plc控制器 电流变送器

PLC又称可编程逻辑控制器，是专门为工业环境应用而设计的数字运算电子系统。

它使用可编程存储器，其中存储了用于逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算的指令，并通过数字或模拟输入和输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

一、什么是PLC编程:

PLC编程是一种用于数字操作的电子系统，专门设计用于工业环境。它使用可编程存储器来存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算的指令，并通过数字和模拟输入和输出来控制各种类型的机器或生产过程。可编程控制器及其相关设备应按照易于使工业控制系统形成一个整体并扩展其功能的原则进行设计。

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业快速响应市场需求，生产小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动化生产线的控制系统必须具有高可靠性和灵活性，而PLC编程的出现满足了这一要求。它是一种基于微处理器的通用工业控制设备。

二、plc编程的工作原理:

PLC以“顺序扫描和连续循环”的方式工作。也就是说，当PLC运行时，CPU将根据用户的控制要求，按照指令步数（或地址数）定期扫描存储在用户存储器中的程序。如果没有跳转指令，用户的程序将从第一条指令开始逐一执行，直到程序结束，然后返回第一条指令开始下一轮扫描。在每个扫描过程中，输入信号将被采样，输出状态将被刷新。

PLC的一个扫描周期必须经历三个阶段:输入采样、程序执行和输出刷新。

在PLC的输入采样阶段，首先通过扫描方式依次读取暂时存储在输入锁存器中的所有输入端子的开关状态或输入数据，并写入相应的输入状态寄存器，即刷新输入，然后关闭输入端口并进入程序执行阶段。

在程序执行阶段，PLC根据用户程序指令的存储顺序扫描并执行每条指令。经过相应的运算和处理后，结果被写入输出状态寄存器，输出状态寄存器中的所有内容都随着程序的执行而变化。

输出刷新阶段:当所有指令执行完毕后，输出状态寄存器的开关状态被送到输出刷新阶段的输出锁存器，并以某种方式（继电器、晶体管或三极管）输出，驱动相应的输出设备工作。

三、PLC编程语言介绍:

PLC的用户程序由设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过PLC编程语言的编译规范，并根据实际需要的功能进行设计。只要用户能够掌握一定的标准编程语言，就可以使用PLC实现控制系统中的各种自动控制功能。

据IEC1131-3介绍，PLC有五种标准编程语言:梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）和结构化文本语言（st）。

①梯形图语言

梯形图语言是PLC编程中最常用的编程语言。它是一种类似于继电器电路的编程语言。由于电气设计人员熟悉继电器控制，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。

梯形图编程语言的特点是:对应电气操作原理图，直观对应；与原始继电器控制一致，便于电气设计人员掌握。梯形图编程语言与原始继电器控制的区别在于梯形图中的能量流不是实际的电流，内部继电器也不是实际的继电器，因此在应用时需要与原始继电器控制概念区别对待。

②指令表语言

指令表程序设计语言是一种类似于汇编语言的助记符程序设计语言，它像汇编语言一样由操作码和操作数组成。在没有计算机的情况下，适合使用PLC手持编程器来编写用户程序。同时，指令表编程语言与梯形图编程语言一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。图3是对应于图2的2PLC梯形图的指令表。

指令表程序设计语言的特点是:用助记符表示操作函数，便于记忆和掌握；在手持编程器的键盘上使用助记符便于操作，无需计算机即可编程。与梯形图是一一对应的。其特点与梯形图语言基本一致。

③功能模块图语言

功能模块图语言是一种类似于数字逻辑电路的PLC编程语言。模块的功能以功能模块图的形式表示，不同的功能模块具有不同的功能。

功能模块图编程语言的特点是:简单、易于分析和理解基于功能模块的控制方案；功能模块是以图形形式表达功能的程序，直观，便于具有数字逻辑电路基础的设计人员掌握；对于控制逻辑复杂的大型控制系统，由于功能模块图可以清晰地表达功能关系，大大减少了编程和调试时间。

④顺序功能流程图语言

时序功能流程图语言是一种为满足时序逻辑控制而设计的程序设计语言。在编程时，将顺序流程动作的过程分为步骤和过渡条件，并根据过渡条件分配控制系统的功能流程序列，逐步执行动作。每个步骤代表一个控制功能任务，用一个方框表示。该盒包含用于完成相应控制功能任务的梯形逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读和维护，大大减少了编程的工作量，缩短了编程和调试时间。它用于系统规模较大且程序关系复杂的情况。

顺序功能流程图编程语言的特点是:功能是主线，按功能流程的顺序分布，用户程序清晰易懂；避免了梯形图或其他语言不能按顺序动作的缺陷，同时避免了用梯形图语言编程顺序动作时因机械联锁而导致用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；用户程序的扫描时间也大大缩短。

⑤结构化的文本化语言

结构化文本语言是一种使用结构化描述文本来描述程序的编程语言。它是一种类似于高级语言的编程语言。在大中型PLC系统中，经常使用结构化文本来描述控制系统中变量之间的关系。它主要用于其他编程语言难以实现的用户编程。

结构化文本编程语言使用计算机描述来描述系统中各种变量之间的各种操作关系，以完成所需的功能或操作。大多数PLC制造商采用的结构化文本编程语言类似于BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言，但为了方便应用，简化了语句的表达方法和类型。

结构化文本编程语言的特点:用高级语言编程可以完成更复杂的控制操作；需要具备一定的高级计算机语言知识和编程技能，这对工程设计人员提出了更高的要求。直观性和可操作性差。

四、PLC的工作原理:

可编程逻辑控制器投入运行时，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新。上述三个阶段的完成称为一个扫描周期。在整个操作过程中，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（1）输入采样

在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式顺序读取所有输入状态和数据，并将其存储在I/O图像区的相应单元中。输入采样完成后，执行用户程序并刷新输出。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O图像区域中相应单元的状态和数据也不会发生变化。因此，如果输入是脉冲信号，脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，以确保在任何情况下都能读取输入。

（2）用户程序执行

在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按照从上到下的顺序扫描用户程序（梯形图）。扫描每个梯形图时，总是先扫描梯形图左侧由触点组成的控制电路，并按照先左后右、先上后下的顺序对触点组成的控制电路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果刷新系统ram存储区中逻辑线圈对应位的状态；或者刷新I/O映射区中输出线圈相应位的状态；或者确定是否执行梯形图中指定的特殊功能指令。

也就是说，在用户程序执行过程中，只有I/O图像区中输入点的状态和数据不会发生变化，而I/O图像区或系统ram存储区中其他输出点和软设备的状态和数据可能会发生变化，排名靠前的梯形图的程序执行结果将在使用这些线圈或数据的排名靠后的梯形图中发挥作用；相反，在下面排列的梯形图中，刷新的逻辑线圈的状态或数据只能在下一个扫描周期中对排列在其上方的程序起作用。

如果在程序执行过程中使用立即I/O指令，则可以直接访问I/O点。也就是说，如果使用I/O指令，输入过程映像寄存器的值将不会更新，程序直接从I/O模块中取值，输出过程映像寄存器将立即更新，这与立即输入有些不同。

（3）输出刷新

扫描用户程序后，可编程逻辑控制器进入输出刷新阶段。在此期间，CPU根据I/O图像区中相应的状态和数据刷新所有输出锁存电路，然后通过输出电路驱动相应的外设。此时，它是可编程逻辑控制器的真实输出。

总结：

根据上述过程的描述，PLC工作过程的特点可以概括如下:

①PLC采用集中采样、集中输出，减少了外界干扰的影响。

②②PLC的工作过程是一个循环扫描的过程，循环扫描时间的长短取决于指令的执行速度、用户程序的长度等因素。

③产出对投入的影响具有滞后性。PLC采用集中采样、集中输出。当采样阶段结束时，直到下一个采样周期才会接收到输入状态的变化，因此这种滞后时间的长短主要取决于循环周期的长短。此外，影响滞后时间的因素还包括输入滤波时间和输出电路的滞后时间。

④输出图像寄存器的内容取决于用户程序的扫描执行结果。

⑤输出锁存器的内容由上次输出刷新期间输出映射寄存器中的数据决定。

⑥⑥PLC的实际输出状态由输出锁存器的内容决定。

四、PLC的基本结构: