可编程控制器基本原理及应用

PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行进出信息变换，多只考虑信息本身，信息的进出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息进出的可靠性、实时性，以及信息的使用等题目。特别要考虑怎么适应于产业环境，如便于安装，抗干扰等题目。
1、可编程控制器实现控制的要点
进出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。
进出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序（不可更改），又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。
可靠物理实现主要靠输人（bbbbb）及输出（OUTPUT）电路。PLC的I/O电路，都是专门设计的。输进电路要对输进信号进行滤波，以往掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的产业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。
I/O电路是很多的，每一输进点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。
输进电路时刻监视着输进状况，并将其暂存于输进暂存器中。每一输进点都有一个对应的存储其信息的暂存器。
输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是逐一对应的。
这里的输进暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的内存中，称输进刷新。PLC内存有专门开辟的存放输进信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输进继电器，或称软接点。这些位置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输进刷新得到的，所以，它反映的就是输进状态。
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈。靠运行系统程序，输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样，用户所要编的程序只是，内存中输进映射区到输出映射区的变换，特别是怎么按输进的时序变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理题目。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为轻易的。
2、实现控制过程
简单地说，PLC实现控制的过程一般是：

PLC典型开机流程输进刷新——再运行用户程序——再输出刷新——再输进刷新——再运行用户程序——再输出刷新……永不停止地循环反复地进行着。
所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。
有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。由于：有了输进刷新，可把输进电路监控得到的输进信息存进PLC的输进映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输进的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失往控制的意义。
为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断进步中。
所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作过程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。
公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。
监控循环时间的目的是避免"死循环"，避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用"看门狗"（Watchingdog）。只要循环超时，它可报警，或作相应处理.
外设服务是让PLC可接受编程器对它的操纵，或通过接口向输出设备如打印机输出数据.
通讯处理是实现PLC与PLC，或PLC与计算机，或PLC与其它产业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。
也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理——I/O刷新——运行用户程序——再公共处理——……反复不停地重复着。
3、可编程控制器实现控制的方式
用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外，计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后正运行的程序停止运行，转而往处理中断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就往申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。显然，中断方式与扫描方式是不同的。
在中断方式下，计算性能得到充分利用，紧急的任务也能得到及时处理。但是，假如同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到之处。所以，中断方式不大适合于工作现场的日常使用。
但是，PLC在用扫描方式为主的情况下，也不排斥中断方式。即，大量控制都用扫描方式，个别急需的处理，答应中断这个扫描运行的程序，转而往处理它。这样，可做到所有的控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。
PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论题目。有关职员假如能把上面介绍的进出变换、物理实现——信息处理、I/O电路——空间、时间关系——扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎样往实现控制的，也就好把握住PLC基本原理的要点了。

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