程加方便，并且适用于不同层次的技术人员。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品大部分已经标准化、系列化、模块化，配备品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活、方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC具有丰富的I/O接口，对不同的工业现场信号（如交流、直流、电压、电流、开关量、模拟量、脉冲等）有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、电动机启动器、控制阀等）直接连接。另外，有些PLC还有通信模块、特殊功能模块等。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便、快速地适应工艺条件的变化。4.易于设计、安装、调试和维修
由于PLC用软件功能取代了继电接触器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法有规律，容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比继电接触器控制系统电路图的设计时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二管可观察输出信号的状态。完成系统的安装和接线后，在现场的调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电接触器控制系统要少得多。
PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二管或编程器提供的信息迅速地查明产生故障的原因，用换模块的方法迅速地排除故障。5.体积小、质量轻、功耗低、响应快
由于PLC是将微电子技术应用于工业控制设备的新型产品，其体积小、质量轻、功耗低、响应快。对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2～1/10。PLC的配线比继电器控制系统的配线少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积缩小，可以节省大量的费用。传统继电器节点的响应时间一般需要几百毫秒，而PLC的节点响应时间很短，内部是微秒级的，外部是毫秒级的。
1.2.3　PLC的应用
PLC产生初期，由于其价格继电器控制装置，使其应用受到限制。但近几年，随着PLC性能价格比的不断提高，PLC的应用越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片及有关元器件的价格大大降低，使得PLC的成本下降；另一方面由于PLC的功能大大增强，使它也能解决复杂的计算和通信问题。目前，PLC已广泛应用于工业控制的各个领域，包括从单机自动化到工厂自动化，从机器人、柔制造系统到工业局部网络。
从PLC的功能来分，PLC的应用领域如下。1.开关量逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它完全取代了传统的继电器、接触器等顺序控制装置。开关量逻辑控制可以代替继电器完成组合逻辑控制、定时与顺序逻辑控制，它既可用于单机控制，又可用于多机制，以及生产线的自动控制，并且广泛应用于电力、机械制造、钢铁、石油、化工、采矿、汽车、造纸、纺织等各行各业，如机床电气控制、包装机械控制、输送带与电梯控制、汽车装配生产线及自动生产线中各种泵和电磁阀控制等。2.运动控制
利用PLC的专用智能模块，可以对步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴系统实现位置控制。在多数情况下，PLC把描述目标位置的数据传送给模块，模块驱动轴到目标位置。当每个轴转动时，位置控制模块使其保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。例如，对具有多轴的机器人进行控制，自动地处理它的机械运动。随着工厂自动化网络的形成，使用机器人的领域将越来越广。
3.过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量实现的闭环控制。现代PLC一般都有PID闭环控制功能。当控制过程中某个输出变量出现偏差时，PLC按照PID控制算法计算出相应的输出，使输出变量保持在设定值上。PLC的过程控制功能已经广泛地应用在化工、机械、轻工、冶金、电力、建材等行业中。4.数字控制
PLC和计算机数控（CNC）装置组合成一体，可以实现数字控制，组成数控机床。现代PLC具有数字运算，以及数据传送、转换、排序、查表和位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。预计CNC系统将变成以PLC为主体的控制和管理系统。5.通信联网
近年来，随着计算机网络和计算机控制技术的发展，工厂自动化（FA）网络系统正在兴起。通过网络系统，PLC可和远程I/O进行通信，多台PLC之间及PLC和其他智能设备（如计算机、变频器、数控装置等）之间也可相互交换数字信息，形成统一的整体，实现分散控制或集中控制。近年来开发的PLC都增强了通信功能，即使是小型PLC也具备了与主计算机通信联网的功能。
PLC实质上是一种工业计算机，只不过它比一般的计算机具有强的与工业过程连接的接口和直接的适应于控制要求的编程语言，所以PLC与计算机的组成相似。
PLC由中央处理单元（CPU）、存储器（ROM/RAM）、输入/输出单元（I/O单元）、编程器、电源适配器等部件组成。1.中央处理单元
中央处理单元是PLC的，其主要任务如下。

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PLC的存储器可分为系统程序存储器、用户程序存储器及系统RAM存储区三种。
1）系统程序存储器
系统程序存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能直接修改。它使PLC具有基本的智能功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序的质量，很大程度上决定了PLC的性能。
2）用户程序存储器
根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务、用规定的PLC编程语言编写的各种程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是RAM（用锂电池进行断电保护）、EPROM或E2PROM存储器，存储内容可以由用户任意修改或增删。目前较的PLC采用可随时读写的快闪存储器（Flash）作为用户程序存储器。快闪存储器不需要后备电池，断电时数据也不会丢失。
3）系统RAM存储区
系统RAM存储区包括I/O映像区及包括各类软元件的系统软设备存储区，如逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等。
（1）I/O映像区。由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段将输出的状态和数据送至相应的外部设备。因此，它需要一定数量的存储单元（RAM）以存放I/O的状态和数据，这些单元称作I/O映像区。一个开关量I/O占用存储单元中的一位（1bit），一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16bit）。因此整个I/O映像区可看作两个组成部分：开关量I/O映像区、模拟量I/O映像区。
（2）系统软设备存储区。除I/O映像区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软元件（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。该存储区又分为具有断电保持的存储区域和无断电保持的存储区域，前者当PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不会丢失；后者当PLC断电时，数据被。
①逻辑线圈。与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一位，但不能直接驱动外部设备，只供用户在编程时使用，其作用类似于继电器控制线路中的中间继电器。另外，不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。
②数据寄存器。与模拟量I/O一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字（16bit）。另外，PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器，不同的特殊数据寄存器具有不同的功能。3.输入/输出单元
输入/输出单元是PLC与工业现场连接的接口。
输入单元用来接收和采集两种类型的输入信号：一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等发出的开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等发来的模拟量输入信号。
输出单元用来连接工业现场被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀、调速装置等。4.电源适配器
电源适配器一方面可为CPU板、I/O板及扩展单元提供工作电源（DC5V），另一方面可为外部输入元件提供DC24V电源。5.I/O拓展接口
I/O拓展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC的配置加灵活。6.设备通信接口
PLC配有多种通信接口，PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机、其他PLC或计算机相连。当PLC与打印机相连时，可将过程信息、系统参数等输出打印；当PLC与监视器相连时，可将过程映像显示出来；当PLC与其他PLC相连时，可组成多机系统或连成网络，实现大规模的控制；当PLC与计算机相连时，可组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合系统。

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系统应用程序是通过编程装置送入的，对程序的修改也是通过编程装置实现的。编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。
编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器由PLC厂家生产，该厂家生产的某些PLC产品使用，它由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。专用编程器有简易编程器和智能编程器两类
简易编程器只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插在PLC的编程插座上，或者用专用电缆与PLC相连，以方便编程和调试。
智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台专用便携式计算机，如三菱公司的GP-80FX-E智能编程器。它既可联机编程，又可脱机编程。它可直接输入和编辑梯形图程序，使用加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。
专用编程器只能对指定厂家的几种PLC进行编程，使用范围有限，价格较高。同时，由于PLC产品不断新换代，所以专用编程器的生命周期也十分短暂。因此，现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置，用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置即可。这样，用户只用较少的投资即可得到高性能的PLC程序开发系统。
基于个人计算机的程序开发系统功能强大。它既可以编制、修改PLC的梯形图程序，也可以监视系统运行、打印文件、系统等。它配上相应的软件还可以实现数据采集和分析等许多功能。
1.3.2　PLC的工作原理
下面以控制电动机正反转为例来说明PLC的工作原理，了解CPU是如何执行程序的。
输入I0.0、I0.1和I0.2分别采集电动机停止、正转和反转的输入信号，输出Q0.0和Q0.1控制电动机的正转和反转。
系统上电或由STOP模式切换到RUN模式时，CPU要执行一次复位操作，包含以下两个操作步骤。
（1）没有保持功能的位存储器状态、定时器和计数器状态，中断堆栈和块堆栈的内容等。
（2）执行系统启动组织块OB100。如果用户想使系统在上电后做一些初始化操作，可以在OB100中编写程序，否则用户完全可以忽略这个组织块。需要注意的是，OB100只在复位后被执行一次。
整个PLC的工作过程是以循环扫描的方式进行的，重复执行一个循环工作周期。以下4个步骤就是PLC程序执行的一个循环工作周期。
①操作系统启动循环时间监控。
②CPU将输出映像区中的数据写到输出模块。
③CPU读取输入电路的接通/断开状态并存入输入映像区。
④CPU处理用户程序，执行用户程序中的指令，并实时新内存映像区。
在一阶段，操作系统启动用户设置的监控循环时间。
在二阶段，CPU将输出映像区中的数据状态传送到输出模块，用于控制与输出点连接的继电器线圈。例如，上次循环工作周期中输出映像区的Q0.0状态为“0”，而这次Q0.0得电，其状态变为“1”时，控制电动机的继电器线圈通电，其常开触点闭合，电动机正转；反之，控制电动机的继电器线圈断电，其常开触点断开，电动机停止。
在三阶段，PLC通过输入模块采集外部电路的接通/断开状态，并写入到输入映像区中。例如，外部电路开关SB闭合，对应的输入映像位I0.0状态为“1”，在梯形图中对应的I0.0常开触点闭合，常闭触点断开。
在四阶段，在CPU执行程序指令时，从映像区特别是输入映像区中读出程序中所用元件的“0”“1”状态，并执行指令，将运算结果实时写入到对应的映像区中。需要注意的是，在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像区对应的元件位也不会随之立即改变，只能等到这个循环扫描周期结束，下个循环扫描周期开始时才能被新。

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