可編程（chéng）控製器（qì）基（jī）本原理及應用

PLC基於電子計算機，但並不等同於普通計算機。普（pǔ）遍計算機進行進出信（xìn）息變換，多隻考慮信息（xī）本身，信息的進出，隻要人機界麵好就可以了。而PLC則還要考慮信息進出的可靠性、實時性，以及信息的使（shǐ）用等題目。特別要考慮怎麽適（shì）應於（yú）產業環境，如便於安（ān）裝（zhuāng），抗幹擾等題目。

1、可編（biān）程控製器實現控製的（de）要點
進出信息（xī）變換、可靠物理實（shí）現，可以說是PLC實（shí）現控製的兩個（gè）基本要點。
進出信息變換靠運（yùn）行存儲於PLC內存中的程序實現。PLC程序（xù）既有生產廠家的係統程序（不可更改），又有用戶自行開發的應用（用（yòng）戶）程序（xù）。係統程序提供運（yùn）行平台，同時（shí），還為PLC程序可靠運行及信號與信息轉換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控製要求設計。什麽樣的控製要求，就應有什麽樣的用戶程序。
可靠物理實現主要（yào）靠輸人（bbbbb）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設計（jì）的。輸進電路（lù）要對（duì）輸進信號進行濾波，以往掉高頻幹擾。而且與內部計算（suàn）機電路在電上是隔離的，靠（kào）光耦元件建立聯係。輸出電路內外也是電（diàn）隔離（lí）的，靠光耦元件或輸出繼電器建（jiàn）立聯係。輸出電路（lù）還要進（jìn）行功率放（fàng）大，以足以帶動一（yī）般的產業控製元器件，如（rú）電磁閥、接觸（chù）器等等。
I/O電路（lù）是（shì）很多的，每一輸進點或輸出點都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用（yòng）點，一般也就有多少個I/O用電路。但由於它們都是由高度集成化的電路組成（chéng）的，所以，所（suǒ）占體積並不大。
輸進電路時刻（kè）監視著（zhe）輸進狀況，並將其暫存（cún）於輸進暫存器中。每一輸進點都有一個對應的（de）存儲（chǔ）其信息的暫存器。
輸出電（diàn）路要把輸出鎖存器的（de）信息傳送給輸出點。輸出鎖存器與輸出點也是逐一對應的。
這裏的輸進暫存（cún）器及輸出鎖存器實際就是PLC處（chù）理（lǐ）器I/O口（kǒu）的寄存器。它們與（yǔ）計算機內存交換（huàn）信息通過計算機總線，並主要（yào）由運行係統（tǒng）程序實現。把輸人暫存器的信息讀到PLC的內存中（zhōng），稱輸進刷新。PLC內存有專門開辟的存放輸進信息的映射區。這個（gè）區的每一對應位（bit）稱之為輸進繼電器，或稱軟接點。這（zhè）些位置成（chéng）1，表示接點通，置（zhì）成0為接點斷。由於它的狀態是由輸進刷新得到的，所以，它反映的就是輸進狀態。
輸出鎖存器與PLC內存中的輸出映射區也是對應的（de）。一個輸出鎖存器也有一個內存位（bit）與其（qí）對（duì）應，這個位（wèi）稱為輸出繼電器，或稱（chēng）輸出線圈。靠運行係統程序（xù），輸出繼電器的狀態映射到輸出鎖存器（qì）。這個映射也稱輸出刷新。輸出刷新主要也是（shì）靠運行係統程序實（shí）現的。這（zhè）樣，用戶所（suǒ）要（yào）編的程序隻是，內存（cún）中輸進映射區（qū）到輸出映射區（qū）的變換，特別是怎麽按（àn）輸進的時序變換成輸（shū）出的時序。這是一個數據（jù）及邏輯處理（lǐ）題目。由於PLC有（yǒu）強大的指令（lìng）係統，編寫出滿足（zú）這個要求的程序是完全可能的，而且也是較為輕（qīng）易的。
2、實現控製過程
簡單地說（shuō），PLC實現控製的過程一般是： PLC典型開機流程輸（shū）進刷新——再運行用戶程序——再輸出刷新——再輸進刷新——再運行用戶程序——再輸（shū）出（chū）刷新……永不（bú）停止地（dì）循（xún）環反複地進行著。 
所示的流程圖反映的就是（shì）上述過程。它也反映了信息的時（shí）間關係。
有了上述過程，用PLC實（shí）現控製顯然是可能的。由（yóu）於：有了輸進刷新，可把輸進電路監控得到的輸進信息存進PLC的輸進映射區；經運行用戶程序，輸出映射區將得到變換後的信息；再經輸出刷（shuā）新，輸出鎖存器將（jiāng）反映輸出映射區的狀態，並通過（guò）輸出電路產生（shēng）相應的輸出（chū）。又由於這個過程是永不停止地循環反複地進行著，所以，輸出總是反映輸進的變化的。隻是響應的時間上，略有滯後。當然（rán），這個（gè）滯後不宜太大，否則，所實現的控（kòng）製（zhì）不那麽及時，也就失往控（kòng）製的意義。
為此，PLC的工作速度要（yào）快。速度快、執行指令時間短，是PLC實現控製的基礎。事實上（shàng），它的速度是很（hěn）快（kuài）的，執行一條指令，多的（de）幾微秒、幾十微秒，少的才零點幾，或（huò）零點（diǎn）零幾微秒（miǎo）。而且這個速度還在不斷進（jìn）步中。
所示（shì）的過程是（shì）簡化的過程（chéng），實際的（de）PLC工作過程還要複雜些。除了I/O刷新及運行用戶程序，還要做些公共處理工作。
公共處理工作有：循環時間監控、外設服務及通訊處理等。
監控循環時間的目的是避（bì）免"死循環（huán）"，避免（miǎn）程序不（bú）能反複不斷地重（chóng）複執行。辦法是用"看門狗"（Watchingdog）。隻要（yào）循環超時，它（tā）可報（bào）警，或作相（xiàng）應處理. 
外設（shè）服務（wù）是讓PLC可（kě）接受編程器對（duì）它的操縱，或（huò）通過接口向（xiàng）輸出設備如打印機輸出數據. 
通訊（xùn）處理是實現（xiàn）PLC與PLC，或PLC與（yǔ）計算機，或PLC與其它產業控製裝置（zhì）或智能（néng）部件間信息交換的。這也是增強PLC控製能力（lì）的需要（yào）。 
也就是說，實際的（de）PLC工作過（guò）程總是：公共處理——I/O刷（shuā）新——運行用戶程序——再公（gōng）共處理——……反複不停地重複（fù）著。
3、可編程控製（zhì）器實現控製（zhì）的方（fāng）式 
用這種不斷地重複運（yùn）行程序實現控製稱掃描方式。是用計算（suàn）機進（jìn）行實時控製的一種（zhǒng）方式。此外（wài），計算機用於控製還（hái）有中斷方式。在（zài）中（zhōng）斷方式下，需處理的控製先申（shēn）請中（zhōng）斷（duàn），被響應後正運（yùn）行的程序停止運行，轉而往處理中（zhōng）斷（duàn）工作（運行有關中（zhōng）斷服（fú）務程序）。待處理完中斷，又返回運行原來程序。哪個控製需要處理，哪個就往申（shēn）請中斷（duàn）。哪個不需處理，將（jiāng）不被理睬。顯然，中斷（duàn）方式（shì）與掃描方式是不（bú）同的。 
在（zài）中斷方式下，計算性能（néng）得到充分利用，緊急的任務也能得到及時處理。但是，假如同時來了（le）幾（jǐ）個都要處（chù）理的任務該怎麽辦呢？優先級高（gāo）的還好辦，低的（de）呢？可能會出（chū）現照顧不到之（zhī）處。所以，中斷方式不大適合於工作現場的日常使用。 
但是，PLC在用掃描方式為主（zhǔ）的情況（kuàng）下，也不排斥中斷方式。即，大量控（kòng）製都用掃描方式，個別急需的處理，答應中斷（duàn）這個掃描運行的程序，轉而往處理它。這樣，可做到所有的控製都能照顧到，個別應急的也能進行處理。 
PLC的（de）實際工作過程比這裏講的（de）還要（yào）複雜一些，分析其基本原理，也還（hái）有一些理論題目。有關職員假如能（néng）把上麵介紹的進出變換、物理實現——信息處理、I/O電路——空間、時間關（guān）係——掃描方式並輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎樣往實現控製的，也就好把握住PLC基本原理的要點了。
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