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上海隆彥自動化科技有限公司  
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 PLC以微處理器為核心，具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(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)掃描工作方式的顯著特點(diǎn)是：可靠性高、抗*力強(qiáng)，但響應(yīng)滯后、速度慢。

  近年來PLC技術(shù)發(fā)展很快，每年都推出不少新產(chǎn)品。據(jù)不*統(tǒng)計，美國、日本、德國等生產(chǎn)PLC的廠家已達(dá)150多家，產(chǎn)品有數(shù)百種。PLC的功能也在不斷增長，主要表現(xiàn)在：

    1）控制規(guī)模不斷擴(kuò)大，單臺PLC可控制成千乃*萬個點(diǎn)，多臺PLC進(jìn)行同位鏈接可控制數(shù)萬個點(diǎn)。

    2）指令系統(tǒng)功能增強(qiáng)，能進(jìn)行邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、PID運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、ASCⅡ碼處理。高檔PLC還能處理中斷、調(diào)用子程序等。使得PLC能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯控制、模擬量控制、數(shù)值控制和其他過程監(jiān)控，以至在某些方面可以取代小型計算機(jī)控制。6ES7 331-7NF00-9AM0

    3）處理速度提高，每個點(diǎn)的平均處理時間從10μs左右提高到1μs以內(nèi)。

    4）編程容量增大，從幾K字節(jié)增大到幾十K，甚*百K字節(jié)。

    5）編程語言多樣化，大多數(shù)使用梯形圖語言和語句表語言，有的還可使用流程圖語言或高級語言。6ES7 331-7NF00-9AM0

    6）增加通信與聯(lián)網(wǎng)功能，多臺PLC之間能互相通信，互相交換數(shù)據(jù)，PLC還可以與上位計算機(jī)通信，接受計算機(jī)的命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計算機(jī)。通信接口多采用RS-422／RS-232C等標(biāo)準(zhǔn)接口，以實(shí)現(xiàn)多級集散控制。

    目前，為了適應(yīng)不同的需要，進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，PLC正朝著以下兩個方向發(fā)展。其一是低檔PLC向小型、簡易、廉價方向發(fā)展，使之廣泛地取代繼電器控制；其二是中、高檔PLC向大型、高速、多功能方向發(fā)展，使之能取代工業(yè)控制微機(jī)的部分功能，對大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動控制。

在數(shù)控機(jī)床上采用PLC代替繼電器控制，使數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)更緊湊，功能更豐富，響應(yīng)速度和可靠性大大提高。在數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動化程度高的加工設(shè)備和生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，PLC是*的控制裝置。

可編程控制器(Programmable Controller)是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC
2、PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC實(shí)質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，如圖所示：
a. *處理單元(CPU)
*處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，zui后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。
為了進(jìn)一步提高PLC的可*性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。
b、存儲器
存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。
存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。
C、電源
PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術(shù)
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)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(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。
(一) 輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段

　數(shù)控機(jī)床可用測量法對主軸軸承溫度進(jìn)行監(jiān)測。通過測量主軸軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中的溫升，來了解主軸軸承是否正常。軸承溫度一般限制在溫度升高不超過45℃，監(jiān)測中若發(fā)現(xiàn)軸承的溫度超過70-80℃，應(yīng)立即停機(jī)檢查。

　　1 安裝及接線

　　數(shù)控機(jī)床可利用熱電阻、多通道數(shù)字儀表及PLC控制系統(tǒng)的結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)主軸軸承溫度的檢測。

　　在主軸前、中、后軸承處，安裝4個熱電阻。PLC控制系統(tǒng)采集4個測量點(diǎn)的溫度，來監(jiān)測不同位置處軸承溫升情況。

　　2 控制要求及原理

　　溫度控制系統(tǒng)利用熱電阻進(jìn)行測量點(diǎn)的溫度測量，利用多通道數(shù)字儀表來顯示主軸軸承的溫度值。PLC實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲和報警處理等功能。在實(shí)際編程過程中，不需要編寫讀寫PLC寄存器的程序，通過數(shù)據(jù)定義的方法，在定義了I/O變量后，可直接使用變量名用于系統(tǒng)控制、操作顯示、數(shù)據(jù)記錄和報警等。

　　系統(tǒng)設(shè)置一個啟動按鈕來啟動控制程序，設(shè)置紅、綠2個指示燈來顯示溫度狀態(tài)。4個測量點(diǎn)的溫度在要求范圍內(nèi)，綠燈亮，表示主軸可正常運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)某一個被測點(diǎn)溫度達(dá)到上*，即便主軸轉(zhuǎn)速還未達(dá)到要求，則紅燈亮，同時數(shù)控系統(tǒng)顯示器上相對應(yīng)的軸承報警。操作者將主軸立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)對應(yīng)報警號檢查主軸軸承對應(yīng)位置處的狀況，從而避免主軸軸承研傷現(xiàn)象。

　　3 結(jié)束語

　　現(xiàn)代PLC具有功能強(qiáng)、集成度高、抗*力強(qiáng)、組態(tài)靈活、工作穩(wěn)定等顯著特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動控制中。PLC可擴(kuò)展一些智能控制模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)，本文提到的主軸軸承溫度的檢測就是以PLC為核心的智能溫度控制系統(tǒng)，操作方便，可靠性好，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。
比較下二個程序的異同：
程序1：

程序2：
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果*一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程卻不一樣。
※ 程序1只用一次掃描周期，就可完成對%M4的刷新；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對%M4的刷新。
這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。
二. PLC的I/O響應(yīng)時間
為了增強(qiáng)PLC的抗*力，提高其可*性，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機(jī)的運(yùn)行方式(掃描技術(shù))。
以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。
所謂I/O響應(yīng)時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時間。其zui短的I/O響應(yīng)時間與zui長的I/O響應(yīng)時間如圖所示：
第(n-1)個
掃描周期
zui短I/O響應(yīng)時間：
zui長I/O響應(yīng)時間
SIEMENS PLC在中國的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。
S7-200
針對低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它zui多可有7個模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。
其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。  還有一個比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。

規(guī)　　格：SIEMENS；*
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貨　　期：現(xiàn)貨當(dāng)日發(fā)、訂貨4-6周；
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