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可編程控制器（PLC）原理及應用1.PLC的基本概念可編程控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC）是一種專為工業(yè)環(huán)境設計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)，用于執(zhí)行邏輯、順序、定時、計數(shù)和算術運算等操作，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。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PLC投入運行時，它首先執(zhí)行初始化程序，然后進行不斷的循環(huán)掃描。在掃描過程中，PLC按順序執(zhí)行用戶程序，完成輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。這種循環(huán)掃描的工作方式保證了PLC對輸入狀態(tài)的實時響應和對輸出狀態(tài)的及時更新。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**，負責執(zhí)行用戶程序和處理數(shù)據(jù)；存儲器用于存儲用戶程序、數(shù)據(jù)等信息；輸入/輸出接口電路負責與外部設備連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出；電源為PLC提供穩(wěn)定的工作電壓；通信接口用于實現(xiàn)PLC與其他設備或系統(tǒng)的通信。模塊輸出電流的規(guī)格很多，應根據(jù)實際負載電流的大小選擇。6ES7331-7KF02-4AB2

    SIMATICS7-1500是一個模塊化控制系統(tǒng)，適用于離散自動化領域內(nèi)的各種自動化應用。模塊化、無風扇設計、易于實現(xiàn)分布式結構以及方便的操作,使得SIMATICS7-1500成為中、低端應用中各種不同任務的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案。SIMATICS7-1500的應用領域包括：?特殊機械?紡織機械?包裝機械?通用機械工程?控制器制造?機床制造?安裝系統(tǒng)?電氣與電子工業(yè)及相關產(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便于在故障安全應用中使用。由于具有模塊化的設計，用戶可以采用其應用所需的模塊。任務擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。SIMATICS7-1500具有較高的電磁兼容性、抗沖擊性及抗振性，工業(yè)強度高，可實現(xiàn)通用。設計概述S7-1500自動化系統(tǒng)具有模塊化的結構，可包含多32個模塊。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進行各種組合。S7-1500自動化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個DIN導軌上（請參見手冊以了解要求）。6ES7331-7KF02-4AB2輸入接線與輸出接線的電纜應分開設置。

    近，PLCs在個人電腦上使用應用軟件編程，現(xiàn)在用圖形代替字符符號來表示邏輯。計算機通過USB、以太網(wǎng)、RS-232、RS-485或RS-422電纜連接到PLC。編程軟件允許對梯形邏輯進行輸入和編輯。在一些軟件包中，也可以在函數(shù)框圖、順序流程圖和結構化文本中查看和編輯程序。一般來說，該軟件提供了對PLC軟件進行調(diào)試和故障排除的功能，例如，通過突出顯示在操作過程中或通過模擬顯示當前狀態(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。在一些可編程控制器的模型中，程序從個人電腦轉到PLC，通過編程板將程序?qū)懭胍粋€可移動的芯片，例如EPROM。在PLC中有兩種類型的接觸，它們通常是打開的，通常是關閉的開關。通常開放的接觸意味著在按壓/關閉時接觸，而通常閉合的接觸在打開/不按壓時打開。觸點真實世界輸入的狀態(tài)，如傳感器，開關，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，泵，燈，定時器等。它們也可以用作梯形圖中其他的梯級的輸入。

4.PLC的構成4.1I/O模塊I/O分為開關量輸入，開關量輸出，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狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入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)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中。同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，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)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括**芯片、總線接口及有關電路，是PLC不可缺少的組成單元。在設計時，應盡量選用可靠性高的接近開關代替機械限位開關。

PLC的存儲器可分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，而用戶程序存儲器又包括用戶程序存儲區(qū)和用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)。（1）系統(tǒng)程序存儲器通常采用ROM或EPROM芯片存儲器。用于存放PLC生產(chǎn)廠商長久存儲的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。（2）用戶存儲區(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存儲器，用戶可檫除重新編程。（3）用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)通常采用RAM存儲器，為防止掉電時信息丟失，有后備電源做保護。 通信模塊對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng))來講，選擇網(wǎng)絡非常重要的。首先，網(wǎng)絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次，針對不同網(wǎng)絡層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡標準的協(xié)議、機制的前提下進行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題。依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越***。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。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 脈沖序列輸出感應式關閉電壓的限制L+ (-48 V)輸出端的通斷能力● 電阻負載時的最大值0.5 A● 照明負載時的最大值5 W輸出電壓● 對于信號“0”的最大值0.1 V; 附帶 10 kOhm 負載● 對于信號 “1”，最小值20 V輸出電流● 對于信號“1”的額定值0.5 A● 針對信號“0”的剩余電流，最大值0.1 mA電阻負載時的輸出延遲● 從 “0” 到“1”，最大值1 μs● 從 ”1” 到“0”，最大值5 μs開關頻率● 電阻負載的脈沖輸出端，最大值100 kHz繼電器輸出端● 繼電器輸出端數(shù)量0導線長度● 屏蔽，最大值500 m● 未屏蔽，最大值150 m

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