自動化之PLC主題文章,了解內核,大家看看,高手入門者幫助

自動化之一:
可編程控製器技術討論與未來發展
隨著時代的發展,當今的技術也日趨完善
、競爭愈演愈烈;單靠人工的操作已不能滿足於目前的製造業前景,也無法保證更高質量的要求和高新技術企業的形象.
人們在生產實踐中看到,自動化給人們帶來了極大的便利和產品質量上的保證,同時也減輕了人員的勞動強度,減少了人員上的編製.在許多複雜的生產過程中難以實現的目標控製、整體優化、最佳決策等,熟練的操作工、技術人員或專家、管理者卻能夠容易判斷和操作,可以獲得滿意的效果.人工智能的研究目標正是利用計算機來實現、模擬這些智能行為,通過人腦與計算機協調工作,以人機結合的模式,為解決十分複雜的問題尋找最佳的途徑
我們在各種場合看到了繼電器連接的控製，那已經是時代的過去
，如今的繼電器隻能作為低端的基層控製模塊或者簡單的設備中使用到；而PLC的出現也成為了劃時代的主題，通過極其穩定的硬件穿插靈活的軟件控製




，使得自動化走向了新的高潮。
PLC的最大特點在於：電氣工程師已不再電氣的硬件上花費太多的心計
，隻要將按鈕開關或感應器的輸入點連接到PLC的輸入點上就能解決問題
，通過輸出點連接接觸器或繼電器來控製大功率的啟動設備，而小功率的輸出設備直接連接就可以。
PLC的內部包含了具有中央處理器的CPU
，並帶有外部I/O口擴展的I/O接口地址和存儲器三大塊組成，CPU的核心是由一個或者多個累加器組成，它們具有邏輯的數學運算能力
，並能讀取程序存儲器的內容通過計算後去驅動相應的存儲器和I/O接口；I/O口將內部累加器和外部的輸入和輸出係統連接起來
，並將相關的數據存入程序存儲器或者數據存儲器中
；存儲器可以將I/O口輸入的數據存入存儲器中，並在工作時調轉到累加器和I/O接口上，存儲器分程序存儲器ROM和數據存儲器RAM,ROM可以將數據永久的存入存儲器中

，而RAM隻能作為CPU計算時臨時計算使用的緩衝空間。
PLCdekangganraoshijiqiyouxiude，womengenbenbuyongquguanxintadeshiyongshouminghegongzuochanghedeelie
，zhexiesuoyoudewentiyibuzaichengweiwomenshibaidezhuti，erliugeiwomendeshiguanxinruhelailiyongPLC的內部資源為我們加強設備的控製能力，使我們的設備更加的柔性。
PLC的語言並不是我們所想象的彙編語言或C語言來進行編程，而是采用原有的繼電器控製的梯形圖，使得電氣工程師在編寫程序時很容易就理解了PLC的語言，而且很多的非電氣專業人士也對PLC很快認識並深入。
以上僅僅是PLCdeyoudianzhiyi
，zheyeshirenmenbijiaorongyilijiedeyibufen，zaihenduodeshebeizhong，renmenyibuzaixiwangkandaotaiduodekongzhianniu，tamenbudanrongyisunhuaierqiejiyichanshengrenweideshiwu，xiaodebingbushizhuyaodeshiwuyexunihainenggoujieshou；但(dan)過(guo)大(da)的(de)甚(shen)至(zhi)是(shi)致(zhi)命(ming)的(de)失(shi)誤(wu)是(shi)我(wo)們(men)無(wu)法(fa)容(rong)忍(ren)的(de)。新(xin)的(de)技(ji)術(shu)總(zong)是(shi)為(wei)了(le)給(gei)我(wo)們(men)帶(dai)來(lai)更(geng)安(an)全(quan)和(he)便(bian)捷(jie)的(de)操(cao)作(zuo)
，使(shi)得(de)我(wo)們(men)麵(mian)臨(lin)的(de)一(yi)大(da)堆(dui)問(wen)題(ti)一(yi)掃(sao)而(er)光(guang)
，你(ni)有(you)了(le)解(jie)過(guo)HMI嗎？這裏說HMI你根本不清楚它是什麼，也沒有興趣了解

，換一個中文把它說明為觸摸屏或者人機界麵你就知道了，它和PLC的結合給了我們更大的空間。
HMI控(kong)製(zhi)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)減(jian)少(shao)了(le)控(kong)製(zhi)按(an)鈕(niu)，增(zeng)加(jia)控(kong)製(zhi)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)，更(geng)主(zhu)要(yao)的(de)它(ta)是(shi)可(ke)順(shun)序(xu)性(xing)的(de)，而(er)且(qie)在(zai)能(neng)夠(gou)改(gai)變(bian)數(shu)據(ju)輸(shu)入(ru)和(he)數(shu)據(ju)輸(shu)出(chu)反(fan)饋(kui)
，在(zai)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)曲(qu)線(xian)的(de)模(mo)擬(ni)也(ye)能(neng)直(zhi)觀(guan)的(de)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)。並(bing)且(qie)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)編(bian)寫(xie)功(gong)能(neng)幫(bang)助(zhu)程(cheng)序(xu)來(lai)提(ti)供(gong)各(ge)種(zhong)力(li)所(suo)能(neng)及(ji)的(de)幫(bang)助(zhu)
，使(shi)得(de)操(cao)作(zuo)者(zhe)減(jian)少(shao)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)失(shi)誤(wu)。HMI的廠商目前也越來越多，功能也越來越強，價格也越來越低，使用的麵越來越廣。HMI的前景可以說十分的看好。
在zai很hen多duo場chang合he，單dan靠kao單dan機ji的de控kong製zhi是shi無wu法fa保bao證zheng設she備bei的de順shun暢chang運yun行xing，而er通tong過guo設she備bei與yu設she備bei的de信xin息xi交jiao流liu達da到dao我wo們men想xiang要yao的de效xiao果guo。比bi如ru在zai前qian包bao裝zhuang和he後hou工gong序xu的de檢jian測ce，我wo們men就jiu要yao將jiang包bao裝zhuang的de信xin息xi反fan饋kui到dao檢jian測ce處chu，而er檢jian測ce處chu的de信xin息xi也ye要yao反fan饋kui到dao包bao裝zhuang來lai。這zhe樣yang通tong過guo信xin息xi共gong享xiang來lai使shi得de兩liang者zhe之zhi間jian鏈lian接jie起qi來lai，形xing成cheng一yi個ge共gong體ti
，從cong而er使shi的de兩liang者zhe間jian的de配pei合he更geng加jia的de緊jin密mi，在zai彼bi此ci間jian達da到dao映ying影ying相xiang揮hui的de效xiao果guo。
PLC的通信已經愈來愈體現它的價值
，在PLC與PLC之間的通信，能夠通過信息的溝通和數據的共享來保證設備之間的相互協調，已達到互補的效果。PLC之間的數據轉換采用RS232接口來傳送數據，而RS232接口隻能保證10米的傳輸距離，如果在1000米的距離內我們可以通過RS485來進行通信，更長的距離隻能通過MODEL來進行傳輸。
PLC的數據傳送隻是將內部的數據傳送到對方的一塊連續的地址中
，我們把它稱為一個表，對方的PLC通(tong)過(guo)讀(du)取(qu)表(biao)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)來(lai)進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)。如(ru)果(guo)表(biao)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)是(shi)一(yi)個(ge)一(yi)般(ban)設(she)置(zhi)的(de)數(shu)據(ju)的(de)話(hua)
，那(na)隻(zhi)是(shi)一(yi)般(ban)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)，比(bi)如(ru)今(jin)天(tian)的(de)油(you)價(jia)上(shang)升(sheng)了(le)，我(wo)要(yao)把(ba)油(you)價(jia)的(de)價(jia)格(ge)傳(chuan)送(song)到(dao)所(suo)有(you)的(de)輸(shu)油(you)機(ji)上(shang)，那(na)就(jiu)是(shi)數(shu)據(ju)的(de)共(gong)享(xiang)；而當表中的數據是一段控製PLC的指令程序，那就很有難度了
，比如你要控製一台機器人來按你想象的動作工作，你會給它編製一段程序並以數據的形式發送過去。
信息輸送的形式有單工位


、半ban雙shuang工gong位wei和he全quan雙shuang工gong位wei的de分fen別bie。單dan工gong位wei的de意yi義yi也ye就jiu是shi說shuo兩liang者zhe之zhi間jian，一yi個ge隻zhi能neng發fa送song
，而er一yi個ge隻zhi能neng接jie收shou
，比bi如ru一yi個ge特te務wu他ta隻zhi能neng接jie收shou上shang司si的de指zhi示shi，而er無wu法fa給gei上shang司si回hui複fu；半雙工位也就是兩個能都能發送和接受數據，但不能同時發送和接受，比如你打電話時是不能接電話,對方也一樣；而全雙工位是兩者之間都能發送和接受數據，並可同時發送和接受。像互聯網就是典型的例子。
信息輸送的過程也有同步和異步之分：同步的意義在於發送數據時數據線和時鍾線是同步的，也就是數據信號和時鍾信號同時由CPU進行發送，這需要彼此都要專門的時鍾信號來進行傳送和接送
，並且是強製性的，這種方法的特點在於它的速度極快、但相應占用CPU的工作時間也相對的要長、tongshijishunanduyefeichangdeda。tadeyaoqiuzaiyuzaiyizhendeshujuchuansongzhongbunengyouyiweidewucha，burandehuazhenggeshujujiangfashengcuowu，zhezaiyingjianshangshiyigebijiaodadenandu。zaiyixiezhuanyongdeshebeizhongyingyongdeyuelaiyueguangfan
，xiangzhuanyongdeyiliaoshebei

、數字信號設備等，在比較單一數據的傳輸中，它的效果非常的好。
而異步是應用範圍最廣泛的

，這得益於它的技術難度相對要小、同時不需要配製專門的時鍾信號、它的特點在於
，它的數據是間隔性的，離散性的發送和接受，當CPUtaimangdeshihoukeyitingdunxingqugongzuo，zaiyingjianshangyejianshaolenandu
，tongshishujudediushixiangduiyaoshao，womenkeyitongguoshujudejiancelaiguanchawomenfasongdeshujushifouyoucuowu

，xiangqioufa、累加法和八位效驗法等，都可以用來幫助我們檢測發送的數據是否有錯誤發生
，通過反饋來進行辨別。
信息的傳送口線有串口和並口之分：通常的PLC是8位機

，當然也有16位機。我們在發送數據的時候可以是一位一位的發送給對方，也可以8位8位的將數據發送到對方，一位和8weiqubieyejiushiwomensuoshuodechuankoufasongshujuhebingkoufasongshuju。chuankousudubijiaoman，danzhiyaoliangtiaohuozhesantiaokouxianjiunengjiejuewenti，bingnengjieyongdianhuaxianlaijinxingyuanchengkongzhi。erbingkoudechuansongsudushijikuaide，tashichuankoude256倍，在短距離占有優勢，由於是TTL電平，一般限於1米的範圍，它並不適用於長距離的數據傳送，這樣成本太昂貴了。
henduodeqingkuangxiawomenzongxihuancaiyongchuanbingzhuanhuanxinpianlaijinxingchuanshu，zhezhongqingkuangxiabuxuyaowomenjinxingguoyufuzadejicunqishezhile
，erzhijietongguoshujuchuansongzhilingjinxingshujujiaoliu，danzaitongxinzhongbingbushiyigeshifenkexingdebanfa，yinweizaifasongshujudeshihouduifangdePLC必須一直等待你的數據輸出
，它不能去做其他的工作。
當你在看書的時候
，你聽到有人敲門、你停下手上的事情、去打開門
、並同敲門者對話、這個時候電話響了、你示意接個電話、在接完電話後

、回過頭來同敲門者繼續對話
、對話完畢後、你再繼續看你的書
，這種情況我們把它稱為中斷
，它具有權威性，也具有優先性，PLCjubeilezheyangdegongneng。tadetedianzaiyuwomenzaishebeidecaozuoguochengzhongkenenghuiyudaojinjidetufashijian，womenyaolikedetingxiashoushangdegongzuo
，quchuligengzhongyaodeshiqing

，zhezhongqingkuangshiwomenjingchangsuoyudaode，PLC在去執行緊急的任務時，總會先保存目前的狀態，比如程序的地址，CPU的累加器數據等，就像我們去開門時要記下我們看的書在第幾頁了或者幹脆作個記號，因為我們待會還要繼續接著看後麵的書。CPU總是按照我們的意願去做應該做的事情

，但你錯誤的給它一件事情，它也會同樣的去做，這一點我們必須注意。
中zhong斷duan並bing不bu是shi隻zhi有you一yi個ge，有you時shi會hui同tong時shi存cun在zai幾ji個ge中zhong斷duan，中zhong斷duan具ju有you優you先xian的de級ji別bie
，他ta們men會hui根gen據ju人ren的de要yao求qiu去qu執zhi行xing更geng高gao級ji別bie的de中zhong斷duan。這zhe種zhong中zhong斷duan中zhong的de中zhong斷duan也ye就jiu形xing成cheng了le中zhong斷duan嵌qian套tao。當dang然ran中zhong斷duan的de級ji別bie根gen據ju各ge種zhongPLC內部CPU的資源有關
，同時也跟堆棧的容量大小也有關係。
中斷的內容有很多種，比如外部中斷、通信中的發送和接受中斷、定時和計數的時鍾中斷
、還有WDT複位中斷等，它們豐富了CPU在處理各種事務時響應種類。這樣講也許你並不能完全理解中斷的內部結構和操作順序，我們做一個小小的例子來說明.
每mei一yi個ge設she備bei總zong是shi不bu會hui忘wang記ji有you一yi個ge按an鈕niu，它ta也ye是shi在zai我wo們men遇yu到dao緊jin急ji情qing況kuang時shi使shi用yong的de
，那na就jiu是shi急ji停ting按an鈕niu。當dang我wo們men遇yu到dao人ren身shen事shi故gu和he意yi外wai情qing況kuang時shi我wo們men隻zhi要yao按an下xia它ta


，機ji器qi立li即ji停ting止zhi所suo有you的de操cao作zuo，並bing等deng待dai處chu理li完wan意yi外wai後hou再zai恢hui複fu操cao作zuo。急ji停ting按an鈕niu連lian接jiePLC內部CPU的內部I/O接口上
，當按鈕給CPU一個外部觸發信號時，CPU對I/O進行再次檢測，當確認有外部觸發信號時，CPU保護現場並將程序計數器自動轉到相應的外部I/O中zhong斷duan程cheng序xu中zhong去qu，當dang外wai部bu中zhong斷duan程cheng序xu處chu理li完wan畢bi，程cheng序xu計ji數shu器qi返fan回hui到dao主zhu程cheng序xu繼ji續xu工gong作zuo。有you一yi點dian可ke以yi說shuo明ming的de是shi我wo們men一yi般ban會hui把ba急ji停ting按an鈕niu的de外wai部bu中zhong斷duan升sheng至zhi最zui高gao級ji別bie，從cong而er保bao證zheng安an全quan。
當我們在工作完一個工件時，給PLC一個信號，將PLC的內部計數器加1來(lai)計(ji)算(suan)我(wo)們(men)一(yi)天(tian)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)時(shi)，一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)計(ji)數(shu)器(qi)能(neng)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)，當(dang)然(ran)它(ta)們(men)也(ye)能(neng)夠(gou)在(zai)掉(diao)電(dian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)保(bao)持(chi)數(shu)據(ju)，促(cu)使(shi)數(shu)據(ju)不(bu)丟(diu)失(shi)，這(zhe)也(ye)是(shi)我(wo)們(men)所(suo)渴(ke)望(wang)的(de)。
PLC還hai具ju有you高gao級ji計ji數shu器qi的de功gong能neng
，當dang我wo們men在zai接jie受shou一yi些xie高gao速su的de數shu據ju時shi
，這zhe裏li所suo說shuo的de高gao速su是shi在zai在zai微wei秒miao級ji的de數shu據ju，比bi如ru條tiao碼ma掃sao描miao機ji在zai不bu斷duan的de掃sao描miao數shu據ju，數shu據ju處chu理li器qiDSP計算的高速信號等
，我們就要采用到高級計數器來幫助我們進行計數。它在PLC執zhi行xing程cheng序xu時shi一yi旦dan發fa現xian高gao級ji計ji數shu器qi對dui應ying的de中zhong斷duan，就jiu會hui立li即ji放fang下xia手shou上shang的de工gong作zuo。經jing過guo再zai次ci編bian程cheng的de梯ti形xing圖tu程cheng序xu說shuo明ming我wo們men在zai執zhi行xing程cheng序xu時shi高gao級ji計ji數shu器qi會hui自zi動dong的de執zhi行xing對dui應ying的de工gong作zuo，從cong而er將jiang高gao級ji計ji數shu器qi的de級ji別bie升sheng至zhi高gao一yi級ji別bie。
你也許聽過太多的這個詞:“死機”，大致的意思是CPU工作量過大
，內部資源不足等情況造成程序無法運行。PLC也有類似的情況，在PLC內部有一個看門狗WDT，我們可以設置WDT一個程序運行的時間，當程序運行過程中出現程序跳轉錯誤時或者程序繁忙時，程序的運行時間超過WDT的設置時間，CPU轉而WDT複位狀態。程序重新開始運行，但對中斷不會進行破壞。
PLC的發展已經從單一的模式進入了通信的網絡時代
，並同其它的工控網板和I/O卡(ka)板(ban)輕(qing)易(yi)的(de)進(jin)行(xing)共(gong)享(xiang)。組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)可(ke)以(yi)將(jiang)所(suo)有(you)的(de)這(zhe)些(xie)硬(ying)件(jian)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)
，通(tong)過(guo)更(geng)直(zhi)觀(guan)的(de)動(dong)畫(hua)圖(tu)片(pian)來(lai)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，並(bing)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)互(hu)聯(lian)網(wang)在(zai)異(yi)地(di)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，像(xiang)神(shen)舟(zhou)五(wu)號(hao)的(de)發(fa)射(she)就(jiu)是(shi)采(cai)用(yong)這(zhe)種(zhong)辦(ban)法(fa)來(lai)使(shi)飛(fei)船(chuan)升(sheng)空(kong)。
更高層次的發展需要我們不斷的努力來取得。PLC的出現已經足足影響了幾代人，我們也從上一輩的經驗中獲取了更多的知識和教訓
，來不斷的發展PLC技術
，將它推向更高浪潮。
說明：本論壇針對所有自動化的愛好者，PLC的初學者及對PLC研究人員

                                   聯想集團      作者:鍾常慰