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可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC6ES7 321-1FH00-0AA0
2、PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC實(shí)質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示：
a. *處理單元(CPU)
*處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，zui后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。
為了進(jìn)一步提高PLC的可*性，近年來對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。
b、存儲(chǔ)器
存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。
存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。
C、電源
PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術(shù)
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
(一) 輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
比較下二個(gè)程序的異同：
程序1：
程序2：
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果*一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程卻不一樣。
※ 程序1只用一次掃描周期，就可完成對(duì)%M4的刷新；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對(duì)%M4的刷新。
這兩個(gè)例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。
二. PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間
為了增強(qiáng)PLC的抗*力，提高其可*性，PLC的每個(gè)開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式(掃描技術(shù))。
以上兩個(gè)主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長。
所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。其zui短的I/O響應(yīng)時(shí)間與zui長的I/O響應(yīng)時(shí)間如圖所示：
第(n-1)個(gè)
掃描周期
zui短I/O響應(yīng)時(shí)間：
zui長I/O響應(yīng)時(shí)間
SIEMENS PLC在中國的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡(jiǎn)單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。
S7-200
針對(duì)低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它zui多可有7個(gè)模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。
其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。  還有一個(gè)比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個(gè)設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。

　dcs是分布式控制系統(tǒng)（distributed control system）的簡(jiǎn)稱，亦稱為集散控制系統(tǒng)，它是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，是在計(jì)算機(jī)、通訊、控制和crt技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。

3.2 dcs的發(fā)展歷程

　　上世紀(jì)60年代以后，隨著生產(chǎn)工程的大型化和復(fù)雜化，誕生了計(jì)算機(jī)集中監(jiān)視和控制的集中控制系統(tǒng)。集中控制方便了監(jiān)視、操作和管理，同樣也使危險(xiǎn)性高度集中，系統(tǒng)一旦故障，對(duì)裝置造成的影響和危險(xiǎn)性都是非常大的。隨著微處理機(jī)的誕生，為新型控制系統(tǒng)的開放創(chuàng)造了無比*的條件。1975年，隨著計(jì)算機(jī)、通訊、控制和crt 4c技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，美國honeywell*向推出了分散控制系統(tǒng)tdc-2000，從*套dcs誕生至今，dcs系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。

　　1975至1980年為初創(chuàng)階段。由于軟硬件技術(shù)的限制，此時(shí)的dcs系統(tǒng)性能還不十分完善，硬件結(jié)構(gòu)還不十分成熟。

　　1981至1987年為第2個(gè)階段。這一時(shí)期容錯(cuò)、冗余技術(shù)已經(jīng)成熟使用，系統(tǒng)可靠性很高，性能十分*，各種控制功能十分豐富。在該階段dcs從單純的工業(yè)過程自動(dòng)化控制向生產(chǎn)管理自動(dòng)化發(fā)展。這一代的dcs主要將lan（local area network）技術(shù)引入，使dcs的網(wǎng)絡(luò)功能大大加強(qiáng)。

　　1987至今為第3個(gè)發(fā)展階段。各廠家采用標(biāo)準(zhǔn)化組織（iso）開放系統(tǒng)互連（osi）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上產(chǎn)生制造自動(dòng)化協(xié)議（map）標(biāo)準(zhǔn)來解決不同機(jī)型的互連問題。 dcs系統(tǒng)在硬件上使用了更*的cpu及冗余技術(shù)，存儲(chǔ)容量及通訊速度大幅度提高，軟件上采用通用操作系統(tǒng)。在該階段dcs將控制、監(jiān)督和管理調(diào)度有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了各種生產(chǎn)經(jīng)營信息的自動(dòng)化管理。

3.3 dcs的特點(diǎn)和功能

　?。?）dcs的主要特點(diǎn)。dcs具有以下主要特點(diǎn)：控制與顯示分離；采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；完備的開放系統(tǒng)；可靠性高；具有綜合性和專業(yè)性；實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話技術(shù)；系統(tǒng)擴(kuò)展靈活；管理能力強(qiáng)。

　　（2）dcs的主要功能。dcs系統(tǒng)能很好的完成工業(yè)連續(xù)控制、回路儀表控制等，dcs多年的實(shí)踐表明，其在連續(xù)控制領(lǐng)域已經(jīng)成為一種成熟的技術(shù)和完善的控制系統(tǒng)，同時(shí)其友好的人機(jī)界面、建立在冗余技術(shù)上的可靠性、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、單一的數(shù)據(jù)庫、組態(tài)靈活等特點(diǎn)得到了廣大用戶的好評(píng)。

3.4 dcs的發(fā)展趨勢(shì)

　　dcs在連續(xù)控制領(lǐng)域有這極其重要的地位，到目前為止，對(duì)于dcs未來發(fā)展問題有許多爭(zhēng)論，但下面的幾個(gè)問題是大多數(shù)認(rèn)識(shí)認(rèn)為dcs急需解決的問題；

　?。?）開放性。關(guān)于開放性，這個(gè)問題是制約dcs發(fā)展的一個(gè)很大的因素，由于dcs各廠家對(duì)于自己的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和系統(tǒng)軟件采取嚴(yán)格的保密措施，這就造成了如果別的廠家的plc或其它的控制設(shè)備就不可能很好的無縫的接入dcs控制系統(tǒng)，往往需要經(jīng)過復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換，得到的通訊速率和通訊能力都很不理想，例如honeywell公司的tps系統(tǒng)和ab公司的plc5系列的plc進(jìn)行通訊就需要通過串口并加上雙方為通訊開發(fā)出來的輔助設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)通訊量較大時(shí)，其實(shí)時(shí)性就大大降低，這個(gè)問題就阻礙了dcs的應(yīng)用領(lǐng)域和競(jìng)爭(zhēng)力。目前一些dcs廠家已經(jīng)意識(shí)到該問題的嚴(yán)重性，目前honeywell公司主推的pks控制系統(tǒng)就采取了controlnet的通訊網(wǎng)絡(luò)，舍棄了傳統(tǒng)的lcn網(wǎng)，且采用了服務(wù)器結(jié)構(gòu)的形式，使其開放性大大加強(qiáng)。除去通信問題以外，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、人機(jī)界面、控制策略的組態(tài)等方面，都有開放性問題，所以隨著技術(shù)進(jìn)步，dcs的開放性需要逐漸加強(qiáng)，而且還應(yīng)發(fā)揮其特色，使分散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從傳統(tǒng)dcs中解放出來，使dcs與cips系統(tǒng)的調(diào)度層、管理層、決策層（輔助決策層）進(jìn)行無縫連接，將dcs的相關(guān)信息上傳，使其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫為上述３層所共用，避免重復(fù)建庫，為*控制和優(yōu)化建好平臺(tái)，與上層的關(guān)系數(shù)據(jù)庫共享數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)管控一體化。

　?。?）價(jià)格。關(guān)于價(jià)格，當(dāng)然應(yīng)從性能價(jià)格比、產(chǎn)品生命周期及用戶根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)裝置的自控要求對(duì)dcs進(jìn)行選型、工程費(fèi)用、維修費(fèi)用等方面綜合考慮。更重要的是目前plc系統(tǒng)、工控機(jī)系統(tǒng)（ipc）的價(jià)格都是以廉價(jià)著稱，所以dcs廠商在這方面面臨的形勢(shì)很嚴(yán)峻，今后dcs應(yīng)在降低成本、減少維修費(fèi)用、發(fā)展遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)及完善服務(wù)體系等方面多下功夫，應(yīng)對(duì)plc和ipc與之的競(jìng)爭(zhēng)。

規(guī)　　格：SIEMENS；*
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貨　　期：現(xiàn)貨當(dāng)日發(fā)、訂貨4-6周；
我們的宗旨：誠信為本、薄利多銷、*合作。
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說明： 將RLO的狀態(tài)保存到狀態(tài)字寄存器中的BR位中。

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