電氣與可編程式控制制器原理及應用

1. 可編程控制器原理及應用

可編程式控制制器（PLC）的工作有兩個要點：入出信息變換、可靠物理實現，入出信息變換主要由運行存儲於PLC內存中的程序實現。這程序既有系統的（這程序又稱監控程序，或操作系統），又有用戶的。系統程序為用戶程序提供編輯與運行平台，同時，還進行必要的公共處理，如自檢，I/O刷新，與外設、上位計算機或其它PLC通訊等處理。用戶程序由用戶按照控制的要求進行設計。什麼樣的控制，就有什麼樣的用戶程序。
可靠物理實現主要通過輸入（I， INPUT）及輸出（O， OUTPUT）電路。每一輸入點或輸出點就有一個I或O電路。而且，總是把若干個這樣電路集成在一個模塊（或箱體）中，然後再由若干個模塊（或箱體）集成為PLC完整的I/O系統（電路）。盡管這些模塊相當多，佔了PLC體積的大部分，但由於它們都是由高度集成化的，所以，PLC的體積還是不太大的。
輸入電路時刻監視著輸入點的（通、ON或斷、OFF）狀態，並將此狀態暫存於它的輸入暫存器（還可能有別的稱謂）中。每一輸入點都有一個與其對應的輸入暫存器。
輸出電路有輸出鎖存器（還可能有別的稱謂）。它也有兩個狀態，高、低電位狀態，並可鎖存。同時，它還有相應的物理電路，可把這個高、低電位的狀態傳送給輸出點。每一輸出點都有一個與其對應的輸出鎖存器。
這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際是PLC的I/O電路的寄存器。它們與PLC內存交換信息通過PLC I/O匯流排及運行PLC的系統程序實現。
把輸入暫存器的信息讀到PLC的內存中，稱輸入刷新。PLC內存有專門開辟的存放輸入信息的映射區。這個區的每一對應位（bit）稱為輸入繼電器，或稱軟觸點，或稱為過程映射輸入寄存器（the process-image input register）。這些位（bit）置成1，表示觸點通，置成0為觸點斷。由於它的狀態是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入點的狀態。
輸出鎖存器與PLC內存中的輸出映射區也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個內存位（bit）與其對應，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈，或稱為過程映射輸出寄存器（the process-image output register）。通過PLC I/O匯流排及運行系統程序，輸出繼電器的狀態將映射給輸出鎖存器。這個映射的完成也稱輸出刷新。
PLC除了有可接收開關信號的輸入電路，有時，還有接收模擬信號的輸入電路（稱模擬量輸入單元或模塊）。只是後者先要進行模、數轉換，然後，再把轉換後的數據存入PLC相應的內存單元中。
如要產生模擬量輸出，則要配有模擬量輸出電路（稱模擬量輸出模塊或單元）。靠它對PLC相應的內存單元的內容進行數、模轉換，並產生輸出。
這樣，用戶所要編的程序只是，PLC輸入有關的內存區到輸出有關的內存區的變換。這是一個數據及邏輯處理問題。由於PLC有強大的指令系統，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的。

2. 可編程式控制制器原理及應用實例的內容簡介

可編程式控制制器是一種數字式運算操作的電子系統，專為工業環境下應用而設計。它採用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字式、模擬式的輸知識界一出，控制各種類型的機械或生產過程。plc擴充其功能的原則進行高駐地，因此，可編程式控制制器以其簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長等一系列優點，在汽車、鋼鐵、航空航天、船舶、化工、紡織、食品、造紙、軍工等工業領域獲得了廣泛的應用。 本書以我國目前應用最廣泛的三種高性能小型機為背景，系統闡述了可編程式控制制器的結構、工作原理、硬體和軟體系統以及plc控制系統從設計到安裝到維護的系統設計過程，並對plc的組網技術進行了詳細介紹。 本書內容新穎，深入淺出，語言通俗易懂，理論聯系實際。通過實例，詳細地介紹了plc在不同行業中的具體應用，在編寫形式上，注重理論與實踐的結合，不但在各章節適時插入實例，使讀者加深理解和掌握具體內容，而且以綜合舉例作為最後一章，以便於讀者參考和提高綜合應用可編程式控制制器的能力。 本書可作為高等學校機電一體化專業、自動化專業、電氣技術專業及其他相關專業的教材，也可作為廣大工程技術人員的參考用書。

3. 可編程式控制制器原理與應用的內容簡介

《可編程式控制制器原理與應用(第2版)》內容新穎，深入淺出，語言通俗易懂，注重理論聯系實際，通過實例詳細介紹了PLC在不同行業中的具體應用。在編寫形式上，注重理論與實踐的結合，不但在各章節適時插入實例，使讀者加深理解和掌握具體內容，而且以PLC控制系統的解決方案作為第7章的內容，以便於讀者參考，以提高其綜合應用可編程式控制制器的能力。
《可編程式控制制器原理與應用(第2版)》可作為高等院校機電一體化專業、自動化專業、電氣技術專業及其他相關專業的教材，也可作為廣大工程技術人員的參考用書。

4. 簡述可編程式控制制器的工作原理

(一）PLC的基本機構：
從PLC的硬體結構形式上，PLC可以分為整體固定I/O型，基本單元加擴展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結構形式。
（二）PLC的組成：
1. 中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU。它按照PLC系統程序賦予的功能接收並存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，並能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，並分別存入I/O映象區，然後從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋後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。等所有的用戶程序執行完畢之後，最後將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。
為了進一步提高PLC的可靠性，對大型PLC還採用雙CPU構成冗餘系統，或採用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。
CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，I/O數量及軟體容量等，因此限制著控制規模。
2.存儲器
系統程序存儲器是存放系統軟體的存儲器；用戶程序存儲器是存放PLC用戶程序應用;數據存儲器用來存儲PLC程序執行時的中間狀態與信息，它相當於PC的內存。
3.輸入輸出介面（I/O模塊）
PLC與電氣迴路的介面，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。
4.通信介面
通信介面的主要作用是實現PLC與外部設備之間的數據交換（通信）。通信介面的形式多樣，最基本的有UBS,RS-232,RS-422/RS-485等的標准串列介面。可以通過多芯電纜，雙絞線，同軸電纜，光纜等進行連接。
5.電源
PLC的電源為PLC電路提供工作電源，在整個系統中起著十分重要的作用。一個良好的、可靠的電源系統是PLC的最基本保障。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不採取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。