可编程控制器教程.docx

1、教 育 部 规 划 教 材中 等 职 业 学 校 电 工 、 电 气 运 行 与 控 制 专 业( 含 岗 位 培 训 行 业 中 级 技 术 工 人 等 级 考 核 )可 编 程 控 制 器 教 程全 国 中 等 职 业 学 校 电 工 、 电 气 运 行 与 控 制 专 业 教 材 编 写 组 编 刘 雪 雪 主 编高 等 教 育 出 版 社内 容 简 介本 书 是 教 育 部 规 划教 材 , 为 中 等 职 业 学 校 电 工 、 电 气 运 行 与 控 制 专 业 系 列 教 材 之 一 。 本 书 以 O MRO N ( 立 石 ) C 系 列 P 型 机 为 典 型机 型 , 介

2、 绍 可编 程 控 制 器 的 工 作 原 理 、 编 程 元 件 、 指 令 系 统 , 以 及 应 用 程 序 的 设 计 , 同 时 配 有 实 验 内 容 。本 书 可 作 为 中 等 职 业 学 校 电气 运 行 与 控 制 、 机 电 一 体 化 等 专 业 的 教 材 , 也 可 作 为 工 矿 企 业 技 术 人 员 岗 位 培训 用 书 。图 书 在 版 编 目 ( CIP) 数 据可 编 程 控 制 器 教 程 / 刘 雪 雪 主 编 : 全 国 中 等 职 业 学 校 电 工 、 电 气 运 行 与 控 制 专 业 教 材 编 写 组 编 .北 京 : 高 等 教 育 出

3、 版 社 , 2001 .7ISBN 7 - 04 - 009400 - 2 . 可 . 刘 全 . 可 编 程 序 控 制 器 - 专 业 学 校 - 教 材 . T P332.3中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 (2001) 第 01287 号可 编 程 控 制 器 教 程 全 国 中等 职 业 学 校 电 工 、 电 气 运 行 与 控 制 专 业 教材 编 写 组 编出 版 发 行 高 等 教 育 出 版 社社 址 北 京 市 东 城 区 沙 滩 后 街 55 号 邮 政 编 码 100009电 话 010 - 64054588 传 真 010 - 64014048网

4、 址 htt p :/ / www .hep .edu .cnhtt p :/ / www .hep .com .cn经 销 新 华 书 店 北 京 发 行 所印 刷开 本 7871092 1/ 16 版 次 年 月 第 版印 张 11.25 印 次 年 月 第 次 印 刷字 数 270 000 定 价 14.60 元本 书 如有 缺 页 、 倒 页、 脱 页 等 质 量问 题 , 请 到 所 购 图 书 销 售 部 门 联 系 调 换 。版 权 所 有 侵 权 必 究责 任 编 辑 韦 晓 阳封 面 设 计 李 卫 青 责 任 绘 图 李 维 平 版 式 设 计 周 顺 银 责 任 校 对

5、康 晓 燕 责 任 印 制前 言可 编 程 控 制 器 ( Programmable Con troller ) 简 称 PC , 自 20 世 纪 60 年 代 末 问 世 以 来 迅 速 发 展 。 由 于 它 可 以 通 过 软 件 来 改 变 控 制 过 程 , 且 具 有 可 靠 性 高 、 抗 干 扰 能 力 强 、 使 用 灵 活 、 通 用 性 强 、 编 程 简 单 、 易 于 掌 握 、 接 口 简 单 、 维 护 方 便 等 优 点 , 在 现 代 化 自 动 控 制 中 得 到 广 泛 的 应 用 。 它 可 以 作 为 新 设 备 的 控 制 系 统 , 也 可 用

6、于 旧 控 制 系 统 的 改 造 , 替 换 传 统 的 继 电 器 接 触 器 控 制 系 统 。当 前 市 场 上 的 PC 种 类 较 多 , 如 三 菱 、 西 门 子 、 OMRON ( 立 石 ) 等 , 本 书 编 者 根 据 T V T - 90 学 习 机 结 合 自 己 的 教 学 实 践 , 以 OMRON C 系 列 P 型 机 为 主 线 , 介 绍 PC 的 工 作 原 理 、 编 程 元 件 、 指 令 系 统 , 以 及 应 用 程 序 的 设 计 。 本 书 注 重 理 论 与 实 践 相 结 合 , 列 举 了 较 多 的 典 型 应 用 实 例 。 为

7、教 学 时 便 于 使 用 、 查 找 , 将 各 章 涉 及 到 的 实 验 内 容 集 中 编 入 第 六 章 。本 书 教 学 时 数 建 议 130 学 时 , 具 体 学 时 数 分 配 , 参 见 下 表 。学 时 数 分 配章 内 容 建 议 学 时 数讲 授 实 验1 可 编 程 控 制 器 概 述 4 42 可 编 程 控 制 器 基 本 原 理 8 83 C 系列 P 型 机 可 编 程 控 制 器 介 绍 4 44 C 系列 P 型 机 的 编 程 元 件 和 指 令 系 统 22 14 85 可 编 程 控 制 器 的 应 用 程 序 设 计 32 26 66 实 验

8、60 8 52合 计 130 64 66本 书 由 江 苏 省 无 锡 职 业 教 育 中 心 校 刘 雪 雪 编 写 。 安 徽 省 轻 工 业 学 校 田 啸 老 师 对 本 书 进 行 了 多 次 详 尽 审 阅 , 编 写 过 程 中 还 得 到 了 无 锡 职 业 教 育 中 心 校 诸 多 老 师 的 大 力 支 持 , 在 此 表 示 感 谢 。限 于 编 者 水 平 有 限 , 书 中 难 免 存 有 错 漏 , 敬 请 广 大 读 者 提 出 宝 贵 意 见 。编 者2000 年 12 月6.4.14 自 动 送 料 装 车 系 统 1416.4.15 自 控 轧 钢 机 1

9、446.4.16 邮 件 分 拣 机 1466.4.17 电 梯 控 制 149目 录第 1 章 可 编 程 控 制 器 概 述 11.1 可 编 程 控 制 器 的 发 展 及 定 义 11.2 可 编 程 控 制 器 的 特 点 31.3 可 编 程 控 制 器 的 基 本 组 成 51.4 可 编 程 控 制 器 的 主 要 功 能 71.5 可 编 程 控 制 器 的 分 类 81.6 可 编 程 控 制 器 的 应 用 10习题 10第 2 章 可 编 程 控 制 器 基 本 原 理 122.1 可 编 程 控 制 器 的 有 关 基 本 概 念 122.2 可 编 程 控 制 器

10、的 主 机 结 构 132.3 可 编 程 控 制 器 的 扩 展 构 成 162.4 可 编 程 控 制 器 的 工 作 方 式 182.5 可 编 程 控 制 器 与 其 它 工 业 控 制 设 备 的 比 较 22习题 24第 3 章 C 系 列 P 型 机 可 编 程 控 制 器介 绍 253.1 C 系 列 P 型 机 可 编 程 控 制 器 的 系 统组 成 、 特 点 及技 术 性 能 253.2 C 系 列 P 型 机 的 CP U 单 元 323.3 C 系 列 P 型 机 I/ O 的 分 配 及 内部 继 电 器 ( 寄 存 器 ) 363.4 编 程 器 38习题 40

11、第 4 章 C 系 列 P 型 机 的 编 程 元 件 和 指 令 系 统 414.1 实 用 编 程 语 言 414.2 C 系 列 P 型 机 的 编 程 元 件 454.3 C 系 列 P 型 机 的 指 令 系 统 49习题 68第 5 章 可 编 程 控 制 器 的 应 用 程 序设 计 735.1 PC 应 用 程 序 设 计 简 介 735.2 PC 应 用 程 序 设 计 74习题 104第 6 章 实 验 1066.1 学 习 机 配 置 与 结 构 1066.2 主 机 箱 的 配 置 及 主 要 技 术 参 数 1076.3 操 作 概 要 1106.4 实验 1176.

12、4.1 程 序 输 入 1176.4.2 逻 辑 指 令 1186.4.3 定 时 器 、 计 数 器 指 令 1216.4.4 分 支 、 跳转 指 令 1236.4.5 特 殊 功 能 指 令 1246.4.6 数 据 处 理 指 令 1276.4.7 电 动 机 控 制 1306.4.8 八 段 码 显 示 1316.4.9 数 值 运 算 1336.4.10 天 塔 之 光 1356.4.11 交 通 信 号 灯 1366.4.12 水 塔 水 位 自 动 控 制 1376.4.13 多 种 液 体 自 动 混 合 139附 录 C200H 型 PC 指 令 154参 考 文 献 17

13、3第 1 章 可 编 程 控 制 器 概 述1.1 可 编 程 控 制 器 的 发 展 及 定 义1.1.1 可 编 程 控 制 器 的 发 展在 现 代 化 生 产 设 备 中 , 有 大 量 的 数 字 量 以 及 模 拟 量 的 控 制 装 置 。 例 如 , 电 动 机 的 启 停 , 电 磁 阀 的 开 闭 , 产 品 的 计 数 , 温 度 、 压 力 、 流 量 的 设 定 与 控 制 , 等 等 。过 去 , 以 上 的 控 制 主 要 是 用 继 电 器 或 分 立 的 电 子 线 路 来 实 现 。 但 是 随 着 生 产 的 飞 速 发 展 , 人 们 对 这 些 自 控

14、 装 置 , 提 出 了 更 加 通 用 , 更 加 易 变 、 易 修 , 更 加 可 靠 和 经 济 的 要 求 。 固 定 接 线 式 的 老 装 置 显 然 不 能 够 适 应 这 种 要 求 。随 着 电 子 工 业 的 发 展 , 人 们 开 发 了 各 种 各 样 的 可 以 满 足 上 述 要 求 的 控 制 装 置 , 可 编 程 控 制 器 就 是 比 较 有 代 表 性 的 装 置 之 一 。可 编 程 控 制 系 统 ( Programmable Control System ) 的 核 心 为 可 编 程 控 制 器 ( Programmable Cont rolle

15、r ) , 简 称 PC。 它 是 20 世 纪 60 年 代 末 才 发 展 起 来 的 。 当 时 美 国 的 汽 车 制 造 工 业 非 常 发达 , 竞 争 也 十 分 激 烈 。 各 生 产 厂 家 为 适 应 市 场 需 求 , 不 断 更 新 汽 车 型 号 , 就 必 然 要 求 相 应 的 加 工生 产 亦 随 之 改 变 , 整 个 继 电 器 接 触 器 控 制 系 统 也 就 必 须 重 新 设 计 和 配 置 。 这 样 不 但 造 成 设 备 的极 大 浪 费 , 而 且 新 系 统 的 接 线 也 十 分 费 时 。 为 了 尽 可 能 减 少 重 新 设 计 继

16、 电 器 控 制 系 统 和 接 线 所需 的 成 本 与 时 间 , 1968 年 美 国 最 大 的 汽 车 制 造 商 通 用 汽 车 公 司 ( GM ) 从 用 户 的 角 度 提 出 了 招 标 开 发 研 制 新 一 代 工 业 控 制 器 ( 可 编 程 逻 辑 控 制 器 ) 的 10 条 要 求 :(1 ) 编 程 简 单 , 可 在 现 场 修 改 程 序 ;(2 ) 维 护 方 便 , 采 用 插 件 式 结 构 ;(3 ) 可 靠 性 高 于 继 电 器 控 制 装 置 ;(4 ) 体 积 小 于 继 电 器 控 制 柜 ;(5 ) 价 格 可 与 继 电 器 控 制

17、 柜 竞 争 ;(6 ) 可 将 数 据 直 接 送 入 计 算 机 ;(7 ) 可 直 接 用 市 电 交 流 输 入 ;(8 ) 输 出 采 用 交 流 市 电 , 能 直 接 驱 动 电 磁 阀 、 交 流 接 触 器 等 ;(9 ) 通 用 性 强 , 扩 展 时 原 有 系 统 只 需 很 小 变 更 ;(10) 程 序 要 能 存 储 , 存 储 器 容 量 可 扩 展 到 4 KB。根 据 招 标 要 求 , 一 年 之 后 , 美 国 数 字 设 备 公 司 DEC 率 先 研 制 出 第 一 台 可 编 程 控 制 器 , 并 在 通用 汽 车 公 司 的 装 配 线 上 试

18、 用 , 获 得 成 功 , 从 而 开 创 了 工 业 控 制 的 新 局 面 。 从 此 , 这 一 更 新 技 术 就以 很 快 的 速 度 发 展 起 来 。 1971 年 , 日 本 从 美 国 引 进 了 这 项 新 技 术 , 并 很 快 研 制 成 了 日 本 第 一 台可 编 程 控 制 器 。 1973 年 , 当 时 的 西 德 和 法 国 也 研 制 出 自 己 的 可 编 程 控 制 器 。 我 国 从 1974 年 开 1 始 研 制 , 并 于 1977 年 在 工 业 生 产 中 得 到 应 用 。从 1969 年 出 现 第 一 台 可 编 程 控 制 器 ,

19、 经 过 二 十 多 年 的 发 展 , 可 编 程 控 制 器 已 经 发 展 到 了 第四 代 。 其 发 展 过 程 大 致 如 下 :第 一 代 产 品 出 现 于 1969 1972 年 。 这 个 时 期 的 产 品 , 中 央 处 理 器 由 中 小 规 模 集 成 电 路 组成 , 存 储 器 为 磁 芯 存 储 器 。 其 功 能 也 比 较 单 一 , 仅 能 实 现 逻 辑 运 算 、 定 时 、 计 数 等 功 能 。 典 型 产 品 有 : 美 国 DEC 公 司 的 PDP - 14 , 日 本 富 士 通 公 司 的 USC - 4000 , 日 本 立 石 (

20、OMRON ) 公 司 的 SC Y - 022 等 。第 二 代 产 品 出 现 于 1973 1975 年 。 这 个 时 期 的 产 品 已 开 始 使 用 微 处 理 器 作 为 中 央 处 理 器 , 存 储 器 采 用 半 导 体 存 储 器 。 其 功 能 有 所 增 加 , 能 够 实 现 数 字 的 运 算 、 传 送 、 比 较 等 功 能 , 并 初 步 具 备 自 诊 断 功 能 , 可 靠 性 有 了 一 定 提 高 。 典 型 产 品 有 : 美 国 哥 德 公 司 的 MODICON 184、 284、 384 系 列 , 原 西 德 西 门 子 的 SY MAT

21、 IC S3、 S4 系 列 , 日 本 富 士 通 的 SC 系 列 等 。第 三 代 产 品 出 现 于 1976 1983 年 。 这 个 时 期 , 可 编 程 控 制 器 进 入 了 大 发 展 阶 段 , 美 国 、 日 本 、 原 西 德 各 有 几 十 个 厂 家 生 产 各 种 可 编 程 控 制 器 。 这 个 时 期 的 产 品 已 采 用 8 位 和 16 位 微 处 理 器 作 为 中 央 处 理 器 , 部 分 产 品 还 采 用 了 多 微 处 理 器 结 构 。 其 功 能 显 著 增 强 , 速 度 大 大 提 高 , 并 能 进 行 多 种 复 杂 的 数

22、学 运 算 , 具 备 完 善 的 通 信 功 能 和 较 强 的 远 程 输 入 输 出 能 力 , 具 有 较 强 的 自 诊 断 功 能 并 采 用 了 容 错 技 术 。 典 型 产 品 有 : 美 国 哥 德 公 司 的 584、 684 、 884 系 列 , 原 西 德 西 门 子 的 SYMA T - IC S5 系 列 , 日 本 三 菱 公 司 的 M EL PLAC 50、 550 系 列 , 日 本 立 石 公 司 的 C 系 列 等 。第 四 代 产 品 为 1983 年 到 现 在 。 这 个 时 期 的 产 品 除 采 用 16 位 以 上 的 微 处 理 器 作

23、 为 中 央 处 理 器外 , 内 存 容 量 更 大 , 有 的 已 达 数 兆 字 节 ; 并 且 可 以 将 多 台 可 编 程 控 制 器 链 接 起 来 , 实 现 资 源 共享 ; 可 以 直 接 用 于 一 些 规 模 较 大 的 复 杂 控 制 系 统 ; 编 程 语 言 除 了 可 使 用 传 统 的 梯 形 图 、 流 程 图 等 , 还 可 使 用 高 级 语 言 ; 外 设 多 样 化 , 可 以 配 置 图 形 显 示 器 和 打 印 机 等 。 美 国 哥 德 公 司 的 A5900 是 典 型 产 品 之 一 。第 一 代 可 编 程 控 制 器 功 能 太 弱

24、, 已 基 本 淘 汰 ; 第 四 代 可 编 程 控 制 器 面 向 复 杂 大 系 统 , 应 用 还不 广 泛 。 目 前 , 在 各 行 业 应 用 最 多 的 是 第 二 、 三 代 产 品 。 在 本 书 中 , 将 以 应 用 较 广 泛 的 日 本 立 石( OMR ON ) 公 司 的 C 系 列 P 型 可 编 程 控 制 器 为 背 景 机 , 介 绍 可 编 程 控 制 器 的 原 理 与 应 用 。由 于 早 期 的 可 编 程 控 制 器 只 是 用 来 取 代 继 电 器 控 制 , 执 行 逻 辑 运 算 、 计 时 、 计 数 等 顺 序 控 制 功 能 ,

25、因 此 人 们 称 之 为 可 编 程 序 逻 辑 控 制 器 ( Programmable Logic Con troller ) , 简 称 P LC。 美 国 电气 制 造 商 协 会 ( N EMA ) 于 1980 年 正 式 将 其 命 名 为 可 编 程 控 制 器 ( Programmable Cont roller ) , 简 称 PC。 为 了 避 免 把 可 编 程 控 制 器 与 个 人 计 算 机 ( Personal Computer - PC) 相 混 淆 , 有 时 仍 习 惯 地将 其 称 为 PLC , 本 书 统 一 采 用 PC 的 表 示 方 法 。目

26、 前 PC 技 术 发 展 总 的 趋 势 是 系 列 化 、 通 用 化 和 高 性 能 化 , 主 要 表 现 在 功 能 不 断 增 强 ; 在 系 统 构 成 规 模 上 , 不 断 向 小 型 化 、 微 型 化 、 专 用 化 、 模 块 化 方 向 发 展 , 各 种 应 用 模 块 不 断 翻 新 ; 大 容 量 、 高 速 度 、 多 功 能 、 性 能 价 格 比 高 的 PC 正 在 迅 速 发 展 ; 今 后 对 各 类 产 品 要 求 更 加 规 范 化 、 标 准 化 。PC 的 联 网 技 术 已 成 为 当 今 PC 发 展 的 主 要 趋 势 。 这 一 方

27、面 包 括 P C 之 间 的 联 网 通 信 , 目 前 各 制 造 厂 家 都 有 自 己 专 有 的 联 网 手 段 , 用 数 据 通 道 来 构 成 分 散 控 制 系 统 和 远 程 输 入 输 出 系 统 ; 另 一 方 面 也 包 括 PC 与 计 算 机 的 联 网 , 由 此 来 实 现 工 厂 制 造 过 程 的 顺 序 控 制 、 协 调 机 械 的 配 合 。 联 网 技 术 有 助 于 实 现 工 厂 自 动 化 , 实 现 计 算 机 辅 助 设 计 ( CAD) 和 计 算 机 辅 助 制 造 ( CAM ) 。 2 输 入 输 出 组 件 智 能 化 、 高

28、密 集 和 增 大 处 理 能 力 , 是 PC 发 展 的 又 一 潮 流 。 把 智 能 I/ O 组 件 作为 PC 的 一 个 组 成 部 分 , 使 PC 能 完 成 自 身 解 决 不 了 的 任 务 , 促 进 PC 成 为 一 种 分 散 控 制 的 交 流 结 构 。PC 的 记 忆 容 量 也 因 采 用 专 用 的 集 成 电 路 而 增 强 了 适 用 性 。 它 逐 步 实 现 卡 片 式 存 储 , 并 使 记忆 容 量 不 断 扩 大 , 由 过 去 的 64 KB 增 到 目 前 的 500 KB , 而 ASEA 公 司 的 Master - piece 20

29、0/ 1 型 机 记 忆 容 量 达 到 4 MB。 只 读 存 储 器 R OM 可 以 改 写 , 而 R AM 芯 片 可 以 在 断 电 时 维 持 住 记 忆 的信 息 。1.1.2 PC 的 定 义1.1.2.1 PC 的 一 般 概 念PC 是 在 继 电 器 控 制 和 计 算 机 技 术 的 基 础 上 开 发 出 来 的 , 并 逐 渐 发 展 成 以 微 处 理 器 为 核 心 ,集 计 算 机 技 术 、 自 动 控 制 技 术 及 通 信 技 术 于 一 体 的 一 种 新 型 工 业 控 制 装 置 。1.1.2.2 PC 的 定 义PC 一 直 在 迅 速 发 展

30、 之 中 , 因 此 直 到 目 前 为 止 , 尚 未 对 它 下 最 后 的 定 义 。 国 际 电 工 委 员 会 ( I EC) 曾 于 1982 年 11 月 颁 发 了 PC 标 准 草 案 的 第 一 稿 , 1985 年 1 月 又 发 表 了 第 二 稿 , 1987 年 2 月 颁 布 了 第 三 稿 , 在 其 中 对 P C 作 了 如 下 定 义 :PC 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 可 编 程 序 的 存储 器 , 用 来 在 其 内 部 存 储 执 行 逻 辑 运 算

31、 、 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 、 模 拟 式 的 输 入 和 输 出 , 控 制 各 种 类 型 的 机 械 或 生 产 过 程 。 PC 及 其 有 关 设 备 , 都 应 按 易 于与 工 业 控 制 系 统 连 成 一 个 整 体 、 易 于 扩 充 其 功 能 的 原 则 设 计 。该 定 义 强 调 了 PC 应 直 接 应 用 于 工 业 环 境 , 因 此 必 须 具 有 很 强 的 抗 干 扰 能 力 、 广 泛 的 适 应 能 力 和 应 用 范 围 。1.2 可 编 程 控 制 器 的 特

32、 点PC 之 所 以 越 来 越 受 到 控 制 界 人 士 的 重 视 , 是 和 它 的 特 点 分 不 开 的 。1.2.1 可 靠 性 高 、 抗 干 扰 能 力 强工 业 生 产 一 般 对 控 制 设 备 的 可 靠 性 提 出 很 高 的 要 求 , 要 求 设 备 应 具 有 很 强 的 抗 干 扰 能 力 , 能 在 恶 劣 的 环 境 中 可 靠 地 工 作 , 整 机 的 故 障 率 低 , 故 障 修 复 时 间 短 等 。 这 正 是 PC 控 制 优 于 微 机 控制 的 一 大 特 点 。PC 控 制 系 统 的 故 障 通 常 有 两 种 : 一 种 是 偶 发

33、 性 故 障 , 即 由 于 外 界 恶 劣 环 境 ( 如 电 磁 干 扰 、 超 高 温 、 超 低 温 、 过 电 压 、 欠 电 压 等 ) 引 起 的 故 障 , 这 类 故 障 如 果 系 统 部 件 未 损 坏 , 一 旦 环 境 条 件 恢 复 正 常 , 系 统 就 应 恢 复 正 常 , 但 是 因 PC 受 外 界 影 响 后 , 内 部 存 储 的 信 息 已 被 破 坏 , 所 以 这 时 只 需 再从 初 始 状 态 重 新 启 动 , 故 障 即 可 消 除 。 另 一 类 是 由 于 元 器 件 不 可 恢 复 的 损 坏 引 起 的 故 障 , 称 为 永 久

34、 性 故 障 。 PC 设 计 中 , 一 般 从 硬 件 和 软 件 两 方 面 采 取 措 施 , 防 止 以 上 两 方 面 故 障 的 发 生 , 以 提 高其 可 靠 性 。 主 要 方 法 如 下 :(1 ) 隔 离 采 用 光 电 耦 合 器 作 为 PC 的 输 入 、 输 出 接 口 电 路 的 抗 干 扰 元 件 。 在 传 递 信 号 时 , 3 这 种 光 电 耦 合 的 隔 离 措 施 , 使 外 部 电 路 与 内 部 电 路 之 间 不 直 接 通 电 , 可 有 效 地 抑 制 外 部 干 扰 对PC 的 影 响 , 同 时 防 止 外 部 高 电 压 串 入

35、, 减 少 故 障 和 误 动 作 。(2 ) 滤 波 在 PC 的 电 源 电 路 和 输 入 、 输 出 电 路 中 设 置 了 多 种 滤 波 电 路 , 用 以 对 高 频 干 扰 信号 进 行 有 效 抑 制 。(3 ) 屏 蔽 、 稳 压 、 保 护 对 PC 的 内 部 电 源 还 采 取 了 屏 蔽 、 稳 压 、 保 护 等 措 施 , 以 减 少 外 界 干 扰 , 保 证 供 电 质 量 。 另 外 使 输 入 / 输 出 接 口 电 路 的 电 源 彼 此 独 立 , 以 避 免 电 源 之 间 的 干 扰 。(4 ) 检 测 与 诊 断 内 部 设 置 连 锁 、 环

36、 境 检 测 与 诊 断 、 “看 门 狗 ”等 电 路 , 一 旦 发 现 故 障 或 程 序 循 环 执 行 时 间 超 过 了 警 戒 时 钟 规 定 时 间 , 即 预 示 程 序 进 入 了 死 循 环 , 立 即 报 警 , 以 保 证 微 处 理 器的 可 靠 工 作 。(5 ) 信 息 保 护 和 恢 复 利 用 系 统 软 件 定 期 进 行 系 统 状 态 、 用 户 程 序 、 工 作 环 境 和 故 障 检 测 ,并 采 取 信 息 保 护 和 恢 复 措 施 。(6 ) 电 池 后 备 对 用 户 程 序 及 动 态 工 作 数 据 进 行 电 池 后 备 , 以 保

37、 障 停 电 后 有 关 状 态 或 信 息不 丢 失 。(7 ) 密 封 、 防 尘 、 防 震 采 用 密 封 、 防 尘 、 防 震 的 外 壳 封 装 结 构 , 以 适 应 现 场 的 恶 劣 环 境 。目 前 , PC 单 块 模 板 的 平 均 无 故 障 时 间 高 达 上 百 万 小 时 , 在 组 成 控 制 系 统 后 其 平 均 无 故 障 时间 可 达 4 5 万 小 时 , 这 比 继 电 器 控 制 系 统 要 高 得 多 。1.2.2 使 用 灵 活 、 通 用 性 强在 实 现 控 制 任 务 时 , PC 具 有 很 高 的 灵 活 性 。 因 为 它 用

38、程 序 代 替 了 布 线 逻 辑 , 这 样 在 改 变 生产 工 艺 流 程 , 调 整 控 制 方 案 时 , 只 需 修 改 用 户 程 序 , 这 种 方 式 称 为 软 接 线 逻 辑 。 继 电 器 控 制 装 置一 经 布 线 安 装 就 不 能 改 变 , 除 非 重 新 设 计 、 重 新 安 装 、 重 新 布 线 , 这 显 然 是 非 常 麻 烦 费 事 的 , 需 耗 费很 大 的 人 力 物 力 , 并 要 花 费 很 长 的 时 间 。 目 前 PC 产 品 已 系 列 化 , 结 构 形 式 多 种 多 样 , 在 机 型 上 具 有 很 大 的 选 择 余

39、地 。 另 外 , P C 采 用 模 块 组 件 , 根 据 对 象 的 复 杂 程 度 , 可 像 搭 积 木 那 样 扩 充 控制 系 统 规 模 和 增 减 其 功 能 , 以 满 足 各 种 应 用 场 合 的 要 求 。1.2.3 编 程 简 单 、 易 于 掌 握PC 也 像 计 算 机 那 样 完 全 在 程 序 控 制 下 工 作 。 但 由 于 PC 采 用 的 是 专 门 语 言 编 程 , 指 令 少 、 语 法 简 便 , 特 别 是 目 前 大 多 数 P C 都 使 用 “ 梯 形 图” 编 程 语 言 , 沿 用 了 继 电 器 控 制 电 路 中 的 一 些

40、图 形 符 号 及 定 义 , 非 常 直 观 清 晰 , 对 于 熟 悉 继 电 器 电 路 的 工 程 技 术 人 员 和 现 场 操 作 人 员 很 容 易 熟 悉 掌 握 , 即 使 是 对 P C 内 部 工 作 原 理 不 甚 了 解 的 人 也 能 够 得 心 应 手 地 编 制 程 序 , 操 作 使 用 PC , 很 是 方 便 。1.2.4 接 口 简 单 、 维 护 方 便PC 的 输 入 输 出 接 口 都 设 计 成 可 直 接 与 现 场 强 电 相 接 , 有 直 流 24 V、 48 V , 交 流 110 V 和 220 V等 各 种 电 压 等 级 产 品

41、, 在 组 成 系 统 时 直 接 选 用 , 简 单 方 便 。 接 口 电 路 一 般 为 模 块 式 , 便 于 维 修 更 换 。 特 别 是 有 的 PC 可 以 带 电 插 拔 输 入 输 出 模 块 , 在 运 行 中 发 现 某 个 模 块 出 现 故 障 , 可 以 不 停 电 , 直 接 带 电 取 下 坏 板 块 , 换 上 好 板 块 , 大 大 缩 短 了 故 障 修 复 时 间 。 4 1.3 可 编 程 控 制 器 的 基 本 组 成人 们 依 据 微 机 和 继 电 器 常 规 控 制 的 基 本 概 念 , 在 顺 序 控 制 器 和 微 机 控 制 器 的

42、基 础 上 发 展 成PC , 它 是 一 种 广 泛 应 用 的 新 型 控 制 器 , 是 一 种 以 微 处 理 器 为 核 心 的 用 作 数 字 控 制 的 特 殊 计 算 机 , 因 此 它 与 一 般 的 计 算 机 相 同 , 分 为 硬 件 和 软 件 两 部 分 。1.3.1 硬 件 结 构PC 的 硬 件 主 要 由 主 机 ( C PU ) 、 编 程 器 、 扩 展 存 储 器 、 扩 展 输 入 / 输 出 ( I/ O ) 模 块 、 智 能 模 块( 特 殊 模 块 ) 、 功 能 模 块 等 几 个 主 要 部 分 构 成 , 如 图 1 - 1 所 示 。图

43、 1 - 1 PC 的 硬 件 结 构 图PC 装 置 在 结 构 上 一 般 做 成 总 线 模 板 框 式 结 构 , 装 有 主 机 单 元 的 框 架 称 之 为 基 本 框 架 , 其 它 为 扩 展 框 架 。 不 同 厂 家 生 产 的 不 同 系 列 产 品 中 , 每 个 框 架 上 可 插 放 的 模 板 数 是 不 同 的 , 一 般 为 3 10 块 。 可 扩 展 的 框 架 架 数 也 不 同 , 一 般 为 2 8 个 基 架 。 框 架 之 间 的 连 接 , 用 厂 家 提 供 的 不 同长 度 的 电 缆 。 基 本 框 架 和 扩 展 框 架 之 间 的

44、距 离 不 宜 太 大 , 一 般 为 10 m 左 右 。 一 些 中 型 及 大 型 的 PC 系 统 具 有 远 程 输 入 输 出 单 元 , 可 经 联 网 使 用 , 这 时 主 站 与 从 站 之 间 的 通 信 连 接 多 用 光 纤 电 缆完 成 。1.3.1.1 主 机 ( CPU )PC 的 主 机 与 一 般 微 机 一 样 , 其 作 用 类 似 于 人 的 大 脑 , 按 照 P C 生 产 厂 家 预 先 编 好 的 系 统 程序 , 接 收 并 存 储 从 编 程 器 键 入 的 用 户 程 序 和 数 据 ; 并 存 入 用 户 存 储 器 的 输 入 状 态

45、 寄 存 器 或 数 据 寄 存 器 中 ; 诊 断 电 源 、 PC 内 部 各 电 路 状 态 和 用 户 编 程 中 的 语 法 错 误 ; 从 存 储 器 逐 条 读 取 用 户 程 序 , 经 过 指 令 解 释 后 按 指 令 规 定 的 任 务 产 生 相 应 的 控 制 信 号 , 去 实 现 有 关 的 控 制 , 完 成 用 户 程 序 中 规 定 的 运 算 任 务 ; 根 据 运 算 结 果 、 更 新 有 关 标 志 位 和 输 出 状 态 寄 存 器 表 的 内 容 , 最 后 根 据 输 出 状 态寄 存 器 表 的 内 容 , 实 现 输 出 控 制 、 打 印

46、 或 数 据 通 信 等 外 部 功 能 。1.3.1.2 编 程 器编 程 器 是 编 制 、 编 辑 、 调 试 、 监 控 用 户 程 序 的 必 备 设 备 。 它 通 过 通 信 接 口 与 CP U 联 系 , 完 成 人 机 对 话 。 编 程 器 有 简 易 型 和 智 能 型 两 种 。 一 般 简 易 型 的 键 盘 采 用 指 令 语 句 助 记 符 键 , 而 智 能 5 型 常 采 用 梯 形 图 语 言 键 。 简 易 型 只 能 联 机 编 程 , 而 智 能 型 则 还 可 以 脱 机 编 程 。 很 多 PC 生 产 厂家 利 用 IBM - PC/ XT 改

47、 装 的 智 能 编 程 器 , 备 有 不 同 的 应 用 程 序 软 件 , 它 不 但 可 以 完 成 彩 显 梯 形 图 编 程 , 还 可 进 行 通 信 联 网 , 并 具 有 事 务 管 理 等 功 能 。编 程 器 可 以 一 机 多 用 , 一 旦 编 程 完 毕 , 就 可 供 其 它 PC 使 用 。1.3.1.3 输 入 输 出 扩 展 模 块I/ O 扩 展 模 块 的 作 用 主 要 是 在 主 机 模 块 的 I/ O 点 数 不 能 满 足 输 入 输 出 设 备 点 数 需 要 时 , 增 加 I/ O 点 数 。 它 可 通 过 I/ O 扩 展 接 口 用

48、 扁 平 电 缆 线 将 I/ O 扩 展 模 块 与 主 机 模 块 相 连 。1.3.1.4 智 能 模 块智 能 模 块 是 一 个 独 立 的 计 算 机 系 统 。 它 有 自 己 的 CP U、 系 统 程 序 、 存 储 器 以 及 外 界 过 程 与 控 制 器 系 统 总 线 相 连 的 接 口 环 节 。 它 和 控 制 它 的 CPU 单 元 通 过 系 统 总 线 相 连 接 , 进 行 数 据 交换 , 并 在 CPU 单 元 的 协 调 管 理 下 独 立 地 进 行 工 作 , 即 智 能 模 块 的 工 作 不 参 加 巡 回 扫 描 过 程 , 而 是 按 照

49、 它 自 己 的 规 律 参 与 工 作 。智 能 模 块 的 种 类 很 多 , 有 高 速 计 数 模 块 、 PID 调 节 的 模 拟 量 控 制 模 块 、 数 据 位 置 译 码 模 块 、 阀 门 控 制 模 块 、 中 央 控 制 模 块 等 。1.3.1.5 其 它 外 部 设 备外 部 设 备 除 编 程 器 外 还 有 上 位 计 算 机 、 图 形 监 控 系 统 、 打 印 机 、 条 码 判 读 器 等 , 这 些 外 部 设 备 可 以 通 过 外 部 设 备 接 口 与 主 机 模 块 连 接 , 以 完 成 相 应 操 作 。1.3.2 PC 的 软 件 系 统1.3.2.1 PC 的 软 件 程 序(1 ) 系 统 程 序 系 统 程 序 是 PC 工 作 的 基 础 , 采 用 汇 编 语 言 编 写 , 在 P C 出 厂 时 就 已 固 化 于ROM 的 系 统 程 序 存 储 器 中 , 不 需 要 用 户