可編程控制器簡介
時間：2025-01-17 10:00:22 點擊次數：
中人教儀廠 可編程控制器簡介
可編程控制器是應用微機技術的通用工業自動化裝置，近幾年來，在國內已得到迅速推廣普及。正改變著工廠自動控制的面貌，對傳統的技術改造、發展新型工業設定有重大的實際意義。
可編程控制器在60年代末叫可編程邏輯控制器，目的是用來取代繼電器，以執行邏輯判別、計時、計數等順序控制功能。其基礎設計思想是把計算機數值數值功能完善、靈活、通用等優點和繼點器控制系統的簡便易懂、實操便利、價格便宜等優點集合起來，控制器的硬件是標準的、通用的。按照實際應用對象，將控制內容寫入控制器的用戶程序內，控制器和被控對象連接也很便利。
隨著半導體技術，尤其是微處置整理器和微型計算機數值數值技術的發展，到70年代中期以后，已廣泛地使用微處置整理器作為中央處置整理器，寫入輸出模型塊和外圍電子回路全部應用了中、大規模甚至超大規模的包括電子回路，這時的已不再是僅有邏輯判別功能，還同時設定有數值處置整理、調動和數值通信功能。
可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產工序技藝，因此可在初步設計階段選用可編程控制器，在實施階段再確定工序技藝過程。另一方面，從制造生產可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要按照用戶的訂貨要求專門設計控制器，適合批量生產。由于這些特別點，可編程控制器問世以后很快受到工業控制界的歡迎，并得到迅速的發展。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工量具，得到了廣泛的普及推廣應用。
可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機數值數值（Personal Computer）混淆，故人們仍習慣地用plc作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處置整理器為核心的數字運算實操的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計，它應用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等實操指令，并經過數字式或模仿式的寫入、輸出連接口，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相集合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分運用了微處置整理器的優點，又照顧到現場電氣實操維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機數值數值編程語言知識，而是應用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡便指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、便利易學；調節測試與查錯也全部很便利。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提醒，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制作業，就可靈活便利地將PLC應用來生產實踐。
一、PLC的構造及各部分的作用
PLC的類型繁多，功能和指令系統也不盡相同，但構造與作業原理則大同小異，通常由主機、寫入/輸出連接口、電源、編程器拓展器連接口和外部設備連接口等幾個主要部分構成。PLC的硬件系統構造如下圖所示：
1、主機
主機部分含有概括中央處置整理器（CPU）、系統程序存儲器和用戶程序及數值存儲器。CPU是PLC的核心，它用以運行用戶程序、監控寫入/輸出連接口狀態、作出邏輯判別和實行數值處置整理，即讀取寫入變量、完成用戶指令規定的各種實操，將成果送到輸出端，并響應外部設備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及實行各種內部判別等。PLC的內部存儲器有兩類，一類是系統程序存儲器，主要放置系統管理和監控程序及對用戶程序作編譯處置整理的程序，系統程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數值存儲器，主要放置用戶編制的應用程序及各種暫存數值和中間成果。
2、寫入/輸出（I/O）連接口
I/O連接口是PLC與寫入/輸出設備連接的部位件。寫入連接口接受寫入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關等）的控制信號。輸出連接口是將主機經處置整理后的成果經過功放電子回路去驅動輸出設備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O連接口一般應用光電耦合電子回路，以減少電磁干擾，從而提升了可靠性。I/O點數即寫入/輸出端子數是PLC的一項主要技術功能數值參考規格，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。
3、電源
圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O連接口等內部電子電子回路作業所配備的直線DC開關穩壓電源，通常也為寫入設備提供直線DC電源。
4、編程器
編程器是PLC的一種主要的外部設備，用來手持編程，用戶可用以寫入、查驗、修改、調節測試程序或監示PLC的作業現象。除手持編程器外，還可經過適配器和專用電纜線將PLC與電腦聯接，并運用專用的工量具系統實行電腦編程和監控。
5、寫入/輸出拓展單元
I/O拓展連接口用來將擴充外部寫入/輸出端子數的拓展單元與基礎單元（即主機）連接在一起。
6、外部設備連接口
此連接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀等外部設備與主機相聯，以完成相應的實操。
本實驗裝置選用的主機型號為三菱系列的FX2N-48MR。寫入點數為24，輸出點數為24。
二、PLC的作業原理
PLC是應用"順序掃描，不斷循環"的方法實行作業的。即在PLC運行時，CPU按照用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對寫入信號的采樣和對輸出狀態的刷新等作業。
PLC的掃描一個周期必經寫入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段。
PLC在寫入采樣階段：首先以掃描方法按順序將全部暫存在寫入鎖存器中的寫入端子的通斷狀態或寫入數值讀入，并將其寫入各對應的寫入狀態寄存器中，即刷新寫入。隨即關閉寫入端口，進入程序執行階段。
PLC在程序執行階段：按用戶程序指令放置的先后順序掃描執行每條指令，經相應的運算和處置整理后，其成果再寫入輸出狀態寄存器中，輸出狀態寄存器中全部的內容隨著程序的執行而改變。
輸出刷新階段：當全部指令執行完畢，輸出狀態寄存器的通斷狀態在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并經過一定的方法（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅動相應輸出設備作業。
三、PLC的程序編制
1、編程元件
PLC是應用系統編制程序來完成控制要求的。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無數個動合和動斷觸點。編程元件是指寫入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器、通用寄存器、數值寄存器及特殊功能繼電器等。
PLC內部這些繼電器的作用和繼電接觸控制系統中使用的繼電器十分相似，也有"線圈"與"觸點"，但它們不是"硬"繼電器，而是PLC存儲器的存儲單元。當寫入該單元的邏輯狀態為"1"時，則表示相應繼電器線圈得電，其動合觸點閉合，動斷觸點斷開。所以，內部的這些繼電器稱之為"軟"繼電器。
FX2N-48MR編程元件的編號界限與功能說明如下表所示
|
元件名稱 |
代表字母 |
編號界限 |
功 能 說 明 |
|
寫入繼電器 |
X |
X0～X27共24點 |
接受外部寫入設備的信號 |
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輸出繼電器 |
Y |
Y0～Y27共24點 |
輸出程序執行成果并驅動外部設備 |
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輔助繼電器 |
M |
M0～M499共500點 |
在程序內部使用，不能提供外部輸出 |
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繼電器 |
T |
T0～T199 |
100ms延時定時繼電器，觸點在程序內部使用 |
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T200～T245 |
10ms延時定時繼電器，觸點在程序內部使用 |
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計數繼電器 |
C |
C0～C99 |
加法計數繼電器，觸點在程序內部使用 |
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數值寄存器 |
D |
D0～D199 |
數值處置整理用的數值存儲元件 |
|
嵌套指針 |
N、P |
N0～N7 P0～P127 |
N主控用，P跳躍、子程序用 |
2、編程語言
所謂程序編制，就是用戶按照控制對象的要求，運用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個控制要求描述出來的過程。PLC最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，而且兩者常常聯合使用。
1）梯形圖（語言）
梯形圖是一種從繼電接觸控制電子回路圖演變而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動合、動斷觸點、線圈以及串、并聯等術語和符文號，按照控制要求聯接而成的表示PLC寫入和輸出之間邏輯關系的圖形，直觀易懂。
梯形圖的設計應注意到以下三點：
①梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列。每一邏輯行（或稱梯級）起始于左母線，然后是觸點的串、并聯接，最后是線圈與右母線相聯。
②梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流（A），而是"概念電流（A）"，從左流向右，其兩端沒有電源。這個"概念電流（A）"只是用來形象地描述用戶程序執行中應適用線圈接通的條件。
③寫入繼電器用來接收外部寫入信號，而不能由PLC內部其它繼電器的觸點來驅動。因此，梯形圖中只出現寫入繼電器的觸點，而不出現其線圈。輸出繼電器則輸出程序執行成果給外部輸出設備，當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅動輸出設備，而要經過輸出連接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能完成。輸出繼電器的觸點也可供內部編程使用。
2）指令語句表
指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC程序的語言，它類似于計算機數值數值的匯編語言，但比匯編語言易懂易學，若干條指令構成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分構成。
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