西门子触摸屏6AV6648-0CC11-3AX0

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行 业：电气 工控电器 DCS/PLC系统 

发布时间：2023-02-03

PLC的核心部件是CPU和存储器：

（1）中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是PLC 的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能，接受并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能检查用户程序的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区, 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运算等任务。并将逻辑或算术运算等结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕以后，后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行为止。

（2）存储器

与微型计算机一样，除了硬件以外，还必须有软件。才能构成一台完整的PLC。PLC的软件分为两部分: 系统软件和应用软件。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

PLC存储空间的分配：虽然大、中、小型 PLC的CPU的大可寻址存储空间各不相同，但是根据PLC的工作原理， 其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区，系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）和用户程序存储区。

PLC可编程控制器系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备（例如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）存储区。

（A）I/O映象区

由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要有一定数量的存储单元（RAM）以供存放I/O的状态和数据，这些存储单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit）, 一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16个bit)。因此，整个I/O映象区可看作由开关量的I/O映象区和模拟量的I/O映象区两部分组成。

（B）系统软设备存储区

除了I/O映象区以外，系统 RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电子供电。使这部分存储单元内的数据得以保留；后者当PLC停止运行时，将这部分存储单元内的数据全部置“零”。

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作为一种通用的工业控制计算机，在过去的30年里，可编程序控制器实现了从工业控制领域的布线逻辑到存储逻辑的飞跃，其功能实现了从逻辑控制到数字控制从弱到强的进步，应用范围从小到大，实现了从单个设备的简单控制到能胜任的运动控制、过程控制和各种任务的分布式控制。 今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在各个领域发挥着越来越重要的作用。

1.可编程控制器的定义

可编程逻辑控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机信息技术为基础的新型发展工业企业控制系统装置。在1987年电子电工专业委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准设计草案中对PLC做了分析如下问题定义：

“PLC是用于在数字算术运算，它使用一个存储器可以被编程，并在其内部存储器中进行逻辑运算，顺序运算，定时，计数和算术运算等操作指令用于工业环境中的应用一个专门的电子装置，并可以是数字或模拟输入和输出，各种类型的机械或生产的控制过程和.PLC相关外围设备应由一个工业控制系统可以容易地和整体地形成，很容易以展开函数的原理和设计“。

2. PLC的特点

2.1可靠性高，抗干扰技术能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。 由于PLC采用现代大型集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用先进的抗干扰技术，具有较高的可靠性。 例如，三菱生产F系列PLC，平均无故障时间可达30万小时。 一些使用冗余CPU的PLC具有较长的平均无故障工作时间。 从PLC机外电路，利用PLC组成控制系统，与同规模的继电器接触器系统相比，电气线路和开关触点已减少到数百甚至数千次，故障大大减少。 此外，PLC具有硬件故障自检测功能，故障发生时能及时发出报警信息。 应用软件，应用程序还可以编程到外围设备故障自诊断程序中，使系统PLC电路和设备外获得故障自诊断保护。 这样，整个系统具有高的可靠性就不足为奇了。

2.2套成套，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了各种规模的大，中，小系列产品。它可用于工业控制应用的所有尺寸。除了逻辑处理功能，大部分现代PLC的具有完整的数据操作能力可被用于各种数字控制的。近年来，大量的PLC功能单元，使PLC渗透到位置控制，温度控制，和其它工业控制CNC。加上增强和人机界面技术的PLC通信能力的发展，利用PLC很容易的各种控制系统组成。

2.3易学易用，深受工程信息技术管理人员欢迎

PLC作为通用的工业计算机，工业和矿业企业的工业设备。它很容易接口，方便编程语言接受的工程技术人员。梯形图语言表达式和图形符号和相当接近继电器电路，只有少数几个逻辑控制开关命令PLC可以容易地实现继电器电路的功能。不熟悉电子电路，计算机不明白的人正在使用的工业控制计算机开门的原理和汇编语言。

2.4系统的设计、建造一个工作量小，维护管理方便，容易进行改造

采用PLC存储逻辑代替布线逻辑，大大减少了控制设备的外部布线，大大缩短了控制系统的设计和施工周期，维护也很容易。 重要的是使同一设备在改变程序后改变生产工艺成为可能。 这是非常适合多品种，小批量生产的场合。

2.5体积小，重量轻，能耗低

在小型PLC，例如，新产生的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150克只有功率的几瓦。由于小尺寸容易地加载到内部机械，机电一体控制装置来实现。

3. PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛研究应用于我国钢铁、石油、、电力、建材、机械设计制造、汽车、轻纺、交通安全运输、环保及文化生活等各个不同行业，使用这种情况进行大致可归纳为如下几类。

3.1开关逻辑控制

这是PLC基本、广泛的应用研究领域，它取代中国传统的继电器进行电路，实现学生逻辑系统控制、顺序可以控制，既可直接用于单台设备的控制，也可用于多机及自动化生产流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合使用机床、磨床、包装设计生产线、电镀企业流水线等。

3.2模拟量控制

在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度，都是模拟量。 为了使可编程控制器处理模拟量，需要实现模拟量（模拟量)与数字量(数字量）之间的A/D转换和D/A转换)。 PLC厂家生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器进行模拟控制。

3.3运动控制

PLC可以控制圆周运动或线性运动。所述控制装置被布置成，直接用于在早期数字I / O模块连接到所述位置传感器和致动器，现在一般使用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机单层或多层的位置控制模块。 **所有主要PLC厂家的产品几乎每一个运动控制功能，它被广泛应用于各种机械，机床，机器人，电梯等场合。

3.4过程控制

过程控制是指模拟闭环控制温度，压力，流量等。工业控制计算机，PLC控制算法可以制备多种方案，完成闭环控制。 PID调节器的闭环控制系统，通常使用多的调整方法。 PLC具有中型PID模块，许多小型PLC也具有该功能模块。 PID过程通常运行的PID子程序。非常广泛的冶金过程控制应用，，热处理，锅炉控制等场合。

3.5数据处理

现代PLC具有学习数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据信息传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以通过完成相关数据的采集、分析及处理。这些企业数据我们可以与存储在存储器中的参考值比较，完成自己的控制方法操作，也可以充分利用网络通信服务功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据以及处理能力一般主要用于大型控制环境系统，如无人控制的柔制造系统；也可用于发展过程质量控制工作系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制研究系统。