可编程控制器简介
时间：2025-01-17 10:00:22 点击次数：
中人教仪厂 可编程控制器简介
可编程控制器是应用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业设定有重大的实际意义。
可编程控制器在60年代末叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判别、计时、计数等顺序控制功能。其基础设计思想是把计算机数值数值功能完善、灵活、通用等优点和继点器控制系统的简便易懂、实操便利、价格便宜等优点集合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。按照实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很便利。
随着半导体技术，尤其是微处置整理器和微型计算机数值数值技术的发展，到70年代中期以后，已广泛地使用微处置整理器作为中央处置整理器，写入输出模型块和外围电子回路全部应用了中、大规模甚至超大规模的包括电子回路，这时的已不再是仅有逻辑判别功能，还同时设定有数值处置整理、调动和数值通信功能。
可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工序技艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工序技艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要按照用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特别点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工量具，得到了广泛的普及推广应用。
可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机数值数值（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用plc作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处置整理器为核心的数字运算实操的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它应用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等实操指令，并经过数字式或模仿式的写入、输出连接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相集合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分运用了微处置整理器的优点，又照顾到现场电气实操维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机数值数值编程语言知识，而是应用了一套以继电器梯形图为基础的简便指令形式，使用户程序编制形象、直观、便利易学；调节测试与查错也全部很便利。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提醒，做少量的接线和简易的用户程序的编制作业，就可灵活便利地将PLC应用来生产实践。
一、PLC的构造及各部分的作用
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但构造与作业原理则大同小异，通常由主机、写入/输出连接口、电源、编程器拓展器连接口和外部设备连接口等几个主要部分构成。PLC的硬件系统构造如下图所示：
1、主机
主机部分含有概括中央处置整理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数值存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控写入/输出连接口状态、作出逻辑判别和实行数值处置整理，即读取写入变量、完成用户指令规定的各种实操，将成果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及实行各种内部判别等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要放置系统管理和监控程序及对用户程序作编译处置整理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数值存储器，主要放置用户编制的应用程序及各种暂存数值和中间成果。
2、写入/输出（I/O）连接口
I/O连接口是PLC与写入/输出设备连接的部位件。写入连接口接受写入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出连接口是将主机经处置整理后的成果经过功放电子回路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O连接口一般应用光电耦合电子回路，以减少电磁干扰，从而提升了可靠性。I/O点数即写入/输出端子数是PLC的一项主要技术功能数值参考规格，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。
3、电源
图中电源是指为CPU、存储器、I/O连接口等内部电子电子回路作业所配备的直线DC开关稳压电源，通常也为写入设备提供直线DC电源。
4、编程器
编程器是PLC的一种主要的外部设备，用来手持编程，用户可用以写入、查验、修改、调节测试程序或监示PLC的作业现象。除手持编程器外，还可经过适配器和专用电缆线将PLC与电脑联接，并运用专用的工量具系统实行电脑编程和监控。
5、写入/输出拓展单元
I/O拓展连接口用来将扩充外部写入/输出端子数的拓展单元与基础单元（即主机）连接在一起。
6、外部设备连接口
此连接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以完成相应的实操。
本实验装置选用的主机型号为三菱系列的FX2N-48MR。写入点数为24，输出点数为24。
二、PLC的作业原理
PLC是应用"顺序扫描，不断循环"的方法实行作业的。即在PLC运行时，CPU按照用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。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，还要完成对写入信号的采样和对输出状态的刷新等作业。
PLC的扫描一个周期必经写入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
PLC在写入采样阶段：首先以扫描方法按顺序将全部暂存在写入锁存器中的写入端子的通断状态或写入数值读入，并将其写入各对应的写入状态寄存器中，即刷新写入。随即关闭写入端口，进入程序执行阶段。
PLC在程序执行阶段：按用户程序指令放置的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处置整理后，其成果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中全部的内容随着程序的执行而改变。
输出刷新阶段：当全部指令执行完毕，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，并经过一定的方法（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备作业。
三、PLC的程序编制
1、编程元件
PLC是应用系统编制程序来完成控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指写入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用寄存器、数值寄存器及特殊功能继电器等。
PLC内部这些继电器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有"线圈"与"触点"，但它们不是"硬"继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为"1"时，则表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合，动断触点断开。所以，内部的这些继电器称之为"软"继电器。
FX2N-48MR编程元件的编号界限与功能说明如下表所示
|
元件名称 |
代表字母 |
编号界限 |
功 能 说 明 |
|
写入继电器 |
X |
X0～X27共24点 |
接受外部写入设备的信号 |
|
输出继电器 |
Y |
Y0～Y27共24点 |
输出程序执行成果并驱动外部设备 |
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辅助继电器 |
M |
M0～M499共500点 |
在程序内部使用，不能提供外部输出 |
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继电器 |
T |
T0～T199 |
100ms延时定时继电器，触点在程序内部使用 |
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T200～T245 |
10ms延时定时继电器，触点在程序内部使用 |
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计数继电器 |
C |
C0～C99 |
加法计数继电器，触点在程序内部使用 |
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数值寄存器 |
D |
D0～D199 |
数值处置整理用的数值存储元件 |
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嵌套指针 |
N、P |
N0～N7 P0～P127 |
N主控用，P跳跃、子程序用 |
2、编程语言
所谓程序编制，就是用户按照控制对象的要求，运用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程。PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言，而且两者常常联合使用。
1）梯形图（语言）
梯形图是一种从继电接触控制电子回路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符文号，按照控制要求联接而成的表示PLC写入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。
梯形图的设计应注意到以下三点：
①梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈与右母线相联。
②梯形图中每个梯级流过的不是物理电流（A），而是"概念电流（A）"，从左流向右，其两端没有电源。这个"概念电流（A）"只是用来形象地描述用户程序执行中应适用线圈接通的条件。
③写入继电器用来接收外部写入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现写入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器则输出程序执行成果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要经过输出连接口的继电器、晶体管或晶闸管才能完成。输出继电器的触点也可供内部编程使用。
2）指令语句表
指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机数值数值的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令构成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分构成。
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