第4章 自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表

化工儀表及自動(dòng)化第4章自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表

內(nèi)容提要

概述基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響雙位控制比例控制積分控制微分控制模擬式控制器基本構(gòu)成原理及部件DDZ-Ⅱ型電動(dòng)控制器數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)數(shù)字是控制器的基本構(gòu)成KMM型可編程序調(diào)節(jié)器可編程序控制器概論可編程序控制器的基本組成可編程序控制器的編程語言O(shè)MRONC系列PLC應(yīng)用實(shí)例內(nèi)容提要第一節(jié)概論控制儀表經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段基地式控制儀表單元組合式儀表中的控制單元以微處理器為基元的控制裝置調(diào)節(jié)儀表是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中將代表被控對象實(shí)際值的檢測信號(hào)與給定值相比較，確定誤差并按照預(yù)定的規(guī)律發(fā)出控制指令的工業(yè)自動(dòng)化儀表。一般具有給定、比較、指示、運(yùn)算和操作等功能。用于復(fù)雜系統(tǒng)的調(diào)節(jié)儀表還具有對幾個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和選擇以及記憶、限幅、程序控制、邏輯控制等功能。圖為調(diào)節(jié)儀表與其他儀表的相互關(guān)系。第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的關(guān)系。即經(jīng)常是假定控制器的輸入信號(hào)e是一個(gè)階躍信號(hào)，是給定值信號(hào)x與測量值信號(hào)z的差值，然后來研究控制器的輸出信號(hào)u隨時(shí)間的變化規(guī)律，即u與e的關(guān)系。在研究控制器的控制規(guī)律時(shí)控制器的基本控制規(guī)律

位式控制（其中以雙位控制比較常用）、比例控制（P）—現(xiàn)在式控制積分控制（I）—過去式控制微分控制（D）—將來式控制組合形式，如：比例積分控制（PI）比例微分控制（PD）比例積分微分控制（PID）第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響調(diào)節(jié)速度：P>I>PI>PD>PID一、雙位控制理想的雙位控制器其輸出p與輸入偏差額e之間的關(guān)系為理想雙位控制特性雙位控制示例第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響將上圖中的測量裝置及繼電器線路稍加改變，便可成為一個(gè)具有中間區(qū)的雙位控制器，見下圖。由于設(shè)置了中間區(qū)，當(dāng)偏差在中間區(qū)內(nèi)變化時(shí)，控制機(jī)構(gòu)不會(huì)動(dòng)作，因此可以使控制機(jī)構(gòu)開關(guān)的頻繁程度大為降低，延長了控制器中運(yùn)動(dòng)部件的使用壽命。實(shí)際的雙位控制特性具有中間區(qū)的雙位控制過程第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響結(jié)論第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響被控變量波動(dòng)的上、下限在允許范圍內(nèi)，使周期長些比較有利。雙位控制過程中一般采用振幅與周期作為品質(zhì)指標(biāo)雙位控制器結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，因而應(yīng)用很普遍。二、比例控制在雙位控制系統(tǒng)中，被控變量不可避免地會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩過程，為了避免這種情況，應(yīng)該使控制閥的開度與被控變量的偏差成比例，根據(jù)偏差的大小，控制閥可以處于不同的位置，這樣就有可能獲得與對象負(fù)荷相適應(yīng)的操縱變量，從而使被控變量趨于穩(wěn)定，達(dá)到平衡狀態(tài)。第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響簡單的比例控制系統(tǒng)示意圖比例控制的放大倍數(shù)KP是一個(gè)重要的系數(shù)，它決定了比例控制作用的強(qiáng)弱。第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響比例控制的放大倍數(shù)KP是一個(gè)重要的系數(shù)，它決定了比例控制作用的強(qiáng)弱。如左圖，根據(jù)相似三角形原理對于具有比例控制的控制器比例控制的放大倍數(shù)KP是一個(gè)重要的系數(shù)，它決定了比例控制作用的強(qiáng)弱。比例度

是指控制器輸入的變化相對值與相應(yīng)的輸出變化相對值之比的百分?jǐn)?shù)。

比例度示意圖第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響舉例DDZ-III型比例作用控制，溫度刻度范圍為400～800℃，控制器輸出工作范圍是4～20mA。當(dāng)指示指針從600℃移到700℃，此時(shí)控制器相應(yīng)的輸出從6mA變?yōu)?1mA，其比例度的值為說明

對于這臺(tái)控制器，溫度變化全量程的50％（相當(dāng)于200℃），控制器的輸出就能從最小變?yōu)樽畲螅诖藚^(qū)間內(nèi)，e和u是成比例的。第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響

比例度δ與放大倍數(shù)KP成反比。控制器的比例度δ越小，它的放大倍數(shù)KP就越大，它將偏差（控制器輸入）放大的能力越強(qiáng)，反之亦然。結(jié)論第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響將式關(guān)系代入式經(jīng)整理后可得液位比例控制系統(tǒng)的過渡過程。比例控制系統(tǒng)過渡過程偏差的變化曲線比例度對過渡過程的影響第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響進(jìn)水量增加在t=t0時(shí)，系統(tǒng)外加一個(gè)干擾作用作用在控制閥上的信號(hào)液位開始下降作用強(qiáng)等幅振動(dòng)動(dòng)作迅速有余差優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)快，控制及時(shí)缺點(diǎn)：存在余差若對象的滯后較小、時(shí)間常數(shù)較大以及放大倍數(shù)較小時(shí)，控制器的比例度可以選得小些，以提高系統(tǒng)的靈敏度，使反應(yīng)快些，從而過渡過程曲線的形狀較好。反之，比例度就要選大些以保證穩(wěn)定。結(jié)論第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響三、積分控制當(dāng)對控制質(zhì)量有更高要求時(shí)，就需要在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上能消除余差的積分控制作用。積分控制器特性

當(dāng)有偏差存在時(shí)，輸出信號(hào)將隨時(shí)間增長（或減?。?。

當(dāng)偏差為零時(shí)，輸出才停止變化而穩(wěn)定在某一值上，因而用積分控制器組成控制系統(tǒng)可以達(dá)到無余差。結(jié)論第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響積分控制作用的輸出變化量u與輸入偏差e的積分成正比，即當(dāng)輸入偏差是常數(shù)A時(shí)把比例與積分組合起來，這樣控制既及時(shí)，又能消除余差。比例積分控制器特性積分時(shí)間對過渡過程的影響比例積分控制規(guī)律可用下式表示或若偏差是幅值為A的階躍干擾第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響比例積分控制器對于多數(shù)系統(tǒng)都可采用，比例度和積分時(shí)間兩個(gè)參數(shù)均可調(diào)整。當(dāng)對象滯后很大時(shí)，可能控制時(shí)間較長、最大偏差也較大；

負(fù)荷變化過于劇烈時(shí)，由于積分動(dòng)作緩慢，使控制作用不及時(shí)，此時(shí)可增加微分作用。第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響四、微分控制在自動(dòng)控制時(shí)，控制器具有微分控制規(guī)律理想微分控制器特性優(yōu)點(diǎn)具有超前控制功能。

缺點(diǎn)

它的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒有輸出，因而控制結(jié)果不能消除偏差，所以不能單獨(dú)使用這種控制器，它常與比例或比例積分組合構(gòu)成比例微分或三作用控制器。第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響比例微分控制規(guī)律比例積分控制規(guī)律三作用控制器特性第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響比例微分控制器特性微分時(shí)間對過渡過程的影響第三節(jié)模擬式控制器一、基本構(gòu)成原理及部件

在模擬式控制器中，所傳送的信號(hào)形式為連續(xù)的模擬信號(hào)。目前應(yīng)用的模擬式控制器主要是電動(dòng)控制器。

控制器基本構(gòu)成1.比較環(huán)節(jié)作用將給定信號(hào)與測量信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)與它們的偏差成比例的偏差信號(hào)。2.放大器是一個(gè)穩(wěn)態(tài)增益很大的比例環(huán)節(jié)。3.反饋環(huán)節(jié)作用通過正、負(fù)反饋來實(shí)現(xiàn)比例、積分、微分等控制規(guī)律。二、DDZ-Ⅱ型電動(dòng)控制器1.DDZ-Ⅱ型儀表的特點(diǎn)（1）采用國際電工委員會(huì)（IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)電氣零點(diǎn)不是從零開始，且不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這不但利用了晶體管的線性段，而且容易識(shí)別斷電、斷線等故障。只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，控制室儀表便可接收其他1:5的電流信號(hào)。因?yàn)樽钚⌒盘?hào)電流不為零，為現(xiàn)場變送器實(shí)現(xiàn)兩線制創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)場變送器與控制室儀表僅用兩根導(dǎo)線聯(lián)系，既節(jié)省了電纜線和安裝費(fèi)用，還有利于安全防爆。第三節(jié)模擬式控制器（2）廣泛采用集成電路，可靠性提高，維修工作量減少。

優(yōu)點(diǎn)由于集成運(yùn)算放大器均為差分放大器，且輸入對稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。由于集成運(yùn)算放大器有高增益，因而開環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。第三節(jié)模擬式控制器（3）Ⅲ型儀表統(tǒng)一由電源箱供給24VDC電源，并有蓄電池作為備用電源。

優(yōu)點(diǎn)各單元省掉了電源變壓器，沒有工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問題，又為儀表的防爆提供了有利條件。在工頻電源停電時(shí)備用電源投入，整套儀表在一定時(shí)間內(nèi)仍可照常工作，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視控制作用，有利于安全停車。第三節(jié)模擬式控制器（4）結(jié)構(gòu)合理，比之Ⅱ型有許多先進(jìn)之處。

表現(xiàn)在 基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器兩個(gè)品種，指示表頭為100mm刻度縱形大表頭，指示醒目，便于監(jiān)視操作。 自動(dòng)、手動(dòng)的切換以無平衡、無擾動(dòng)的方式進(jìn)行，并有硬手動(dòng)和軟手動(dòng)兩種方式。面板上設(shè)有手動(dòng)操作插孔，可和便攜式手動(dòng)操作器配合使用。第三節(jié)模擬式控制器 結(jié)構(gòu)形式適于單獨(dú)安裝和高密度安裝。 有內(nèi)給定和外給定兩種給定方式，并設(shè)有外給定指示燈，能與計(jì)算機(jī)配套使用，可組成SPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制，也可組成DDC控制的備用系統(tǒng)。（5）整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。

第三節(jié)模擬式控制器2.DDZ-Ⅲ型電動(dòng)控制器的組成與操作DDZ-III型控制器結(jié)構(gòu)方框圖主要由輸入電路、給定電路、PID運(yùn)算電路、自動(dòng)與手動(dòng)（包括硬手動(dòng)和軟手動(dòng)兩種）切換電路、輸出電路及指示電路等組成。第三節(jié)模擬式控制器DTL-3110型調(diào)節(jié)器正面圖1—自動(dòng)-軟手動(dòng)-硬手動(dòng)切換開關(guān)；2—雙針垂直指示器；3—內(nèi)給定設(shè)定輪；4—輸出指示器；5—硬手動(dòng)操作桿；6—軟手動(dòng)操作板鍵；7—外給定指示燈；8—閥位指示器；9—輸出記錄指示；10—位號(hào)牌；11—輸入檢測插孔；12—手動(dòng)輸出插孔第三節(jié)模擬式控制器第四節(jié)數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器與模擬式控制器的異同點(diǎn)：數(shù)字式控制器模擬式控制器構(gòu)成原理數(shù)字技術(shù)模擬技術(shù)所用器件以微處理機(jī)為核心部件以運(yùn)算放大器等模擬電子器件為基本部件不同點(diǎn)相同點(diǎn)儀表總的功能和輸入輸出關(guān)系基本一致。

第四節(jié)數(shù)字式控制器一、數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)

1.實(shí)現(xiàn)了模擬儀表與計(jì)算機(jī)一體化。

2.具有豐富的運(yùn)算控制功能。

3.使用靈活方便，通用性強(qiáng)。

4.具有通訊功能，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。

5.可靠性高，維護(hù)方便。第四節(jié)數(shù)字式控制器二、數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成1.數(shù)字式控制器的硬件電路數(shù)字式控制器的硬件電路第四節(jié)數(shù)字式控制器（1）主機(jī)電路主機(jī)電路是數(shù)字式控制器的核心，用于實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)運(yùn)算處理及各組成部分之間的管理。（2）過程輸入通道過程輸入通道包括模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入通道，模擬量輸入通道用于連接模擬量輸入信號(hào)，開關(guān)量輸入通道用于連接開關(guān)量輸入信號(hào)。（3）過程輸出通道過程輸出通道包括模擬量輸出通道和開關(guān)量輸出通道，模擬量輸出通道用于輸出模擬量信號(hào)，開關(guān)量輸出通道用于輸出開關(guān)量信號(hào)。第四節(jié)數(shù)字式控制器（4）人／機(jī)聯(lián)系部件人／機(jī)聯(lián)系部件一般置于控制器的正面和側(cè)面。（5）通信接口電路通信接口將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)通信格式的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)發(fā)送電路送至通信線路（數(shù)據(jù)通道）上；同時(shí)通過接收電路接收來自通信線路的數(shù)字信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)接收的數(shù)據(jù)。第四節(jié)數(shù)字式控制器2.數(shù)字式控制器的軟件（1）系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是控制器軟件的主體部分，通常由監(jiān)控程序和功能模塊兩部分組成。（2）用戶程序用戶程序是用戶根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，在系統(tǒng)程序中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規(guī)則連接起來的結(jié)果。第四節(jié)數(shù)字式控制器作用使控制器完成預(yù)定的控制與運(yùn)算功能。

用戶程序的編程通常采用面向過程POL語言。通常有組態(tài)式和空欄式語言兩種，組態(tài)式又有表格式和助記符式之分?？刂破鞯木幊坦ぷ魇峭ㄟ^專用的編程器進(jìn)行的，有“在線”和“離線”兩種編程方法。第四節(jié)數(shù)字式控制器三、KMM型可編程序調(diào)節(jié)器是一種單回路的數(shù)字控制器。KMM型調(diào)節(jié)器正面布置圖1～7—指示燈；8，9—按鈕；10～13—指針可以接收五個(gè)模擬輸入信號(hào)，四個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)，輸出三個(gè)模擬信號(hào)，輸出三個(gè)數(shù)字信號(hào)。功能強(qiáng)大；能用于單回路的簡單控制系統(tǒng)與復(fù)雜的串級(jí)控制系統(tǒng)；控制精度高、使用方便靈活；有自我診斷的功能，維修方便；可與電子計(jì)算機(jī)聯(lián)用。優(yōu)點(diǎn)第四節(jié)數(shù)字式控制器調(diào)節(jié)器的啟動(dòng)步驟：

（1）調(diào)節(jié)器在啟動(dòng)前，要預(yù)先將“后備手操單元”的“后備／正?！边\(yùn)行方式切換開關(guān)扳到“正常”位置。另外，還要拆下電池表面的兩個(gè)止動(dòng)螺釘，除去絕緣片后重新旋緊螺釘。（2）使調(diào)節(jié)器通電，調(diào)節(jié)器即處于“聯(lián)鎖手動(dòng)”運(yùn)行方式，聯(lián)鎖指示燈亮。（3）用“數(shù)據(jù)設(shè)定器”來顯示、核對運(yùn)行所必需的控制數(shù)據(jù)，必要時(shí)可改變PID參數(shù)。（4）按下“R”鍵（復(fù)位按鈕），解除“聯(lián)鎖”。這時(shí)就可進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)或串級(jí)操作。第五節(jié)可編程序控制器一、概述

1969年美國研制出了第一臺(tái)可編程序控制器?？删幊绦蚩刂破鞒跗谥饕糜陧樞蚩刂?，稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC?？删幊绦蚩刂破鞯某霈F(xiàn)是基于微計(jì)算機(jī)技術(shù)，用來解決工藝生產(chǎn)中大量的開關(guān)控制問題?？删幊绦蚩刂破髯畲筇攸c(diǎn)是在于可編程序，可通過改變軟件來改變控制方式和邏輯規(guī)律，

PLC在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、等各行各業(yè)，目前已廣泛應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。第五節(jié)可編程序控制器PLC產(chǎn)品的分類方法1.按容量分（1）小型PLC

I／O點(diǎn)總數(shù)一般為20～128點(diǎn)。

主要功能邏輯運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)、移位處理等，采用專用簡易編程器。（2）中型PLC

其I／O點(diǎn)總數(shù)通常為129～512點(diǎn)，內(nèi)存在８K以下，適合開關(guān)量邏輯控制和過程變量檢測及連續(xù)控制。

主要功能除有小型PLC的功能外，還有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理及A／D、D／A轉(zhuǎn)換、聯(lián)網(wǎng)通信、遠(yuǎn)程I／O等功能，可用于比較復(fù)雜過程的控制。I／O點(diǎn)總數(shù)一般為20～128點(diǎn)。

邏輯運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)、移位處理等，采用專用簡易編程器。I／O點(diǎn)總數(shù)一般為20～128點(diǎn)。

其I／O點(diǎn)總數(shù)通常為129～512點(diǎn)，內(nèi)存在８K以下，適合開關(guān)量邏輯控制和過程變量檢測及連續(xù)控制。

邏輯運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)、移位處理等，采用專用簡易編程器。I／O點(diǎn)總數(shù)一般為20～128點(diǎn)。

除有小型PLC的功能外，還有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理及A／D、D／A轉(zhuǎn)換、聯(lián)網(wǎng)通信、遠(yuǎn)程I／O等功能，可用于比較復(fù)雜過程的控制。其I／O點(diǎn)總數(shù)通常為129～512點(diǎn)，內(nèi)存在８K以下，適合開關(guān)量邏輯控制和過程變量檢測及連續(xù)控制。

邏輯運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)、移位處理等，采用專用簡易編程器。I／O點(diǎn)總數(shù)一般為20～128點(diǎn)。

第五節(jié)可編程序控制器（3）大型PLC

其I／O點(diǎn)總數(shù)在513點(diǎn)以上。

主要功能除了具有中小型PLC的功能外，還具有PLD運(yùn)算及高速計(jì)數(shù)等功能，用于機(jī)床控制時(shí)，具有增加刀具精確定位、機(jī)床速度和閥門控制等功能，配有CRT顯示及常規(guī)的計(jì)算機(jī)鍵盤，與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相似。編程可采用梯形圖、功能表圖及高級(jí)語言等多種方式。

第五節(jié)可編程序控制器２.按硬件結(jié)構(gòu)分（1）整體式PLC

它將PLC各組成部分集裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，輸入、輸出接線端子及電源進(jìn)線分別在機(jī)箱的上、下兩側(cè)，并有相應(yīng)的發(fā)光二極管顯示輸入／輸出狀態(tài)。面板上留有編程器的插座、EPROM存儲(chǔ)器插座、擴(kuò)展單元的接口插座等。優(yōu)點(diǎn)具有這種結(jié)構(gòu)的可編程序控制器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低。

SIMENSSIMATICS7-200的外形圖第五節(jié)可編程序控制器（2）模塊式PLC

輸入／輸出點(diǎn)數(shù)較多的大型、中型和部分小型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)為：圖5-22SIMENSSIMATICS7-300的外形圖采用積木搭接的方式組成系統(tǒng)，便于擴(kuò)展，其CPU、輸入、輸出等都是獨(dú)立的模塊，有的PLC的電源包含在CPU模塊之中。品種多，硬件配置靈活，更換模塊方便。（3）疊裝式PLC

它吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)，其基本單元、擴(kuò)展單元等高等寬，它們不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的體積小巧的長方體，而且輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的配置也相當(dāng)靈活。第五節(jié)可編程序控制器二、可編程序控制器的基本組成PLC的基本組成框圖第五節(jié)可編程序控制器1.中央處理器解釋并執(zhí)行用戶及系統(tǒng)程序，通過運(yùn)行用戶及系統(tǒng)程序完成所有控制、處理、通信以及所賦予的其他功能，控制整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致地工作。主要有通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片機(jī)。2.存儲(chǔ)器（1）存儲(chǔ)器類型：

RAM、ROM、EPROM和E2PROM，外存常用盒式磁帶或磁盤等作用（2）存儲(chǔ)區(qū)分配圖5-24簡化的存儲(chǔ)映像第五節(jié)可編程序控制器3.輸入輸出模塊I／O模塊是可編程序控制器與生產(chǎn)過程相聯(lián)系的橋梁。

PLC連接的過程變量按信號(hào)類型可分為開關(guān)量（即數(shù)字量）、模擬量和脈沖量等，相應(yīng)輸入輸出模塊可分為開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和脈沖量輸入模塊等。第五節(jié)可編程序控制器4.編程器功能

編程器是PLC必不可少的重要外部設(shè)備。編程器將用戶所希望的功能通過編程語言送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器。編程器不僅能對程序進(jìn)行寫入、讀出、修改，還能對PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也是用戶與PLC之間進(jìn)行人機(jī)界面。第五節(jié)可編程序控制器工作方式編程器與PLC上的專用插座相連，或通過專用接口相連，程序可直接寫入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中，也可先在編程器的存儲(chǔ)器內(nèi)存放，然后再下裝到PLC中。離線（脫機(jī)）編程方式

編程器先不與PLC相連，編制的程序先存放在編程器的存儲(chǔ)器中，程序編寫完畢，再與PLC連接，將程序送到PLC存儲(chǔ)器中。在線（聯(lián)機(jī)）編程方式分類便攜式編程器和通用計(jì)算機(jī)。第五節(jié)可編程序控制器三、可編程序控制器的編程語言1.梯形圖語言梯形圖語言在形式上類似于繼電器的控制電路，它從上至下按行編寫，每一行則按從左至右的順序編寫,CPU將按自左到右、從上而下的順序執(zhí)行程序。

梯形圖的左側(cè)豎直線稱為母線,其左側(cè)安排輸入觸點(diǎn)和中間繼電器觸點(diǎn)，最右邊必須是輸出元素。目前常用的編程語言有以下幾種：梯形圖語言助記符語言功能表圖某些高級(jí)語言第五節(jié)可編程序控制器舉例某一過程控制系統(tǒng)，工藝要求開關(guān)1閉合40s后，指示燈亮，按下開關(guān)2后燈熄滅。

圖5-25（a）為實(shí)現(xiàn)這一功能的一種梯形圖程序（OMRONPLC），它是由若干個(gè)梯級(jí)組成的，每一個(gè)輸出元素構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)，而每個(gè)梯級(jí)可由多條支路組成。圖5-25梯形圖程序第五節(jié)可編程序控制器2.助記符語言它又稱命令語句表達(dá)式語言，常用一些助記符來表示PLC的某種操作。

助記符語言類似微機(jī)中的匯編語言，但比匯編語言更直觀易懂。

圖5-25（b）為梯形圖對應(yīng)的用助記符表示的指令表。

不同廠家生產(chǎn)的PLC所使用的助記符各不相同，因此同一梯形圖寫成的助記符語句不相同。用戶在梯形圖轉(zhuǎn)換為助記符時(shí)，必須先弄清PLC的型號(hào)及內(nèi)部各器件編號(hào)、使用范圍和每一條助記符的使用方法。注意！四、OMRONC系列PLC1.簡介OMRONC系列PLC有微型、小型、中型和大型四大類十幾種型號(hào)。

微型PLC以C20P和C40H為代表，是整體結(jié)構(gòu)，I／O容量為幾十點(diǎn)，最多可擴(kuò)至120點(diǎn)。小型PLC分為C120和C200H兩種，C120最多可擴(kuò)展256點(diǎn)I／O，是緊湊型整體結(jié)構(gòu)。第五節(jié)可編程序控制器中型PLC有C500和C1000H兩種，I／0容量分別為512點(diǎn)和1024點(diǎn)。大型PLC有C2000H，I／O點(diǎn)數(shù)可達(dá)2048點(diǎn)，同時(shí)多處理器和雙冗余結(jié)構(gòu)使得C2000H不僅功能全、容量大，而且速度快，由于也是模塊化結(jié)構(gòu)，外形與C200H相近。SYSMACC28H外形示意圖CPM1AC**A外觀圖C200H外觀示意圖第五節(jié)可編程序控制器2.OMRONPLC指令

指令大多數(shù)是按照位（bit）尋址，個(gè)別指令按照通道尋址。按位尋址的地址編號(hào)為：通道號(hào)。位號(hào)，如0.00表示0通道的第0位，位的表示采用十進(jìn)制數(shù)，范圍為0～15。

在OMRONPLC中，對于輸入、輸出等繼電器的編號(hào)不用加字母。小型整體PLC的輸入、輸出編號(hào)是固定不變的，使用者可以按照PLC主機(jī)標(biāo)注編號(hào)編程；對于模塊式PLC則根據(jù)輸入或輸出模塊安裝位置決定其編號(hào)。第五節(jié)可編程序控制器按功能分類基本指令特殊功能指令構(gòu)成助記符：表示指令要完成的功能。操作數(shù)：指出了要操作的對象。（1）OMRONPLC的基本指令①

LD和LDNOT指令②

OUT和OUTNOT指令③

AND和ANDNOT指令④

OR和ORNOT指令OMRONPLC的基本指令應(yīng)用示例⑤ANDLD指令⑥ORLD指令⑦END指令（２）幾個(gè)功能指令

①保持指令KEEP（11）

它執(zhí)行繼電器保持操作，可保持為ON或OFF狀態(tài)，直到它的兩個(gè)輸入端之一使它復(fù)位或置位。圖5-30電機(jī)啟動(dòng)控制程序圖第五節(jié)可編程序控制器②微分指令DIFU（13）和DIFD（14）

微分指令在執(zhí)行條件滿足后第一次掃描時(shí)才執(zhí)行，且只執(zhí)行一次；若執(zhí)行條件解除后再次滿足，則再執(zhí)行。DIFU是上升沿微分指令，DIFD是下降沿微分指令。

圖5-31微分指令應(yīng)用示例第五節(jié)可編程序控制器③定時(shí)器

定時(shí)器為遞減型，有低速TIM和高速TIMH（15）兩種。定時(shí)器的操作數(shù)包括定時(shí)器編號(hào)（N）和設(shè)定值（SV）兩個(gè)數(shù)據(jù)。④計(jì)數(shù)器

計(jì)數(shù)器包括單向遞減型CNT和雙向可逆型CNTR（12）兩種，其操作數(shù)包括計(jì)數(shù)器編號(hào)和設(shè)定值兩個(gè)數(shù)據(jù)。圖5-32計(jì)數(shù)包裝控制程序第五節(jié)可編程序控制器五、應(yīng)用實(shí)例1.水箱液位控制為了保證水箱液位保持在一定范圍，分別在控制的上限和下限設(shè)置檢測傳感器，用PLC控制注入水電磁閥。當(dāng)液位低于下限時(shí)，下限檢測開關(guān)斷開，打開電磁閥開始注水；當(dāng)注水達(dá)到上限位置時(shí)，上限檢測開關(guān)閉合，切斷電磁閥。

PLC采用OMRON的CPM2A-60CDR。工藝要求如圖5-33所示。輸入、輸出點(diǎn)分配如下：上限檢測開關(guān)0.00；下限檢測開關(guān)0.01平；電磁閥10.00

圖5-33水箱液位控制示意圖第五節(jié)可編程序控制器

控制接線如圖5-34所示，圖5-35為液位控制梯形圖。當(dāng)?shù)陀谝何幌孪迺r(shí)，下限開關(guān)與上限開關(guān)均斷開，0.00與0.01常閉觸點(diǎn)閉合，使輸出繼電器10.00導(dǎo)通，注水電磁閥打開；一旦超過下限液位，雖然0.01觸點(diǎn)斷開，但由于10