西門子軟件6AV63812BK074AV0

    3、可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。    PLC的外部設(shè)備主要是指控制系統(tǒng)中的輸入輸出設(shè)備，其中輸人設(shè)備是對系統(tǒng)發(fā)出各種控制信號的主令

與所有小型機(jī)一樣，CPM1A系列PLC采用整體式結(jié)構(gòu)， 內(nèi)部由基本單元、電源、系統(tǒng)程序區(qū)、用戶程序區(qū)、輸入/輸出接口、I/O擴(kuò)展單元、編程器接口及其它外部設(shè)備組成。

1．基本單元

CPM1A系列整體式PLC的基本單元又稱主機(jī)單元，內(nèi)含CPU，可以單獨(dú)使用，是PLC控制系統(tǒng)*的部分，其外部連接口主要有I/O接線端子、各種外連插座或插槽，以及各種運(yùn)行信號指示燈等部分。I/O接線端子可直接用來連接控制現(xiàn)場的輸入信號（開關(guān)、按鈕等）和被控執(zhí)行部件（接觸器、電磁閥等），總的I/O端子數(shù)量就稱I/O點(diǎn)數(shù)，CPM1A系列整體式CPU可分作10點(diǎn)、20點(diǎn)、30點(diǎn)、40點(diǎn)。

在CPM1A系列PLC主機(jī)面板上有兩個隱藏式插槽。一個是通訊編程器插槽，插接手持式編程器即可進(jìn)行編程和現(xiàn)場調(diào)試，或配接一個適配器RS-232即可與個人計算機(jī)（PC機(jī)）連接，在Windows系統(tǒng)平臺下可直接用梯形圖進(jìn)行編程操作，大大改進(jìn)了編程環(huán)境，并可以進(jìn)行實時監(jiān)控和調(diào)試。另一個是I/O擴(kuò)展插槽，可用于連接I/O擴(kuò)展單元。

CPU主機(jī)面板上設(shè)有若干LED指示燈，其燈亮、閃爍表示單元狀態(tài)見表4-1：

表4-1   CPU主機(jī)面板LED指示燈狀態(tài)指示

2．I/O擴(kuò)展單元

I/O擴(kuò)展單元主要用于增加PLC系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)以滿足實際應(yīng)用的需要，I/O擴(kuò)展單元與CPU單元相似，體積稍小。它沒有CPU，不能單獨(dú)使用，只有I/O擴(kuò)展插槽而沒有通信編程器插槽。在它的左右兩側(cè)設(shè)有I/O連接插座，當(dāng)CPU單元需要擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)時，可直接采用帶扁平電纜的插頭連接即可。輸入、輸出端子分別連接輸入或輸出電路，其對應(yīng)LED顯示燈亮、滅分別表示輸入或輸出的接通狀態(tài)。擴(kuò)展單元的I/O點(diǎn)數(shù)分別為12點(diǎn)/8點(diǎn)，只有I/O為30點(diǎn)和40點(diǎn)的CPU單元才能擴(kuò)展，且多連接3個I/O擴(kuò)展單元。

3．編程器

CPM1A系列小型機(jī)可采用多種編程設(shè)備進(jìn)行編程，在現(xiàn)場調(diào)試和編程比較常用的是手持式編程器。這種編程器體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、便于攜帶。它通過連接電纜直接插入編程器槽，在距主機(jī)一定距離處即可進(jìn)行編程。利用手持式編程器可進(jìn)行用戶程序的輸入，修改，調(diào)試以及對系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控等操作。手持式編程器只能用助記符號指令輸入程序，而不能直接顯示梯形圖。

CPM1A系列PLC也可以采用計算機(jī)進(jìn)行編程和實時監(jiān)控，OMRON公司SYSMAC C系列PLC配備編程軟件CX-Programmer。

西門子軟件6AV63812BK074AV0PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器(即硬件繼電器)，而是在軟件中使用的編程元件。每一編程元件與PLC存儲器中元件映像寄存器的二個存儲單元相對應(yīng)。以輔助繼電器為例，如果該存儲單元為0狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的編程元件的線圈“斷電”，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，稱該編程元件為0狀態(tài)，或稱該編程元件為OFF(斷開)。該存儲單元如果為1狀態(tài)，對應(yīng)編程元件的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱該編程元件為l狀態(tài)，或稱該編程元件為ON(接通)。

    2)根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的ON/OFF狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。邏輯解算是按梯形圖中從上到下、從左至右的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。

    3)梯形圖中各編程元件的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均可以無限多次地使用。

    4)輸入繼電器的狀態(tài)地取決于對應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。

 = 1 * GB3 ① 本系統(tǒng)為液位的雙位控制系統(tǒng)。液位可分四段設(shè)定和顯示，在低液位時自動啟泵，當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時自動停泵。

 = 2 * GB3 ② 采用IL/ILC分支指令，通過0008旋鈕實現(xiàn)手動/自動兩種功能的選擇，當(dāng)0008旋鈕閉合時，自動指示燈亮，系統(tǒng)執(zhí)行IL/ILC分支內(nèi)程序，完成自動監(jiān)控；當(dāng)0008旋鈕打開時，手動指示燈亮，系統(tǒng)執(zhí)行分支外程序，通過0010、0011旋鈕實現(xiàn)手動啟泵、停泵。

 = 3 * GB3 ③ 液位由0004~0007旋鈕分低、較低、較高、四段設(shè)采用內(nèi)部閃爍內(nèi)標(biāo)1902，以1S為周期閃爍；若液位到達(dá)設(shè)定值時，自動停泵，并設(shè)置電子音響報警，報警聲設(shè)計為響3S停2S，循環(huán)30S后自停，或在30S內(nèi)按0009確認(rèn)按鈕停音響，指示燈傳平光。電子音響報警和泵的啟停同樣考慮液位的波動影響，設(shè)計時采用KEEP保持指令和DIFU微分指令聯(lián)合使用。

 西門子6AV63812BF074AV0= 6 * GB3 ⑥ *開車時，液位低于或高于低液位時，需先手動啟泵，再切換成自動運(yùn)行；或*入試驗方式，按低液位試驗按鈕啟動料泵，再進(jìn)入自動運(yùn)行方式。

 PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗*力，平均*時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC大用戶*為較可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 

  5．系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 

    PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。 

    PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計法來設(shè)計。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如果掌握了正確的設(shè)計方法，設(shè)計梯形圖的時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 

    可以在實驗室模擬調(diào)試PLC的用戶程序，輸入信號用小開關(guān)來模擬，可通過PLC發(fā)光二極管觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得 

  6．修工作量小，修方便 

    PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。 

  7．體積小，能耗低 

    對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PIC的體積僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的l/2~1/10。 

    PLC控制系統(tǒng)的配線比繼電器控制系統(tǒng)的少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少很多安裝接線工時，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。

所謂程序編制，就是用戶根據(jù)控制對象的要求，利用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較常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯(lián)合使用。

1） 梯形圖（語言）

梯形圖是一種從繼電接觸控制電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(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語和符號，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，直觀易懂。

梯形圖中常用        圖形符號分別表示PLC編程元件的動合和動斷觸點(diǎn)；

用 （ ） 表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò)，用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。

    梯形圖的設(shè)計應(yīng)注意到以下三點(diǎn)：

    ①梯形圖按從左到右、自上而下地順序排列。每一邏輯行（或稱梯級）起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，后是線圈。

    ②梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個“概念電流”只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。

    ③輸入寄存器用于接收外部輸入信號，而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現(xiàn)。輸出寄存器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)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(jī)的匯編語言，但比匯編語言易懂易學(xué)，若干條指令組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組成。

下例為PLC實現(xiàn)三相鼠籠電動機(jī)起/?？刂频膬煞N編程語言的表示方法：

式卻與微機(jī)有很大不同。
   微機(jī)一般采用等待命令的工作方式工作。
   PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。每一次循環(huán)掃描所用的時間稱為一個掃描周期。 
   對每個程序，CPU從*條指令開始執(zhí)行，按順序逐條地執(zhí)行指令做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從*條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至結(jié)束又返回*條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。 
   PLC在每次掃描工作過程中除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成內(nèi)部處理、輸入采樣、通信服務(wù)、程序執(zhí)行、自診斷、輸出刷新等工作。PLC工作的全過程包括三個部分，即上電處理、掃描過程和出錯處理。PLC工作的全過程可用圖4所示的運(yùn)行框圖來表示。
   PLC通電后，CPU在系統(tǒng)程序的控制下*行內(nèi)部處理，包括硬件初始化、I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等工作。 
    PLC有很強(qiáng)的自診斷功能，PLC每掃描一次執(zhí)行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常，如電源檢測、內(nèi)部硬件是否正常、程序語法是否有錯等。如檢查出異常時，CPU面板的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼；CPU能根據(jù)錯誤類型和程度發(fā)出信號，甚至進(jìn)行相應(yīng)的出錯處理，使PLC停止掃描或強(qiáng)制變成STOP狀態(tài)。
   PLC運(yùn)行正常時，掃描周期的長短與用戶應(yīng)用程序的長短、CPU的運(yùn)算速度、I/O點(diǎn)的情況等有關(guān)。通常用PLC執(zhí)行1KB指令所需時間來說明其掃描速度（一般1-10ms/KB）。值得注意的是，不同指令執(zhí)行時間是不同的，故選用不同指令所用的掃描時間將會不同。若用于高速系統(tǒng)要縮短掃描周期時，可從軟硬件上同時考慮。PLC周期性循環(huán)掃描工作方式