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PLC編程，PLC編程工作原理，PLC編程基礎(chǔ)知識
PLC編程是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。
隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已擴展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域�，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，PLC編程正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。
PLC編程工作原理
PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號(或地址號)作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描，在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。
PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。
PLC在輸入采樣階段:首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入，隨即關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。
PLC在程序執(zhí)行階段:按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。
輸出刷新階段:當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶間管)輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。
PLC編程特點
PLC編程的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要裝置之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用，在其他領(lǐng)域(例如民用和家庭自動化)的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。
國際電工委員會(IEC)在1985年的PLC標準草案第3稿中，對PLC作了如下定義：“是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程�？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計�！睆纳鲜龆x可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機通信聯(lián)網(wǎng)的功能。
PLC編程的推廣應(yīng)用在我國得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)大量地應(yīng)用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的電氣控制裝置中，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出了大批應(yīng)用PLC改造設(shè)備的成果。了解PLC的工作原理，具備設(shè)計、調(diào)試和維護PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求。
PLC編程語言類型
PLC的用戶程序，是設(shè)計人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制規(guī)范，按照實際需要使用的功能來設(shè)計的。只要用戶能夠掌握某種標準編程語言，就能夠使用PLC在控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)各種自動化控制功能。
根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標準（IEC1131-3），PLC有五種標準編程語言：梯形圖語言（LD）、指令表語言（IL）、功能模塊語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）、結(jié)構(gòu)文本化語言（ST）。這五標準編程語言，十分簡單易學(xué)。
PLC編程梯形圖語言
梯形圖語言是PLC程序設(shè)計中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設(shè)計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用�！√菪螆D編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計人員易于掌握。 梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應(yīng)用時，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對待。
PLC編程指令表語言
指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無計算機的情況下，適合采用PLC手持編程器對用戶程序進行編制。同時，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對應(yīng)，在PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。圖3就是與圖2PLC梯形圖對應(yīng)的指令表。 指令表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計算機的場合進行編程設(shè)計；與梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系。其特點與梯形圖語言基本一致。
功能模塊圖語言
功能模塊圖語言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。 功能模塊圖編程語言的特點：功能模塊圖程序設(shè)計語言的特點是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計人員很容易掌握的編程；對規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減少。
PLC編程順序功能流程圖語言
順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，由于機械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。
PLC編程結(jié)構(gòu)文本化語言
結(jié)構(gòu)化文本語言是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來描述程序的一種編程語言。它是類似于高級語言的一種編程語言。在大中型的PLC系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(guān)系。主要用于其他編程語言較難實現(xiàn)的用戶程序編制。
結(jié)構(gòu)化文本編程語言采用計算機的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)PLC制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言的特點：采用高級語言進行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧，對工程設(shè)計人員要求較高。直觀性和操作性較差。
PLC編程算法
PLC編程算法一 開關(guān)量的計算
1、開關(guān)量也稱邏輯量，指僅有兩個取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，對它進行控制是PLC的優(yōu)勢，也是PLC最基本的應(yīng)用。
開關(guān)量控制的目的是，根據(jù)開關(guān)量的當前輸入組合與歷史的輸入順序，使PLC產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)量輸出，以使系統(tǒng)能按一定的順序工作。所以，有時也稱其為順序控制。而順序控制又分為手動、半自動或自動。而采用的控制原則有分散、集中與混合控制三種。這是用OMRON的開關(guān)量編寫的一個“單按鈕啟�！背绦颉�
2、 模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量，如電壓、電流、壓力、速度、流量等。
PLC是由繼電控制引入微處理技術(shù)后發(fā)展而來的，可方便及可靠地用于開關(guān)量控制。由于模擬量可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量只是多位的開關(guān)量，故經(jīng)轉(zhuǎn)換后的模擬量，PLC也完全可以可靠的進行處理控制。由于連續(xù)的生產(chǎn)過程常有模擬量，所以模擬量控制有時也稱過程控制。模擬量多是非電量，而PLC只能處理數(shù)字量、電量。所有要實現(xiàn)它們之間的轉(zhuǎn)換要有傳感器，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)電量。如果這一電量不是標準的，還要經(jīng)過變送器，把非標準的電量變成標準的電信號，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。同時還要有模擬量輸入單元（A/D），把這些標準的電信號變換成數(shù)字信號；模擬量輸出單元（D/A），以把PLC處理后的數(shù)字量變換成模擬量——標準的電信號。所以標準電信號、數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換就要用到各種運算。這就需要搞清楚模擬量單元的分辨率以及標準的電信號。
例如：PLC模擬單元的分辨率是1/32767，對應(yīng)的標準電量是0—10V，所要檢測的是溫度值0—100℃。那么0—32767對應(yīng)0—100℃的溫度值。然后計算出1℃所對應(yīng)的數(shù)字量是327.67。如果想把溫度值精確到0.1℃，把327.67/10即可。
模擬量控制包括：反饋控制、前饋控制、比例控制、模糊控制等。這些都是PLC內(nèi)部數(shù)字量的計算過程。
3、 脈沖量是其取值總是不斷的在0（低電平）和1（高電平）之間交替變化的數(shù)字量。每秒鐘脈沖交替變化的次數(shù)稱為頻率。
PLC脈沖量的控制目的主要是位置控制、運動控制、軌跡控制等。例如：脈沖數(shù)在角度控制中的應(yīng)用。步進電機驅(qū)動器的細分是每圈10000，要求步進電機旋轉(zhuǎn)90度。那么所要動作的脈沖數(shù)值=10000/（360/90）=2500。
PLC編程算法二 模擬量的計算
1、
-10—10V。-10V—10V的電壓時，在6000分辨率時被轉(zhuǎn)換為F448—0BB8Hex(-3000—3000)；12000分辨率時被轉(zhuǎn)換為E890—1770Hex(-6000—6000)。
2、
0—10V。0—10V的電壓時，在6000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—1770Hex(0—6000)；12000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—2EE0Hex(0—12000)。
以上僅做簡單的介紹，不同的PLC有不同的分辨率，并且您所測量物理量實現(xiàn)的量程不一樣。計算結(jié)果可能有一定的差異。
注：模擬輸入的配線的要求
1、使用屏蔽雙絞線，但不連接屏蔽層。
2、當一個輸入不使用的時候，將V IN 和COM端子短接。
3、模擬信號線與電源線隔離 (AC 電源線，高壓線等)。
4、當電源線上有干擾時，在輸入部分和電源單元之間安裝一個濾波器。
5、確認正確的接線后，首先給CPU單元上電，然后再給負載上電。
6、斷電時先切斷負載的電源，然后再切斷CPU的電源。
PLC編程算法三 脈沖量的計算
脈沖量的控制多用于步進電機、伺服電機的角度控制、距離控制、位置控制等。以下是以步進電機為例來說明各控制方式。
1、步進電機的角度控制。首先要明確步進電機的細分數(shù)，然后確定步進電機轉(zhuǎn)一圈所需要的總脈沖數(shù)。計算“角度百分比=設(shè)定角度/360°（即一圈）”“角度動作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*角度百分比�！�
公式為：
角度動作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*（設(shè)定角度/360°）。
2、步進電機的距離控制。首先明確步進電機轉(zhuǎn)一圈所需要的總脈沖數(shù)。然后確定步進電機滾輪直徑，計算滾輪周長。計算每一脈沖運行距離。最后計算設(shè)定距離所要運行的脈沖數(shù)。
公式為：
設(shè)定距離脈沖數(shù)=設(shè)定距離/[（滾輪直徑*3.14）/一圈總脈沖數(shù)]
3、步進電機的位置控制就是角度控制與距離控制的綜合。
以上只是天天自動化簡單的分析步進電機的控制方式，可能與實際有出入，僅供各位同仁參考。伺服電機的動作與步進電機的一樣，但要考慮伺服電機的內(nèi)部電子齒輪比與伺服電機的減速比。有些事情說起來比較簡單，但實際應(yīng)用就有難度了。請大家在實際的工作中領(lǐng)悟其中的道理。
PLC編程入門
PLC是一種在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用的自動控制元件。然而PLC應(yīng)用與編程人才短缺已經(jīng)成為制約我國自動控制領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸。通過學(xué)習(xí)PLC可編程控制器程序設(shè)計使學(xué)員掌握可編程序控制器的工作原理和PLC控制系統(tǒng)硬件軟件的設(shè)計方法，可編寫復(fù)雜的PLC程序，為從事PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試和改造工作打下基礎(chǔ)�？梢元毩⒊袚嚓P(guān)項目的設(shè)計與開發(fā)。讓您由一位電工升級為貨真價實的工程師！
隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備自動化，越來越多的工廠設(shè)備將采用PLC人機界面等自動化器件來控制，因此設(shè)備自動化程度越來越高。對設(shè)備的維護人員的技術(shù)要求越來越嚴格。作為一名合格的技術(shù)員，需要掌握的技能也越來越多，越來越全面性，以此來滿足自動化的發(fā)展及要求，
學(xué)習(xí)PLC編程一點也不難。有的初學(xué)者在理論上花了很多功夫，結(jié)果半年下來還是沒有把PLC搞懂，其實他們只是缺少了一些PLC的實踐經(jīng)驗，只要再進行一些實際的梯形圖編寫、程序下載、調(diào)試等操作，增加對PLC的感性認識，很快就可以掌握PLC這項技術(shù)了。開始階段可以先學(xué)習(xí)一種品牌的PLC，因為所有的PLC原理都是差不多的，掌握了一種PLC其它的只要翻閱一下手冊也就能上手使用了。
初學(xué)時可以編一些簡單的梯形圖，如觸點的與、或、輸出等，在PLC的機器里運行一下。成功了就會增加你學(xué)習(xí)的興趣、和信心。然后再把PLC的主要功能逐個運用一次，比如高速計數(shù)器，你可以用PLC本身的脈沖輸出端接到高速計數(shù)器的輸入端，下載編好的梯形圖，打開變量觀察窗口，運行程序，觀察計數(shù)的值是否正確。經(jīng)過了這樣的實踐，你基本上知道PLC到底能做哪些事情了，在實際的工控應(yīng)用中就能做到胸有成竹了。
1.電工原理和電機原理一定要懂，簡單的就記背也要背下來，比如馬達容量1KW2A，正反轉(zhuǎn)，星三角接線，電線容量。電阻，電感，電容的特性等
2.液壓和氣動也要掌握，比如壓力換算，壓力和電流的比例換算，這在有壓力控制上都要用到
3. 電線截面要會看，線拿到手就知道幾平方的，還有什么電器上該用什么線，比如馬達就用4線的，3根主線1根接地。從變頻器上出來的要用屏蔽線。
4. 機修也要會做，特別是螺絲，一看就知道用幾的內(nèi)角扳手或外六角扳手（別小看了它，平常維修固定螺絲是少不了它的，這樣能節(jié)約時間）
5. PLC編程自己可以模擬編，簡單的如紅綠燈，控制小車走等
6. 做人要會做，要謙虛，不可能你樣樣都會。
7. 心態(tài)要好，保持一顆平常的心
8. 平常要多干，就是在苦在累也要，這樣技術(shù)才能學(xué)到手能解決實際問題，反之你只不過是紙上談兵
PLC編程對于做項目的
1. 四大常用PLC要會，基本指令和功能指令要熟
2. 通訊接口要懂
3.電氣市場行情要熟，好的和壞的要會區(qū)分，列如買到個2手40點的PLC怎么判斷它是好的呢？
4.變頻器和單片機要懂，變頻調(diào)速和伺服控制要懂
5. 常用電器元件和傳感器要知道
6. 要會CAD電氣制圖。
PLC掃描周期和響應(yīng)時間
PLC在運行狀態(tài)時，執(zhí)行一個掃描操作所需要的時間為一個周期，這個是PLC的重要指標之一，其值為0.5~100ms。
掃描周期T=（輸入—點時間*輸入端子數(shù)）+（指令執(zhí)行速度*指令的條數(shù)）+（輸出一點時間*輸出端子數(shù)）+故障診斷時間+通訊時間
從上式可看出，掃描周期已經(jīng)決定了：
1.CPU執(zhí)行指令的速度
2.執(zhí)行每條指令所占用的時間
3.程序中指令條數(shù)的多少
指令執(zhí)行所需的時間和用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行速度是有很大關(guān)系，一般來說，一個掃描的過程中，故障診斷時間，通信時間，輸入采樣和輸出刷新所占的時間較少，執(zhí)行的時間是占了絕大部分。
PLC的響應(yīng)時間是指PLC外部輸出信號的改變時刻起止由它控制的有關(guān)外部輸出信號變化的時刻之間的間隔，稱為滯后時間，這個是由輸入電路時間常數(shù)，輸出電路的時間常數(shù)，用戶語句的安排和指令的使用，plc的循環(huán)掃描方式及PLC對I/O的刷新方式等部分組成。這個現(xiàn)象稱為I/O延遲時間效應(yīng)。
由于PLC的這種周期循環(huán)掃描工作方式，決定了相應(yīng)時間的長短與收到輸入信號的時刻有關(guān)。相應(yīng)時間就分為最短和最長。
（1）最短的響應(yīng)時間
如果在一個掃描周期剛結(jié)束之前收到一個輸入信號，在下一個掃描周期之前輸入采樣階段，這個信號也就被采樣，是輸入更新，這個響應(yīng)時間最短。
（2）最長響應(yīng)時間
如果收到的是一個輸入信號經(jīng)輸入延遲后，剛好錯過了I/O刷新的時間，在該周期內(nèi)輸入信號就被視為無效，就要等下一個掃描周期才會被讀入，這個時間是最長的了。
