可编程控制器的特点可编程控制器(PLC)是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，可以在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、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，都应按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充的原则设计。可编程控制器的外形见图10-12。图10-12可编程控制器的外形早期的可编程控制器是为取代继电器控制线路，采用存储程序指令方式完成顺序控制而设计的，它仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，用于开关量控制。现在的可编程控制器不仅能进行逻辑控制，还可以进行数值运算、数据处理，具有分支、中断、通信及故障自诊等功能。可编程控制器把计算机技术与继电器控制技术很好地融合在一起，最新的可编程控制器还可以直接把数字控制技术加进去，并可以与监控计算机联网，因此它的应用几乎涉及所有的工业企业。可编程控制器有以下特点。(1)可靠性高，抗干扰性强。(2)编程简单，使用方便。(3)通用性好，扩展方便，功能完善。(4)体积小，能耗低。(5)维修方便，工作量小。可编程控制器的组成可编程控制器有许多类型，但其基本组成是相同的，主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口、电源及编程器等组成，见图10-13。图10-13可编程控制器的组成1.中央处理器(CPU)中央处理器(CPU)是可编程控制器的核心，它在生产厂家预先编制的系统程序控制下，通过输入装置读入现场输入信号并按照用户程序执行相应的操作，然后根据处理结果通过输出装置实现输出控制。CPU的性能直接影响可编程控制器的性能。2.存储器可编程控制器内的存储器按用途可分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器存放系统程序，该程序已由生产厂家固化，用户不能访问和修改;用户程序存储器存放用户程序和数据，用户程序由用户根据控制要求进行编写。3.输入/输出(I/O)接口输入/输出(I/O)接口是可编程控制器和现场I/O设备连接的部分，I/O接口有数字量(开关量)I/O单元、模拟量I/O单元。根据I/O点数可将可编程控制器分为小型、中型、大型3种。小型可编程控制器的I/O点数在点以下，中型可编程控制器的I/O点数在～点之间，大型可编程控制器的I/O点数在点以上。4.电源电源部件将交流电源转换成CPU、存储器、I/O接口工作所需的直流电源。5.编程器编程器是可编程控制器的重要外围设备，利用编程器能够进行可编程控制器程序的编写、调试检查和监控等操作，还可以通过编程器来调用和显示可编程控制器的一些内部状态和系统参数。编程器通过通信端口与CPU联系，完成人机对话连接。编程器上有编程用的各种功能键和显示器，以及编程、监控转换开关。编程器有简易编程器和智能编程器两类。可编程控制器的控制系统组成及其等效电路图10-14所示为交流电动机正反转接触器控制电气线路图。图10-14图10-14交流电动机正反转接触器控制电气线路图10-14中SB0、SB1、SB2分别是停止按钮、正转按钮、反转按钮，KM1、KM2分别是正转接触器、反转接触器。图10-15所示为交流电动机正反转可编程控制器控制电气线路图。图10-15中的主电路与图10-14相同，在此未画出。图10-15图10-15交流电动机正反转可编程控制器控制电气线路图10-15中SB0、SB1、SB2与图10-14接触器控制电气线路中一样分别是停止按钮、正转按钮、反转按钮，KM1、KM2分别是正转接触器、反转接触器。可编程控制器控制系统组成及其等效电路见图10-16。图10-16图10-16可编程控制器控制系统组成及其等效电路由图10-16可知，可编程控制器控制系统等效电路由输入部分、内部控制部分、输出部分3个部分组成。输入部分是系统的输入信号，常用的输入设备有按钮开关、限位开关等;输出部分是系统的执行部件，常用的输出设备有继电器、接触器、电磁阀等;可编程控制器内部控制部分是将输入信号采入后，根据编程语言(如梯形图)的组合控制逻辑进行处理，然后产生控制信号输出驱动输出设备工作。梯形图类似于继电器控制原理图，见图10-15(b)，但两者元件符号(如常开触点、常闭触点、线圈等)画法不同，见图10-17。图10-17图10-17梯形图和继电器控制原理图元件符号可编程控制器的编程原则(1)梯形图的每一逻辑行(梯级)均起始于左母线，然后是中间节点，终止于右母线。各种元件的线圈接于右母线一边，任何触点不能放在线圈的右边与右母线相连，线圈一般也不允许直接与左母线相连。正确的接线见图10-18。图10-18正确的接线示意图(2)编制梯形图时，尽量做到按“从左到右、自上而下”的顺序执行程序，并易于编写指令语句表。(3)在梯形图中应避免将触点画在垂直线上，这种桥式梯形图无法用指令语句编程，应改画成能够编程的形式。(4)继电器线圈和触点的使用。同一编号的继电器线圈在程序中只能使用一次，不能重复使用，否则将引起误操作，但其常开、常闭触点可重复多次使用。(5)不允许几条并联支路同时运行。可编程控制器处于运行状态时，就开始按照梯形图符号排列的先后顺序逐一进行处理，可编程控制器对梯形图是按扫描方式顺序执行，因此不存在几条并列支路同时动作的情况，所以在设计上可减少有许多约束关系的连锁电路，从而使程序简单化。(6)计时器在使用前要赋值。(7)外部输入设备常闭触点的处理。图10-19(a)所示为电动机直接启动控制的继电接触器控制电路，其中停止按钮SB1是常闭触点。如用可编程控制器来控制，则停止按钮SB1和启动按钮SB2是它的输入设备。图10-19图10-19电动机直接启动控制的继电接触器控制电路在外部接线时，SB1有两种接法。在图10-19(b)中，SB1仍接成常闭形式，接在控制器输入继电器的X1端子上，则在编制梯形图时，用的是常开触点X1。因SB1闭合，对应的输入继电器接通，这时它的常开触点X1是闭合的。按下SB1，断开输入继电器时，它才断开。在图10-19(c)中，将SB1接成常开形式，则在梯形图中用的是常闭触点X1。因SB1断开时对应的输入继电器断开，其常闭触点X1仍然闭合。当按下SB1时，接通输入继电器时它才断开。在图10-19(c)的外部接线图中，输入端的直流电源E通常是由可编程控制器内部提供的，输出端的交流电源是外接的。“COM”是两边各自的公共端子。从图10-19(a)、(c)可以看出，为了使梯形图和继电接触器控制电路一一对应，可编程控制器输入设备的触点应尽可能地接成常开形式。此外，热继电器FR的触点只能接成常闭的，通常不作为可编程控制器的输入信号，接通接触器线圈。可编程控制器的编程方法1.确定I/O点数及其分配在电动机的正反转控制电路中(参见后面图10-22)，停止按钮SB1、正转启动按钮SB2、反转启动按钮SB33个外部按钮需接在控制器的3个输入端子上，可分别分配为X0、X1、X2来接收输入信号;正转接触器KM1线圈、反转接触器KM2线圈需接在两个输出端子上，可分别分配为Y1和Y2，其需用5个I/O点，见表10-17。表10-17I/O点数外部接线见图10-20。按下SB2，电动机正转;按下SB3则反转。在正转时如要求反转，必须先按下SB1。自锁和互锁触点是内部的“软”触点，不占用I/O点。2.编制梯形图和指令语句表本例的梯形图见图10-21，语句表见表10-18。图10-20外部接线图10-21梯形图表10-18语句表可编程控制器的常用指令可编程控制器的指令系统由基本指令和高级指令组成，有多条，常用的基本指令见表10-19。表10-19常用的基本指令续表用可编程控制器对电动机进行正反转控制某些交流电动机的旋转方向随其接线而改变，图10-22所示为电动机的接触器正反转控制电路。采用可编程控制器来控制这类电动机正反转时，在断开正向控制触点到接通反向控制触点之间要有一段延时，见图10-23。图10-22电动机的接触器正反转控制电路图10-23电动机的可编程控制正反转电路IP系列可编程控制器的H端可以接相线或中性线，但两组之间H端是相互绝缘的。两个输入信号X0及X1可控制电动机的正反转及停止。图10-24所示为电动机的正反转PLC程序，它的逻辑关系见表10-20。图10-24电动机的正反转PLC程序表10-20逻辑关系表用这种方法去控制一台三相交流电动机时要十分注意Y0和Y1的瞬时接通，否则会使设备损坏。
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