可编程逻辑控制器PLC.doc

1、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 目录基本结构 工作原理 功能特点 发展历史 1. 起源 2. 发展选型规则 同名图书 1. 基本信息 2. 内容简介 3. 图书目录 4. 前言展开基本结构 工作原理 功能特点 发展历史 1. 起源 2. 发展选型规则 同名图书 1. 基本信息 2. 内容简介 3. 图书目录 4. 前言展开编 辑 本 段 基 本 结 构可 编 程 逻 辑 控

2、 制 器 实 质 是 一 种 专 用 于 工 业 控 制 的 计 算 机 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器其 硬 件 结 构 基 本 上 与 微 型 计 算 机 相 同 ， 基 本 构 成 为 ： 一 、 电 源 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 电 源 在 整 个 系 统 中 起 着 十 分 重 要 的 作 用 。 如 果 没 有一 个 良 好 的 、 可 靠 的 电 源 系 统 是 无 法 正 常 工 作 的 ， 因 此 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器的 制 造 商 对 电 源 的 设 计 和 制 造 也 十 分 重 视 。 一 般 交 流 电 压 波 动 在 +10%(+15%)

3、范围 内 ， 可 以 不 采 取 其 它 措 施 而 将 PLC 直 接 连 接 到 交 流 电 网 上 去 二 、 中 央 处 理 单 元 (CPU) 中 央 处 理 单 元 (CPU)是 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 控 制 中 枢 。 它 按 照 可 编 程 逻 辑控 制 器 系 统 程 序 赋 予 的 功 能 接 收 并 存 储 从 编 程 器 键 入 的 用 户 程 序 和 数 据 ； 检查 电 源 、 存 储 器 、 I/O 以 及 警 戒 定 时 器 的 状 态 ， 并 能 诊 断 用 户 程 序 中 的 语 法错 误 。 当 可 编 程 逻 辑 控 制 器 投 入 运 行

4、 时 ， 首 先 它 以 扫 描 的 方 式 接 收 现 场 各 输入 装 置 的 状 态 和 数 据 ， 并 分 别 存 入 I/O 映 象 区 ， 然 后 从 用 户 程 序 存 储 器 中 逐条 读 取 用 户 程 序 ， 经 过 命 令 解 释 后 按 指 令 的 规 定 执 行 逻 辑 或 算 数 运 算 的 结 果送 入 I/O 映 象 区 或 数 据 寄 存 器 内 。 等 所 有 的 用 户 程 序 执 行 完 毕 之 后 ， 最 后 将I/O 映 象 区 的 各 输 出 状 态 或 输 出 寄 存 器 内 的 数 据 传 送 到 相 应 的 输 出 装 置 ， 如此 循 环

5、运 行 ， 直 到 停 止 运 行 。 为 了 进 一 步 提 高 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 可 靠 性 ， 近 年 来 对 大 型 可 编 程 逻 辑控 制 器 还 采 用 双 CPU 构 成 冗 余 系 统 ， 或 采 用 三 CPU 的 表 决 式 系 统 。 这 样 ， 即使 某 个 CPU 出 现 故 障 ， 整 个 系 统 仍 能 正 常 运 行 。 三 、 存 储 器 存 放 系 统 软 件 的 存 储 器 称 为 系 统 程 序 存 储 器 。 存 放 应 用 软 件 的 存 储 器 称 为 用 户 程 序 存 储 器 。 四 、 输 入 输 出 接 口 电 路 1

6、现 场 输 入 接 口 电 路 由 光 耦 合 电 路 和 微 机 的 输 入 接 口 电 路 ， 作 用 是 可 编程 逻 辑 控 制 器 与 现 场 控 制 的 接 口 界 面 的 输 入 通 道 。 2 现 场 输 出 接 口 电 路 由 输 出 数 据 寄 存 器 、 选 通 电 路 和 中 断 请 求 电 路 集 成 ，作 用 可 编 程 逻 辑 控 制 器 通 过 现 场 输 出 接 口 电 路 向 现 场 的 执 行 部 件 输 出 相 应 的控 制 信 号 。 五 、 功 能 模 块 如 计 数 、 定 位 等 功 能 模 块 。 六 、 通 信 模 块 编 辑 本 段 工 作

7、 原 理当 可 编 程 逻 辑 控 制 器 投 入 运 行 后 ， 其 工 作 过 程 一 般 分 为 三 个 阶 段 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器即 输 入 采 样 、 用 户 程 序 执 行 和 输 出 刷 新 三 个 阶 段 。 完 成 上 述 三 个 阶 段 称 作 一个 扫 描 周 期 。 在 整 个 运 行 期 间 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 CPU 以 一 定 的 扫 描 速 度重 复 执 行 上 述 三 个 阶 段 。 一 、 输 入 采 样 阶 段 在 输 入 采 样 阶 段 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 以 扫 描 方 式 依 次 地 读 入 所 有

8、 输 入 状态 和 数 据 ， 并 将 它 们 存 入 I/O 映 象 区 中 的 相 应 的 单 元 内 。 输 入 采 样 结 束 后 ，转 入 用 户 程 序 执 行 和 输 出 刷 新 阶 段 。 在 这 两 个 阶 段 中 ， 即 使 输 入 状 态 和 数 据发 生 变 化 ， I/O 映 象 区 中 的 相 应 单 元 的 状 态 和 数 据 也 不 会 改 变 。 因 此 ， 如 果输 入 是 脉 冲 信 号 ， 则 该 脉 冲 信 号 的 宽 度 必 须 大 于 一 个 扫 描 周 期 ， 才 能 保 证 在任 何 情 况 下 ， 该 输 入 均 能 被 读 入 。 二 、

9、用 户 程 序 执 行 阶 段 在 用 户 程 序 执 行 阶 段 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 总 是 按 由 上 而 下 的 顺 序 依 次 地扫 描 用 户 程 序 (梯 形 图 )。 在 扫 描 每 一 条 梯 形 图 时 ， 又 总 是 先 扫 描 梯 形 图 左 边的 由 各 触 点 构 成 的 控 制 线 路 ， 并 按 先 左 后 右 、 先 上 后 下 的 顺 序 对 由 触 点 构 成的 控 制 线 路 进 行 逻 辑 运 算 ， 然 后 根 据 逻 辑 运 算 的 结 果 ， 刷 新 该 逻 辑 线 圈 在 系统 RAM 存 储 区 中 对 应 位 的 状 态 ；

10、或 者 刷 新 该 输 出 线 圈 在 I/O 映 象 区 中 对 应 位的 状 态 ； 或 者 确 定 是 否 要 执 行 该 梯 形 图 所 规 定 的 特 殊 功 能 指 令 。 即 ， 在 用 户 程 序 执 行 过 程 中 ， 只 有 输 入 点 在 I/O 映 象 区 内 的 状 态 和 数 据不 会 发 生 变 化 ， 而 其 他 输 出 点 和 软 设 备 在 I/O 映 象 区 或 系 统 RAM 存 储 区 内 的状 态 和 数 据 都 有 可 能 发 生 变 化 ， 而 且 排 在 上 面 的 梯 形 图 ， 其 程 序 执 行 结 果 会对 排 在 下 面 的 凡 是

11、用 到 这 些 线 圈 或 数 据 的 梯 形 图 起 作 用 ； 相 反 ， 排 在 下 面 的梯 形 图 ， 其 被 刷 新 的 逻 辑 线 圈 的 状 态 或 数 据 只 能 到 下 一 个 扫 描 周 期 才 能 对 排在 其 上 面 的 程 序 起 作 用 。 在 程 序 执 行 的 过 程 中 如 果 使 用 立 即 I/O 指 令 则 可 以 直 接 存 取 I/O 点 。 即使 用 I/O 指 令 的 话 ， 输 入 过 程 影 像 寄 存 器 的 值 不 会 被 更 新 ， 程 序 直 接 从 I/O模 块 取 值 ， 输 出 过 程 影 像 寄 存 器 会 被 立 即 更

12、新 ， 这 跟 立 即 输 入 有 些 区 别 。 三 、 输 出 刷 新 阶 段 当 扫 描 用 户 程 序 结 束 后 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 就 进 入 输 出 刷 新 阶 段 。 在 此期 间 ， CPU 按 照 I/O 映 象 区 内 对 应 的 状 态 和 数 据 刷 新 所 有 的 输 出 锁 存 电 路 ，再 经 输 出 电 路 驱 动 相 应 的 外 设 。 这 时 ， 才 是 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 真 正 输 出 。 编 辑 本 段 功 能 特 点可 编 程 逻 辑 控 制 器 具 有 以 下 鲜 明 的 特 点 。 1.使 用 方 便 ， 编 程

13、 简 单 采 用 简 明 的 梯 形 图 、 逻 辑 图 或 语 句 表 等 编 程 语 言 ， 而 无 需 计 算 机 知 识 ，因 此 系 统 开 发 周 期 短 ， 现 场 调 试 容 易 。 另 外 ， 可 在 线 修 改 程 序 ， 改 变 控 制 方案 而 不 拆 动 硬 件 。 2.功 能 强 ， 性 能 价 格 比 高 一 台 小 型 PLC 内 有 成 百 上 千 个 可 供 用 户 使 用 的 编 程 元 件 ， 有 很 强 的 功 能 ，可 以 实 现 非 常 复 杂 的 控 制 功 能 。 它 与 相 同 功 能 的 继 电 器 系 统 相 比 ， 具 有 很 高的 性

14、 能 价 格 比 。 PLC 可 以 通 过 通 信 联 网 ， 实 现 分 散 控 制 ， 集 中 管 理 。 3.硬 件 配 套 齐 全 ， 用 户 使 用 方 便 ， 适 应 性 强 PLC 产 品 已 经 标 准 化 、 系 列 化 、 模 块 化 ， 配 备 有 品 种 齐 全 的 各 种 硬 件 装置 供 用 户 选 用 ， 用 户 能 灵 活 方 便 地 进 行 系 统 配 置 ， 组 成 不 同 功 能 、 不 同 规 模的 系 统 。 PLC 的 安 装 接 线 也 很 方 便 ， 一 般 用 接 线 端 子 连 接 外 部 接 线 。 PLC 有较 强 的 带 负 载 能

15、力 ， 可 以 直 接 驱 动 一 般 的 电 磁 阀 和 小 型 交 流 接 触 器 。 硬 件 配 置 确 定 后 ， 可 以 通 过 修 改 用 户 程 序 ， 方 便 快 速 地 适 应 工 艺 条 件 的变 化 。 4.可 靠 性 高 ， 抗 干 扰 能 力 强 传 统 的 继 电 器 控 制 系 统 使 用 了 大 量 的 中 间 继 电 器 、 时 间 继 电 器 ， 由 于 触点 接 触 不 良 ， 容 易 出 现 故 障 。 PLC 用 软 件 代 替 大 量 的 中 间 继 电 器 和 时 间 继 电器 ， 仅 剩 下 与 输 入 和 输 出 有 关 的 少 量 硬 件 元

16、 件 ， 接 线 可 减 少 到 继 电 器 控 制 系统 的 1/10-1/100， 因 触 点 接 触 不 良 造 成 的 故 障 大 为 减 少 。 PLC 采 取 了 一 系 列 硬 件 和 软 件 抗 干 扰 措 施 ， 具 有 很 强 的 抗 干 扰 能 力 ， 平均 无 故 障 时 间 达 到 数 万 小 时 以 上 ， 可 以 直 接 用 于 有 强 烈 干 扰 的 工 业 生 产 现 场 ，PLC 已 被 广 大 用 户 公 认 为 最 可 靠 的 工 业 控 制 设 备 之 一 。 5.系 统 的 设 计 、 安 装 、 调 试 工 作 量 少 PLC 用 软 件 功 能

17、取 代 了 继 电 器 控 制 系 统 中 大 量 的 中 间 继 电 器 、 时 间 继 电器 、 计 数 器 等 器 件 ， 使 控 制 柜 的 设 计 、 安 装 、 接 线 工 作 量 大 大 减 少 。 PLC 的 梯 形 图 程 序 一 般 采 用 顺 序 控 制 设 计 法 来 设 计 。 这 种 编 程 方 法 很 有规 律 ， 很 容 易 掌 握 。 对 于 复 杂 的 控 制 系 统 ， 设 计 梯 形 图 的 时 间 比 设 计 相 同 功能 的 继 电 器 系 统 电 路 图 的 时 间 要 少 得 多 。 PLC 的 用 户 程 序 可 以 在 实 验 室 模 拟 调

18、 试 ， 输 入 信 号 用 小 开 关 来 模 拟 ， 通过 PLC 上 的 发 光 二 极 管 可 观 察 输 出 信 号 的 状 态 。 完 成 了 系 统 的 安 装 和 接 线 后 ，在 现 场 的 统 调 过 程 中 发 现 的 问 题 一 般 通 过 修 改 程 序 就 可 以 解 决 ， 系 统 的 调 试时 间 比 继 电 器 系 统 少 得 多 。 6.维 修 工 作 量 小 ， 维 修 方 便 PLC 的 故 障 率 很 低 ， 且 有 完 善 的 自 诊 断 和 显 示 功 能 。 PLC 或 外 部 的 输 入装 置 和 执 行 机 构 发 生 故 障 时 ， 可 以

19、 根 据 PLC 上 的 发 光 二 极 管 或 编 程 器 提 供 的信 息 迅 速 地 查 明 故 障 的 原 因 ， 用 更 换 模 块 的 方 法 可 以 迅 速 地 排 除 故 编 辑 本 段 发 展 历 史起 源1968 年 美 国 通 用 汽 车 公 司 提 出 取 代 继 电 器 控 制 装 置 的 要 求 ； 1969 年 ， 美 国 数 字 设 备 公 司 研 制 出 了 第 一 台 可 编 程 逻 辑 控 制 器 PDP14 ， 在 美 国 通 用 汽 车 公 司 的 生 产 线 上 试 用 成 功 ， 首 次 采 用 程 序 化 的 手 段 应 用于 电 气 控 制 ，

20、 这 是 第 一 代 可 编 程 逻 辑 控 制 器 ， 称 Programmable Logic Controller， 简 称 PLC， 是 世 界 上 公 认 的 第 一 台 PLC。 1969 年 ， 美 国 研 制 出 世 界 第 一 台 PDP-14； 1971 年 ， 日 本 研 制 出 第 一 台 DCS-8； 1973 年 ， 德 国 西 门 子 公 司 （ SIEMENS） 研 制 出 欧 洲 第 一 台 PLC， 型 号 为SIMATIC S4； 1974 年 ， 中 国 研 制 出 第 一 台 PLC， 1977 年 开 始 工 业 应 用 。 发 展20 世 纪 70

21、 年 代 初 出 现 了 微 处 理 器 。 人 们 很 快 将 其 引 入 可 编 程 逻 辑 控 制器 ， 使 可 编 程 逻 辑 控 制 器 增 加 了 运 算 、 数 据 传 送 及 处 理 等 功 能 ， 完 成 了 真 正具 有 计 算 机 特 征 的 工 业 控 制 装 置 。 此 时 的 可 编 程 逻 辑 控 制 器 为 微 机 技 术 和 继电 器 常 规 控 制 概 念 相 结 合 的 产 物 。 个 人 计 算 机 发 展 起 来 后 ， 为 了 方 便 和 反 映可 编 程 控 制 器 的 功 能 特 点 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 定 名 为 Program

22、mable Logic Controller（ PLC） 。 20 世 纪 70 年 代 中 末 期 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 进 入 实 用 化 发 展 阶 段 ， 计 算机 技 术 已 全 面 引 入 可 编 程 控 制 器 中 ， 使 其 功 能 发 生 了 飞 跃 。 更 高 的 运 算 速 度 、超 小 型 体 积 、 更 可 靠 的 工 业 抗 干 扰 设 计 、 模 拟 量 运 算 、 PID 功 能 及 极 高 的 性价 比 奠 定 了 它 在 现 代 工 业 中 的 地 位 。 20 世 纪 80 年 代 初 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 在 先 进 工 业

23、国 家 中 已 获 得 广 泛 应用 。 世 界 上 生 产 可 编 程 控 制 器 的 国 家 日 益 增 多 ， 产 量 日 益 上 升 。 这 标 志 着 可编 程 控 制 器 已 步 入 成 熟 阶 段 。 20 世 纪 80 年 代 至 90 年 代 中 期 ， 是 可 编 程 逻 辑 控 制 器 发 展 最 快 的 时 期 ，年 增 长 率 一 直 保 持 为 3040%。 在 这 时 期 ， PLC 在 处 理 模 拟 量 能 力 、 数 字 运 算能 力 、 人 机 接 口 能 力 和 网 络 能 力 得 到 大 幅 度 提 高 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 逐 渐 进入

24、 过 程 控 制 领 域 ， 在 某 些 应 用 上 取 代 了 在 过 程 控 制 领 域 处 于 统 治 地 位 的 DCS系 统 。 20 世 纪 末 期 ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 发 展 特 点 是 更 加 适 应 于 现 代 工 业 的 需要 。 这 个 时 期 发 展 了 大 型 机 和 超 小 型 机 、 诞 生 了 各 种 各 样 的 特 殊 功 能 单 元 、生 产 了 各 种 人 机 界 面 单 元 、 通 信 单 元 ， 使 应 用 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 工 业 控 制设 备 的 配 套 更 加 容 易 。 编 辑 本 段 选 型 规 则在 可

25、 编 程 逻 辑 控 制 器 系 统 设 计 时 ， 首 先 应 确 定 控 制 方 案 ， 下 一 步 工 作 就是 可 编 程 逻 辑 控 制 器 工 程 设 计 选 型 。 工 艺 流 程 的 特 点 和 应 用 要 求 是 设 计 选 型的 主 要 依 据 。 可 编 程 逻 辑 控 制 器 及 有 关 设 备 应 是 集 成 的 、 标 准 的 ， 按 照 易 于与 工 业 控 制 系 统 形 成 一 个 整 体 ， 易 于 扩 充 其 功 能 的 原 则 选 型 所 选 用 可 编 程 逻辑 控 制 器 应 是 在 相 关 工 业 领 域 有 投 运 业 绩 、 成 熟 可 靠 的

26、 系 统 ， 可 编 程 逻 辑 控制 器 的 系 统 硬 件 、 软 件 配 置 及 功 能 应 与 装 置 规 模 和 控 制 要 求 相 适 应 。 熟 悉 可编 程 序 控 制 器 、 功 能 表 图 及 有 关 的 编 程 语 言 有 利 于 缩 短 编 程 时 间 ， 因 此 ， 工程 设 计 选 型 和 估 算 时 ， 应 详 细 分 析 工 艺 过 程 的 特 点 、 控 制 要 求 ， 明 确 控 制 任务 和 范 围 确 定 所 需 的 操 作 和 动 作 ， 然 后 根 据 控 制 要 求 ， 估 算 输 入 输 出 点 数 、所 需 存 储 器 容 量 、 确 定 可

27、编 程 逻 辑 控 制 器 的 功 能 、 外 部 设 备 特 性 等 ， 最 后 选择 有 较 高 性 能 价 格 比 的 可 编 程 逻 辑 控 制 器 和 设 计 相 应 的 控 制 系 统 。 一 、 输 入 输 出 （ I/O） 点 数 的 估 算 I/O 点 数 估 算 时 应 考 虑 适 当 的 余 量 ， 通 常 根 据 统 计 的 输 入 输 出 点 数 ， 再增 加 10% 20%的 可 扩 展 余 量 后 ， 作 为 输 入 输 出 点 数 估 算 数 据 。 实 际 订 货 时 ，还 需 根 据 制 造 厂 商 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 产 品 特 点 ， 对

28、 输 入 输 出 点 数 进 行 圆 整 。二 、 存 储 器 容 量 的 估 算 存 储 器 容 量 是 可 编 程 序 控 制 器 本 身 能 提 供 的 硬 件 存 储 单 元 大 小 ， 程 序 容 量 是存 储 器 中 用 户 应 用 项 目 使 用 的 存 储 单 元 的 大 小 ， 因 此 程 序 容 量 小 于 存 储 器 容量 。 设 计 阶 段 ， 由 于 用 户 应 用 程 序 还 未 编 制 ， 因 此 ， 程 序 容 量 在 设 计 阶 段 是未 知 的 ， 需 在 程 序 调 试 之 后 才 知 道 。 为 了 设 计 选 型 时 能 对 程 序 容 量 有 一 定

29、 估算 ， 通 常 采 用 存 储 器 容 量 的 估 算 来 替 代 。 存 储 器 内 存 容 量 的 估 算 没 有 固 定 的 公 式 ， 许 多 文 献 资 料 中 给 出 了 不 同 公式 ， 大 体 上 都 是 按 数 字 量 I/O 点 数 的 10 15 倍 ， 加 上 模 拟 I/O 点 数 的 100倍 ， 以 此 数 为 内 存 的 总 字 数 （ 16 位 为 一 个 字 ） ， 另 外 再 按 此 数 的 25%考 虑 余量 。 三 、 控 制 功 能 的 选 择 该 选 择 包 括 运 算 功 能 、 控 制 功 能 、 通 信 功 能 、 编 程 功 能 、 诊

30、 断 功 能 和 处 理 速度 等 特 性 的 选 择 。 1、 运 算 功 能 简 单 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 运 算 功 能 包 括 逻 辑 运 算 、 计 时 和 计 数 功 能 ； 普通 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 运 算 功 能 还 包 括 数 据 移 位 、 比 较 等 运 算 功 能 ； 较 复 杂运 算 功 能 有 代 数 运 算 、 数 据 传 送 等 ； 大 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 中 还 有 模 拟 量 的PID 运 算 和 其 他 高 级 运 算 功 能 。 随 着 开 放 系 统 的 出 现 ， 目 前 在 可 编 程 逻 辑 控制 器

31、 中 都 已 具 有 通 信 功 能 ， 有 些 产 品 具 有 与 下 位 机 的 通 信 ， 有 些 产 品 具 有 与同 位 机 或 上 位 机 的 通 信 ， 有 些 产 品 还 具 有 与 工 厂 或 企 业 网 进 行 数 据 通 信 的 功能 。 设 计 选 型 时 应 从 实 际 应 用 的 要 求 出 发 ， 合 理 选 用 所 需 的 运 算 功 能 。 大 多数 应 用 场 合 ， 只 需 要 逻 辑 运 算 和 计 时 计 数 功 能 ， 有 些 应 用 需 要 数 据 传 送 和 比较 ， 当 用 于 模 拟 量 检 测 和 控 制 时 ， 才 使 用 代 数 运 算

32、 ， 数 值 转 换 和 PID 运 算 等 。要 显 示 数 据 时 需 要 译 码 和 编 码 等 运 算 。 2、 控 制 功 能 控 制 功 能 包 括 PID 控 制 运 算 、 前 馈 补 偿 控 制 运 算 、 比 值 控 制 运 算 等 ， 应根 据 控 制 要 求 确 定 。 可 编 程 逻 辑 控 制 器 主 要 用 于 顺 序 逻 辑 控 制 ， 因 此 ， 大 多数 场 合 常 采 用 单 回 路 或 多 回 路 控 制 器 解 决 模 拟 量 的 控 制 ， 有 时 也 采 用 专 用 的智 能 输 入 输 出 单 元 完 成 所 需 的 控 制 功 能 ， 提 高

33、可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 处 理 速 度和 节 省 存 储 器 容 量 。 例 如 采 用 PID 控 制 单 元 、 高 速 计 数 器 、 带 速 度 补 偿 的 模拟 单 元 、 ASC 码 转 换 单 元 等 。 3、 通 信 功 能 大 中 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 系 统 应 支 持 多 种 现 场 总 线 和 标 准 通 信 协 议 （ 如TCP/IP） ， 需 要 时 应 能 与 工 厂 管 理 网 （ TCP/IP） 相 连 接 。 通 信 协 议 应 符 合ISO/IEEE 通 信 标 准 ， 应 是 开 放 的 通 信 网 络 。 可 编 程 逻 辑

34、控 制 器 系 统 的 通 信 接 口 应 包 括 串 行 和 并 行 通 信 接 口 、 RIO 通信 口 、 常 用 DCS 接 口 等 ； 大 中 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 通 信 总 线 （ 含 接 口 设 备 和电 缆 ） 应 1： 1 冗 余 配 置 ， 通 信 总 线 应 符 合 国 际 标 准 ， 通 信 距 离 应 满 足 装 置 实际 要 求 。 可 编 程 逻 辑 控 制 器 系 统 的 通 信 网 络 中 ， 上 级 的 网 络 通 信 速 率 应 大 于1Mbps， 通 信 负 荷 不 大 于 60%。 可 编 程 逻 辑 控 制 器 系 统 的 通 信 网

35、 络 主 要 形 式 有下 列 几 种 形 式 ： 1） 、 PC 为 主 站 ， 多 台 同 型 号 可 编 程 逻 辑 控 制 器 为 从 站 ， 组 成 简 易 可 编程 逻 辑 控 制 器 网 络 ； 2） 、 1 台 可 编 程 逻 辑 控 制 器 为 主 站 ， 其 他 同 型 号 可 编 程 逻 辑 控 制 器 为 从站 ， 构 成 主 从 式 可 编 程 逻 辑 控 制 器 网 络 ； 3） 、 可 编 程 逻 辑 控 制 器 网 络 通 过 特 定 网 络 接 口 连 接 到 大 型 DCS 中 作 为DCS 的 子 网 ； 4） 、 专 用 可 编 程 逻 辑 控 制 器

36、网 络 （ 各 厂 商 的 专 用 可 编 程 逻 辑 控 制 器 通 信网 络 ） 。 为 减 轻 CPU 通 信 任 务 ， 根 据 网 络 组 成 的 实 际 需 要 ， 应 选 择 具 有 不 同 通 信功 能 的 （ 如 点 对 点 、 现 场 总 线 、 ） 通 信 处 理 器 。 4、 编 程 功 能 离 线 编 程 方 式 ： 可 编 程 逻 辑 控 制 器 和 编 程 器 公 用 一 个 CPU， 编 程 器 在 编程 模 式 时 ， CPU 只 为 编 程 器 提 供 服 务 ， 不 对 现 场 设 备 进 行 控 制 。 完 成 编 程 后 ，编 程 器 切 换 到 运

37、行 模 式 ， CPU 对 现 场 设 备 进 行 控 制 ， 不 能 进 行 编 程 。 离 线 编程 方 式 可 降 低 系 统 成 本 ， 但 使 用 和 调 试 不 方 便 。 在 线 编 程 方 式 ： CPU 和 编 程器 有 各 自 的 CPU， 主 机 CPU 负 责 现 场 控 制 ， 并 在 一 个 扫 描 周 期 内 与 编 程 器 进行 数 据 交 换 ， 编 程 器 把 在 线 编 制 的 程 序 或 数 据 发 送 到 主 机 ， 下 一 扫 描 周 期 ，主 机 就 根 据 新 收 到 的 程 序 运 行 。 这 种 方 式 成 本 较 高 ， 但 系 统 调 试

38、 和 操 作 方 便 ，在 大 中 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 中 常 采 用 。 五 种 标 准 化 编 程 语 言 ： 顺 序 功 能 图 （ SFC） 、 梯 形 图 （ LD） 、 功 能 模 块图 （ FBD） 三 种 图 形 化 语 言 和 语 句 表 （ IL） 、 结 构 文 本 （ ST） 两 种 文 本 语 言 。选 用 的 编 程 语 言 应 遵 守 其 标 准 （ IEC6113123） ， 同 时 ， 还 应 支 持 多 种 语 言 编程 形 式 ， 如 C， Basic 等 ， 以 满 足 特 殊 控 制 场 合 的 控 制 要 求 。 5、 诊 断 功 能

39、 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 诊 断 功 能 包 括 硬 件 和 软 件 的 诊 断 。 硬 件 诊 断 通 过 硬件 的 逻 辑 判 断 确 定 硬 件 的 故 障 位 置 ， 软 件 诊 断 分 内 诊 断 和 外 诊 断 。 通 过 软 件对 PLC 内 部 的 性 能 和 功 能 进 行 诊 断 是 内 诊 断 ， 通 过 软 件 对 可 编 程 逻 辑 控 制 器的 CPU 与 外 部 输 入 输 出 等 部 件 信 息 交 换 功 能 进 行 诊 断 是 外 诊 断 。 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 诊 断 功 能 的 强 弱 ， 直 接 影 响 对 操 作 和 维

40、护 人 员 技 术能 力 的 要 求 ， 并 影 响 平 均 维 修 时 间 。 6、 处 理 速 度 可 编 程 逻 辑 控 制 器 采 用 扫 描 方 式 工 作 。 从 实 时 性 要 求 来 看 ， 处 理 速 度 应越 快 越 好 ， 如 果 信 号 持 续 时 间 小 于 扫 描 时 间 ， 则 可 编 程 逻 辑 控 制 器 将 扫 描 不到 该 信 号 ， 造 成 信 号 数 据 的 丢 失 。 处 理 速 度 与 用 户 程 序 的 长 度 、 CPU 处 理 速 度 、 软 件 质 量 等 有 关 。 目 前 ，可 编 程 逻 辑 控 制 器 接 点 的 响 应 快 、 速

41、 度 高 ， 每 条 二 进 制 指 令 执 行 时 间 约0.2 0.4Ls， 因 此 能 适 应 控 制 要 求 高 、 相 应 要 求 快 的 应 用 需 要 。 扫 描 周 期（ 处 理 器 扫 描 周 期 ） 应 满 足 ： 小 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 扫 描 时 间 不 大 于0.5ms/K； 大 中 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 扫 描 时 间 不 大 于 0.2ms/K。 四 、 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 类 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 按 结 构 分 为 整 体 型 和 模 块 型 两 类 ， 按 应 用 环 境 分 为 现场 安

42、装 和 控 制 室 安 装 两 类 ； 按 CPU 字 长 分 为 1 位 、 4 位 、 8 位 、 16 位 、 32位 、 64 位 等 。 从 应 用 角 度 出 发 ， 通 常 可 按 控 制 功 能 或 输 入 输 出 点 数 选 型 。 整 体 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 I/O 点 数 固 定 ， 因 此 用 户 选 择 的 余 地 较 小 ，用 于 小 型 控 制 系 统 ； 模 块 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 提 供 多 种 I/O 卡 件 或 插 卡 ， 因此 用 户 可 较 合 理 地 选 择 和 配 置 控 制 系 统 的 I/O 点 数 ， 功

43、能 扩 展 方 便 灵 活 ， 一般 用 于 大 中 型 控 制 系 统 。 五 PLC 输 入 /输 出 类 型 开 关 量 开 关 量 主 要 指 开 入 量 和 开 出 量 ， 是 指 一 个 装 置 所 带 的 辅 助 点 ， 譬 如 变 压 器 的温 控 器 所 带 的 继 电 器 的 辅 助 点 （ 变 压 器 超 温 后 变 位 ） 、 阀 门 凸 轮 开 关 所 带 的辅 助 点 （ 阀 门 开 关 后 变 位 ） ， 接 触 器 所 带 的 辅 助 点 （ 接 触 器 动 作 后 变 位 ） 、热 继 电 器 （ 热 继 电 器 动 作 后 变 位 ） ， 这 些 点 一 般

44、 都 传 给 PLC 或 综 保 装 置 ， 电源 一 般 是 由 PLC 或 综 保 装 置 提 供 的 ， 自 己 本 身 不 带 电 源 ， 所 以 叫 无 源 接 点 ，也 叫 PLC 或 综 保 装 置 的 开 入 量 。 1、 数 字 量 在 时 间 上 和 数 量 上 都 是 离 散 的 物 理 量 称 为 数 字 量 。 把 表 示 数 字 量 的 信 号叫 数 字 信 号 。 把 工 作 在 数 字 信 号 下 的 电 子 电 路 叫 数 字 电 路 。 例 如 ： 用 电 子 电 路 记 录 从 自 动 生 产 线 上 输 出 的 零 件 数 目 时 ， 每 送 出 一 个

45、 零 件 便给 电 子 电 路 一 个 信 号 ， 使 之 记 1， 而 平 时 没 有 零 件 送 出 时 加 给 电 子 电 路 的 信号 是 0， 所 在 为 记 数 。 可 见 ， 零 件 数 目 这 个 信 号 无 论 在 时 间 上 还 是 在 数 量 上都 是 不 连 续 的 ， 因 此 他 是 一 个 数 字 信 号 。 最 小 的 数 量 单 位 就 是 1 个 。 2、 模 拟 量 在 时 间 上 或 数 值 上 都 是 连 续 的 物 理 量 称 为 模 拟 量 。 把 表 示 模 拟 量 的 信 号叫 模 拟 信 号 。 把 工 作 在 模 拟 信 号 下 的 电 子

46、电 路 叫 模 拟 电 路 。 例 如 ： 热 电 偶 在 工 作 时 输 出 的 电 压 信 号 就 属 于 模 拟 信 号 ， 因 为 在 任 何 情 况 下 被测 温 度 都 不 可 能 发 生 突 跳 ， 所 以 测 得 的 电 压 信 号 无 论 在 时 间 上 还 是 在 数 量 上都 是 连 续 的 。 而 且 ， 这 个 电 压 信 号 在 连 续 变 化 过 程 中 的 任 何 一 个 取 值 都 是 具体 的 物 理 意 义 ， 即 表 示 一 个 相 应 的 温 度 。 六 转 换 原 理 1. 数 模 转 换 器 是 将 数 字 信 号 转 换 为 模 拟 信 号 的

47、系 统 ， 一 般 用 低 通 滤 波 即可 以 实 现 。 数 字 信 号 先 进 行 解 码 ， 即 把 数 字 码 转 换 成 与 之 对 应 的 电 平 ， 形 成阶 梯 状 信 号 ， 然 后 进 行 低 通 滤 波 。 根 据 信 号 与 系 统 的 理 论 ， 数 字 阶 梯 状 信 号 可 以 看 作 理 想 冲 激 采 样 信 号 和矩 形 脉 冲 信 号 的 卷 积 ， 那 么 由 卷 积 定 理 ， 数 字 信 号 的 频 谱 就 是 冲 激 采 样 信 号的 频 谱 与 矩 形 脉 冲 频 谱 （ 即 Sa 函 数 ） 的 乘 积 。 这 样 ， 用 Sa 函 数 的

48、倒 数 作 为频 谱 特 性 补 偿 ， 由 数 字 信 号 便 可 恢 复 为 采 样 信 号 。 由 采 样 定 理 ， 采 样 信 号 的频 谱 经 理 想 低 通 滤 波 便 得 到 原 来 模 拟 信 号 的 频 谱 。 一 般 实 现 时 ， 不 是 直 接 依 据 这 些 原 理 ， 因 为 尖 锐 的 采 样 信 号 很 难 获 得 ，因 此 ， 这 两 次 滤 波 （ Sa 函 数 和 理 想 低 通 ） 可 以 合 并 （ 级 联 ） ， 并 且 由 于 这 各系 统 的 滤 波 特 性 是 物 理 不 可 实 现 的 ， 所 以 在 真 实 的 系 统 中 只 能 近 似 完 成 。 2. 模 数 转 换 器 是 将 模 拟 信 号 转 换 成 数 字 信 号 的 系 统 ， 是 一 个 滤 波 、 采 样保 持 和 编 码 的 过 程 。 模 拟 信 号 经 带 限 滤 波 ， 采 样 保 持 电 路 ， 变 为 阶 梯 形 状 信 号 ， 然 后 通 过 编码 器 ， 使 得 阶 梯 状 信 号 中 的 各 个 电 平 变 为 二 进 制 码 。