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一節 PLC概念1、PLC的基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現邏輯控制。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計算機(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC 2、PLC的基本結構 PLC實(shí)質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本
上與微型計算機相同，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(hù)程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯誤。當PLC投入運行時(shí)，首先它以?huà)呙璧慕邮宅F場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶(hù)程序存儲器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶(hù)程序執行完畢之后，后將I/O映象區的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。
為了進(jìn)一步PLC的可*性，近年來(lái)對大型PLC還采用雙CPU構成冗余，或采用三CPU的表決式。這樣，即使某個(gè)CPU出現故障，整個(gè)仍能正常運行。b、存儲器存放的存儲器稱(chēng)為程序存儲器。存放應用的存儲器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲器。C、電源 PLC的電源在整個(gè)中起著(zhù)十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可*得電源是無(wú)常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內，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PLC投入運行后，其工作一
般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個(gè)階段。(一) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以?huà)呙枰来蔚刈x入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶(hù)程序執行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會(huì )改變。因此，如果輸入是脈沖，則該脈沖的寬度必須大于一個(gè)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(hù)程序執行階段在用戶(hù)程序執行階段，PLC總.

是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構成的控制線(xiàn)路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點(diǎn)構成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在RAM存儲區中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線(xiàn)圈在I/O映象區中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在用戶(hù)程序執行中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區內的狀態(tài)和數據不會(huì )發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設備在I/O映象區或RAM存儲區內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會(huì )對排在下面的凡是用到這些線(xiàn)圈或數據的梯形圖起作
用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線(xiàn)圈的狀態(tài)或數據只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。(三) 輸出刷新階段當掃描用戶(hù)程序結束后，PLC就輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動(dòng)相應的外設。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。比較下二個(gè)程序的異同：程序1：程序2：這兩段程序執行的結果*一樣，但在PLC中執行的卻不一樣?！?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(gè)例子說(shuō)明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執
行的結果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶(hù)程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對整個(gè)運行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區別了。一般來(lái)說(shuō)，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶(hù)程序執行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。二. PLC的I/O響應時(shí)間為了增強PLC的抗能力，其可*性，PLC的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能實(shí)現繼電器控制線(xiàn)路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行(掃描技術(shù))。以上兩個(gè)主要原因，使得PLC得I/
O響應比一般微型計算機構成的工業(yè)控制滿(mǎn)的多，其響應時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(cháng)。所謂I/O響應時(shí)間指從PLC的某一輸入變化開(kāi)始到有關(guān)輸出端的改變所需的時(shí)間。其短的I/O響應時(shí)間與長(cháng)的I/O響應時(shí)間如圖所示： 第(n-1)個(gè)掃描周期短I/O響應時(shí)間：長(cháng)I/O響應時(shí)間SIEMENS PLC在的產(chǎn)品，根據規模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡(jiǎn)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(gè)模塊的擴展能力，在模塊中集成背板總線(xiàn)，
它的網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過(guò)編程器PG訪(fǎng)問(wèn)所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設備。其中的擴展模塊（EM）有以下幾種：數字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數字量輸出（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(gè)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（傳感器和執行器接口），通過(guò)AS-接口的從站可以控制多達248個(gè)設備，這樣就可以顯著(zhù)的擴展S7-200的輸入和輸出點(diǎn)數。

西門(mén)子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應用非常廣泛的可編程控制器。西門(mén)子（SIMATIC）PLC的6代西門(mén)子（SIMATIC）PLC的6代1、西門(mén)子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3，它實(shí)際上是帶有簡(jiǎn)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80年代初，S5進(jìn)一步升級——U系列PLC，較常用機型：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(hù)界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、400。5、1996年，在控制領(lǐng)域，西門(mén)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)現場(chǎng)總線(xiàn)）、COROS（監控）、SINEC（西門(mén)子工業(yè)網(wǎng)絡(luò )）及控調技術(shù)融為一體。6、西門(mén)子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動(dòng)化，將PLC技術(shù)溶于全部自動(dòng)化領(lǐng)域。由初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場(chǎng)，停止生產(chǎn)