plc编程器
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可编程序控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计时和算术运算操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于其具有可靠性高、编程简单、使用方便、通用性好以及适应工业现场恶略环境等特点，所以应用极为广泛。可编程序控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是工业控制专用计算机。因此，它的组成与一般的微型计算机基本相同，也是由中央处理单元（CPU）、存储器（EEPROM、RAM）、输入/输出（I/O）接口、电源等组成。（1）输入部件 输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现场信号进入PLC的桥梁。该部件接收来自主令元件、检测元件的信号。其输入方式有两种：一种是数字量输入，另一种是模拟量输入。（2）输出部件输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作（如电机的启、停、正/反转，设备的转动、移动、升降等）。同样输出的方式也有数字量输出和模拟量输出两种。（3）中央处理器（CPU）与一般的计算机控制系统一样，CPU是整个PLC系统的核心部件，它按照PLC中系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。其主要任务有：控制从编程器输入的用户程序及数据的接收与储存；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态和数据，并存入输入状态表或数据存储器中；诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器租调读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等;根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存表的内容，再经由输出部件实现输出控制、制表打印和数据通信等功能。目前，PLC所采用的微处理器有以下三种：通用微处理器、单片微处理器、片位式微处理器。（4）存储器PLC中的存储器是用来存储系统程序、用户程序及数据的。目前，系统程序储存器通常由EPROM构成，用户程序储存器则由EPROM或EEPROM构成而用户数据储存器则由RAM构成。（5）通信接口为了实现通信功能，PLC中配有通信接口。通过这些通信接口，PLC可以与监视器、打印机以及其他PLC或计算机相连。（6）智能I/O接口为了满足更加复杂的控制功能需求，PLC配有多种智能I/O接口。如位置闭环控制模板、高速计数模板等。通常这类智能模板都拥有自身的处理器系统。（7）I/O扩展接口当用户所需的输入/输出（I/O）点数超过PLC基本单元的输入/输出点数时，就需要对系统进行扩展。I/O扩展接口就是用来连接中心基本单元与扩展单元的。（8）编程器 编程器的作用是用来供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视的。编程器一般分为简易型和智能型两类。简易型只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入。而智能型编程器（又称图形编程器），不但可以连机编程，而且还可以脱机编程。操作方便且功能强大。（9）其他部件通常PLC还可配有盒式磁带机、打印机、EPROM写入器等其他外部设备。PLC的工作原理：可编程序控制器是采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作的。即可编程序控制器运行时，CPU根据用户程序储存器中的用户程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描。如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。可编程序控制器的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。（1）输入采样阶段PLC在输入采样阶段,首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其存入(写入)各对应的输入状态锁存器中,即刷新输入.随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。在程序执行阶段,即使输入状态有变化,输入状态存储器的内容也不会改变。变化了的输入状态只能在下一个扫描周期的输入采样阶段被读入。（2）程序执行阶段PLC在程序执行阶段,按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,所需要的执行条件可从输入状态寄存器和当前输出状态寄存器中读入,经过相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态存储器中。所以,输出状态存储中所有的内容随着程序的执行而改变。（3）输出刷新阶段当所有的指令执行完毕后,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定方式(继电器、晶体管或晶闸管)输出,驱动相应的输出设备工作,这就是PLC的实际输出。经过这三个阶段,完成一个扫描周期。对于小型PLC,由于采用这种集中采样,集中输出的方式,使得在每一个扫描周期中,只对输入状态采样一次,对输出状态刷新一次,在一定程度上降低了系统的响应速度,即存在输入/输出滞后的现象。但从另一个角度看,却大大提高了系统的抗干扰能力,是可靠性增强。另外PLC几毫秒至几十微妙的响应延迟对一般工业系统的控制是无关紧要的。PLC的工作过程一般可分为四个扫描阶段：1）一般扫描阶段，在此阶段PLC复位WDT，检查I/O总线和程序存储器。2）执行外设命令扫描阶段，在此阶段PLC执行编程器、图形编程器等外设输入的命令。3）执行用户程序扫描阶段。4）数据输入/输出扫描阶段。PLC的编程语言：与计算机一样，PLC的操作是按其程序要求进行的，而程序是用程序语言表达的。PLC是工业自动控制的专用装置其主要使用者是广大工程技术人员及操作维护人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，采用了具有自身特色的编程语言或方式。国际电工委员会（IEC）于1994年公布了PLC的编程语言标准（IEC1131-3），该标准定义了5种PLC编程语言的表达方式：梯形图LAD、语句表STL、功能块图FBD、结构文本ST、顺序功能图SFC。（1）梯形图LAD梯形图是在传统的继电器控制系统原理图的基础上演变而来的，在形式上类似于继电器控制电路。它继承了传统的继电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，使得程序直观易懂。大多数厂家生产的PLC都采用梯形图语言编程。（2）语句表STL语句表是与计算机汇编语言相类似的助记符表达方式，它由操作码和操作熟练部分组成。（3）功能块图FBD 功能块图是一种与逻辑控制电路图结构相类似的图形编程语言。它类似于“与”、“或”、“非”的逻辑电路结构的编程方式。一般来说，用这三种逻辑能够表达所有的控制逻辑。（4）顺序功能图SFC 顺序功能图又叫做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，同时也是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。PLC的控制功能：（1）开关量控制 开关量控制是PLC的基本控制领域，它可取代传统的继电器控制系统。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。如机床电器控制、汽车、化工等自动生产线的控制。（2）模拟量的控制目前，很多PLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量的I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。随着PLC规模的扩大，控制的路已从几个增加到几十个甚至上百个，可以组成复杂的闭环控制系统。PLC的模拟量控制功能已广泛应用于工业生产的各个行业。（3）运动控制运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、机器人等各种机械设备上。（4）数据处理现代的PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作并能够对数据进行采集、分析和处理。（5）通信联网通信联网是指PLC与PLC之间、PLC和上位计算机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机的RS—232或RS—422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们连成网络，可实现相互间的信息交流，构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。PLC的性能指标：（1）用户程序存储容量用户程序存储容量是衡量PLC存储用户程序的一项指标，通常以字为单位表示。每16位相邻的二进制数为一个字，1024个字为1K。对于一般的逻辑操作指令，每条指令占一个字；定时/计数、移位指令每条占2个字；数据操作指令每条占2～4个字。（2）I/O总点数I/O总点数是PLC可接受输入信号和输出信号的数量。PLC的输入和输出量有开关量和模拟量两种。对于开关量，其I/O总点数用最大I/O点数表示；对于模拟量，I/O总点数用最大I/O通道数表示。（3）扫描速度扫描速度是指PLC扫描1K字用户程序所需的时间，通常以ms/K字为单位表示。也有些PLC也以us/步来表示扫描速度。（4）指令种类指令种类是衡量PLC软件功能强弱的重要指标，PLC具有的指令越多，说明其软件功能越强。（5）内部寄存器的配置及容量PLC内部有许多寄存器用于存放变量状态、中间结果、定时计数等数据，其数量的多少、容量的大小，直接关系到用户编程时的方便灵活与否。因此，内部寄存器的配置及容量也是衡量PLC硬件功能的一个指标。（6）特殊功能PLC除了基本功能外，还有很多特殊功能，如自诊断功能、通信联网功能、监控功能、高速计数功能，远程I/O和特殊功能模块等。特殊功能越多，则PLC系统配置、软件开发就越灵活，越方便，适应性越强。因此，特殊功能的强弱，种类的多少也是衡量PLC技术水平高低的一个重要指标。
