PLC（Programmable Logic Controller），是可編程邏輯控制器。它采用一類(lèi)可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時(shí)，計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程
1、PLC的基本概念
早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現邏輯控制。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計算機（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC,PLC自1969年美國數據設備公司（DEC）研制出現，現行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量?jì)?yōu)良，功能強大。
2、PLC的基本結構
PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：
a、電源
PLC的電源在整個(gè)系統中起著(zhù)十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%）范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去
b. 中央處理單元（CPU)
中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯誤。當PLC投入運行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶(hù)程序存儲器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶(hù)程序執行完畢之后，最后將I/O映象區的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。
為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個(gè)CPU出現故障，整個(gè)系統仍能正常運行。
c、存儲器
存放系統軟件的存儲器稱(chēng)為系統程序存儲器。
存放應用軟件的存儲器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲器。
d、輸入輸出接口電路
1．現場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。
2．現場(chǎng)輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過(guò)現場(chǎng)輸出接口電路向現場(chǎng)的執行部件輸出相應的控制信號。
e、功能模塊
如計數、定位等功能模塊。
f、通信模塊
如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術(shù)
當PLC投入運行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個(gè)階段。
（一） 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶(hù)程序執行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會(huì )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(gè)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(hù)程序執行階段
在用戶(hù)程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序（梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構成的控制線(xiàn)路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點(diǎn)構成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線(xiàn)圈在I/O映象區中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
即，在用戶(hù)程序執行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區內的狀態(tài)和數據不會(huì )發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會(huì )對排在下面的凡是用到這些線(xiàn)圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線(xiàn)圈的狀態(tài)或數據只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話(huà)，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì )被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì )被立即更新，這跟立即輸入有些區別。
（三） 輸出刷新階段
當掃描用戶(hù)程序結束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動(dòng)相應的外設。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
4、PLC內部運作方式
雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時(shí)器與計數器等名稱(chēng)，但PLC內部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以?xún)却媾c程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上PLC執行階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以?huà)呙璺绞阶x入CPU 中并最后執行控制運作。在整個(gè)的掃描過(guò)程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執行”、“輸出狀態(tài)更新”說(shuō)明如下：
步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開(kāi)關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開(kāi)或關(guān)），并將其狀態(tài)寫(xiě)入內存中對應之位置Xn。
步驟二“程式執行”：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運算，若程式執行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)，CPU直接自?xún)却嬷胁樵?xún)取出。輸出線(xiàn)圈之運算結果則存入內存中對應之位置，暫不反應至輸出端Yn。
步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。
此三步驟稱(chēng)為PLC之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱(chēng)為PLC 之反應時(shí)間，PLC 輸入訊號之時(shí)間若小于此反應時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執行后與下一次程式執行前，輸出與輸入狀態(tài)會(huì )被更新一次，因此稱(chēng)此種運作方式為輸出輸入端“程式結束再生”。
5、PLC的特點(diǎn)
plc 具有以下鮮明的特點(diǎn)。
（1） 系統構成靈活，擴展容易，以開(kāi)關(guān)量控制為其特長(cháng)；也能進(jìn)行連續過(guò)程的PID回 路控制；并能與上位機構成復雜的控制系統，如 DDC 和 DCS 等，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的綜合自動(dòng)化。
（2） 使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計算機知識，因此系統開(kāi)發(fā)周期短，現場(chǎng)調試容易。另外，可在線(xiàn)修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。
（3） 能適應各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。
6、PLC目前的主要品牌
美國AB，比利時(shí)ABB，松下，西門(mén)子，匯川，三菱，歐姆龍，臺達，富士，施耐德，信捷 創(chuàng )研等。
7、PLC的選型方法
因每種品牌配置不一樣，所以它的選型方式也有所差異，下面著(zhù)重介紹大家常用的大眾品牌三菱plc的選型方法，大家可以做一個(gè)參考來(lái)選擇使用plc。
（一）分析被控對象并提出控制要求
詳細分析被控對象的工藝過(guò)程及工作特點(diǎn)，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對三菱PLC控制系統的控制要求，確定控制方案，擬定設計任務(wù)書(shū)。
（二）如何確定三菱plc的輸入/輸出設備
根據系統的控制要求，確定系統所需的全部輸入設備（如：按紐、位置開(kāi)關(guān)、轉換開(kāi)關(guān)及各種傳感器等）和輸出設備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執行器等），從而確定與三菱PLC有關(guān)的輸入/輸出設備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數。
（三）如何選擇三菱PLC
三菱 PLC選擇包括對三菱PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇，詳見(jiàn)本章第二節。
（四）三菱plc分配I/O點(diǎn)并設計三菱PLC外圍硬件線(xiàn)路
1.分配I/O點(diǎn)
畫(huà)出PLC的I/O點(diǎn)與輸入/輸出設備的連接圖或對應關(guān)系表，該部分也可在第2步中進(jìn)行。
2.設計PLC外圍硬件線(xiàn)路
畫(huà)出系統其它部分的電氣線(xiàn)路圖，包括主電路和未進(jìn)入PLC的控制電路等。由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線(xiàn)路圖組成系統的電氣原理圖。到此為止系統的硬件電氣線(xiàn)路已經(jīng)確定。
（五）三菱plc程序設計
1. 程序設計
根據系統的控制要求，采用合適的設計方法來(lái)設計三菱PLC程序。程序要以滿(mǎn)足系統控制要求為主線(xiàn)，逐一編寫(xiě)實(shí)現各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統指定的功能。除此之外，程序通常還應包括以下內容：
1）初始化程序。在三菱PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動(dòng)作必要的準備，避免系統發(fā)生誤動(dòng)作。初始化程序的主要內容有：對某些數據區、計數器等進(jìn)行清零，對某些數據區所需數據進(jìn)行恢復，對某些繼電器進(jìn)行置位或復位，對某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。
2）檢測、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對獨立，一般在程序設計基本完成時(shí)再添加。
3）保護和連鎖程序。保護和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認真加以考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。
2. 程序模擬調試
程序模擬調試的基本思想是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運行創(chuàng )造必要的環(huán)境條件。根據產(chǎn)生現場(chǎng)信號的方式不同，模擬調試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。
1）硬件模擬法是使用一些硬件設備（如用另一臺PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現場(chǎng)的信號，并將這些信號以硬接線(xiàn)的方式連到PLC系統的輸入端，其時(shí)效性較強。
2）軟件模擬法是在三菱PLC中另外編寫(xiě)一套模擬程序，模擬提供現場(chǎng)信號，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證。模擬調試過(guò)程中，可采用分段調試的方法，并利用編程器的監控功能。
（六）三菱plc硬件實(shí)施
硬件實(shí)施方面主要是進(jìn)行控制柜（臺）等硬件的設計及現場(chǎng)施工。主要內容有：
1） 設計控制柜和操作臺等部分的電器布置圖及安裝接線(xiàn)圖。
2）設計系統各部分之間的電氣互連圖。
3）根據施工圖紙進(jìn)行現場(chǎng)接線(xiàn)，并進(jìn)行詳細檢查。
由于程序設計與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此三菱PLC控制系統的設計周期可大大縮短。
（七）三菱plc聯(lián)機調試
聯(lián)機調試是將通過(guò)模擬調試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線(xiàn)統調。聯(lián)機調試過(guò)程應循序漸進(jìn)，從三菱PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實(shí)際負載等逐步進(jìn)行調試。如不符合要求，則對硬件和程序作調整。通常只需修改部份程序即可。
全部調試完畢后，交付試運行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運行，如果工作正常、程序不需要修改，應將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。
8、PLC程序設計方法
1、分析控制系統的控制要求
熟悉被控對象的工藝要求，確定必須完成的動(dòng)作及動(dòng)作完成的順序，歸納出順序功能圖。
2、選擇適當類(lèi)型的PLC
根據生產(chǎn)工藝要求，確定I/O點(diǎn)數和I/O點(diǎn)的類(lèi)型（數字量、模擬量等），并列出I/O點(diǎn)清單。進(jìn)行內存容量的估計，適當留有余量。根據經(jīng)驗，對于一般開(kāi)關(guān)量控制系統，用戶(hù)程序所需存儲器的容量等于I/O總數乘以8；對于只有模擬量輸入的控制系統，每路模擬量需要100個(gè)存儲器字；對于既有模擬量輸入又有模擬量輸出的控制系統，每路模擬量需要200個(gè)存儲器字。確定機型時(shí)，還要結合市場(chǎng)情況，考察PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò )通信等綜合情況，選定性能價(jià)格比好一些的PLC機型。
3、硬件設計
根據所選用的PLC產(chǎn)品，了解其使用的性能。按隨機提供的資料結合實(shí)際需求，同時(shí)考慮軟件編程的情況進(jìn)行外電路的設計，繪制電氣控制系統原理接線(xiàn)圖。
4、軟件設計
（1）軟件設計的主要任務(wù)是根據控制系統要求將順序功能圖轉換為梯形圖，在程序設計的時(shí)候最好將使用的軟元件（如內部繼電器、定時(shí)器、計數器等）列表，標明用途，以便于程序設計、調試和系統運行維護、檢修時(shí)查閱。
（2）模擬調試。將設計好的程序下載到PLC主單元中。由外接信號源加入測試信號，可用按鈕或小開(kāi)關(guān)模擬輸入信號，用指示燈模擬負載，通過(guò)各種指示燈的亮暗情況了解程序運行的情況，觀(guān)察輸入/輸出之間的變化關(guān)系及邏輯狀態(tài)是否符合設計要求，并及時(shí)修改和調整程序，直到滿(mǎn)足設計要求為止。
5、現場(chǎng)調試
在模擬調試合格的前提下，將PLC與現場(chǎng)設備連接?，F場(chǎng)調試前要全面檢查整個(gè)PLC控制系統，包括電源、接地線(xiàn)、設備連接線(xiàn)、I/O連線(xiàn)等。在保證整個(gè)硬件連接正確無(wú)誤的情況下才可送電。將PLC的工作方式置為“RUN”。反復調試，消除可能出現的問(wèn)題。當試運一定時(shí)間且系統運行正常后，可將程序固化在具有長(cháng)久記憶功能的存儲器中，做好備份。
9、PLC可編程磨刀機DMSQ-K系列機型簡(jiǎn)介
PLC可編程磨刀機又稱(chēng)CNC磨刀機或數控磨刀機。
PLC可編程磨刀機DMSQ-K系列采用步進(jìn)電機，PLC編程控制系統；砂輪自動(dòng)進(jìn)給，能自動(dòng)調節粗磨、精磨次數；可記憶、儲存和動(dòng)態(tài)跟蹤。有效節省生產(chǎn)準備時(shí)間，減輕勞動(dòng)強度。
PLC可編程磨刀機DMSQ-K系列是小型磨刀中心、中小型印刷包裝等行業(yè)用戶(hù)的最佳選擇。
主要功能配置
● 燕尾式導軌
● 集中加油裝置
● PLC編程控制系統
● 防塵罩裝置
● 進(jìn)口電器元件（選配裝置）
● 刮刀夾具（選配裝置）
備注：PLC可編程磨刀機DMSQ-K型系列有磨刀長(cháng)度為1.73米、2.2米、2.4米、2.6米、2.8米、3米、3.2米、3.5米、4米、4.5米、5米，共計10種規格。
10、PLC的日常維護保養
PLC的日常維護和保養比較簡(jiǎn)單，主要是更換保險絲和鋰電池, 基本沒(méi)有其它易損元器件。由于存放用戶(hù)程序的隨機存儲器（RAM）、計數器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池保護，鋰電池的壽命大約為5年，當鋰電池的電壓逐漸降低到一定程度時(shí)，PLC基本單元上電池電壓跌落到指示燈亮，提示用戶(hù)注意有鋰電池所支持的程序還可保留一周左右，必須更換電池，這是日常維護的主要內容。
調換鋰電池的步驟為：
■在拆裝前，應先讓PLC通電15秒以上（這樣可使作為存儲器備用電源的電容器充電，在鋰電池斷開(kāi)后，該電容可對PLC做短暫供電，以保護RAM 中的信息不丟失）；
■斷開(kāi)PLC的交流電源；
■打開(kāi)基本單元的電池蓋板；
■取下舊電池，裝上新電池；
■蓋上電池蓋板。
注意更換電池時(shí)間要盡量短，一般不允許超過(guò)3分鐘。如果時(shí)間過(guò)長(cháng)，RAM中的程序將消失。
此外,應注意更換保險絲時(shí)要采用指定型號的產(chǎn)品。
I/O模塊的更換
若需替換一個(gè)模塊，用戶(hù)應確認被安裝的模塊是同類(lèi)型。有些I/O系統允許帶電更換模塊，而有些則需切斷電源。若替換后可解決問(wèn)題，但在一相對較短時(shí)間后又發(fā)生故障，那么用戶(hù)應檢查能產(chǎn)生電壓的感性負載，也許需要從外部抑制其電流尖峰。如果保險絲在更換后易被燒斷，則有可能是模塊的輸出電流超限，或輸出設備被短路。
PLC的故障診斷是一個(gè)十分重要的問(wèn)題，是保證PLC控制系統正常、可靠運行的關(guān)鍵。本文對常用的故障診斷方法進(jìn)行了探討。在實(shí)際工作過(guò)程中，應充分考慮到對PLC的各種不利因素，定期進(jìn)行檢查和日常維護，以保證PLC控制系統安全、可靠地運行。
2022-04-11
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