可編程序控制器系統

A. 什麼是可編程序控制器PLC

PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它採用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬體結合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有PLC
PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它採用可以編製程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，並能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易於與工業控制系統形成一個整體，易於擴展其功能的原則而設計。
國際電工委員會(IEC)在其標准中將PLC定義為:
「可程式邏輯控制器是一種數位運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。
它採用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等
面向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。可程式邏輯控制器及
其有關外部設備，都按易於與工業控制系統聯成一個整體，易於擴充其功能的原則設計。」
PLC的特點
2.1可靠性高，抗干擾能力強
高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由於採用現代大規模集成電路技術，採用嚴格的生產工藝製造，內部電路採取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗餘CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬體故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟體中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有極高的可靠性也就不奇怪了。
2.2配套齊全，功能完善，適用性強
PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用於各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用於各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。
2.3易學易用，深受工程技術人員歡迎
PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它介面容易，編程語言易於為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。
2.4系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造
PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。
2.5體積小，重量輕，能耗低
以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小於100mm，重量小於150g，功耗僅數瓦。由於體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。

B. 可編程式控制制器原理及應用

可編程式控制制器（PLC）的工作有兩個要點：入出信息變換、可靠物理實現，入出信息變換主要由運行存儲於PLC內存中的程序實現。這程序既有系統的（這程序又稱監控程序，或操作系統），又有用戶的。系統程序為用戶程序提供編輯與運行平台，同時，還進行必要的公共處理，如自檢，I/O刷新，與外設、上位計算機或其它PLC通訊等處理。用戶程序由用戶按照控制的要求進行設計。什麼樣的控制，就有什麼樣的用戶程序。
可靠物理實現主要通過輸入（I， INPUT）及輸出（O， OUTPUT）電路。每一輸入點或輸出點就有一個I或O電路。而且，總是把若干個這樣電路集成在一個模塊（或箱體）中，然後再由若干個模塊（或箱體）集成為PLC完整的I/O系統（電路）。盡管這些模塊相當多，佔了PLC體積的大部分，但由於它們都是由高度集成化的，所以，PLC的體積還是不太大的。
輸入電路時刻監視著輸入點的（通、ON或斷、OFF）狀態，並將此狀態暫存於它的輸入暫存器（還可能有別的稱謂）中。每一輸入點都有一個與其對應的輸入暫存器。
輸出電路有輸出鎖存器（還可能有別的稱謂）。它也有兩個狀態，高、低電位狀態，並可鎖存。同時，它還有相應的物理電路，可把這個高、低電位的狀態傳送給輸出點。每一輸出點都有一個與其對應的輸出鎖存器。
這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際是PLC的I/O電路的寄存器。它們與PLC內存交換信息通過PLC I/O匯流排及運行PLC的系統程序實現。
把輸入暫存器的信息讀到PLC的內存中，稱輸入刷新。PLC內存有專門開辟的存放輸入信息的映射區。這個區的每一對應位（bit）稱為輸入繼電器，或稱軟觸點，或稱為過程映射輸入寄存器（the process-image input register）。這些位（bit）置成1，表示觸點通，置成0為觸點斷。由於它的狀態是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入點的狀態。
輸出鎖存器與PLC內存中的輸出映射區也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個內存位（bit）與其對應，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈，或稱為過程映射輸出寄存器（the process-image output register）。通過PLC I/O匯流排及運行系統程序，輸出繼電器的狀態將映射給輸出鎖存器。這個映射的完成也稱輸出刷新。
PLC除了有可接收開關信號的輸入電路，有時，還有接收模擬信號的輸入電路（稱模擬量輸入單元或模塊）。只是後者先要進行模、數轉換，然後，再把轉換後的數據存入PLC相應的內存單元中。
如要產生模擬量輸出，則要配有模擬量輸出電路（稱模擬量輸出模塊或單元）。靠它對PLC相應的內存單元的內容進行數、模轉換，並產生輸出。
這樣，用戶所要編的程序只是，PLC輸入有關的內存區到輸出有關的內存區的變換。這是一個數據及邏輯處理問題。由於PLC有強大的指令系統，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的。

C. 簡述可編程式控制制器系統設計的一般原則和步驟！

(1) 最大限度地滿足被控對象的要求；

(2) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟、適用及維護方便；

(3) 保證系統的安全可靠；

(4) 考慮生產發展和工藝改進的要求，在選型時應留有適當的餘量。

由於PLC的結構和工作方式與一般微機和繼電器相比各有特點，所以其設計的步驟也不盡相同，具體設計步驟如下：

(1) 詳細了解被控對象的生產工藝過程，分析控制要求；

(2) 根據控制要求確定所需的用戶輸入／輸出設備；

(3) 選擇PLC類型；

(4) 分配PLC的I/O點，設計I/O連接圖；

(5) PLC軟體設計，同時可進行控制台的設計和現場施工；

(6) 系統調試，固化程序，交付使用。

(3)可編程序控制器系統擴展閱讀

(1) PLC容量的選擇

①首先要對控制任務進行詳細的分析，把所有的I/O點找出來，包括開關量I/O和模擬量I/O 這些I/O點的性質。

②然後要對用戶存儲器容量進行估算。總存儲器字數＝(開關量輸入點數+開關量輸出點數)×10+模擬量點數×150。然後按計算存儲器字數的25％考慮餘量。

(2) PLC機型的選擇

由於生產PLC的廠家眾多，實現的功能雖基本相同，性能、價格和編程語言卻有較大差別，一般從以下幾個方面考慮。

①功能方面：所有PLC一般都具有常規的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的PLC 是否有能力完成控制任務。

②價格方面：不同廠家的PLC產品價格相差很大，有些功能類似、質量相當、I/O點數相當的PLC的價格能相差40％以上。在使用PLC較多的情況下，性價比是一個重要的因素。

③售後服務：應考慮相關的技術支持，統一型號方便維護，系統改造、升級等因素。

D. PLC可編程序控制器,整個工作過程分五個階段哪五個階段

當可編程邏輯控制器投入運行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

1、輸入采樣階段。在輸入采樣階段，PLC控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，並將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束後，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。

2、用戶程序執行階段。在用戶程序執行階段，PLC控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。

3、輸出刷新階段。當掃描用戶程序結束後，PLC控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC控制器的真正輸出。

(4)可編程序控制器系統擴展閱讀：

PLC的應用

1、開環控制

開關量的開環控制是PLC的最基本控制功能。PLC的指令系統具有強大的邏輯運算能力，很容易實現定時、計數、順序(步進)等各種邏輯控制方式。大部分PLC就是用來取代傳統的繼電接觸器控制系統。

2、模擬量閉環

對於模擬量的閉環控制系統，除了要有開關量的輸入輸出外，還要有模擬量的輸入輸出點，以便采樣輸入和調節輸出實現對溫度、流量、壓力、位移、速度等參數的連續調節與控制。目前的PLC不但大型、中型機具有這種功能外，還有些小型機也具有這種功能。

3、數字量控制

控制系統具有旋轉編碼器和脈沖伺服裝置(如步進電動機)時，可利用PLC實現接收和輸出高速脈沖的功能，實現數字量控制，較為先進的PLC還專門開發了數字控制模塊，可實現曲線插補功能。

4、數據採集監控

由於PLC主要用於現場控制，所以採集現場數據是十分必要的功能，在此基礎上將PLC與上位計算機或觸摸屏相連接，既可以觀察這些數據的當前值，又能及時進行統計分析，有的PLC具有數據記錄單元，可以用一般個人電腦的存儲卡插入到該單元中保存採集到的數據。

E. f系列可編程序控制器系統是由什麼組成

PLC可編程邏輯控制器，它採用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。
可編程邏輯控制器實質是一種專用於工業控制

F. 可編程序控制器由哪幾部分組成各有什麼作用

電源
電源用於將交流電轉換成PLC內部所需的直流電，目前大部分PLC採用開關式穩壓電源供電。
中央處理單元
中央處理器(CPU)是PLC的控制中樞，也是PLC的核心部件，其性能決定了PLC的性能。中央處理器由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊晶元上，通過地址匯流排、控制匯流排與存儲器的輸入/輸出介面電路相連。中央處理器的作用是處理和運行用戶程序，進行邏輯和數學運算，控制整個系統使之協調。
存儲器
存儲器是具有記憶功能的半導體電路，它的作用是存放系統程序、用戶程序、邏輯變數和其他一些信息。其中系統程序是控制PLC實現各種功能的程序，由PLC生產廠家編寫，並固化到只讀存儲器(ROM)中，用戶不能訪問。
輸入單元
輸入單元是PLC與被控設備相連的輸入介面，是信號進入PLC的橋梁，它的作用是接收主令元件、檢測元件傳來的信號。輸入的類型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。
輸出單元
輸出單元也是PLC與被控設備之間的連接部件，它的作用是把PLC的輸出信號傳送給被控設備，即將中央處理器送出的弱電信號轉換成電平信號，驅動被控設備的執行元件。輸出的類型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門輸出。
望採納。。。。。。

G. 可編程式控制制器它主要由哪幾部分組成

可編程式控制制器由中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入輸出介面（I/O模塊）、通信介面、電源組成。

1、中央處理單元(CPU)

中央處理單元(CPU)為PLC的控制中樞，PLC的核心起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU。它按照PLC系統程序賦予的功能接收並存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，並能診斷用戶程序中的語法錯誤。

2、存儲器

存放系統軟體的存儲器；用戶程序存儲器是存放PLC用戶程序應用;數據存儲器用來存儲PLC程序執行時的中間狀態與信息，它相當於PC的內存。

3、輸入輸出介面（I/O模塊）

PLC與電氣迴路的介面，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，輸出點反映輸出鎖存器狀態。

輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。

4、通信介面

通信介面的主要作用為實現PLC與外部設備之間的數據交換（通信）。通信介面的形式多樣，最基本的有UBS，RS-232，RS-422/RS-485等的標准串列介面。可以通過多芯電纜，雙絞線，同軸電纜，光纜等進行連接。

5、電源

PLC的電源為PLC電路提供工作電源，在整個系統中起著十分重要的作用。一個良好的、可靠的電源系統是PLC的最基本保障。

交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不採取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

(7)可編程序控制器系統擴展閱讀

可編程式控制制器功能特點

1、可靠性高。由於PLC大都採用單片微型計算機，因而集成度高，再加上相應的保護電路及自診斷功能，提高了系統的可靠性。

2、編程容易。PLC的編程多採用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數量比微型機指令要少得多，除中、高檔PLC外，小型PLC只有16條左右。由於梯形圖形象而簡單，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要計算機專業知識，就可進行編程。

3、組態靈活。由於PLC採用積木式結構，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變控制系統的功能和規模，因此，可適用於任何控制系統。

4、輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的最大優點之一，是針對不同的現場信號(如直流或交流、開關量、數字量或模擬量、電壓或電流等)，均有相應的模板可與工業現場的器件(如按鈕、開關、感測電流變送器、電機啟動器或控制閥等)直接連接，並通過匯流排與CPU主板連接。

5、安裝方便。與計算機系統相比，PLC的安裝既不需要專用機房，也不需要嚴格的屏蔽措施。使用時只需把檢測器件與執行機構和PLC的I/O介面端子正確連接，便可正常工作。

6、運行速度快。由於PLC的控制由程序控制執行的，因而不論其可靠性還是運行速度，都是繼電器邏輯控制無法相比的。

H. 可編程式控制制器控制系統的設計基本過程

系統設計的主要內容

（ 1 ）擬定控制系統設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定，它是整個設計的依據；

（ 2 ）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執行機構；

（ 3 ）選定 PLC
的型號；

（ 4 ）編制 PLC
的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；

（ 5 ）根據系統設計的要求編寫軟體規格說明書，然後再用相應的編程語言（常用梯形圖）進行程序設計；

（ 6 ）了解並遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設計，增強人與機器之間的友善關系；

（ 7 ）設計操作台、電氣櫃及非標准電器元部件；

（ 8 ）編寫設計說明書和使用說明書；

根據具體任務，上述內容可適當調整。

2 ． 系統設計的基本步驟
（ 1 ）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求

a ．被控對象就是受控的機械、電氣設備、生產線或生產過程。

b ．控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作、自動工作循環的組成、必要的保護和聯鎖等。對較復雜的控制系統，還可將控制任務分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利於編程和調試。

（ 2 ）確定 I/O
設備

根據被控對象對 PLC
控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、感測器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

（ 3 ）選擇合適的 PLC
類型

根據已確定的用戶 I/O
設備，統計所需的輸入信號和輸出信號的點數，選擇合適的 PLC
類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O
模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（ 4 ）分配 I/O
點

分配 PLC
的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進行 PLC
程序設計，同時可進行控制櫃或操作台的設計和現場施工。

（ 5 ）設計應用系統梯形圖程序

根據工作功能圖表或狀態流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統設計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經驗。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

當使用簡易編程器將程序輸入 PLC
時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程軟體在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC
中去。

（ 7 ）進行軟體測試

程序輸入 PLC
後，應先進行測試工作。因為在程序設計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC
連接到現場設備上去之前，必需進行軟體測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。

（ 8 ）應用系統整體調試

在 PLC
軟硬體設計和控制櫃及現場施工完成後，就可以進行整個系統的聯機調試，如果控制系統是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然後再進行整體調試；如果控製程序的步序較多，則可先進行分段調試，然後再連接起來總調。調試中發現的問題，要逐一排除，直至調試成功。