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PLC的基本性能指标
可编程控制器的基本性能可用如下八条予以概括：
1工作速度
工作速度是指PLC的CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是PLC工作的基础。速度高了，才可能通过运行程序实现控制，才可能不断扩大控制规模，才可能发挥PLC的多种多样的作用。
PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的条数也不同。少的几十条，多的几百条。指令不同，执行的时间也不同。但各种PLC总有一些基本指令，而且各种的PLC都有这些基本指令，故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。这个时间当然越短越好，已从微秒级缩短到零点微秒级。并随着微处理器技术的进步，这个时间还在缩短。 PLC之家
执行时间短可加快PLC对一般输入信号的响应速度。从讨论PLC的工作原理知，从对PLC加入输入信号，到PLC产生输出，**的情况也要延迟一个PLC运行程序的周期。因为PLC监测到输入信号，经运行程序后产生的输出，才是对输入信号的响应。 不理想时，还要多延长一个周期。当输入信号送入PLC时，PLC的输入刷新正好结束，就是这种情况。这时，要多等待一个周期，PLC的输入映射区才能接受到这个新的输入信号。对一般的输入信号，这个延迟虽可以接受，但对急需响应的输入信号，就不能接受了。对急需处理的输人信号延迟多长时间PLC能予以响应，要另作要求。 www.PLC100.com
为了处理急需响应的输入信号，PLC有种种措施。不同的PLC措施也不完全相同，提高响应速度的效果也不同。一般的作法是采用输入中断，然后再输出即时刷新，即中断程序运行后，有关的输出点立即刷新，而不等到整个程序运行结束后再刷新。
这个效果可从两个方面来衡量：一是能否对几个输入信号作**响应；二是**响应的速度有多快。多数PLC都可对一个或多个输入点作**响应，**响应时间仅几个毫秒。性能高的、大型的PLC响应点数更多。
工作速度关系到PLC对输入信号的响应速度，是PLC对系统控制是否及时的前提。控制不及时，就不可能准确与可靠，特别是对一些需作**响应的系统。这就是把工作速度作为PLC**指标的原因。
2控制规模
控制规模代表PLC控制能力，看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。
控制规模与速度有关。因为规模大了，用户程序也长，执行指令的速度不快，势必延长PLC循环的时间，也必然会延长PLC对输入信号的响应。为了避免这个情况，PLC的工作速度就要快。所以，大型PLC的工作速度总是比小的要快。
控制规模还与内存区的大小有关。规模大，用户程序长，要求有更大的用户存储区。同时点数多，系统的存储器输入、输出的信号区（输入输出继电器区或称输入、输出映射区）也大。这个区大，相应地内部器件（解释见后）也要增多，这些都要求有更大的系统存储区。
控制规模还与输入、输出电路数有关。如控制规模为1024点，那就得有1024条I/O电路。这些电路集成于I/O模块中，而每个模块有多少路的I/O点总是有数的。所以，规模大，所使用的模块也多。
控制规模还与PLC指令系统有关。规模大的PLC指令条数多，指令的功能也强，才能应付对点数多的系统进行控制的需要。
控制规模是对PLC其它性能指标起着制约作用的指标；也是PLC划分为微、小、中、大和特大型
3组成模块
PLC的结构虽有箱体及模块式之分，但从质上看，箱体也是模块，只是它集成了更多的功能。在此，不妨把PLC的模块组成当作所有PLC的结构性能。
这个性能含义是指某型号PLC具有多少种模块，各种模块都有什么规格，并各具什么特点。
一般讲，规模大的PLC，档次高的PLC模块的种类也多，规格也多，反映它的特点的性能指标也高。但模块的功能则单一些。相反，小型PLC、档次低的PLC模块种类也少，规格也少，指标也低。但功能则多样些，以至于集成为箱体。
组成PLC的模块是PLC的硬件基础，只有弄清所选用的PLC都具有那些模块及其特点，才能正确选用模块，去组成一台完整的PLC，以满足控制系统对PLC的要求。
常见的PLC模块有：
CPU模块，它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能，如速度、规模都由它的性能来体现。
电源模块，它为PLC运行提供内部工作电源，而且，有的还可为输入信号提供电源。
I/O模块，它包括I/O电路，并依点数及电路类型划分为不同规格的模块。
内存模块，它主要存储用户程序，有的还为系统提供辅加的工作内存。在结构上内存模块都是附加于CPU模块之中。
底板、机架模块，它为PLC各模块的安装提供基板，并为模块间的联系提供总线。若干底板间的联系有的用接口模块，有的用总线接口。不同厂家或同一厂家但不同类型的PLC都不大相同。
箱体式的小型PLC的主箱体就是把上述几种模块集成在一个箱体内的，并依可能提供I/O点数的多少，划分为不同的规格。
箱体式的PLC还有I/O扩展箱体，它不含CPU，仅有电源及I/O单元的功能。扩展箱体也依I/O点数的多少划分有不同的规格。
除上述模块，PLC还有特殊的或称智能或称功能模块。如A/D（模入）模块、D/A（模出）模块、高速计数模块、位控模块、温度模块等等。这些模块有自己的CPU，可对信号作预处理或后处理，以简化PLC的CPU对复杂的程控制量的控制。智能模块的种类、特性也大不相同，性能好的PLC，这些模块种类多，性能也好。
通讯模块，它接人PLC后，可使PLC与计算机，或PLC与PLC进行通讯，有的还可实现与其它控制部件，如变频器、温控器通讯，或组成局部网络。通讯模块代表PLC的组网能力，代表着当今PLC性能的重要方面。
掌握PLC性能，一定要了解它的模块，并通过了解模块的性能，去弄清楚PLC的性能。
除了模块，PLC还有外部设备。
尽管用PLC实现对系统的控制可不用外部设备，配置好合适的模块就行了。然而，要对PLC编程，要监控PLC及其所控制的系统的工作状况，以及存储用户程序、打印数据等，就得使用PLC的外部设备。故一种PLC的性能如何，与这种PLC所具外部设备丰富与否，外部设备好用与否直接相关。
PLC的外部设备有四大类：
编程设备：简单的为简易编程器，多只接受助记将编程，个别的也可用图形编程（如日本东芝公司的EX型可编程控制器）。复杂一点的有图形编程器，可用梯形图语编程。有的还有专用的计算机，可用其它高级语编程。编程器除了用于编程，还可对系统作一些设定，以确定PLC控制方式，或工作方式。编程器还可监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，以进行PLC用户程序的调试。
监控设备：小的有数据监视器，可监视数据；大的还可能有图形监视器，可通过画面监视数据。除了不能改变PLC的用户程序，编程器能做的它都能做，是使用PLC很好的界面。性能好的PLC，这种外部设备已越来越丰富。
存储设备：它用于**性地存储用户数据，使用户程序不丢失。这些设备，如存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器。而为实现这些存储，相应的就有存卡器、磁带机、软驱或ROM写入器，以及相应的接口部件。各种PLC大体都有这方面的配套设施。
输入输出设备：它用以接收信号或输出信号，便于与PLC进行人机对话。输入的有条码读入器，输入模拟量的电位器等。输出的有打印机、编程器、监控器虽也可对PLC输入信息，从PLC输出信息，但输入输出设备实现人机对话更方便，可在现场条件下实现，并便于使用。随着技术进步，这种设备将更加丰富。
外部设备已发展成为PLC系统的不可分割的一个部分。它的情况，当然是选用PLC必须了解的重要方面，所以也应把它列为PLC性能的重要内容。
4内存容量
PLC内存有用户及系统两大部分。用户内存主要用以存储用户程序，个别的还将其中的一部分划为系统所用。系统内存是与CPU配置在一起的。CPU既要具备访问这些内存的能力，还应提供相应的存储介质。
用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大，可存储的程序量大，也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看，内存容量总是在不断增大着。大型PLC的内存容量可达几十k，以至于一百多k。系统内存对于用户，主要体现在PLC能提供多少内部器件。不同的内部器件占据系统内存的不同区域。在物理上并无这些器件，仅仅为RAM。但通过运行程序进行使用时，给使用者提供的却实实在在有这些器件。
内存器件种类越多，数量越多，越便于PLC进行种种逻辑量及模拟控制。它也是代表 PLC性能的重要指标。
PLC内部器件有：
I/O继电器，或称映射区。它与PLC所能控制的I/O点数及模拟量的路数直接相关。
内部继电器数，有的称为标志位数，代表着PLC的内部继电器数。它与I/O继电器区相联系着，有时与后者相联系进行处理。内部继电器多，便于PLC建立复杂的时序关系，以实现多种多样的控制要求。一般讲，内部继电器数比I/O继电器要多得多。
有的内部继电器还可丢电保持，即它的状态（ON或OFF）、PLC丢电后，靠内部电池仍予以保持。再上电后可继续丢电前的状态。保持继电器可增强PLC控制能力，特别对记录故障，故障排除后恢复运行，更显得有用。
定时器，可进行定时控制。定时值可任意设定。定时器有多少，设定范围有多大，设定值的分辨率又是多少，这些都代表定时器件的性能。
计数器，可进行计数，到达某设定计数值可发送相应信号。可进行什么样的计数，计数范围多大，怎么设定，有多少计数器，则是PLC计数器性能的代表指标。
数据存储区，用以存储工作数据。多以字、两字或多字为单位予以使用，是PLC进行模拟量控制，或记录数据所必不可少的。这个存储区的大小代表PLC的性能也是越大越好。趋势也是越来越大。小型机也如此。如日本OMRON公司的CQM1机，其DM区就有6k字。而过去同是小型机的C60P的DM区才64个字。大型机的DM可达10K以至几十K。
此外还有其它一些内部器件，了解某PLC性能时，也都必须掌握它。
内部器件也是PLC指令的操作数，不弄清楚是无法编程的。
PLC控制过程实例——指示灯控制
图5-2为PLC接线图，图5-3为控制梯形图。图5-4描述了每个扫描周期程序的执行过程。按钮SB2虽然在程序中没有使用，但其状态仍影响其对应编号的内部输入继电器的状态。图(a)中，①输入扫描过程，将两个按钮的状态扫描后，存入其映像区，由于SB2是停止按钮，所以，即使没有按下，其输入回路也是闭合的，因此，X1存“1”（ON状态），而其它位存“0”（OFF状态）。②执行程序过程，程序根据所用到触点的编号对应的内部继电器状态来运算。由于X0处于OFF状态，因此，对应的动合触点处于断开状态，运算结果是Y0、Y1处于OFF状态，其结果存入输出映像区，即Y0、Y1存“0”。③输出刷新过程，根据映像区各位的状态驱动输出设备，由于输出映像区均为OFF状态，所以，输出指示灯不能形成闭合回路，灯不亮。如果输入不发生变化，内部继电器的状态均不发生变化。图(b)中，按下SB1按钮后，X0输入回路闭合。①输入扫描将输入状态存入其映像区，X0、X1均存“1”。②执行程序过程，按照从左到右，从上到下的原则，逐条执行。**行，X0触点闭合，但此时，Y1的状态为“0”，因此，Y1触点为断开状态，Y0没能导通，其状态为“0”。第二行，X0触点闭合，所以，Y1的状态为“1”。③输出刷新过程，由于Y1呈导通状态，灯2亮。
图(c)为按下SB1按钮后的第二个扫描周期。①输入扫描，由于输入状态不变，输入映像区不变。②执行程序过程，**行，X0触点闭合，由于上一个周期中，Y1为ON状态，因此，Y1触点也闭合，Y0也呈导通状态；第二行，Y1还呈导通状态。Y0、Y1的状态均为“1”。③输出刷新过程，两个灯都亮。注意：由于PLC的扫描周期很短，我们用肉眼见到的现象可能是两灯同时亮。如果按钮没有变化，内部继电器、输出设备状态均无变化。
图( d)为松开SB1按钮后的**个扫描周期。①输入扫描使输入映像区的X0存“0”、 X1存“1”。②执行程序过程，X0触点断开， Y1由于上个周期被置“1”，因此，Y1触点为闭合状态。③输出刷新过程，由于X0触点的断开，Y0 、Y1都呈断开状态。
机械手PLC控制系统确定输入/输出点数的过程
确定输入/输出点数并选择PLC型号
1）输入信号
位置检测信号：下限、上限、右限、左限共4个行程开关，需要4个输入端子。
“无工件检测”信号：用光电开关作检测元件，需要1个端子。
“工作方式”选择开关：有手动、单步、单周期和连续4种工作方式，需要4个输如端子。
手动操作：需要有下降、上升、右移、左移、加紧、放松6个按钮，也需要6个输入端子。
自动工作：尚需启动、正常停车、紧急停车3个按钮，也需要3个输入端子。以上共需要18个输入信号。
2）输出信号
PLC的输出用于控制机械手的下降、上升、右移、左移、加紧、放松以三个电动机转速的控制等，共需要11个输出点。机械手从原点开始工作，需要一个原点指示灯，也需要1个输出点。所以，至少需要6个输出点。
由于机械手的控制属于开关量控制，在功能上未提出特殊要求。因此任何型号的小型PLC均可满足要求。根据所需的I/O总点数并留有一定的备用量，可选用FX2N-48RM，其输入和输出各24点，继电器输出型。
写出图所示梯形图对应的PLC指令语句表。
解答：用暂存器来处理分支电路。要注意的是，线圈10001前面没有接点，因此不必按分支处理。指令语句如下：
LD 00001
OUT TR0
AND 00002
AND 00003
OUT 10000
LD TR0
AND 00003
OUT 10001
AND 10000
OUT TR1
AND 00006
OUT 10002
LD TR1
AND 00007
OR 00008
OUT 10003
S7 PLC通过自由通信口模式接受条形码阅读器的信息实例
本例说明如何将SIMATIC S7-212或S7-214与条形码阅读器配合使用。
读入条形码的信息并经解码器翻译后，再通过自山通信u模式(Freeport Mode)把信息传入SIMATIC。在S7-212或214的内存中有两个缓冲区，用来存储条形码信息，这两个缓冲区轮流地存储每次新读入的条形码。
通常这些数据可供程序调用。但本例中仅仅将信息存入接收缓冲区，可以用S7-200程序包来查看。
硬件要求
为能正常进应用此例，你需要以下硬件：
可能会出现一个问题:
因为SIMATIC S7-200和条形码阅读器都作为数据通信设备(DCE)，所以两台设备的数据传输方向有可能会相同，也就是说，二者的数据接收线接在一起，发送线也接在了一起(线2和3)。这个问题可以通过转换器的正确设置或使用合适的线路适配器(空调制解调式的适配器)来解决。
程序框图
程序和注释
该程序从条形码阅读器接收信息再存入两个缓冲区。
从条形码解码器传出的信息是ASCII码形式，所接收的条形码存在SIMATIC内存中。这些数据可被程序利用，但本例中仅仅将信息存入接收缓冲区，可以用SIMATIC S7-200程序包来查看。
IEC61131-3标准与PLC编程语言的关系
由于PLC强大的功能和优良的性能，以及应用成本的不断下降和使用的方便性，促使PLC的应用领域不断扩展，市场潜力巨大，于是，全**许多公司纷纷推出自己的PLC产品。出于垄断或市场保护的目的，各家公司的PLC产品各有差别，互不兼容。当形形色色的PLC涌入市场时，国际电工委员会与有关PLC制造商多次协商，于1993年制定了IEC1131标准以引导PLC健康地发展。
IEC1131标准共分为5个部分：IEC1131-1为一般信息，即对通用逻辑编程作了一般性介绍并讨论了逻辑编程的基本概念、术语和定义；IEC1131-2为装配和测试需要，从机械和电气两部分介绍了逻辑编程对硬件设备的要求和测试需要；IEC1131-3为编程语言的标准，它吸取了多种编程语言的长处，并制定了5种标准语言；IEC1131-4为用户指导，提供了有关选择、安装、维护的信息资料和用户指导手册；IEC1131-5为通信规范，规定了逻辑控制设备与其他装置的通信联系规范。IEC1131标准后更名为IEC61131标准。
在IEC61131-3中，规定了控制逻辑编程中的语法、语义和显示，并对以往编程语言进行了部分修改后形成目前通用的5种语言。在这5种语言中，有3种是图形化语言，2种是文本化语言。图形化编程语言包括：梯形图（LD－Ladder Diagram）、功能块图（FBD － Function Block Diagram）、顺序功能图（SFC － Sequential Function Chart）。文本化编程语言包括：指令表(IL-Instruction List)和结构化文本 (ST-Strutured Text)。IEC61131-3的编程语言是IEC工作组对**范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准，它不但适用于PLC系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域；IEC61131-3 的编程工具提供对现场总线系统的支持，并对现场总线装置的软件设计产生了很大影响。IEC并不要求每种产品都运行这5种语言，可以只运行其中的一种或几种，但均必须符合标准。在实际组态时，可以在同一项目中运用多种编程语言，相互嵌套，以供用户选择**简单的方式生成控制策略。
正是由于IEC61131-3标准的公布，许多PLC制造厂先后推出符合这一标准的PLC产品。美国罗克韦尔(Rockwell)公司许多PLC产品都带符合IEC61131-3标准中结构文本的软件选项。法国施耐德(Schneider)公司的Modicon TSX Quantum PLC产品可采用符合IEC61131-3标准的Concept软件包，它在支持Modicon 984梯形图的同时，也遵循IEC61131-3标准的5种编程语言。德国西门子(Siemens)公司的SIMATIC S7-200、S7-300、S7-400、C7-620均采用SIMATIC软件包，其中梯形图和功能块图部分符合IEC61131-3标准。
接近开关的作用、外形图和电气符号
接近开关是非接触式的监测装置，当运动着的物体接近它到一定距离范围内，就能发出信号。
PLC由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？
PLC由中央处理器CPU、存储器、输入输出接口和编程器组成。
中央处理器CPU是核心，它的作用是接收输入的程序并存储程序。扫描现场的输入状态，执行用户程序，并自诊断，
存储器用来存放程序和数据；
输入接口采集现场各种开关接点的信号状态，并将其转化成标准的逻辑电平。
输出接口用于输出电信号来控制对象；
编程器用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视，还可以显示PLC的各种状态。
S7-200 PLC编程——有反馈的电动机星形—三角形起动器
这个示例程序控制三相感应电动机的星形—三角形起动过程。例如，一旦星形起动器出现故障，起动的反馈电路就有发现它。在5秒钟延时之后，SIMATIC S7-200就小切换到三角形连接，这样就能避免可能造成的破坏。
与输入点I0.0相连的开机点动开关(ON)接通后，电动机绕组接成星形工作方式起动。与输出点Q0.3相连的信号灯指示各种可能出现的故障。
程序和注释
当输入点l0.0相连的开机开关(0N)动作后，电动机绕组接成星形工作方式起动。如果没有起动器故障信号，电动机绕组将在5秒钟后切换到三角形连接方式。故障信号山与输出点Q0.3相连的信号灯指示。当故障排除后，操作员按与输入点I0.6相连的确认键，即可消除故障信号。起动器反馈信号通过输入点I0.3、I0.4和I0.5引入。
当关机点动开关或电动机电路断路器(分别与输入点I0.1和I0.2连接)动作时，电动**机。如果开机开关和关机开关同时动作，电动机仍然处于关机状态。
“接通星形起动器”、“起动定时器”和“接通主电源起动器”部分增加了一个条件:只有在无故障信号(Q0.3)出版时才动作。除此之外，为相关的起动器
设置下述的存储器标志位:星形起动器（Q0.1 ），主电源起动器（Q0.0），以及起动定时器(T37)。
“起动器反馈”部分是新的。从原理上讲，反馈就是将输出信号和表示起动器实际状态的输入信号相比较。
输出信号的状态分别和下述反馈输入信号比较:主电源起动器的状态(I0.3)，星形起动器的状态(I0.4)，三角形起动器的状态(I0.5)。如果有差异就起动定时器T38，T38的预置时问为2秒。这段延迟时问对应起动器动作的**长时间。
如果T38溢出后，状态仍小同，故障指示输出点Q0.3被置位。这个故障信号可以用与输
入点I0.6相连的反馈确认键复位。
该程序的长度为70个字。
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逻辑操作 |
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ALD OLD |
电路块串联 电路块并联 |
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LPS LRD LPP LDS |
入栈 读栈 出栈 装载堆栈 |
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AENO |
对ENO进行与操作 |
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ANDB IN1，OUT ANDW IN1，OUT ANDD IN1，OUT |
字节逻辑与 字逻辑与 双字逻辑与 |
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ORB IN1，OUT ORW IN1，OUT ORD IN1，OUT |
字节逻辑或 字逻辑或 双字逻辑或 |
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XORB IN1，OUT XORW IN1，OUT XORD IN1，OUT |
字节逻辑异或 字逻辑异或 双字逻辑异或 |
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INVB OUT INVW OUT INVD OUT |
字节取反(1的补码) 字取反 双字取反 |
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表、查找和转换指令 |
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ATT TABLE，DATA |
把数据加到表中 |
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LIFO TABLE，DATA FIFO TABLE，DATA |
从表中取数据，后入先出 从表中取数据，先入先出 |
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FND= TBL，PATRN，INDX FND＜＞ TBL，PATRN，INDX FND＜ TBL，PATRN，INDX FND＞ TBL，PATRN，INDX |
在表中查找符合比较条件的数据 |
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BCDI OUT IBCD OUT |
BCD码转换成整数 整数转换成BCD码 |
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BTI IN，OUT IBT IN，OUT ITD IN，OUT TDI IN，OUT |
字节转换成整数 整数转换成字节 整数转换成双整数 双整数转换成整数 |
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DTR IN，OUT TRUNC IN，OUT ROUND IN，OUT |
双整数转换成实数 实数四舍五入为双整数 实数截位取整为双整数 |
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ATH IN，OUT，LEN HTA IN，OUT，LEN ITA IN，OUT，FMT DTA IN，OUT，FMT RTA IN，OUT，FMT |
ASCII码→16进制数 16进制数→ASCII码 整数→ASCII码 双整数→ASCII码 实数→ASCII码 |
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DECO IN，OUT ENCO IN，OUT |
译码 编码 |
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SEG IN，OUT |
7段译码 |
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中断指令 |
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CRETI |
从中断程序有条件返回 |
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ENI DISI |
允许中断 禁止中断 |
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ATCH INT，EVENT DTCH EVENT |
给事件分配中断程序 解除中断事件 |
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通信指令 |
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XMT TABLE，PORT RCV TABLE，PORT |
自由端口发送 自由端口接收 |
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NETR TABLE，PORT NETW TABLE，PORT |
网络读 网络写 |
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GPA ADDR，PORT SPA ADDR，PORT |
获取端口地址 设置端口地址 |
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高速计数器指令 |
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HDEF HSC，MODE |
定义高速计数器模式 |
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HSC N |
激活高速计数器 |
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PLS X |
脉冲输出 |
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数学、加1减1指令 |
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+I IN1，OUT +D IN1，OUT +R IN1，OUT |
整数，双整数或实数法 IN1+OUT=OUT |
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-I IN1，OUT -D IN1，OUT -R IN1，OUT |
整数，双整数或实数法 OUT-IN1 =OUT |
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MUL IN1，OUT *R IN1，OUT *I IN1，OUT *D IN1，OUT |
整数乘整数得双整数 实数、整数或双整数乘法 IN1×OUT=OUT |
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MUL IN1，OUT /R IN1，OUT /I IN1，OUT /D IN1，OUT |
整数除整数得双整数 实数、整数或双整数除法 OUT/IN1=OUT |
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SQRT IN，OUT |
平方根 |
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LN IN，OUT |
自然对数 |
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LXP IN，OUT |
自然指数 |
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SIN IN，OUT |
正弦 |
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COS IN，OUT |
余弦 |
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TAN IN，OUT |
正切 |
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INCB OUT INCW OUT INCD OUT |
字节加1 字加1 双字加1 |
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DECB OUT DECW OUT DECD OUT |
字节减1 字减1 双字减1 |
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PID Table，Loop |
PID回路 |
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定时器和计数器指令 |
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TON Txxx，PT TOF Txxx，PT TONR Txxx，PT |
通电延时定时器 断电延时定时器 保持型通延时定时器 |
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CTU Txxx，PV CTD Txxx，PV CTUD Txxx，PV |
加计数器 减计数器 加/减计数器 |
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实时时钟指令 |
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TODR T TODW T |
读实时时钟 写实时时钟 |
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程序控制指令 |
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END |
程序的条件结束 |
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STOP |
切换到STOP模式 |
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WDR |
看门狗复位(300 ms) |
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JMP N LBL N |
跳到指定的标号 定义一个跳转的标号 |
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CALL N(N1，…) CRET |
调用子程序，可以有16个可选参数 从子程序条件返回 |
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FOR INDX，INIT，FINAL NEXT |
For/Next循环 |
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LSCR N SCRT N SCRE |
顺控继电器段的启动 顺控继电器段的转换 顺控断电器段的结束 |
PLC学习和使用中易出现的几个问题及解决方法 PLC的分类
PLC的控制方式属于存储程序控制，其控制功能是通过存放在存储器内的程序来实现的，若要对控制功能作必要修改，只需改变控制程序即可，这就实现了控制的软件化。可编程控制器的优点在于"可"字，从软件来讲，其控制程序可编辑、可修改；从硬件上讲，其外部设备配置可变。构建一个PLC控制系统的重心就在于控制程序的编制，但外部设备的选用也将对程序的编制产生影响。因此在进行程序设计时应结合实际需要，硬、软件综合考虑。本文就硬、软两方面，选取梯形图为编程语言，以松下电工FPO-C32型PLC为例，对PLC使用过程中易出现的几个问题及解决方法进行了分析。
一、外部输入设备的选用与PLC输入继电器的使用
1. 外部输入信号的采集
PLC的外部设备主要是指控制系统中的输入输出设备，其中输人设备是对系统发出各种控制信号的主令电器，在编写控制程序时必须注意外部输入设备使用的是常开还是常闭触点，并以此为基础进行程序编制。否则易出现控制错误。
在PLC内部存储器中有专用于输入状态存储的输入继电器区，各输入设备（开关、按钮、行程开关或传感器信号）的状态经由输入接口电路存储在该区域内，每个输入继电器可存储一个输入设备状态。PLC中使用的"继电器"并非实体继电器，而是"软继电器"，可提供无数个常开、常闭触点用于编程。每个"软继电器"仅对应PLC存储单元中的一位（bit），该位状态为"1"，表示该"软继电器线圈"通电，则程序中所有该继电器的触点都动作。输入继电器作为PLC接收外部主令信号的器件，通过接线与外部输入设备相联系，其"线圈"状态只能由外部输入信号驱动。输入信号的采集工作示意图如图1。
输入继电器线圈其状态取决于外部设备状态
图1 PLC输入信号采集示意图
图1中，输入设备选用的是按钮SB0的常闭触点，输入继电器X0的线圈状态取决于SB0的状态。该按钮未按下时，输入继电器X0线圈状态为"1"通电状态，程序中所有X0触点均动作，即常开触点接通，常闭触点断开；若按下该按钮，则输入继电器X0线圈状态为"0"断电状态，程序中所有X0触点均恢复常态。如果输入继电器连接的输入设备是按钮SB0的常开触点，则情况恰好相反：在该按钮未按下时，输入继电器X0线圈状态为"0"断电状态，程序中所有X0触点均不动作；若按下该按钮，输入继电器X0线圈状态为"1"通电状态，程序中所有X0触点均动作。
2. 停车按钮使用常闭型
由于PLC在运行程序判别触点通断状态时，只取决于其内存中输入继电器线圈的状态，并不直接识别外部设备，因此编程时，外部设备的选用与程序中的触点类型密切相关。这是一个在对照电气控制原理图进行PLC编程时易出现的问题。**典型的例子是基本控制--"起保停控制"中的停车控制。
图2 "起保停控制"电气原理图
图2为"起保停控制"电气原理图，在该系统中，按钮SB0用于停车控制，因此使用其常闭触点串联于控制线路。SBl为起动按钮，使用其常开触点。若使用相同的设备（即停车SB0用常闭触点，起动SBl用常开触点），利用PLC进行该控制，则需编程梯形图程序（图3）：
图3 "起保停控制"梯形图程序（停车按钮使用常闭触点）
I/O分配：SB0--X0，SBl--Xl，输出Y0
该梯形图中停车信号X0使用的是常开触点串联在控制线路中，这是因为外部停车设备选取按钮常闭触点所致，不操作该按钮，则输出Y0正常接通，若按下该按钮，输出Y0断电。
3. 停车按钮使用常开型
若希望编制出符合我们平时阅读习惯的梯形图程序（图4），则在选用外部停车设备时需使用按钮SB0的常开触点与X0相连。
图4 "起保停控制"梯形图程序（停车按钮使用常开触点）
I/O分配：SB0--X0，SBl--Xl，输出Y0
图3、4梯形图完成相同的控制功能，程序中停车信号X0使用的触点类型却不相同，其原因就是连接在输入继电器X0上的外部停车按钮触点类型选用不同。图4所示梯形图程序更加符合我们的阅读习惯，也更易分析其逻辑控制功能，因此在PLC构成控制系统中，外部开关、按钮无论用于起动还是停车，一般都选用常开型，这是一个在使用PLC时需要格外注意的问题。
二、PLC的"串行"运行方式与控制程序的编制
PLC与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。继电接触器控制系统是按"并行"方式工作的，也就是说是按同时执行的方式工作的，只要形成电流通路，就可能有几个电器同时动作。而PLC是以"串行"方式工作的，PLC在循环执行程序时，是按照语句的书写顺序自上而下进行逻辑运算，而前面逻辑运算的结果会影响后面语句的逻辑运算结果。因此梯形图编程时，各语句的位置也会对控制功能产生关键影响。例如：
图5 程序1
程序1调试结果：X0接通3次，Y3接通，X0再接通1次，Y3断开。
图6 程序2
程序2程序调试结果．X0接通3次，Y3接通瞬间即断开。
上面两个程序中，输出Y3、计数器CTl02及内部通用继电器R0前面的逻辑条件均相同，仅仅是计数器CTl02所在语句位置发生了变化，而两段程序的运行结果就截然不同。这是因为CTl02对输出Y3的影响方式发生了变化。执行**段程序时，将首先判断输出Y3的状态，再判断CTl02的状态，CTl02的状态变化只能在下一个扫描周期对Y3产生影响；而执行第二段程序时，将首先判断CTl02的状态，再判断输出Y3的状态，CTl02的状态变化将在该扫描周期直接影响Y3的状态。
从以上讨论可以得出，由于PLC采用"串行"工作方式，所以即使是同一元件，在梯形图中所处的位置不同，其工作状态也会有所不同，因此在利用梯形图进行控制程序编制时，应对控制任务进行充分分析，合理安排各编程元件的位置，才能够更为准确地实现控制。
三、PLC的编程元件
PLC的各种功能主要是通过运行控制程序来实现。编制程序时，需要合理使用PLC提供的编程元件（即软元件）。FPO型PLC中常用的编程元件有两种：位元件（bit）和字元件（word）。位元件实际上是PLC内存区域所提供的一个二进制位单元，又被称为软继电器，主要用作基本顺序指令的编程元件，如输入继电器Xn、输出继电器Yn、内部通用继电器Rn、定时（计数）器等，其参与控制的方式主要是通过对应触点的通断状态改变影响逻辑运算结果即输出。
字元件则为PLC内存区域内的一个字单元（16bit），主要用作功能指令和高级指令的编程元件，通常用以存放数据，如数据寄存器DTn，定时(计数)器的设定值SVn、经过值EVn等。字元件没有触点，通常以整体内容参与控制。
值得注意的是内存中的输入（X）区、输出（Y）区和内部通用（R）区，该区中的每个bit均可用作位元件，而且每16bit可构成一个字元件，如WRIO即是由16个位元件R100～R10F构成的字元件，该字元件中的内容一旦发生变化，这16个位的状态也随之发生改变。如：
图7 编程元件示例程序
图7所示程序中，WR0即为字元件，是左移位指令SR的编程元件，而Y0为输出软继电器的线圈，X0、X1、X2、X3则为输人软继电器的触点，其中第4步的R4触点为位元件R4的常开触点，而位元件R4又是字元件WR0中的一位，因此其状态受限于WR0的移位结果。
四、顺序控制多步同输出的编程方法
顺序控制是生产现场常见的一类控制任务，步进指令是PLC指令库中专用于顺序控制的。步进指令编程时，根据工艺流程将程序划分为一个个独立的程序段，执行时，CPU严格按梯形图编程顺序，只有执行完前一段程序后才能激活下一段程序，并在下一段程序执行之前，将前面程序段复位。并且在语法上要求各程序段所使用的输出不允许重复。这在解决顺序控制任务中有多步同输出的情况时，就带来了一定的困难。借助于内部通用继电器可方便解决这一难题。如某一顺序控制任务如以下流程图（图8）所示。
图8 某机械手动作流程图
从机械手动作流程图可以看出，这个控制任务每个循环的工作可以划分为八步，其中第1步与第5步动作相同，均为上升；第3步和第7步动作相同，均为下降。在利用步进指令进行编程时，这两个工步所对应的程序段的输出不能直接设置为Y3、Y4，同一个输出使用两次则会出现语法错误。这时应考虑使用用于存储中间状态的内部通用继电器Rn来解决这个问题。如图7所示梯形图程序，其中R1、R5分别被定义为第1步与第5步的输出，R3、R7分别被定义为第3步与第7步的输出，在步进结束后再将R1、R5的状态输出到上升Y3，将R3、R7的状态输出到下降Y4，通过这样的方法可方便解决顺序控制任务中若干工步输出相同的问题。
图9 机械手控制梯形图
五、结束语
初学者对于PLC的基本应用易于掌握，但要做到灵活使用仍需对一些技术难点和使用技巧深刻理解。在编程之前，要对控制任务进行认真分析，合理选择外部设备和编程元件，并以此为基础进行编程；在编程过程中，如能灵话巧妙地使用编程元件，合理地进行程序编排，可使程序逻辑清楚，可读性增强。
可编程序控制器技术当前的8大发展趋势
可编程序控制器诞生不久即显示了其在工业控制中的重要地位，如日本、德国、法国等国家相继研制成各自的PLC。PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由**初的一位机发展为8位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，形成了现代意义上的PLC。现在的PLC产品己使用了16位、32位高性能做处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通讯技术使PLC的应用得到进一步发展。如今，可编程序控制器技术已比较成熟。
目前，**上有200多个厂家生产可编程序控制器产品，比较**的厂家有德国的西门子，美国的Rockwell(AB)、通用(GE),日本的三菱、欧姆龙，法国的施耐德等。
可编程序控制器总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现在以下几个方面：
(1)向小型化、专用化、低成本方向发展
20世纪80年代初，小型PLC在价格上还高于小系统用的继电器控制装置。随着微电子技术的发展，新型器件大幅度的提高功能和降低价格，使PLC结构更为紧凑，功能不断增加，将原来大、中型PLC才有的功能移植到小型PLC上，如模拟量处理、数据通讯和复杂的功能指令等，但价格不断下降，真正成为继电器控制系统的替代产品。
(2)向大容量，高速度方向发展
大型PLC采用多微处理器系统，有的采用32位微处理器，可同时进行多任务操作，处理速度提高，特别是增强了过程控制和数据处理的功能。另外，存储容量大大增加。
(3)与计算机联系密切
从功能上看，PLC不仅能完成逻辑运算，且计算机的复杂运算功能在PLC中也进一步得到利用，从结构上看，计算机的硬件和技术越来越多地应用到PLC；从语言上看，PLC己不再是单纯用梯形图语言，而且可用多种语言编程，如类似计算机汇编语言的语句表，甚至可直接由计算机高级语言编程；在通讯方面，PLC与计算机可直接相连并进行信息传递。
(4)发展多样化
可编程序控制器发展的多样化体现在3个方面：产品类型、编程语言和应用领域。
(5)模块化
PLC的扩展模块发展迅速。功能明确化、专用化的复杂功能由专门模块来完成。主机仅仅通过通讯设备向模块发布命令和测试状态，这使得PLC的系统功能进一步增强，控制系统设计进一步简化。
(6)网络与通讯能力增强
计算机与PLC之间以及各个PLC之间的联网和通讯的能力不断增强，使用工业网络可以有效地节省资源、降低成本、提高系统可靠性和灵活性，致使网络的应用有普遍化的趋势。
(7)多样化与标准化
生产PLC产品的各厂家都在大力度地开发自己的新产品，以求占据市场的更大份额。因此产品向多样化方向发展，出现了欧、美、日多种流派。与此同时，为了推动技术标准化的进程。一些国际性组织，如国际电工委员会(IEC)不断为PLC的发展制定一些新的标准，如对各种类型的产品作一定的归纳或定义，或对PLC未来的发展制定一种方向或框架。
(8)工业软件发展迅速
与可编程序控制器硬件技术的发展相适应，工业软件的发展非常迅速，它使系统应用更加简单易行，大大方便了PLC系统的开发人员和操作使用人员。
PLC编程应满足哪些要求
1、所编的程序要合乎所使用的PLC的有关的规定
主要是对指令要准确地理解，正确地使用。各种PLC指令多有类似之处，但还有些差异。对于有PLC使用经验的人，当选用另一种不太熟悉的型号进行编程设计时，一定要对新型号PLC的指令重新理解一遍，否则容易出错。
2、要使所编的程序尽可能简洁
简短的程序可以节省内存，简化调试，而且还可节省执行指令的时间，提高对输入的响应速度。要使所编的程序简短，就要注意编程方法，用好指令，用巧指令，还要能优化结构。要实现某种功能，一般而言，在达到的目的相同时，用功能强的指令比用功能单一的指令，程序步数可能会少些。
3、要使所编的程序尽可能清晰
这样既便于程序的调试、修改或补充，也便于别人了解和读懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的层次，讲究模块化、标准化。特别是在编制复杂的程序时，更要注意程序的层次，可积累自己的与吸收别人的经验，整理出一些标准的具有典型功能的程序，并尽可能使程序单元化，像计算机中的常用的一些子程序一样，移来移去都能用，这样，设计起来简单，别人也易了解。
4、要使所编的程序合乎PLC的性能指标及工作要求
所编程序的指令条数要少于所选用的PLC内存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的输入、输出点数要在所选用PLC的I/O点数范围之内，PLC的扫描时间要少于所选用PLC的程序运行监测时间。PLC的扫描时间不仅包括运行用户程序所需的时间，而且还包括运行系统程序，（如I/O处理、自监测）所需的时间。
5、所编程序能够循环运行
PLC的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。运行从初始化后的状态开始，待控制对象完成了工作循环，则又返回初始化状态。只有这样才能使控制对象在新的工作周期中也得到相同的控制。