PLC简介

附录B英文文献翻译

PLC简介

可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。PLC 的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。

70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC 已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了如下的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。

可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。

①可靠性高，抗干扰能力强；

②编程直观、简单；

③适应性好；

④功能完善，接口功能强。

可编程逻辑控制器（ PLC ）的计算模块是由理查德.e.莫雷在1968年发明的，现在已广泛应用于工业中的制造系统，运输系统，化工过程控制，以及许多其他领域。PLC使用软连线逻辑或所谓的梯形图取代硬接线逻辑，采用编程语言和可视化的模拟硬接线逻辑设计，这样使的系统的配置时间从以前的6个月减少到了6天。

虽然现在基于PC的控制系统已经开始进入工业控制领域，但是基于PLC 的控制系统凭借其高性能，低廉的价格，优越的可靠性以及适应恶劣环境的能

力，仍占领工业控制系统的大片领域。此外，一项关于PLC市场的研究报告中指出，当时的PLC硬件市场价值已超过8亿美元，并且亿年销售增长量15万美元的速度快速发展。PLC的发明者理查德.e.莫雷当时已经预言，尽管硬件价格在不断地下降，但是客观地估计PLC产业的市场价值将达到50亿美元。

虽然现在PLC已经被广泛地应用于工业领域，但是PLC控制系统的发展仍然处于不断摸索阶段。就好像软件工程一样，PLC的软件设计目前也面临着类似于软件危机一样的两难境地。莫雷用自己的一句话非常形象地说明了这个危机：“如果把一个软件项目比作一个楼房的话，那么一只啄木鸟就可以毁掉它。”尤其严重的问题是，只有不断地在实际中遇到问题，才能有效地限制程序中的错误和维护原有的梯形图程序的成本。虽然PLC的硬件成本在不断地下降，但是如何有效地减少梯形图执行的扫描时间仍然是一个问题。一般来说，PLC的生产制造的发簪速度是落后于其他领域的。例如VLSI（超大规模集成电路）的设计，就可以依靠计算机辅助设计工具，高效率地进行。但是现有的软件工程设计方法，却不一定适用于PLC的软件设计领域，因为PLC的编程需要同时考虑硬件和软件因素。因此，PLC软件设计中就被加入越来越多的主观成分。在许多工业设计项目中，在整个PLC程序系统的测试和调试人员中，有超过50%的人力是用于控制系统的设计和安装的。此外，面对日益增长的弹性的和可重塑性的需求，当前很多PLC控制系统的设计都不够适合。

PLC的基本概念

PLC周而复始地执行程序中的控制逻辑和读写数据。

FX2N将程序和物理输入输出点联系起来

FX2N的基本操作非常简单：

（1）CPU读输入状态

（2）CPU中存储的程序利用输入执行控制逻辑。当程序运行时，CPU刷新有关数据。

（3）CPU将数据写到输出。

FX2N在扫描循环中完成它的任务

FX2N周而复始地执行一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。在一个扫描周期中，FX2N将执行部分或全部下列操作：

(1)读输入：FX2N将物理输入点上的状态复制到输入过程映象寄存器中。

(2)执行逻辑控制程序：FX2N执行程序指令并将数据存储在各种存储区中。

(3)处理通讯请求：FX2N执行通讯任务。

(4)执行CPU自诊断：FX2N检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正

常。

(5)写输出：在输出过程映象寄存器中存储的数据被复制到物理输出点。

用户程序的执行取决于FX2N是处于停止模式还是运行模式。当FX2N处于运行模式时CPU执行程序；当FX2N处于停止模式时，CPU不执行程序。

读输入

数字量输入：在每个扫描周期的开始，CPU会读取数字量输入的当前值，并将这些值写入过程映象输入寄存器。

模拟量输入：除非使能模拟量滤波，否则FX2N在扫描周期中不会刷新模拟量输入值。模拟量滤波会使您得到较稳定的信号。您可以使能每个模拟量输入通道的滤波功能。

当您使能了模拟量输入滤波功能后，FX2N会在每一个扫描周期刷新模拟量、执行滤波功能并且在内部存储滤波值。当程序中访问模拟量输入时使用滤波值。

如果没有使能模拟量输入滤波，则当程序访问模拟量输入时，FX2N都会直接从扩展模块读取模拟值。

在每次扫描期间，模拟量输入都会读取模--数转换器生成的最新值，从而完成刷新。该转换器求取的是均值（sigma-delta），因此通常无需软件滤波。

提示:

模拟量滤波会使您得到较稳定的信号。在模拟量输入信号随时间变化缓慢时使用模拟量输入滤波。如果信号变化很快，不应该选用模拟量滤波。

不要对在模拟量字中传递数字信息或者报警指示的模块使用模拟量输入滤波。对于RTD、TC和ASI主站模块，不能使用模拟量输入滤波。

执行程序

在扫描周期的执行程序阶段，CPU从头至尾执行应用程序。在程序或中断服务中，直接I/O指令允许您对I/O点直接进行存取。

如果在程序中使用了中断，与中断事件相关的中断服务程序作为程序的一部分被存储。中断程序并不作为正常扫描周期的一部分来执行，而是当中断事件发生时才执行（可能在扫描周期的任意点）。

处理通讯请求

在扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通讯端口或智能I/O模块接收到的任何信息。

执行CPU自诊断测试

在扫描周期的CPU自诊阶段，FX2N检测CPU的操作和扩展模块的状态是否正常。