PLC的控制方式屬于存儲程序控制，其控制功能是通過存放在存儲器內的程序來實現的，若要對控制功能作必要修改，只需改變控制程序即可，這就實現了控制的軟件化。可編程控制器的優點在于"可"字，從軟件來講，其控制程序可編輯、可修改；從硬件上講，其外部設備配置可變。構建一個PLC控制系統的重心就在于控制程序的編制，但外部設備的選用也將對程序的編制產生影響。因此在進行程序設計時應結合實際需要，硬、軟件綜合考慮。本文就硬、軟兩方面，選取梯形圖為編程語言，以松下電工FPO-C32型PLC為例，對PLC使用過程中易出現的幾個問題及解決方法進行了分析。

    一、外部輸入設備的選用與PLC輸入繼電器的使用

    1. 外部輸入信號的采集

    PLC的外部設備主要是指控制系統中的輸入輸出設備，其中輸人設備是對系統發出各種控制信號的主令電器，在編寫控制程序時必須注意外部輸入設備使用的是常開還是常閉觸點，并以此為基礎進行程序編制。否則易出現控制錯誤。

    在PLC內部存儲器中有于輸入狀態存儲的輸入繼電器區，各輸入設備（開關、按鈕、行程開關或傳感器信號）的狀態經由輸入接口電路存儲在該區域內，每個輸入繼電器可存儲一個輸入設備狀態。PLC中使用的"繼電器"并非實體繼電器，而是"軟繼電器"，可提供無數個常開、常閉觸點用于編程。每個"軟繼電器"僅對應PLC存儲單元中的一位（bit），該位狀態為"1"，表示該"軟繼電器線圈"通電，則程序中所有該繼電器的觸點都動作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號的器件，通過接線與外部輸入設備相聯系，其"線圈"狀態只能由外部輸入信號驅動。輸入信號的采集工作示意圖如圖1。

輸入繼電器線圈其狀態取決于外部設備狀態

  PLC輸入信號采集示意圖

    圖1中，輸入設備選用的是按鈕SB0的常閉觸點，輸入繼電器X0的線圈狀態取決于SB0的狀態。該按鈕未按下時，輸入繼電器X0線圈狀態為"1"通電狀態，程序中所有X0觸點均動作，即常開觸點接通，常閉觸點斷開；若按下該按鈕，則輸入繼電器X0線圈狀態為"0"斷電狀態，程序中所有X0觸點均恢復常態。如果輸入繼電器連接的輸入設備是按鈕SB0的常開觸點，則情況恰好相反：在該按鈕未按下時，輸入繼電器X0線圈狀態為"0"斷電狀態，程序中所有X0觸點均不動作；若按下該按鈕，輸入繼電器X0線圈狀態為"1"通電狀態，程序中所有X0觸點均動作。

    2. 停車按鈕使用常閉型

    由于PLC在運行程序判別觸點通斷狀態時，只取決于其內存中輸入繼電器線圈的狀態，并不直接識別外部設備，因此編程時，外部設備的選用與程序中的觸點類型密切相關。這是一個在對照電氣控制原理圖進行PLC編程時易出現的問題。典型的例子是基本控制--"起保停控制"中的停車控制。

圖2 "起保停控制"電氣原理圖

    圖2為"起保停控制"電氣原理圖，在該系統中，按鈕SB0用于停車控制，因此使用其常閉觸點串聯于控制線路。SBl為起動按鈕，使用其常開觸點。若使用相同的設備（即停車SB0用常閉觸點，起動SBl用常開觸點），利用PLC進行該控制，則需編程梯形圖程序（圖3）：

圖3 "起保停控制"梯形圖程序（停車按鈕使用常閉觸點）

I/O分配：SB0--X0，SBl--Xl，輸出Y0

    該梯形圖中停車信號X0使用的是常開觸點串聯在控制線路中，這是因為外部停車設備選取按鈕常閉觸點所致，不操作該按鈕，則輸出Y0正常接通，若按下該按鈕，輸出Y0斷電。

    3. 停車按鈕使用常開型

    若希望編制出符合我們平時閱讀習慣的梯形圖程序（圖4），則在選用外部停車設備時需使用按鈕SB0的常開觸點與X0相連。

圖4 "起保停控制"梯形圖程序（停車按鈕使用常開觸點）

I/O分配：SB0--X0，SBl--Xl，輸出Y0

    圖3、4梯形圖完成相同的控制功能，程序中停車信號X0使用的觸點類型卻不相同，其原因就是連接在輸入繼電器X0上的外部停車按鈕觸點類型選用不同。圖4所示梯形圖程序更加符合我們的閱讀習慣，也更易分析其邏輯控制功能，因此在PLC構成控制系統中，外部開關、按鈕無論用于起動還是停車，一般都選用常開型，這是一個在使用PLC時需要格外注意的問題。

    二、PLC的"串行"運行方式與控制程序的編制

    PLC與繼電接觸器控制的重要區別之一就是工作方式不同。繼電接觸器控制系統是按"并行"方式工作的，也就是說是按同時執行的方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個電器同時動作。而PLC是以"串行"方式工作的，PLC在循環執行程序時，是按照語句的書寫順序自上而下進行邏輯運算，而前面邏輯運算的結果會影響后面語句的邏輯運算結果。因此梯形圖編程時，各語句的位置也會對控制功能產生關鍵影響。例如：

5 程序1

    程序1調試結果：X0接通3次，Y3接通，X0再接通1次，Y3斷開。

6 程序2

    程序2程序調試結果．X0接通3次，Y3接通即斷開。

    上面兩個程序中，輸出Y3、計數器CTl02及內部通用繼電器R0前面的邏輯條件均相同，僅僅是計數器CTl02所在語句位置發生了變化，而兩段程序的運行結果就截然不同。這是因為CTl02對輸出Y3的影響方式發生了變化。執行段程序時，將首先判斷輸出Y3的狀態，再判斷CTl02的狀態，CTl02的狀態變化只能在下一個掃描周期對Y3產生影響；而執行第二段程序時，將首先判斷CTl02的狀態，再判斷輸出Y3的狀態，CTl02的狀態變化將在該掃描周期直接影響Y3的狀態。

從以上討論可以得出，由于PLC采用"串行"工作方式，所以即使是同一元件，在梯形圖中所處的位置不同，其工作狀態也會有所不同，因此在利用梯形圖進行控制程序編制時，應對控制任務進行充分分析，合理安排各編程元件的位置，才能夠更為準確地實現控制。

西門子模塊6ES7222-1HF22-0XA8

    三、PLC的編程元件

    PLC的各種功能主要是通過運行控制程序來實現。編制程序時，需要合理使用PLC提供的編程元件（即軟元件）。FPO型PLC中常用的編程元件有兩種：位元件（bit）和字元件（word）。位元件實際上是PLC內存區域所提供的一個二進制位單元，又被稱為軟繼電器，主要用作基本順序指令的編程元件，如輸入繼電器Xn、輸出繼電器Yn、內部通用繼電器Rn、定時（計數）器等，其參與控制的方式主要是通過對應觸點的通斷狀態改變影響邏輯運算結果即輸出。

    字元件則為PLC內存區域內的一個字單元（16bit），主要用作功能指令和高級指令的編程元件，通常用以存放數據，如數據寄存器DTn，定時(計數)器的設定值SVn、經過值EVn等。字元件沒有觸點，通常以整體內容參與控制。

整體式PLC的每一個I／O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小，所以一般用于系統工藝過程較為固定的小型控制系統中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便，I／O點數量、輸入點數與輸出點數的比例、I／O模塊的種類等方面，選擇余地較大。維修時只要更換模塊，判斷故障的范圍也很方便。因此，模塊式PLC一般適用于較復雜系統和環境差（維修量大）的場合。

2．安裝方式的選擇

根據PLC的安裝方式，系統分為集中式、遠程I／O式和多臺PLC聯網的分布式。集中式不需要設置驅動遠程I／O硬件，系統反應快、成本低。大型系統經常采用遠程I／O式，因為它們的裝置分布范圍很廣，遠程I／O可以分散安裝在I／O裝置附近，I／O連線比集中式的短，但需要增設驅動器和遠程I／O電源。多臺聯網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通信模塊。

3．相當的功能要求

一般小型（低檔）PLC具有邏輯運算、定時、計數等功能，對于只需要開關量控制的設備都可滿足。對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統，可選用能帶A／D和D／A單元。具有加減算術運算。數據傳送功能的增強型低檔PLC。

對于控制較復雜，要求實現PID運算、閉環控制、通信聯網等功能，可視控制規模大小及復雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般大型機主要用于大規模過程控制和集散控制系統等場合。

4．響應速度的要求

PLC的掃描工作方式引起的延遲可達2－3個掃描周期。對于大多數應用場合來說，PLC的響應速度都可以滿足要求，不是主要問題。然而對于某些個別場合，則要求考慮PLC的響應速度。為了減少PLC的I／O響應的延遲時間，可以選用掃描速度高的PLC，或選用具有高速I／O處理功能指令的PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。

5．系統可靠性的要求

對于一般系統PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統，應考慮是否采用冗余控制系統或熱備用系統。

6．機型統一

一個企業，應盡量做到PLC的機型統一。主要考慮以下三個方面的問題：

（l）同一機型的PLC，其編程方法相同，有利于技術力量的培訓和技術水平的提高。

（2）同一機型的PLC，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。

（3）同一機型的PLC，其外圍設備通用，資源可共享，易于聯網通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統

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人性化軟件，提升編程效率