1、PLC 在车载天线控制系统中的应用【摘要】车载天线驱动装置一般都采用交流变频调速技术。车载天线控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。电力拖动部分主要由方位角电动机、俯仰角电机、卷扬电机及相应的开关电路组成。电气控制部分又称控制电路，可以由继电器逻辑电路组成，也可以由电子电路组成，还可以由微机硬件、软件构成。主要阐述了采用 PLC 作控制器的优势和工作原理 【关键词】PLC；控制器；工作原理 PLC 是由模仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出
2、操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入 PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 的 CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为 END 指令） ，然后再返回起始步循环运算。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的 PLC，循环扫描周期在一微秒到几十微秒之间。PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算 1K 逻辑程序不到 1 毫秒。它把所有的
3、输入都当成开关量来处理，16 位（也有 32 位的）为一个模拟量。大型 PLC 使用另外一个 CPU 来完成模拟量的运算。把计算结果送给 PLC 的控制器。 相同 I/O 点数的系统，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右） 。PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比 DCS 要低很多。一个 PLC 的控制器，可以接收几千个 I/O 点（最多可达 8000 多个 I/O） 。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用 PLC 较为合适。PLC 由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。由于继电器控制符号及概念依然被采用，所以
4、可以认为 PLC 内部操作是许多内部继电器的操作，只是与传统继电器控制相比，它具有更高的可靠性及灵活性。二十多年来，PLC 得到了迅速的发展。 PLC 从内部结构上也可分为四个部分： （1）中央处理单元（CPU） CPU 由控制电路、运算器、存储器和总线等部件组成，这些电路一般集成在一块芯片上。CPU 通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路相连接。 （2）存储器 CPU 中的存储器是固化在 CPU 芯片内，起到运行时临时指令和中间数据的高杭州电子科技大学本科毕业论文 13 速缓冲存储作用，这里的存储器是用来存放由编程器或计算机输入的用户程序。PLC 中常使用两种类型的存储
5、器：ROM 与 RAM，部分也使用 EEPROM 与 EPROM 存储器。 （3）电源部分 电源部件将交流电源转换成供 PLC 的 CPC、存储器等所需的直流电源，使 PLC 能正常工作。PLC 内部使用的电源是整机的供给中心，它的优劣直接影响到了 PLC 的功能与可靠性，因此大多数 PLC 采用开关式稳压电源供电。 （4）输入输出接口电路 输入接口电路由光电耦合电路和微电脑输入接口电路组成。光电耦合电路可防止现场的强电干扰进入 PLC，起到对电信号的隔离作用。 输出口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成。微电脑输出接口电路一般由输出数据存储器、选通电路和中断请求电路集成而成。功率放
6、大电路是将 PLC 的输出信号加以放大，以适应工业控制的要求。 PLC 输出电路一般采用继电器输出、部分 PLC 采用晶闸管或晶体管输出。采用继电器形式的输出接口电路中，负载电源由用户提供，可以是交流电源也可以是直流电源；采用晶闸管或晶体管输出，负责电源为交流电源。视负载情况而定。继电器输出电路抗干扰能力强，负载能力大（工作电流可达 2-5A） PLC 的工作过程第一阶段：自诊断，每次扫描用户之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容分 I/0、存储器、CPU 等。发现异常停机显示出错。若自诊断正常， 第二阶段：与编程器或计算机通信。PLC 检查是否有与编程器或计算机等的通信请求，有则进行相应处
7、理，例如接收由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器显示。 第三阶段：读入现场信号。PLC 的中央处理器对各个输入端进行扫描，将输入端的状态送到状态存储器。即输入采样阶段。 第四阶段：执行用户程序。CPU 将指令逐条调出并执行，以对输入和原输出的状态进行处理，即按程序对数据进行逻辑、算术运算，再将正确结果送到输出状态存储器中，这就是程序的执行阶段。 第五阶段：输出结果。当所有的指令执行完毕，集中把输出状态存储器的自诊断与编程器，计算机等通信读入现场信号执行用户程序输出结果 14 状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备，这
8、就是输出刷新阶段。 PLC 经过这 5 个阶段的工作过程，称为一个扫描周期。完成一个扫描周期后，又重新执行上述的过程，扫描周而复始地进行。扫描周期是 PLC的重要指标之一，PLC 在正常工作的情况下，扫描周期 T 为：T=（运算速度 X 程序步数）+I/O 刷新时间+故障诊断时间。采用循环扫描的工作方式是 PLC 区别于微机和其他控制设备最大的特点。 参考文献： 1管力民，李国栋，杜量.PLC 在胶订机控制中的应用J.机电工程，2007，24（6） 2李俊秀，赵黎明.可编程控制器应用技术实训指导M.北京：机械工业出版社，2002 3张万忠，周渊深.可编程控制器应用技术M.北京：化学工业出版社，2001
