可編程控制器的使用，使得控制系統(tǒng)的性能得以提升。為增進(jìn)大家對(duì)可編程控制器的了解，本文將對(duì)可編程控制器的基本指令、可編程控制器的組成、可編程控制器的常用編程語(yǔ)言以及可編程控制器的主要作用予以介紹。
一、可編程控制器的基本指令
可編程控制器的指令系統(tǒng)由基本指令和高級(jí)指令組成，有160多條，常用的基本指令見(jiàn)下表。
二、可編程控制器的組成
可編程控制器有許多類型，但其基本組成是相同的，主要由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)接口、電源及編程器等組成，見(jiàn)下圖。
1.中央處理器(CPU)
中央處理器(CPU)是可編程控制器的核心，它在生產(chǎn)廠家預(yù)先編制的系統(tǒng)程序控制下，通過(guò)輸入裝置讀入現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)并按照用戶程序執(zhí)行相應(yīng)的操作，然后根據(jù)處理結(jié)果通過(guò)輸出裝置實(shí)現(xiàn)輸出控制。CPU的性能直接影響可編程控制器的性能。
2.存儲(chǔ)器
可編程控制器內(nèi)的存儲(chǔ)器按用途可分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序，該程序已由生產(chǎn)廠家固化，用戶不能訪問(wèn)和修改;用戶程序存儲(chǔ)器存放用戶程序和數(shù)據(jù)，用戶程序由用戶根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫(xiě)。
3.輸入/輸出(I/O)接口
輸入/輸出(I/O)接口是可編程控制器和現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備連接的部分，I/O接口有數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)I/O單元、模擬量I/O單元。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)可將可編程控制器分為小型、中型、大型3種。小型可編程控制器的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，中型可編程控制器的I/O點(diǎn)數(shù)在256～2048點(diǎn)之間，大型可編程控制器的I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上。
4.電源
電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口工作所需的直流電源。
5.編程器
編程器是可編程控制器的重要外圍設(shè)備，利用編程器能夠進(jìn)行可編程控制器程序的編寫(xiě)、調(diào)試檢查和監(jiān)控等操作，還可以通過(guò)編程器來(lái)調(diào)用和顯示可編程控制器的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。編程器通過(guò)通信端口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話連接。編程器上有編程用的各種功能鍵和顯示器，以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。
三、可編程控制器常用編程語(yǔ)言
可編程控制器目前常用的編程語(yǔ)言有以下幾種：梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、順序功能圖、功能塊圖和某些高級(jí)語(yǔ)言。手持編程器多采用助記符語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)軟件編程采用梯形圖語(yǔ)言，也有采用順序功能圖、功能塊圖的。
(1)梯形圖語(yǔ)言
梯形圖的表達(dá)式沿用了原電氣控制系統(tǒng)中的繼電接觸控制電路圖的形式，二者的基本構(gòu)思是一致的，只是使用符號(hào)和表達(dá)方式有所區(qū)別。
(2)助記符語(yǔ)言
助記符語(yǔ)言又稱命令語(yǔ)句表達(dá)式語(yǔ)言，它常用一些助記符來(lái)表示PLC的某種操作。它類似微機(jī)中的匯編語(yǔ)言，但比匯編語(yǔ)言更直觀易懂。用戶可以很容易地將梯形圖語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成助記符語(yǔ)言。
(3)順序功能圖
順序功能圖常用來(lái)編制順序控制程序，它包括步、動(dòng)作、轉(zhuǎn)換三個(gè)要素。順序功能圖法可以將一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程分解為一些小的工作狀態(tài)。對(duì)于這些小狀態(tài)的功能依次處理后再把這些小狀態(tài)依一定順序控制要求連接成組合整體的控制程序。圖1-6所示為采用順序功能圖編制的程序段，
(4)功能塊圖
功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語(yǔ)言，用類似與門(mén)、或門(mén)的方框來(lái)表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方塊左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓點(diǎn)表示“非”運(yùn)算，信號(hào)自左向右流動(dòng)。類似于電路一樣，方框被“導(dǎo)線”連接在一起。
四、可編程控制器的主要作用有哪些
1.運(yùn)動(dòng)控制
在機(jī)械加工行業(yè)，可編程控制器與計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)集成在一起，完成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制。很多PLC制造廠家已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸的位置控制模板。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模板，模板移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。當(dāng)每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模板保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動(dòng)平滑。已用于控制無(wú)心磨削、沖壓、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削、磨消應(yīng)用當(dāng)中。
2.定時(shí)控制
PLC為用戶提供了一定數(shù)量的定時(shí)器，設(shè)置了定時(shí)器指令，如OMRON公司的CPM1A，，每個(gè)定時(shí)器可實(shí)現(xiàn)0·1~999·9s或0·01~99·9s的定時(shí)控制，SIEMENS公司S7—200系列可提供時(shí)基單位為0·1s/0`01s及0·00s的定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)從0·001s到3276·7s的定時(shí)制?？砂匆欢ǚ绞竭M(jìn)行定時(shí)時(shí)間的擴(kuò)展。定時(shí)精度高，定時(shí)設(shè)定方便、靈活。PLC還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖，用于準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)控制。
3.記數(shù)控制
PLC為用戶提供的記數(shù)器分為普通記數(shù)器，可逆記數(shù)器(增減計(jì)數(shù)器)、高速計(jì)數(shù)器等，用來(lái)完成不同用途的記數(shù)控制命令。計(jì)數(shù)器值等于計(jì)數(shù)器設(shè)定值，或在某一數(shù)值范圍時(shí)，發(fā)出控制命令。計(jì)數(shù)器的記數(shù)值可在運(yùn)行中被讀出，也可在運(yùn)行中進(jìn)行修改。
4.步進(jìn)控制
PLC為用戶提供了一定數(shù)量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進(jìn)控制功能。在一道工序完成之后，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序。一個(gè)工作周期結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作周期。有些PLC還專門(mén)設(shè)有步進(jìn)控制指令，使得步進(jìn)控制更為方便。
5.數(shù)據(jù)處理
大部分PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，如F2系列、C系列、S7系列PLC等，能完成數(shù)據(jù)運(yùn)算如;加、減、乘、除、乘方、開(kāi)方等，邏輯運(yùn)算如;字與、字或、字異或、求反等，移位、數(shù)據(jù)比較和傳送數(shù)值的轉(zhuǎn)換等操作。
6.模、數(shù)和數(shù)、模轉(zhuǎn)換
在過(guò)程控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)中，存在溫度、壓力、流量、速度位移、電流、電壓等連續(xù)變化的物理量。過(guò)去，PLC用于邏輯控制，對(duì)于這些物理量的控制主要靠?jī)x表控制或分布式系統(tǒng)DCS。大、中型PLC都具有物理處理功能，很多小型PLC也具有物理量處理功能，編程和使用都很方便。
7.通信及聯(lián)網(wǎng)
大都分PLC都具備通信能力，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)，PLC與PLC之間的通信。通過(guò)這些通信技術(shù)，使PLC更容易構(gòu)成工廠自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)。也可與打印機(jī)、監(jiān)視器等外部設(shè)備相連，記錄和監(jiān)視有關(guān)數(shù)據(jù)