西門子6AV2123-2MB03-0AX0觸摸屏

對用戶程序的循環(huán)掃描執(zhí)行過程，可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，如圖1所示。

繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理

      圖l-2a是繼電器結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由電磁線圈、鐵心、觸點和復(fù)位彈簧組成。繼電器有兩種不同的觸點，在線圈斷電時處于斷開狀態(tài)的觸點稱為常開觸點(如圖1-2中的觸3，4)，處于閉合狀態(tài)的觸點稱為常閉觸點(如圖1-2中的觸點1，2)。

當(dāng)線圈通電時，電磁鐵產(chǎn)生磁力，吸引銜鐵，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合。線圈電流消失后，復(fù)位彈簧使銜鐵返回原來的位置，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。圖l-2b是繼電器的線圈、常開觸點和常閉觸點在電路圖中的符號。一只繼電器可能有若干對常開觸點和常閉觸點。在繼電器電路圖中，一般用相同的由字母、數(shù)字組成的文字符號(如KA2)來標(biāo)注同一個繼電器的線圈和觸點。

二、接觸器在電機控制中的應(yīng)用

      圖1—3是用交流接觸器控制異步電動機的主電路、控制電路和有關(guān)的波形圖。接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理與繼電器的基本相同，區(qū)別僅在于繼電器觸點的額定電流較小，而接觸器是用來控制大電流負(fù)載的，例如它可以控制額定電流為幾十安至幾千安的異步電動機。按下起動按鈕SBl，它的常開觸點接通，電流經(jīng)過SBl的常開觸點和停止按鈕SB2、作過載保護用的熱繼電器FR的常閉觸點，流過交流接觸器KM的線圈，接觸器的銜鐵被吸合，使主電路中的3對常開觸點閉合，異步電動機M的三相電源被接通，電動機開始運行，控制電路中接觸器KM的輔助常開觸點同時接通。放開起動按鈕后，SBl的常開觸點斷開，電流經(jīng)KM的輔助常開觸點和SB2、FR的’常閉觸點流過KM的線圈，電動機繼續(xù)運行。KM的輔助常開觸點實現(xiàn)的這種功能稱為“自鎖”或“自保持”，它使繼電器電路具有類似于R-S觸發(fā)器的記憶功能。

    1. 輸入采樣階段

   在輸入采樣階段，PLCC以掃描方式將所有輸入端的輸入信號狀態(tài)（ON/OFF狀態(tài)）讀入到輸入映 像寄存器中寄存起來，稱為對輸入信號的采樣。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。

圖1  PLC程序執(zhí)行的過程

    2. 程序執(zhí)行階段

    西門子6AV2123-2MB03-0AX0觸摸屏在程序執(zhí)行階段，PLC對程序按順序進行掃描。如程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序掃描。每掃描到一條指令時所需要的輸入狀態(tài)或其他元素的狀態(tài)，分別由輸入映像寄存器或輸出映像寄存器中讀入，然后進行相應(yīng)的邏輯或算術(shù)運算，運算結(jié)果再存入寄存器。若執(zhí)行程序輸出指令時，則將相應(yīng)的運算結(jié)果存入輸出映像寄存器。

    3. 輸出刷新階段

目前，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個工業(yè)部門。隨著其性能價格比的不斷提高，應(yīng)用范圍還在不斷擴大，主要有以下幾個方面：
1. 邏輯控制
   可編程序控制器具有“與”、“或”、“非”等邏輯運算的能力，可以實現(xiàn)邏輯運算，用觸點和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進行組合邏輯控制，定時控制與順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域為普及，包括微電子、家電行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用。
2. 運動控制 
     可編程序控制器使用的運動控制模塊，或靈活運用指令，使運動控制與順序控制功能有機地結(jié)合在一起。隨著變頻器、電動機起動器的普遍使用，可編程序控制器可以與變頻器結(jié)合，運動控制功能更為強大，并廣泛地用于各種機械，如金屬切削機床、裝配機械、機器人、電梯等場合。
3. 過程控制
   可編程序控制器可以接收溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，通過模擬量I/0模塊，實現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，并對被控模擬量實行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制?，F(xiàn)代的大中型可編程序控制器一般都有PID閉環(huán)控制功能，此功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、加熱爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機械、冶金、電力、建材等行業(yè)。 
4. 數(shù)據(jù)處理
    可編程序控制器具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以是運算的中間參考值，也可以通過通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們保存、打印。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
5. 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制
    可編程序控制器的通信包括主機與遠(yuǎn)程I/0之間的通信、多臺可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設(shè)備(如計算機、變頻器)之間的通信。可編程序控制器與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。
當(dāng)然，并非所有的可編程序控制器都具有上述功能，用戶應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇可編程序控制器，這樣既能完成控制任務(wù)，又可節(jié)省資金。

    在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中的狀態(tài)就是欲輸出的狀態(tài)。在輸出刷新階段將其轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出端子輸出信號去驅(qū)動用戶輸出設(shè)備，這就是PLC的實際輸出。PLC重復(fù)地執(zhí)行上述三個階段，每重復(fù)一次就是一個工作周期（或稱掃描周期）。工作周期的長短與程序的長短有關(guān)。

    由于輸入／輸出模塊濾波器的時間常數(shù)，輸出繼電器的機械滯后以及執(zhí)行程序時按工作周期進行等原因，會使輸入/輸出響應(yīng)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，對一般工業(yè)控制設(shè)備來說，這種滯后現(xiàn)象是允許的。但一些設(shè)備的某些信號要求做出快速響應(yīng)，因此，有些PLC采用高速響應(yīng)的輸入/輸出模塊，也有的將順序程序分為快速響應(yīng)的高級程序和一般響應(yīng)速度的低級程序兩類。如FANUC-BESK PLC規(guī)定高級程序每8ms掃描一次，而把低級程序自動劃分分割段，當(dāng)開始執(zhí)行程序時，首先執(zhí)行高級順序程序，然后執(zhí)行低級程序的分割段1，然后又去執(zhí)行高級程序，再執(zhí)行低級程序的分割段2，這樣每執(zhí)行完低級程序的一個分割段，都要重新掃描執(zhí)行一次高級程序，以保證高級程序中信號響應(yīng)的快速性。

軟ＰＬＣ分為編譯和解釋兩種實現(xiàn)方式，其中解釋型有點像早期的大型機一樣，是基于一個虛擬機的，程序由一些偽代碼組成，工程師在上位機編好程后通過編譯器轉(zhuǎn)換為這種的偽代碼下載到ＰＬＣ內(nèi)。運行時虛擬機掃描并解釋這些指令運行，這樣的實現(xiàn)方式使工程人員編的Ｔ型圖之類的與底下ＰＬＣ的軟件平臺無關(guān)，保證了ＰＬＣ核心的獨立性，同時它能很好的擴展軟件和功能塊而不受硬件環(huán)境的影響，但這種方式是慢的一種方式。