PLC編程是什么

　　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?？删幊绦?a target="_blank">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編程的七大特點

　　1、編程方法淺顯易懂，容易學習

　　梯形圖是使用得最多的PLC的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。

　　梯形圖語言實際上是一種面向用戶的高級語言，PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，將它“翻譯”成匯編語言后再去執(zhí)行。

　　2、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強

　　PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC帶負載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和中小型交流接觸器。

　　硬件配置確定后，通過修改用戶程序，就可以方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。

　　3、功能強，性能價格比高

　　一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。

　　4、系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少

　　PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。

　　PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計法來設(shè)計。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng)，如果掌握了正確的設(shè)計方法，設(shè)計梯形圖的時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。

　　可以在實驗室模擬調(diào)試PLC的用戶程序，輸入信號用小開關(guān)來模擬，可通過PLC發(fā)光二極管觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。

　　5、可靠性高，抗干擾能力強

　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一到百分之一，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。

　　PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。

　　6、體積小，能耗低

　　對于復雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PIC的體積僅相當于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的l/2~1/10。

　　PLC控制系統(tǒng)的配線比繼電器控制系統(tǒng)的少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少很多安裝接線工時，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費用。

　　7、維修工作量小，維修方便

　　PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。

　　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。

　　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的五種標準編程語言

　　1、梯形圖語言（LD）

　　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。

　　梯形圖編程語言的特點是：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。

　　圖1是典型的交流異步電動機直接啟動控制電路圖。圖2是采用PLC控制的程序梯形圖。

　　圖1交流異步電動機直接啟動電路圖

　　2、指令表語言（IL）

　　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。

　　圖3指令表

　　指令表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。

　　3、功能模塊圖語言（FBD）

　　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。圖4是對應(yīng)圖1交流異步電動機直接啟動的功能模塊圖編程語言的表達方式。

　　圖4功能模塊圖

　　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。

　　4、順序功能流程圖語言（SFC）

　　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)系較復雜的場合。圖5是一個簡單的功能流程編程語言的示意圖。

　　圖5

　　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)復雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。

　　5、結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）

　　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。

　　PLC編程入門教程

　　PLC的基本功能依賴于所使用的控制邏輯或編程技術(shù)。編程可以使用流程圖或使用梯形圖邏輯或使用語句邏輯或助記符來完成。

　　將所有這些相互關(guān)聯(lián)，讓我們看看我們?nèi)绾卧赑LC中編寫一個程序。

　　一、計算流程圖

　　流程圖是指令的符號表示。這是控制邏輯的最基本和最簡單的形式，只涉及邏輯決策。不同的符號如下所示：

　　1、寫入不同邏輯的布爾表達式。布爾表達式通常涉及邏輯運算，如AND，OR，NOT，NAND和NOR。不同的符號是：

　　+OR運算符

　　。AND運算符

　　！NOT運算符。

　　2、用簡單的語句形式寫下說明：

　　IF輸入1AND輸入2然后SET輸出1ELSESET輸出。

　　二、編寫梯形邏輯程序

　　這是PLC編程最重要的部分。在解釋關(guān)于梯形邏輯編程之前，讓我們了解一些符號和術(shù)語。

　　Rung：在梯子上的一步叫做梯級。簡而言之，基本語句或者一個控制邏輯被稱為Rung。

　　Y-常規(guī)輸出信號

　　M-電機符號

　　T-定時器

　　C-計數(shù)器

　　符號：

　　使用梯形邏輯的基本邏輯功能

　　三、寫助記符

　　助記符是用符號形式寫成的指令。它們也被稱為操作碼，用于手持式編程設(shè)備。不同的符號如下所示：

　　Ldi-負載反相

　　Ld-負載

　　AND-和邏輯

　　OR-或邏輯

　　ANI-與非邏輯

　　ORI-或非邏輯

　　OUT-輸出