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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(jiǎn)稱PLC）是一種專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，用于執(zhí)行邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入/輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)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(shí)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(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，它首先執(zhí)行初始化程序，然后進(jìn)行不斷的循環(huán)掃描。在掃描過(guò)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(gè)階段。這種循環(huán)掃描的工作方式保證了PLC對(duì)輸入狀態(tài)的實(shí)時(shí)響應(yīng)和對(duì)輸出狀態(tài)的及時(shí)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(chǔ)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(fù)責(zé)執(zhí)行用戶程序和處理數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)用戶程序、數(shù)據(jù)等信息；輸入/輸出接口電路負(fù)責(zé)與外部設(shè)備連接，實(shí)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(shí)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(shí)際負(fù)載電流的大小選擇。6ES7331-7KF02-4AB2

    SIMATICS7-1500是一個(gè)模塊化控制系統(tǒng)，適用于離散自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的各種自動(dòng)化應(yīng)用。模塊化、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)、易于實(shí)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(jì)、用戶友好的解決方案。SIMATICS7-1500的應(yīng)用領(lǐng)域包括：?特殊機(jī)械?紡織機(jī)械?包裝機(jī)械?通用機(jī)械工程?控制器制造?機(jī)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(gè)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(jì)，用戶可以采用其應(yīng)用所需的模塊。任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過(guò)使用附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行升級(jí)。SIMATICS7-1500具有較高的電磁兼容性、抗沖擊性及抗振性，工業(yè)強(qiáng)度高，可實(shí)現(xiàn)通用。設(shè)計(jì)概述S7-1500自動(dòng)化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu)，可包含多32個(gè)模塊。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)行各種組合。S7-1500自動(dòng)化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個(gè)DIN導(dǎo)軌上（請(qǐng)參見(jiàn)手冊(cè)以了解要求）。6ES7331-7KF02-4AB2輸入接線與輸出接線的電纜應(yīng)分開(kāi)設(shè)置。

    近，PLCs在個(gè)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(hào)來(lái)表示邏輯。計(jì)算機(jī)通過(guò)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(duì)梯形邏輯進(jìn)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(lái)說(shuō)，該軟件提供了對(duì)PLC軟件進(jìn)行調(diào)試和故障排除的功能，例如，通過(guò)突出顯示在操作過(guò)程中或通過(guò)模擬顯示當(dāng)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(gè)人電腦轉(zhuǎn)到PLC，通過(guò)編程板將程序?qū)懭胍粋€(gè)可移動(dòng)的芯片，例如EPROM。在PLC中有兩種類型的接觸，它們通常是打開(kāi)的，通常是關(guān)閉的開(kāi)關(guān)。通常開(kāi)放的接觸意味著在按壓/關(guān)閉時(shí)接觸，而通常閉合的接觸在打開(kāi)/不按壓時(shí)打開(kāi)。觸點(diǎn)真實(shí)世界輸入的狀態(tài)，如傳感器，開(kāi)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(jī)，泵，燈，定時(shí)器等。它們也可以用作梯形圖中其他的梯級(jí)的輸入。

4.PLC的構(gòu)成4.1I/O模塊I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入，開(kāi)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(guò)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(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)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(gè)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(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中。同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)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(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)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(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開(kāi)關(guān)代替機(jī)械限位開(kāi)關(guān)。

PLC的存儲(chǔ)器可分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器，而用戶程序存儲(chǔ)器又包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器通常采用ROM或EPROM芯片存儲(chǔ)器。用于存放PLC生產(chǎn)廠商長(zhǎng)久存儲(chǔ)的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。（2）用戶存儲(chǔ)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(chǔ)器，用戶可檫除重新編程。（3）用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)通常采用RAM存儲(chǔ)器，為防止掉電時(shí)信息丟失，有后備電源做保護(hù)。 通信模塊對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程(特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng))來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開(kāi)放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)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(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題。依靠先進(jìn)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(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)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(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。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(kuò)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(fù)載時(shí)的最大值0.5 A● 照明負(fù)載時(shí)的最大值5 W輸出電壓● 對(duì)于信號(hào)“0”的最大值0.1 V; 附帶 10 kOhm 負(fù)載● 對(duì)于信號(hào) “1”，最小值20 V輸出電流● 對(duì)于信號(hào)“1”的額定值0.5 A● 針對(duì)信號(hào)“0”的剩余電流，最大值0.1 mA電阻負(fù)載時(shí)的輸出延遲● 從 “0” 到“1”，最大值1 μs● 從 ”1” 到“0”，最大值5 μs開(kāi)關(guān)頻率● 電阻負(fù)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(zhǎng)度● 屏蔽，最大值500 m● 未屏蔽，最大值150 m

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