PLC入門
一. PLC的由來
二. PLC的定義
三、PLC的發展階段
四. PLC的特點
五、PLC的分類
六. PLC的基本結構
七. PLC的工作原理
八.三菱PLC硬體介紹
一. PLC的由來
可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經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，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。
在60年代，汽車生產流水線的自動控制系統基本上都是由繼電器控制裝置構成的。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產的發展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經常地重新設計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即：
1、編程方便，現場可修改程序；
2、維修方便，采用模塊化結構；
3、可靠性高于繼電器控制裝置；
4、體積小于繼電器控制裝置；
5、數據可直接送入管理計算機；
6、成本可與繼電器控制裝置競爭；
7、輸入可以是交流115V；
8、輸出為交流115V，2A以上，能直接驅動電磁閥，接觸器等；
9、在擴展時，原系統只要很小變更；
10、用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。
1969年，美國數字設備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優點，很快地在美國其他工業領域推廣應用。到1971年，已經成功地應用于食品，飲料，冶金，造紙等工業。
這一新型工業控制裝置的出現，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進了這項新技術，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業應用。
二. PLC的定義
PLC問世以來，盡管時間不長，但發展迅速。為了使其生產和發展標準化，美國電氣制造商協會NEMA（National Electrical Manufactory Association）經過四年的調查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC作了如下定義：
“PC是一個數字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執行諸如邏輯，順序，計時，計數與演算等功能，并通過數字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數字電子計算機若是從事執行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。”
以后國際電工委員會(IEC)又先后頒布了PLC標準的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通過了對它的定義：
“可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程�？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計�！�
總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業環境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力。但可編程控制器產品并不針對某一具體工業應用，在實際應用時，其硬件需根據實際需要進行選用配置，其軟件需根據控制要求進行設計編制。
三、PLC的發展階段
雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現，大規模，超大規模集成電路技術的迅速發展和數據通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發展，其發展過程大致可分三個階段：
1、早期的PLC（60年代末—70年代中期）
早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現，在I/O接口電路上作了改進以適應工業控制現場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優于繼電器控制裝置，其優點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。
2、中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期）
在70年代，微處理器的出現使PLC發生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。
這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC得應用范圍得以擴大。
3、近期的PLC（80年代中、后期至今）
進入80年代中、后期，由于超大規模集成電路技術的迅速發展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處 理速度，各制造廠商還紛紛研制開發了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發生了巨大變化。
四. PLC的特點
PLC的主要特點
1、高可靠性
（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。
（2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數一般為10~20ms.
（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。
（4）采用性能優良的開關電源。
（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。
（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。
（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統或有三CPU構成表決系統,使可靠性更進一步提高。
2、豐富的I/O接口模塊
PLC針對不同的工業現場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業現場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。
另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。
3、采用模塊化結構
為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。
4、編程簡單易學
PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。
5、安裝簡單，維修方便
PLC不需要專門的機房，可以在各種工業環境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。
由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。
PLC的功能
1、邏輯控制
2、定時控制
3、計數控制
4、步進(順序)控制
5、PID控制
6、數據控制：PLC具有數據處理能力。
7、通信和聯網
8、其它：PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊
五、PLC的分類
1、小型PLC
小型PLC的I/O點數一般在128點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執行包括邏輯運算、計時、計數、算術運算、數據處理和傳送、通訊聯網以及各種應用指令。
2、中型PLC
中型PLC采用模塊化結構，其I/O點數一般在256~1024點之間。I/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯接各種特殊功能模塊，
通訊聯網功能更強，指令系統更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。
3、大型PLC
一般I/O點數在1024點以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強。具有極強的自診斷功能。通訊聯網功能強，有各種通訊聯網的模塊，可以構成三級通訊網，實現工廠生產管理自動化。大型PLC還可以采用三CPU構成表決式系統，使機器的可靠性更高。
六. PLC的基本結構
PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，、中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。
為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。
2、存儲器
存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。
PLC常用的存儲器類型
（1）RAM （Random Assess Memory） 這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。
（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內的所有內容保持不變。(在紫外線連續照射下可擦除存儲器內容)。
（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內容進行修改。
PLC存儲空間的分配
雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據PLC的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區域：
（1）系統程序存儲區
（2）系統RAM存儲區（包括I/O映象區和系統軟設備等）
（3）用戶程序存儲區
系統程序存儲區：在系統程序存儲區中存放著相當于計算機操作系統的系統程序。包括監控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該PLC的性能。
系統RAM存儲區：系統RAM存儲區包括I/O映象區以及各類軟設備，如：邏輯線圈；數據寄存器；計時器；計數器；變址寄存器；累加器等存儲器。
（1）I/O映象區：由于PLC投入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態和數據，在輸出刷新階段才將輸出的狀態和數據送至相應的外設。因此，它需要一定數量的存儲單元(RAM)以存放I/O的狀態和數據，這些單元稱作I/O映象區。一個開關量I/O占用存儲單元中的一個位（bit），一個模擬量I/O占用存儲單元中的一個字（16個bit）。因此整個I/O映象區可看作兩個部分組成：開關量I/O映象區；模擬量I/O映象區。
（2）系統軟設備存儲區 ：除了I/O映象區區以外，系統RAM存儲區還包括PLC內部各類軟設備（邏輯線圈、計時器、計數器、數據寄存器和累加器等）的存儲區。該存儲區又分為具有失電保持的存儲區域和無失電保持的存儲區域，前者在PLC斷電時，由內部的鋰電池供電，數據不會遺失；后者當PLC斷電時，數據被清零。
1）邏輯線圈
與開關輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統RAM存儲區中的一個位，但不能直接驅動外設，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的PLC還提供數量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。
2）數據寄存器
與模擬量I/O一樣，每個數據寄存器占用系統RAM存儲區中的一個字(16 bits)。 另外，PLC還提供數量不等的特殊數據寄存器，具有不同的功能。
3）計時器
4）計數器
用戶程序存儲區
用戶程序存儲區存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC，其存儲容量各不相同。
3、電源
PLC的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。
七. PLC的工作原理
最初研制生產的PLC主要用于代替傳統的由繼電器接觸器構成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的：
（1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。
（2）PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。
為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式---掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區別了。
1、掃描技術
當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。
（1）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和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
（2）用戶程序執行階段
在用戶程序執行階段，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，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
（1）輸出刷新階段
當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。
這兩段程序執行的結果完全一樣，但在PLC中執行的過程卻不一樣。程序1只用一次掃描周期，就可完成對%M4的刷新； 程序2要用四次掃描周期，才能完成對%M4的刷新。
這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區別了。
一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新等所有時間的總和。
2、PLC的I/O響應時間
為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。
為了能實現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算機的運行方式（掃描技術）。
以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應比一般微型計算機構成的工業控制系統滿的多，其響應時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。
所謂I/O響應時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統有關輸出端信號的改變所需的時間。其最短的I/O響應時間與最長的I/O響應時間.
八．三菱PLC硬體介紹
常用CPU 一覽表
SERIES CPU TYPE I / O 點 程式容量step OMRON
FX (超小型) FX2N 128 16K C28P
AnU(S)
(小型) A2USCPU 512 14K C200H
A2USCPU-S1 1024 14K C200H
A2USHCPU-S1 1024 30K C200HS
QnA(S)
(小型) Q2ASCPU 512 28K C200HE
Q2ASCPU-S1 1024 60K
Q2ASHCPU 512 28K C200HG
Q2ASHCPU-S1 1024 60K
Q2ACPU-S1 1024 60K CV1000
Q (最新型)
Q01CPU 1024 14K CS1G
Q25HCPU 4096 252K CS1H
註 : A2USHCPU-S1之 S 表示PLC為Small 型式，-S1 表示CPU可控制I/O
點數較多，H 表示CPU 演算速度提高約2.67倍。
PLC (AnUS / QnAS)系統硬體組成
項目 規格
Power Supply Unit (1). A1S61PN ( DC5V / 5A /AC110~240V入力)
(2). A1S62PN (DC5V3A & DC24V0.6A / AC110~240V入力)
(3). A1S63P (DC5V / 5A / DC24V入力)
CPU Unit AnUS , QnAS (RAM memory 內含)
Main Base A1S3 X B , X = 2 , 3 , 5 , 8
Extension Base (1). A1S5X B(S1) , X = 2 , 5 , 8
無POEWR式之ext. base power由main base power提供
(2). A1S6X B(S1) , X = 5 , 8
Extension Cable A1SCX X B , X X = 01(55mm) , 03(300mm) , 07(700mm) , 12(1200mm) , 30(3000mm) , 60(6000mm)
Memory Cassette
(擴充記憶體) (1)A ：EPROM > 8K(A1S)，14K(A2S)，
EEPROM(2K/8K)(A1S)，30K(A2S)
(2)QnA ：RAM(64K~2M)，RAM+E2ROM(RAM：32K~512K，E2PROM：32K~512K)
Battery(電池) A6BAT(voltage：DC3.6V)
Input Unit (1) .AC100V入力：A1SX10 (16Pt)
(2). AC200V入力：A1SX20 (16Pt)
(3) .DC12V/24 V入力：A1SX40 (16Pt)，A1SX41 (32Pt)
A1SX42 (64Pt)
(4) .DC5V / 12 V入力：A1SX71 (32Pt)
Output Unit (1)接點出力(AC / DC)：A1SY10 (16Pt) / 2A每點
(2)晶體出力(DC12/24V)：A1SY40(16Pt) / A1SY41(32Pt) / A1SY42 (64Pt) / 0.1A 每點
A1SY50 (16Pt) / 0.5 A , A1SY60(16Pt) / 2A
Input / Output
Combination
Unit (1) A1SH42 – Input (16Pt) , 晶體Output (32Pt)/0.1A
(2) A1SX48Y18 – Input (8Pt) , 接點Output (8Pt) /2A
(3) A1SX48Y58 -- Input (8Pt) , 晶體Output (8Pt) /0.5A
註 ：
I/O Unit若接點為16Pt，為端子臺型式 。若接點為32 Pt以上，每32Pt使用一40 Pin- Connector , user可挑選32 Pt 端子臺搭配使用，配線時較方便。
I/O Unit點數，入力unit 最多64 Pt，晶體出力unit最多64 Pt，接點出力unit最多16Pt。
Extension Base (A1S5X B)不含Power Unit (A1S6X B )，則Power由Base Unit Power (A1S6X B)提供 ，user若選擇不含power型式之ext base，使用時需計算Base Power 是否足夠提供extension I/O 使用。
Extension base (A1S5X B(S1)) 之(S1) 表示ext base 右側具有ext bus port，可連接下個ext. base。若ext base 規格為(A1S5X B)，則無ext port，，無法繼續串接其它ext base。
常用特殊UNIT
TYPE 型名 說明
High-Speed Counter
(高速計數器) A1SD61
A1SD62 可接收高頻入力訊號
61 type：50kpps(max)
62 type：100kpps(max)
A/D Convert Unit A1S64/68AD 可接收外部4/8組類比(A：~ 20mA/解析度6000，V：~ +/- 10V/ 解析度12000)訊號
D/A Convert Unit A1S62DA 輸出類比訊號至外部devcie
Position CTL. Uni
(位置控制器) A1SD75P1/P2/P3-S3 1~3 Axis，可外接step/servo motor
A1SD75M1/M2/M3 SSCNET 接線使用
Computer Link Unit
(計算機) A1SJ71UC24 –R2/R4 (A) R2 type：RS232
R4 type：RS422 or RS485 port x 19200 bps(MAX)
A1SJ71QC24 –R2/R4 (QnA) 同上
Ethernet Unit
(乙太網路) A1SJ71E71– B5-S3 (A)
A1SJ71QE71-B5 (QnA) 10 BASE 5，10Mbps，~ 2500m，同軸線
NET/ B AJ71AT21B (A) 2線式
NET/ II A1SJ71AP/AR21 (A)
AJ71AP/AR21 (QnA) AP：光纖
AR：同軸
NET/10 A1SJ71LP/LR/BR21 (A)
AJ71QLP/LR/BR21(QnA) LP：光纖，LR：雙迴路同軸，
BR：同軸
CC-Link Master A1SJ61BT11 (A)
A1SJ61QBT11 (QnA) 三線式，目前較常使用之Remote I/O network。
NET/ MINI-S3 A1SJ71PT32-S3 三線式/光纖，早期之Remote I/O network，目前以停產。PDP-I Fab 使用
NET/ IO-Link A1SJ51T64 早期之Remote I/O，目前甚少使用
轉換端子臺(32點I/O) cable：AC05~100TB(0.5m~10m)
端子臺：A6TBXY36
C.C-LINK 常用Remote I/O unit
品名 規格 說明
Master unit A1SJ61BT11 (AnS)
A1SJ61QBT11 (QnAS)
端子式入力unit AJ65SBTB1-16D 16點 ,DC24 ,7mA, 1.5ms
AJ65SBTB1-32D 32點 ,DC24 ,5mA , 1.5ms
端子式出力unit AJ65SBTB1-16T 16點 ,DC12/24V ,7mA, 1.5ms(應答time)
AJ65SBTB1-32T 32點 ,DC24 ,5mA, 1.5ms
端子式入出力unit AJ65SBTB1-16DT 入力8點 , DC24V , 7mA
出力8點 , DC24V , 0.5A
AJ65SBTB1-32DT 入力16點 , DC24V , 7mA
出力16點 , DC24V , 0.5A
AD/DA AJ65SBT-64AD V：+/- 10v，A：0~20Ma
AJ65SBT-62DA V：-4000~4000，A：0~4000
註：AJ65S BTB1-16D1 之 S 表示 small 型式。1 表示response time 較快之型式。
GOT (操作顯示器)
GOT BODY
品名 規格 說明
A985GOT A985GOT-TBA-B
A985GOT-TBD-B 800x600 / 256色 / 12”TFT / AC100~240入力(TBA)，/ DC2V入力(TBD)
A975GOT A975GOT-TBA-B
A975GOT-TBD-B 640x480 / 256色 / 10”TFT / AC100~240入力(TBA)，/ DC2V入力(TBD)
A970GOT A970GOT-TBA/TBD-B 640 x 480 / 10”TFT / 16色
A970GOT-SBA/SBD 640 x 480 / 10”STN / 8色
A970GOT-LBA/LBD 640 x 480 / 10”STN / 黑白
A960GOT A960GOT-EBA/EBD 640 x 400 / 9”EL / 2色
A956GOT A956WGOT-TBD 480x234 / 7” TFT / 256色
註：
A985 (12”)/ A975/A970/A960 (10”) 為大型GOT，A956GOT(7”)為中型GOT
TBA 為AC100 ~ AC240 V 入力，TBD 為 DC24V 入力型式。
Display screen type：TB @：TFT / SB @：STN / EB @：EL 型式
GOT 配件
品名 規格 說明
Comm. I/F A9GT-BUSS GOT BUS type
A9GT-BUS2S GOT BUS type 接續用
A9GT-RS2 / 4 計算機RS232 /RS422 連接用
A7GT – J71LP23
A7GT – J71BR13 Net10 / 光纖
Net10 / 同軸
A8GT-J61BT13 /15 C.C Link 用
Memory A9GT-FNB/1M~8M A/FX 用，mem：1M~8M
A9GT-QFNB/1M~8M A/FX/QnA，mem：1M~8M
bus cable AC06B~AC50B 0.6m ~ 5m (A/QnA)
QC06B~QC100B 0.6m ~ 10m (Q)
A8GT-C100/200/300EXSS 10m ~ 30m (目前已停產) (A/QnA)
GOT接續cable A8GT-C100/200/300BS GOT間接續用，10m ~ 30m (A/QnA)
A9GT-QC150/200/250/300
/350BS GOT間接續用，10m ~ 30m (Q)
註：
GOT bus 長距離連接cable (A8GT-CXXXEXSS) 目前已停產，替換規格為(A8GT-CXXXEXSS-1)，實為GOT間續cable (A8GT-CXXXBS) + convert cable(A8GT-EXCNB)，其中convert cable 需接在PLC側。
Comm. I/F (A8GT-BUS2S) 之”2” 為GOT具有IN/OUT接續port。1個PLC 可連接至多3臺bus I/F之GOT 且bus cable總長需少於36m。
Comm. I/F (A8GT-BUSSU)之”U”表I/F board 安裝於GOT 背面上方之bus port，Comm. I/F (A8GT-BUSS)表I/Fboard安裝於GOT 背面下方之bus port。
GOT 需 install memory 才具R/W PLC program 之功能。A900GOT 可R/W PLC program，其中write功能需以” instruction list” 方式edit 。A800GOT
PLC network
Network 機能 適用PLC
c.c link PLC remote i/o 網路，至多可連接64局，入出力達2048 點，512個 word，baudrate由156kbps(1200m)~10M bps(100m) 主局待機，子局切離，自動復歸。
Melsecnet/B 雙絞線，125Kbps(1Km)~1Mbps(100m) AnS / QnAS/A/QnA
Melsecnet/II 光纖 /同軸，1.25Mbps(max)，loop-back A / QnA /QnAS
Melsecnet/10 光纖 /同軸，10Mbps(max)，loop-back，Hot/Stand by remote contorl(QnA/Q2AS)，floating master A2AS/QnAs/AnU/QnA
註 ：網路單元 NET /B 類似OMR之PC -Link , NET /II 類似OMR之SYSMAC Link ,
NET /10 類似OMR之CTL. Link ，各NODE間可SHARE 網路元件(B/W)。
常用unit DC5V耗電量統計
Unit 耗電量(Ma) Unit 耗電量(Ma)
Q2ASHCPU-S1 700 A1SD75P1/P2/P3 700
A2USHCPU-S1 320 A1SD61/62 350/100
A1SX40/41/42 50/80/160 A1SJ71QLP/LP21 650
A1SY10/40/41/42 100/270/520/930 A1SJ71QLR/LR21 1140
AJ65SBTB1-16D/32D 35/45 A1SJ71AP/AR21 330/800
AJ65BTB1-16T/32T 50/65 A1SJ71PT32-S3 340
AJ65BTB1-16DT 50 A1SJ71QE71/E71-B5 350 /350
A1SJ71UC24-R2/R4 100/100
摘要：介紹可編程控制器在工業控制領域的應用以及PLC在應用過程中，要保證正常運行應該注意的一系列問題，并給出一些合理的建議。
關鍵詞：PLC 工業控制 抗干擾 布線 接地 建議
一、簡述
多年來，可編程控制器（以下簡稱PLC）從其產生到現在，實現了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現了邏輯控制到數字控制的進步；其應用領域從小到大，實現了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數字運算、人機接口和網絡的各方面能力都已大幅提高，成為工業控制領域的主流控制設備，在各行各業發揮著越來越大的作用。
二、PLC的應用領域
目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要分為如下幾類：
1．開關量邏輯控制
取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。
2．工業過程控制
在工業生產過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量（即模擬量），PLC采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的一種調節方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。
3．運動控制
PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
4．數據處理
PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。數據處理一般用于如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。
5．通信及聯網
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網絡的發展，現在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
三、PLC的應用特點
1．可靠性高，抗干擾能力強
高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統將極高的可靠性。
2．配套齊全，功能完善，適用性強
PLC發展到今天，已經形成了各種規模的系列化產品，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。多種多樣的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。
3．易學易用，深受工程技術人員歡迎
PLC是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業控制打開了方便之門。
4．系統的設計，工作量小，維護方便，容易改造
PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設備經過改變程序而改變生產過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產場合。
四、PLC應用中需要注意的問題
PLC是一種用于工業生產自動化控制的設備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業環境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強，但當生產環境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行，要提高PLC控制系統可靠性，一方面要求PLC生產廠家提高設備的抗干擾能力；另一方面，要求設計、安裝和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統的抗干擾性能。因此在使用中應注意以下問題：
1．工作環境
（1）溫度
PLC要求環境溫度在0~55oC，安裝時不能放在發熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應足夠大。
（2）濕度
為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應小于85%（無凝露）。
（3）震動
應使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。
（4）空氣
避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。
（5）電源
PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴重的環境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當輸入端使用外接直流電源時，應選用直流穩壓電源。因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息。
2．控制系統中干擾及其來源
現場電磁干擾是PLC控制系統中最常見也是最易影響系統可靠性的因素之一，所謂治標先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現場干擾的源頭。（1）干擾源及一般分類
影響PLC控制系統的干擾源，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產生磁場，對設備產生電磁輻射；磁場改變產生電流，電磁高速產生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。
（2）PLC系統中干擾的主要來源及途徑
強電干擾
PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓。尤其是電網內部的變化，刀開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。
柜內干擾
控制柜內的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。
來自信號線引入的干擾
與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。
來自接地系統混亂時的干擾
接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統將無法正常工作。
來自PLC系統內部的干擾
主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。
變頻器干擾
一是變頻器啟動及運行過程中產生諧波對電網產生傳導干擾，引起電網電壓畸變，影響電網的供電質量；二是變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射干擾，影響周邊設備的正常工作。
3．主要抗干擾措施
（1）電源的合理處理，抑制電網引入的干擾
對于電源引入的電網干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。如圖1所示
（2）安裝與布線
● 動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。
● PLC應遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設備，不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內。在柜內PLC應遠離動力線（二者之間距離應大于200mm）。與PLC裝在同一個柜子內的電感性負載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應并聯RC消弧電路。
● PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關量與模擬量也要分開敷設。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線，屏蔽層應一端或兩端接地，接地電阻應小于屏蔽層電阻的1/10。
● 交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應盡量遠離高壓線和動力線，避免并行。
（3）I/O端的接線
輸入接線
● 輸入接線一般不要太長。但如果環境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。
● 輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。
● 盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。
輸出連接
● 輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。
● 由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負載短路，將燒毀印制電路板。
● 采用繼電器輸出時，所承受的電感性負載的大小，會影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負載時應合理選擇，或加隔離繼電器。
● PLC的輸出負載可能產生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續流管保護，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護。
（4）正確選擇接地點，完善接地系統
良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是PLC控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。
PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發生異常狀態如雷擊時，地線電流將更大。
此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內又會出現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂，所產生的地環流就可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯，造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。[ 此帖被sjm213在2009-06-09 16:10重新編輯 ]
滬公網安備31010802001143號
