可編程控制器（PLC）原理及應(yīng)用1.PLC的基本概念可編程控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC）是一種專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的數(shù)字運算電子系統(tǒng),，用于執(zhí)行邏輯,、順序,、定時,、計數(shù)和算術(shù)運算等操作，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程,。PLC的**是其可編程性,，用戶可以根據(jù)需要編寫控制程序,，實現(xiàn)特定的控制邏輯。**2.PLC的工作原理**PLC的工作原理主要基于循環(huán)掃描,。當PLC投入運行時，它首先執(zhí)行初始化程序,，然后進行不斷的循環(huán)掃描,。在掃描過程中，PLC按順序執(zhí)行用戶程序,，完成輸入采樣,、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。這種循環(huán)掃描的工作方式保證了PLC對輸入狀態(tài)的實時響應(yīng)和對輸出狀態(tài)的及時更新,。3.PLC的硬件組成**PLC的硬件主要包括中央處理單元（CPU）、存儲器,、輸入/輸出接口電路,、電源,、通信接口等部分,。其中，CPU是PLC的**,，負責(zé)執(zhí)行用戶程序和處理數(shù)據(jù),；存儲器用于存儲用戶程序,、數(shù)據(jù)等信息；輸入/輸出接口電路負責(zé)與外部設(shè)備連接,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出；電源為PLC提供穩(wěn)定的工作電壓,；通信接口用于實現(xiàn)PLC與其他設(shè)備或系統(tǒng)的通信。模塊輸出電流的規(guī)格很多,，應(yīng)根據(jù)實際負載電流的大小選擇,。6ES7331-7KF02-4AB2

    SIMATICS7-1500是一個模塊化控制系統(tǒng)，適用于離散自動化領(lǐng)域內(nèi)的各種自動化應(yīng)用,。模塊化,、無風(fēng)扇設(shè)計、易于實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得SIMATICS7-1500成為中,、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案,。SIMATICS7-1500的應(yīng)用領(lǐng)域包括：?特殊機械?紡織機械?包裝機械?通用機械工程?控制器制造?機床制造?安裝系統(tǒng)?電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè),。?汽車?水/污水?食品與飲料提供了具有不同性能水平的多種CPU以及一個包含許多便利功能的模塊系列。故障安全CPU便于在故障安全應(yīng)用中使用,。由于具有模塊化的設(shè)計,，用戶可以采用其應(yīng)用所需的模塊。任務(wù)擴展時,，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。SIMATICS7-1500具有較高的電磁兼容性,、抗沖擊性及抗振性，工業(yè)強度高,，可實現(xiàn)通用,。設(shè)計概述S7-1500自動化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu),，可包含多32個模塊。它擁有豐富的模塊,，這些模塊可進行各種組合。S7-1500自動化系統(tǒng)支持單層配置,，其中的所有模塊均安裝在一個DIN導(dǎo)軌上（請參見手冊以了解要求）,。6ES7331-7KF02-4AB2輸入接線與輸出接線的電纜應(yīng)分開設(shè)置,。

    近,，PLCs在個人電腦上使用應(yīng)用軟件編程，現(xiàn)在用圖形代替字符符號來表示邏輯,。計算機通過USB,、以太網(wǎng)、RS-232,、RS-485或RS-422電纜連接到PLC,。編程軟件允許對梯形邏輯進行輸入和編輯。在一些軟件包中,，也可以在函數(shù)框圖,、順序流程圖和結(jié)構(gòu)化文本中查看和編輯程序。一般來說,，該軟件提供了對PLC軟件進行調(diào)試和故障排除的功能,，例如，通過突出顯示在操作過程中或通過模擬顯示當前狀態(tài)的部分邏輯,。該軟件將上傳和下載PLC程序,，用于備份和恢復(fù)。在一些可編程控制器的模型中,，程序從個人電腦轉(zhuǎn)到PLC,，通過編程板將程序?qū)懭胍粋€可移動的芯片，例如EPROM,。在PLC中有兩種類型的接觸,，它們通常是打開的，通常是關(guān)閉的開關(guān),。通常開放的接觸意味著在按壓/關(guān)閉時接觸,，而通常閉合的接觸在打開/不按壓時打開。觸點真實世界輸入的狀態(tài),，如傳感器,，開關(guān)，如果零件是現(xiàn)在的,，空的,，滿的等。PLC也包括線圈,，它是輸出,，如電機，泵，燈,，定時器等,。它們也可以用作梯形圖中其他的梯級的輸入。

4.PLC的構(gòu)成4.1I/O模塊I/O分為開關(guān)量輸入,，開關(guān)量輸出,，模擬量輸入，模擬量輸出等模塊,。PLC與電氣回路的接口,，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng),，輸出模塊相反4.2CPUCPU是PLC的**,，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU,，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中,。同時,，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后,，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路,。CPU主要由運算器,、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù),、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成,，CPU單元還包括**芯片、總線接口及有關(guān)電路,，是PLC不可缺少的組成單元。在設(shè)計時,，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開關(guān)代替機械限位開關(guān),。

PLC的存儲器可分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，而用戶程序存儲器又包括用戶程序存儲區(qū)和用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū),。（1）系統(tǒng)程序存儲器通常采用ROM或EPROM芯片存儲器,。用于存放PLC生產(chǎn)廠商長久存儲的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。（2）用戶存儲區(qū)主要存放用戶已編制好的程序或正在調(diào)試的程序,。一般采用EPROM或E2PROM存儲器,，用戶可檫除重新編程。（3）用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)通常采用RAM存儲器,，為防止掉電時信息丟失,，有后備電源做保護。 通信模塊對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng))來講,，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先,，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的,，以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次,，針對不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求,，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標準的協(xié)議,、機制的前提下進行,；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本,、設(shè)備兼容性,、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題。依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速有效地收集,、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù),。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越***,。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息,，形成一個統(tǒng)一的整體,，實現(xiàn)分散集中控制。PLC具有通用性強,、使用方便,、適應(yīng)面廣、可靠性高,、抗干擾能力強,、編程簡單等特點。6ES7223-1PM22-0XA0模塊控制器

整體式PLC一般還可配備特殊功能單元,，如模擬量單元,、位置控制單元等,，使其功能得以擴展。6ES7331-7KF02-4AB2

數(shù)字輸出數(shù)字輸出端數(shù)量4● 其中的快速輸出端4; 100 KHz 脈沖序列輸出感應(yīng)式關(guān)閉電壓的限制L+ (-48 V)輸出端的通斷能力● 電阻負載時的最大值0.5 A● 照明負載時的最大值5 W輸出電壓● 對于信號“0”的最大值0.1 V; 附帶 10 kOhm 負載● 對于信號 “1”,，最小值20 V輸出電流● 對于信號“1”的額定值0.5 A● 針對信號“0”的剩余電流,，最大值0.1 mA電阻負載時的輸出延遲● 從 “0” 到“1”，最大值1 μs● 從 ”1” 到“0”,，最大值5 μs開關(guān)頻率● 電阻負載的脈沖輸出端,，最大值100 kHz繼電器輸出端● 繼電器輸出端數(shù)量0導(dǎo)線長度● 屏蔽，最大值500 m● 未屏蔽,，最大值150 m

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