智能人工氣候室PLC可編程控制器簡介

控制方式：可編程邏輯控制繼電器（不接受單片機）+手機APP軟件和電腦網頁版軟件遠程控制。

（1） PLC可編程控制器的定義

PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、技術和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能原則而設計。

（2）PLC的硬件結構

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從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。其結構如圖2-1所示。

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。

（3）PLC的工作原理

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。

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。

③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。

（4）主要功能

①邏輯控制功能

邏輯控制功能實際上就是位處理功能，是PLC的最基本功能之一。PLC設置有“與”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT）等邏輯指令，根據外部現場（開關、按鈕或其它傳感器）的狀態，根據的邏輯進行運算處理后，將結果輸出到現場的被控對象（電磁閥、電機等）。因此，PLC可代替繼電器進行開關控制，完成接點的串聯、并聯、串并聯、并串聯等各種連接。另外，在PLC中一個邏輯位的狀態可以無限次的使用，邏輯關系的修改和變更也十分方便。

②定時控制功能

定時控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC中有許多可供用戶使用的定時器，其功能類似于繼電器線路中的時間繼電器。定時器的設定值（定時時間）可以在編程時設定，也可以在運行過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。程序執行時，PLC將根據用戶用定時器指令的定時器對某個操作進行*或延時控制，以滿足生產工藝的要求。

③計數控制功能

計數控制功能是PLC的基本功能之一。PLC為用戶提供了許多計數器，計數器記到某一個數時，產生一個狀態信號，利用該狀態信號實現對某個操作的計數控制。計數器的設定值可以在編程時設定，也可以在運行過程中進行修改。程序執行時，PLC將根據用戶用計數器指令的計數器對某個控制信號的狀態改變次數進行計數，以完成對某個計數過程的計數控制。

④步進控制功能

PLC為用戶提供了若干個移位寄存器，可以實現由時間、計數或其他邏輯信號為轉步條件的步進控制。即在一道工序完成以后，在轉步條件控制下，自動進行下一道工序。有些PLC還專門設置了用于步進控制的步進指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用都極為方便。

⑤數據處理功能

PLC大部分都具有數據處理功能，可以實現算術運算、數據比較、數據傳送、數據移位、數制轉換、譯碼編碼等操作。中、大型PLC數據處理功能更加齊全，可完成開方、PID運算、浮點運算等操作，還可以和CRT、打印機相聯、實現程序、數據的顯示的打印。

⑥回路控制功能

有些PLC具有A/D、D/A轉換功能，可以方便的完成對模擬量的控制和調節。

⑦通訊聯網功能

些PLC采用通訊技術，實現遠程I/O控制、多臺PLC之間的同位鏈接、PLC與計算機之間的通訊等。

⑧監控功能

PLC設置了較強的監控功能，利用編程器或監視器，操作人員對PLC有關部分的運行狀態進行監視。利用編程器可以調整定時器、計數器的設定值和當前值，并可以根據需要改變PLC內部邏輯信號的狀態及數據區的數據內容，為調試和維護提供了極大的方便。

⑨停電記憶功能

PLC內部的部分存儲器所使用的RAM設置了停電保持器件（如備用電池等），以保證存儲器中信息能夠長期保存。利用某些記憶指令，可以對工作狀態進行記憶，以保持PLC斷電后的數據內容不變。PLC電源恢復后，可以在原工作基礎上繼續工作。

⑩故障診斷功能

PLC可以對系統構成、某些硬件狀態、指令的合法性等進行自診斷，發現異常情況，發出報警并顯示錯誤類型，如屬嚴重錯誤則自動終止運行。PLC的故障自診斷功能大大提高了PLC控制系統的安全性和可維護性。

（5）可編程控制器特點

①可靠性

可編程控制器采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，可編程序控制器是為了工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用的計算機控制系統更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了簡化的編程語言，變成出錯率大大降低。在可編程控制器的軟件方面，也采用了一系列提高可靠性的措施。

②易操作性

著體現在它的操作方便、編程方便、維護方便。

③靈活性

編程的靈活性。編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖、和語句表。這種編程的靈活性是繼電器順序控制所不能比擬的，正是由于編程的柔性特點，再柔性制造單元FMC、柔性制造系統FMS、計算機集成制造系統CIMS和計算機集成流程工業系統CIPS，可編程控制系統成為主要的控制設備。擴展的靈活性。它不僅可通過增加輸入輸出卡件增加點數，通過擴展單元來擴大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統DCS或其他上位機的通信來擴展功能，并與外部設備進行交換等。

（6）可編程控制技術的發展趨勢

隨著計算機科學的發展和工業自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術得到了飛速的發展，其技術和產品日趨完善。僅僅將PLC理解為開關量控制的時代己經過去，PLC不僅以其良好的性能滿足了工業生產的廣泛需要，而且將通信技術和信息處理技術融為一體，其功能也日趨完善。今后，PLC將主要朝著以下兩個方向發展:一個是向超小型專用化和低價格方向發展;另一個是向高速多功能和分布式自動化網絡方向發展。總的趨勢如下：

• 可編程控制技術的標準化

② CPU處理速度進一步加快

• 可編程控制技術的智能化