PLC及模組的簡介教材課件

報告主題﹕PLC及模組的簡介報告單位﹕CCT20技朮士報告人姓名﹕李劍靈報告時間﹕2004/07/30查檢項(xiàng)目報告人自我查檢課級主管查檢部門主管查檢廠/處長查檢1、是否遵照公司系統(tǒng)制度及其它相關(guān)規(guī)定制作報告□是□否，請修改報告□是□否，請修改報告□是□否，請修改報告□是□否，請修改報告2、報告內(nèi)容是否逐級審核□是□否，請審核後再報告□是□否，請審核後再報告□是□否，請審核後再報告□是□否，請審核後再報告簽名確認(rèn)報告李劍靈主管主管主管報告主題﹕PLC及模組的簡介報告單位﹕CCT20技朮士查1一、PLC的工作原理二、PLC的分類及使用報告內(nèi)容三、PLC的選用一、PLC的工作原理二、PLC的分類及使用報告內(nèi)容2一.PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的：（1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。（2）PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))不會立即動作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時才會動作。一.PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的3為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機(jī)的運(yùn)行方式---掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。1、掃描技術(shù)當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控4

（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（1）輸入采樣階段5

（1）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。比較下二個程序的異同：

程序1：（1）輸出刷新階段程序1：6程序2：這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果完全一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程卻不一樣。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。這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。程序2：這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果完全一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程7一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。

2、PLC的I/O響應(yīng)時間為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即8以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。所謂I/O響應(yīng)時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時間。其最短的I/O響應(yīng)時間與最長的I/O響應(yīng)時間如圖所示：最短I/O響應(yīng)時間：最長I/O響應(yīng)時間：以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計算機(jī)構(gòu)成9以上是一般的PLC的工作原理，但在現(xiàn)代出現(xiàn)的比較先進(jìn)的PLC中，輸入映像刷新循環(huán)、程序執(zhí)行循環(huán)和輸出映像刷新循環(huán)已經(jīng)各自獨(dú)立的工作，提高了PLC的執(zhí)行效率。在實(shí)際的工控應(yīng)用之中，編程人員應(yīng)當(dāng)知道以上的工作原理，才能編寫出質(zhì)量好、效率高的工藝程序。以上是一般的PLC的工作原理，但在現(xiàn)代出現(xiàn)的比較先進(jìn)的PLC10分類:

二.PLC的分類及使用PLC組成：中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入/輸出單元（I/O單元）、電源、編程器等；

PLC分類：按照結(jié)構(gòu)形成分為整體式和模塊式；按照輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)分為小、中和大型。

使用:

1、選型

在PLC選型是時主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。

PLC輸入/輸出點(diǎn)確定：I/O點(diǎn)數(shù)選擇時要留出適當(dāng)余量；

PLC存儲容量：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時容量應(yīng)選擇大一些；

存儲維持時間：一般存儲約保持1~3年（與使用次數(shù)有關(guān)）。若要長期或掉電保持應(yīng)選用EEPROM存儲（不需備用電源），也可選外用存儲卡盒；

PLC的擴(kuò)展：可通過增加擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展單元與主單元連接的方式。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元、輸入/輸出一體單元。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動能力時應(yīng)選用帶電源的擴(kuò)展模塊或另外加電源模塊給以支持；

分類:二.PLC的分類及使用PL11PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可通過RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉(zhuǎn)換適配器連接、調(diào)制解調(diào)通訊連接等方式；一臺計算機(jī)與多臺PLC聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器、網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進(jìn)行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜；PLC之間互聯(lián)時可通過專用通訊電纜直接連接、通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)線連接等方式。

2、充分合理利用軟、硬件資源

不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；

多重指令控制一個任務(wù)時，可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點(diǎn)；

盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。同時也減少硬件投入，降低了成本；

條件允許的情況下最好獨(dú)立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護(hù)其它輸出回路；當(dāng)一個輸出點(diǎn)出現(xiàn)故障時只會導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控；

輸出若為正/反向控制的負(fù)載，不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負(fù)載在兩方向動作；

PLC緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷，以確保安全。3、使用注意事項(xiàng)

接地端子應(yīng)獨(dú)立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm2；

PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC12輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；

一般PLC均有一定數(shù)量的占有點(diǎn)數(shù)（即空地址接線端子），不要將線接上；

輸出有繼電器型，晶體管型（高速輸出時宜選用），輸出可直接帶輕負(fù)載（LED指示燈等）；

PLC輸出電路中沒有保護(hù)，因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置，防止負(fù)載短路造成損壞PLC;

輸入、輸出信號線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號，產(chǎn)生誤動作；信號傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地；為保證信號可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi)；擴(kuò)展電纜易受噪聲電干擾，應(yīng)遠(yuǎn)離動力線、高壓設(shè)備等。

輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間；

PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。

4、故障檢查與排除

（1）故障顯示

①設(shè)計時可使每一個故障點(diǎn)均有信號表示。優(yōu)點(diǎn)是直觀便于檢查，缺點(diǎn)是程序復(fù)雜且輸出單元占用較多，投資較大；

②設(shè)計時也可將所有故障點(diǎn)均由一個信號表示。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約成本，減少了對輸出單元的占有，缺點(diǎn)是具體故障回路不能直接判斷出；③設(shè)計時還可將性質(zhì)類似的一組故障點(diǎn)設(shè)成一個輸出信號表示。輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；

13以上三種方案各有利弊，在條件允許、并且每個回路均很重要，要求必須快速準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)時采用第一種方案較好；一般情況下采用第三種方案比較好，由于故障分類報警顯示，就可直接判斷出故障性質(zhì)，知道會對設(shè)備或工業(yè)過程造成何種影響，可立即采取相應(yīng)措施加以處理，同時再結(jié)合其它現(xiàn)象、因素、另一組或幾組報警條件將具體故障點(diǎn)從此類中劃分出來。整個PLC內(nèi)部程序、外部輸出點(diǎn)及接線增加不多，性能價格比較高。

（2）輸入、輸出故障的排除

一般PLC均有LED指示燈可以幫助檢查故障是否由外部設(shè)備引起。不論在模擬調(diào)試還是實(shí)際應(yīng)用中，若系統(tǒng)某回路不能按照要求動作，首先應(yīng)檢查PLC輸入開關(guān)電接觸點(diǎn)是否可靠（一般可通過查看輸入LED指示燈或直接測量輸入端），若輸入信號未能傳到PLC，則應(yīng)去檢查輸入對應(yīng)的外部回路；若輸入信號已經(jīng)采集到，則再看PLC是否有相應(yīng)輸出指示，若沒有，則是內(nèi)部程序問題或輸出LED指示燈問題；若輸出信號已確信發(fā)出，則應(yīng)去檢查外部輸出回路（從PLC輸出往后檢查）。

在輸出回路中，由于短路或其它原因造成PLC輸出點(diǎn)在內(nèi)部粘滯，只需將其接線換至另一予留的空接線點(diǎn)上，同時修改相應(yīng)程序，將原輸出標(biāo)號改為新地址號即可。

PLC雖然適合工業(yè)現(xiàn)場，使用中也應(yīng)注意盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進(jìn)入控制器。以上三種方案各有利弊，在條件允許、并且每個回路均很重要，要求14

三.PLC的選用１機(jī)型的選擇ＰＬＣ機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ。對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)ＰＩＤ運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全ＰＬＣ的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。根據(jù)不同的應(yīng)用對象，表１列出了ＰＬＣ的幾種功能選擇。

表1PLC的功能及應(yīng)用場合 三.PLC的選用１機(jī)型的選擇ＰＬＣ機(jī)型選擇的基本原則是15序號應(yīng)用對象功

能

要

求應(yīng)

用

場

合1替代繼電器繼電器觸點(diǎn)輸入/輸出、邏輯線圈、定時器、計數(shù)器替代傳統(tǒng)使用的繼電器，完成條件控制和時序控制功能2數(shù)學(xué)運(yùn)算四則數(shù)學(xué)運(yùn)算、開方、對數(shù)、函數(shù)計算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算設(shè)定值控制、流量計算；PID調(diào)節(jié)、定位控制和工程量單位換算3數(shù)據(jù)傳送寄存器與數(shù)據(jù)表的相互傳送等數(shù)據(jù)庫的生成、信息管理、BAT-CH（批量）控制、診斷和材料處理等4矩陣功能邏輯與、邏輯或、異或、比較、置位（位修改）、移位和變反等這些功能通常按“位”操作，一般用于設(shè)備診斷、狀態(tài)監(jiān)控、分類和報警處理等5高級功能表與塊間的傳送、校驗(yàn)和、雙倍精度運(yùn)算、對數(shù)和反對數(shù)、平方根、PID調(diào)節(jié)等通信速度和方式、與上位計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器等6診斷功能PLC的診斷功能有內(nèi)診斷和外診斷兩種。內(nèi)診斷是PLC內(nèi)部各部件性能和功能的診斷，外診斷是中央處理機(jī)與I/O模塊信息交換的診斷--7串行接口（RS-232C）一般中型以上的PLC都提供一個或一個以上串行標(biāo)準(zhǔn)接口（RS-232C），以例連接打印機(jī)、CRT、上位計算機(jī)或另一臺PLC--8通信功能現(xiàn)在的PLC能夠支持多種通信協(xié)議。比如現(xiàn)在比較流行的工業(yè)以太網(wǎng)等對通信有特殊要求的用戶序號應(yīng)用對象功

能

要

求應(yīng)

用

場

合1替代16對于一個大型企業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的ＰＬＣ模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此，配以上位計算機(jī)后即可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺ＰＬＣ聯(lián)成一個多級分布式控制系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。

２輸入／輸出的選擇ＰＬＣ是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過Ｉ／Ｏ接口模塊來實(shí)現(xiàn)的。通過Ｉ／Ｏ接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制信息對被控對象進(jìn)行控制。同時通過Ｉ／Ｏ接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，從而驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。ＰＬＣ從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需經(jīng)過一定距離，為了確保這些信息的正確無誤，ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要，一般情況下，ＰＬＣ都有許多Ｉ／Ｏ接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其它一些特殊模塊，使用時應(yīng)根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。２．１確定Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)對于一個大型企業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的Ｐ17根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)時應(yīng)再增加１０％～２０％的備用量，以便隨時增加控制功能。對于一個控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。表２列出了典型傳動設(shè)備及常用電氣元件所需的開關(guān)量的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)。

表2典型傳動設(shè)備及常用電氣元件所需的開關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)序號電氣設(shè)備、元件輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)序號電氣設(shè)備、元件輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)1Y-起動的籠型異步電動機(jī)438光電管開關(guān)2-2單向運(yùn)行的籠型異步電動機(jī)419信號燈-13單向運(yùn)行的籠型異步電動機(jī)5210撥碼開關(guān)4-4單向變極電動機(jī)5311三檔波段開關(guān)3-5可逆變極電動機(jī)6412行程開關(guān)1-6單線圈電磁閥3113接近開關(guān)1-7雙線圈電磁閥2214制動器-1根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)時應(yīng)再增加１０％～18２．２開關(guān)量輸入／輸出通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入／輸出接口可從傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開／關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報警器、電動機(jī)起動器等）接收信號。典型的交流輸入／輸出信號為２４～２４０Ｖ，直流輸入／輸出信號為５～２４０Ｖ。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的。如用于消除錯誤信號的抖動電路；免于較大瞬態(tài)過電壓的浪涌保護(hù)電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都設(shè)有可選的隔離電路。在評估離散輸出時，應(yīng)考慮熔絲、瞬時浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路。熔絲電路也許在開始時花費(fèi)較多，但可能比在外部安裝熔絲耗資要少。２．３模擬量輸入／輸出模擬量輸入／輸出接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號。這些接口可用于測量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。這些接口的典型量程為－１０～＋１０Ｖ、０～＋１０Ｖ、４～２０ｍＡ或１０～５０ｍＡ。一些制造廠家在ＰＬＣ上設(shè)計有特殊模擬接口，因而可接收低電平信號如ＲＴＤ、熱電偶等。一般來說，這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或ＲＴＤ混合信號。２．２開關(guān)量輸入／輸出19２．４特殊功能輸人／輸出在選擇一臺ＰＬＣ時，用戶可能會面臨一些特殊類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)Ｉ／Ｏ實(shí)現(xiàn)的Ｉ／Ｏ限定如定位、快速輸入、頻率等。此時用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供有特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而使ＣＰＵ從耗時的任務(wù)處理中解脫出來。２．５智能式輸入／輸出當(dāng)前，ＰＬＣ的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的輸入／輸出模塊。一般智能式輸入／輸出模塊本身帶有處理器，可對輸入或輸出信號作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送入ＣＰＵ或直接輸出，這樣可提高ＰＬＣ的處理速度并節(jié)省存儲器的容量。智能式輸入／輸出模塊有高速計數(shù)器（可作加法計數(shù)或減法計數(shù)）、凸輪模擬器（用作絕對編碼輸人）、帶速度補(bǔ)償?shù)耐馆喣M器、單回路或多回路的ＰＩＤ調(diào)節(jié)器、ＡＳＣＩＩ／ＢＡＳＩＣ處理器、ＲＳ—２３２Ｃ／４２２接口模塊等。表３歸納了選擇Ｉ／Ｏ模塊的一般規(guī)則。

表3選擇PLC的I/O接口模塊的一般規(guī)則２．４特殊功能輸人／輸出20I/O模塊類型現(xiàn)場設(shè)備或操作（舉例）說

明離散輸入模塊和I/O模塊選擇開關(guān)、按鈕、光電開關(guān)、限位開關(guān)、電路斷路器、接近開關(guān)、液位開關(guān)、電動機(jī)起動器觸點(diǎn)、繼電器觸點(diǎn)、撥盤開關(guān)輸入模塊用于接收ON/OFF或OPENED/CLOSED（開/關(guān)）信號，離散信號可以是直流的，也可以是交流的離散輸出模塊和I/O模塊報警器、控制繼電器、風(fēng)扇、指示燈，揚(yáng)聲器、閥門、電動機(jī)起動器、電磁線圈輸出模塊用于將信號傳遞到ON/OFF或OPENED/CLOSED（開/關(guān)）設(shè)備。離散信號可以是交流或直流模擬量輸入模塊溫度變送器、壓力變送器、濕度變送器、流量變送器、電位器將連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成PLC處理器可接受的輸入值模擬量輸出模塊模擬量閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、圖表記錄器、電動機(jī)驅(qū)動器、模擬儀表將PLC處理器的輸出轉(zhuǎn)為現(xiàn)場設(shè)備使用的模擬量信號（通常是通過變送器進(jìn)行）特種I/O模塊電阻、電偶、編碼器、流量計、I/O通信、ASCII、RF型設(shè)備、稱重計、條形碼閱讀器、標(biāo)簽閱讀器、顯示設(shè)備通常用作位置控制、PID和外部設(shè)備通信等專門用途３ＰＬＣ存儲器類型及容量選擇ＰＬＣ系統(tǒng)所用的存儲器基本上由ＰＲＯＭ、Ｅ-ＰＲＯＭ及ＰＡＭ三種類型組成，存儲容量則隨機(jī)器的大小變化，一般小型機(jī)的最大存儲能力低于６ｋＢ，中型機(jī)的最大存儲能力可達(dá)６４ｋＢ，I/O模塊類型現(xiàn)場設(shè)備或操作（舉例）說

明離散輸入模塊21大型機(jī)的最大存儲能力可上兆字節(jié)。使用時可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲需要來選用合適的機(jī)型，必要時也可專門進(jìn)行存儲器的擴(kuò)充設(shè)計。ＰＬＣ的存儲器容量選擇和計算的第一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)精確計算存儲器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按照表４的公式來估算。為了使用方便，一般應(yīng)留有２５％～３０％的裕量，獲取存儲容量的最佳方法是生成程序，即用了多少字。知道每條指令所用的字?jǐn)?shù)，用戶便可確定準(zhǔn)確的存儲容量。表４同時給出了存儲器容量的估算方法。

表4控制目的估算存儲器容量的方法控制目的公

式說

明代替繼電路M=Km（10DI+5D0）DI為數(shù)字（開關(guān)）量輸入信號；Do為數(shù)字（開關(guān)）量輸出信號；AI為模擬量輸入信號；Km為每個接點(diǎn)所點(diǎn)存儲器字節(jié)數(shù)；M為存儲器容量模擬量控制M=Km(10DI+5Do+100AI)多路采樣控制M=Km[10DI+5Do+100AI+(1+采樣點(diǎn)×0.25]大型機(jī)的最大存儲能力可上兆字節(jié)。使用時可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存22４軟件選擇在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，ＰＬＣ的編程問題是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對所選擇ＰＬＣ產(chǎn)品的軟件功能有所了解。通常情況下，一個系統(tǒng)的軟件總是用于處理控制器具備的控制硬件的。但是，有些應(yīng)用系統(tǒng)也需要控制硬件部件以外的軟件功能。例如，一個應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理操作的特殊控制或數(shù)據(jù)采集功能。指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣?shí)現(xiàn)控制程序所需的時間和程序執(zhí)行的時間。

５支撐技術(shù)條件的考慮選用ＰＬＣ時，有無支撐技術(shù)條件同樣是重要的選擇依據(jù)。支撐技術(shù)條件包括下列內(nèi)容：（１）編程手段●便攜式簡易編程器主要用于小型ＰＬＣ，其控制規(guī)模小，程序簡單，可用簡易編程器?！瘢茫遥跃幊唐鬟m用于大中型ＰＬＣ，除可用于編制和輸入程序外，還可編輯和打印程序文本。４軟件選擇23●由于ＩＢＭ—ＰＣ已得到普及推廣，ＩＢＭ—ＰＣ及其兼容機(jī)編程軟件包是ＰＬＣ很好的編程工具。目前，ＰＬＣ廠商都在致力于開發(fā)適用自己機(jī)型的ＩＢＭ—ＰＣ及其兼容機(jī)編程軟件包，并獲得了成功。（２）進(jìn)行程序文本處理●簡單程序文本處理以及圖、參量狀態(tài)和位置的處理，包括打印梯形邏輯；●程序標(biāo)注，包括觸點(diǎn)和線圈的賦值名、網(wǎng)絡(luò)注釋等，這對用戶或軟件工程師閱讀和調(diào)試程序非常有用?！駡D形和文本的處理。（３）程序儲存方式對于技術(shù)資料檔案和備用資料來說，程序的儲存方法有磁帶、軟磁盤或ＥＥＰＲＯＭ存儲程序盒等方式，具體選用哪種儲存方式，取決于所選機(jī)型的技術(shù)條件。（４）通信軟件包對于網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)或需用上位計算機(jī)管理的控制系統(tǒng)，有無通信軟件包是選用ＰＬＣ的主要依據(jù)。通信軟件包往往和通信硬件一起使用，如調(diào)制解調(diào)器等。６ＰＬＣ的環(huán)境適應(yīng)性●由于ＩＢＭ—ＰＣ已得到普及推廣，ＩＢＭ—ＰＣ及其兼容機(jī)編程24由于ＰＬＣ通常直接用于工業(yè)控制，生產(chǎn)廠都把它設(shè)計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種ＰＬＣ都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時，特別是在設(shè)計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要給予充分的考慮。一般ＰＬＣ及其外部電路（包括Ｉ／Ｏ模塊、輔助電源等）都能在表５所列的環(huán)境條件下可靠工作。

表5PLC的工作環(huán)境序

號項(xiàng)

目說

明1溫度工作溫度范圍為0～55℃，最高為60℃，貯存溫度范圍為-40～+85℃2濕度相對濕度5%～95%*無凝結(jié)霜）3振動和沖擊滿足國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)(盡量避免振動及撞擊)4環(huán)境周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體由于ＰＬＣ通常直接用于工業(yè)控制，生產(chǎn)廠都把它設(shè)計成能在惡劣的25報告主題﹕PLC及模組的簡介報告單位﹕CCT20技朮士報告人姓名﹕李劍靈報告時間﹕2004/07/30查檢項(xiàng)目報告人自我查檢課級主管查檢部門主管查檢廠/處長查檢1、是否遵照公司系統(tǒng)制度及其它相關(guān)規(guī)定制作報告□是□否，請修改報告□是□否，請修改報告□是□否，請修改報告□是□否，請修改報告2、報告內(nèi)容是否逐級審核□是□否，請審核後再報告□是□否，請審核後再報告□是□否，請審核後再報告□是□否，請審核後再報告簽名確認(rèn)報告李劍靈主管主管主管報告主題﹕PLC及模組的簡介報告單位﹕CCT20技朮士查26一、PLC的工作原理二、PLC的分類及使用報告內(nèi)容三、PLC的選用一、PLC的工作原理二、PLC的分類及使用報告內(nèi)容27一.PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的：（1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。（2）PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))不會立即動作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時才會動作。一.PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的28為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機(jī)的運(yùn)行方式---掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。1、掃描技術(shù)當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控29

（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（1）輸入采樣階段30

（1）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。比較下二個程序的異同：

程序1：（1）輸出刷新階段程序1：31程序2：這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果完全一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程卻不一樣。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。這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。程序2：這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果完全一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程32一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。

2、PLC的I/O響應(yīng)時間為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即33以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。所謂I/O響應(yīng)時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時間。其最短的I/O響應(yīng)時間與最長的I/O響應(yīng)時間如圖所示：最短I/O響應(yīng)時間：最長I/O響應(yīng)時間：以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計算機(jī)構(gòu)成34以上是一般的PLC的工作原理，但在現(xiàn)代出現(xiàn)的比較先進(jìn)的PLC中，輸入映像刷新循環(huán)、程序執(zhí)行循環(huán)和輸出映像刷新循環(huán)已經(jīng)各自獨(dú)立的工作，提高了PLC的執(zhí)行效率。在實(shí)際的工控應(yīng)用之中，編程人員應(yīng)當(dāng)知道以上的工作原理，才能編寫出質(zhì)量好、效率高的工藝程序。以上是一般的PLC的工作原理，但在現(xiàn)代出現(xiàn)的比較先進(jìn)的PLC35分類:

二.PLC的分類及使用PLC組成：中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入/輸出單元（I/O單元）、電源、編程器等；

PLC分類：按照結(jié)構(gòu)形成分為整體式和模塊式；按照輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)分為小、中和大型。

使用:

1、選型

在PLC選型是時主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。

PLC輸入/輸出點(diǎn)確定：I/O點(diǎn)數(shù)選擇時要留出適當(dāng)余量；

PLC存儲容量：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時容量應(yīng)選擇大一些；

存儲維持時間：一般存儲約保持1~3年（與使用次數(shù)有關(guān)）。若要長期或掉電保持應(yīng)選用EEPROM存儲（不需備用電源），也可選外用存儲卡盒；

PLC的擴(kuò)展：可通過增加擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展單元與主單元連接的方式。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元、輸入/輸出一體單元。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動能力時應(yīng)選用帶電源的擴(kuò)展模塊或另外加電源模塊給以支持；

分類:二.PLC的分類及使用PL36PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可通過RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉(zhuǎn)換適配器連接、調(diào)制解調(diào)通訊連接等方式；一臺計算機(jī)與多臺PLC聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器、網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進(jìn)行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜；PLC之間互聯(lián)時可通過專用通訊電纜直接連接、通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)線連接等方式。

2、充分合理利用軟、硬件資源

不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；

多重指令控制一個任務(wù)時，可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點(diǎn)；

盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。同時也減少硬件投入，降低了成本；

條件允許的情況下最好獨(dú)立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護(hù)其它輸出回路；當(dāng)一個輸出點(diǎn)出現(xiàn)故障時只會導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控；

輸出若為正/反向控制的負(fù)載，不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負(fù)載在兩方向動作；

PLC緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷，以確保安全。3、使用注意事項(xiàng)

接地端子應(yīng)獨(dú)立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm2；

PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC37輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；

一般PLC均有一定數(shù)量的占有點(diǎn)數(shù)（即空地址接線端子），不要將線接上；

輸出有繼電器型，晶體管型（高速輸出時宜選用），輸出可直接帶輕負(fù)載（LED指示燈等）；

PLC輸出電路中沒有保護(hù)，因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置，防止負(fù)載短路造成損壞PLC;

輸入、輸出信號線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號，產(chǎn)生誤動作；信號傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地；為保證信號可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi)；擴(kuò)展電纜易受噪聲電干擾，應(yīng)遠(yuǎn)離動力線、高壓設(shè)備等。

輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間；

PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。

4、故障檢查與排除

（1）故障顯示

①設(shè)計時可使每一個故障點(diǎn)均有信號表示。優(yōu)點(diǎn)是直觀便于檢查，缺點(diǎn)是程序復(fù)雜且輸出單元占用較多，投資較大；

②設(shè)計時也可將所有故障點(diǎn)均由一個信號表示。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約成本，減少了對輸出單元的占有，缺點(diǎn)是具體故障回路不能直接判斷出；③設(shè)計時還可將性質(zhì)類似的一組故障點(diǎn)設(shè)成一個輸出信號表示。輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；

38以上三種方案各有利弊，在條件允許、并且每個回路均很重要，要求必須快速準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)時采用第一種方案較好；一般情況下采用第三種方案比較好，由于故障分類報警顯示，就可直接判斷出故障性質(zhì)，知道會對設(shè)備或工業(yè)過程造成何種影響，可立即采取相應(yīng)措施加以處理，同時再結(jié)合其它現(xiàn)象、因素、另一組或幾組報警條件將具體故障點(diǎn)從此類中劃分出來。整個PLC內(nèi)部程序、外部輸出點(diǎn)及接線增加不多，性能價格比較高。

（2）輸入、輸出故障的排除

一般PLC均有LED指示燈可以幫助檢查故障是否由外部設(shè)備引起。不論在模擬調(diào)試還是實(shí)際應(yīng)用中，若系統(tǒng)某回路不能按照要求動作，首先應(yīng)檢查PLC輸入開關(guān)電接觸點(diǎn)是否可靠（一般可通過查看輸入LED指示燈或直接測量輸入端），若輸入信號未能傳到PLC，則應(yīng)去檢查輸入對應(yīng)的外部回路；若輸入信號已經(jīng)采集到，則再看PLC是否有相應(yīng)輸出指示，若沒有，則是內(nèi)部程序問題或輸出LED指示燈問題；若輸出信號已確信發(fā)出，則應(yīng)去檢查外部輸出回路（從PLC輸出往后檢查）。

在輸出回路中，由于短路或其它原因造成PLC輸出點(diǎn)在內(nèi)部粘滯，只需將其接線換至另一予留的空接線點(diǎn)上，同時修改相應(yīng)程序，將原輸出標(biāo)號改為新地址號即可。

PLC雖然適合工業(yè)現(xiàn)場，使用中也應(yīng)注意盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進(jìn)入控制器。以上三種方案各有利弊，在條件允許、并且每個回路均很重要，要求39

三.PLC的選用１機(jī)型的選擇ＰＬＣ機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ。對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)ＰＩＤ運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全ＰＬＣ的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。根據(jù)不同的應(yīng)用對象，表１列出了ＰＬＣ的幾種功能選擇。

表1PLC的功能及應(yīng)用場合 三.PLC的選用１機(jī)型的選擇ＰＬＣ機(jī)型選擇的基本原則是40序號應(yīng)用對象功

能

要

求應(yīng)

用

場

合1替代繼電器繼電器觸點(diǎn)輸入/輸出、邏輯線圈、定時器、計數(shù)器替代傳統(tǒng)使用的繼電器，完成條件控制和時序控制功能2數(shù)學(xué)運(yùn)算四則數(shù)學(xué)運(yùn)算、開方、對數(shù)、函數(shù)計算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算設(shè)定值控制、流量計算；PID調(diào)節(jié)、定位控制和工程量單位換算3數(shù)據(jù)傳送寄存器與數(shù)據(jù)表的相互傳送等數(shù)據(jù)庫的生成、信息管理、BAT-CH（批量）控制、診斷和材料處理等4矩陣功能邏輯與、邏輯或、異或、比較、置位（位修改）、移位和變反等這些功能通常按“位”操作，一般用于設(shè)備診斷、狀態(tài)監(jiān)控、分類和報警處理等5高級功能表與塊間的傳送、校驗(yàn)和、雙倍精度運(yùn)算、對數(shù)和反對數(shù)、平方根、PID調(diào)節(jié)等通信速度和方式、與上位計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器等6診斷功能PLC的診斷功能有內(nèi)診斷和外診斷兩種。內(nèi)診斷是PLC內(nèi)部各部件性能和功能的診斷，外診斷是中央處理機(jī)與I/O模塊信息交換的診斷--7串行接口（RS-232C）一般中型以上的PLC都提供一個或一個以上串行標(biāo)準(zhǔn)接口（RS-232C），以例連接打印機(jī)、CRT、上位計算機(jī)或另一臺PLC--8通信功能現(xiàn)在的PLC能夠支持多種通信協(xié)議。比如現(xiàn)在比較流行的工業(yè)以太網(wǎng)等對通信有特殊要求的用戶序號應(yīng)用對象功

能

要

求應(yīng)

用

場

合1替代41對于一個大型企業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的ＰＬＣ模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此，配以上位計算機(jī)后即可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺ＰＬＣ聯(lián)成一個多級分布式控制系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。

２輸入／輸出的選擇ＰＬＣ是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過Ｉ／Ｏ接口模塊來實(shí)現(xiàn)的。通過Ｉ／Ｏ接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制信息對被控對象進(jìn)行控制。同時通過Ｉ／Ｏ接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，從而驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。ＰＬＣ從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需經(jīng)過一定距離，為了確保這些信息的正確無誤，ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要，一般情況下，ＰＬＣ都有許多Ｉ／Ｏ接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其它一些特殊模塊，使用時應(yīng)根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。２．１確定Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)對于一個大型企業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的Ｐ42根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)時應(yīng)再增加１０％～２０％的備用量，以便隨時增加控制功能。對于一個控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。表２列出了典型傳動設(shè)備及常用電氣元件所需的開關(guān)量的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)。

表2典型傳動設(shè)備及常用電氣元件所需的開關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)序號電氣設(shè)備、元件輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)序號電氣設(shè)備、元件輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)1Y-起動的籠型異步電動機(jī)438光電管開關(guān)2-2單向運(yùn)行的籠型異步電動機(jī)419信號燈-13單向運(yùn)行的籠型異步電動機(jī)5210撥碼開關(guān)4-4單向變極電動機(jī)5311三檔波段開關(guān)3-5可逆變極電動機(jī)6412行程開關(guān)1-6單線圈電磁閥3113接近開關(guān)1-7雙線圈電磁閥2214制動器-1根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)時應(yīng)再增加１０％～43２．２開關(guān)量輸入／輸出通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入／輸出接口可從傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開／關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報警器、電動機(jī)起動器等）接收信號。典型的交流輸入／輸出信號為２４～２４０Ｖ，直流輸入／輸出信號為５～２４０Ｖ。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的。如用于消除錯誤信號的抖動電路；免于較大瞬態(tài)過電壓的浪涌保護(hù)電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都設(shè)有可選的隔離電路。在評估離散輸出時，應(yīng)考慮熔絲、瞬時浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路。熔絲電路也許在開始時花費(fèi)較多，但可能比在外部安裝熔絲耗資要少。２．３模擬量輸入／輸出模擬量輸入／輸出接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號。這些接口可用于測量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。這些接口的典型量程為－１０～＋１０Ｖ、０～＋１０Ｖ、４～２０ｍＡ或１０～５０ｍＡ。一些制造廠家在ＰＬＣ上設(shè)計有特殊模擬接口，因而可接收低電平信號如ＲＴＤ、熱電偶等。一般來說，這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或ＲＴＤ混合信號。２．２開關(guān)量輸入／輸出44２．４特殊功能輸人／輸出在選擇一臺ＰＬＣ時，用戶可能會面臨一些特殊類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)Ｉ／Ｏ實(shí)現(xiàn)的Ｉ／Ｏ限定如定位、快速輸入、頻率等。此時用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供有特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而使ＣＰＵ從耗時的任務(wù)處理中解脫出來。２．５智能式輸入／輸出當(dāng)前，ＰＬＣ的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的輸入／輸出模塊。一般智能式輸入／輸出模塊本身帶有處理器，可對輸入或輸出信號作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送入ＣＰＵ或直接輸出，這樣可提高ＰＬＣ的處理速度并節(jié)省存儲器的容量。智能式輸入／輸出模塊有高速計數(shù)器（可作加法計數(shù)或減法計數(shù)）、凸輪模擬器（用作絕對編碼輸人）、帶速度補(bǔ)償?shù)耐馆喣M器、單回路或多回路的ＰＩＤ調(diào)節(jié)器、ＡＳＣＩＩ／ＢＡＳＩＣ處理器、ＲＳ—２３２Ｃ／４２２接口模塊等。表３歸納了選擇Ｉ／Ｏ模塊的一般規(guī)則。

表3選擇PLC的I/O接口模塊的一般規(guī)則２．４特殊功能輸人／輸出45I/O模塊類型現(xiàn)場設(shè)備或操作（舉例）說

明離散輸入模塊和I/O模塊選擇開關(guān)、按鈕、光電開關(guān)、限位開關(guān)、電路斷路器、接近開關(guān)、液位開關(guān)、電動機(jī)起動器觸點(diǎn)、繼電器觸點(diǎn)、撥盤開關(guān)輸入模塊用于接收ON/OFF或OPENED/CLOSED（開/關(guān)）信號，離散信號可以是直流的，也可以是交流的離散輸出模塊和I/O模塊報警器、控制繼電器、風(fēng)扇、指示燈，揚(yáng)聲器、閥門、電動機(jī)起動器、電磁線圈輸出模塊用于將信號傳遞到ON/OFF或