第十四章 可编程控制器

14.1 可编程控制器概述 可编程控制器是一种以CPU为核心的计算机工业控制装置， 14.1 可编程控制器概述 可编程控制器是一种以CPU为核心的计算机工业控制装置， 它采用了可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的生产过程。 对于间歇加料、固体和粉末产品包装等过程和压缩机控制、过程联锁保护等，多采用可编程控制器来实现。

14.1.1 可编程控制器(PLC)的发展过程 早期的可编程控制器是为取代继电接触控制而设计的，用于开关量控制，具有逻辑运算、计时、计数等顺序控制功能，故称之为可编程 逻辑控制器PLC (Programmable Logic Controller)。 目前， PLC技术已经成为当今世界的潮流，成为工业自动化的三大支柱 (PLC 技术、机器人、计算机辅助设计和制造) 之一。

14.1.2 可编程控制器的功能与特点 （1）控制程序可编程。相对于继电接触器控制等硬连接顺序控制装置而言，可编程控制器是一种工业控制计算机，其控制功能通过软件编制来确定，在生产工艺改变或生产线设备更新时，只需改变程序就可调整控制方案，具有良好的柔性。 （2）编程方便。 大多数PLC可采用类似继电控制电路形式的 "梯形图" 直接进行编程，也可以使用简易编程器进行现场程序编制或修改，使编程更简捷、更方便。

（3）扩展灵活。 PLC产品带有扩展单元，可以方便地调整配置，适应不同I/0点数及不同输入输出方式的需求。从几个I/0点的最小型系统到几千个点的超大型系统均可以实现，扩展灵活，组合方便。

14.2可编程控制器的基本构成及工作原理 14.2.1 可编程控制器的基本组成 图14-1 PLC的基本组成框图

14.2.2 可编程控制器的软件系统 图14-3 梯形图程序

(1) 梯形图语言 梯形图的表达式沿用了原电气控制系统中的继电接触控制电路图的形式，二者的基本构思是一致的，只是使用符号和表达方式有所区别。 (2) 助记符语言 助记符语言又称命令语句表达式语言，它常用一些助记符来表示 PLC的某种操作。助记符语言类似微机中的汇编语言，但比汇编语言更直观易懂。用户可以很容易地将梯形图语言转换成助记符语言。

可编程控制器的工作过程 图14-4 PLC工作过程框图

14.2.3 可编程控制器的分类 按容量分 按硬件结构分

14.3 OMRON C系列PLC 14.3.1 简介 日本OMRON (欧姆龙) 公司的PLC在中国有较大的市场占有率，OMRON C系列 PLC有微型、小型、中型和大型四大类十几种型号。 图14-8 CPM1A C * *P外观图 图14-9 C200H 外形示意图

14.3.2 OMRON PLC指令 14.3.2.1 OMRON PLC的基本指令 (1) LD和LD NOT指令 (2) OUT和OUT NOT指令 (3) AND和AND NOT指令 (4) OR和OR NOT指令 (5) AND LD指令 (6) OR LD指令 (7) END指令

14.3.2.2 几个功能指令 (1) 保持指令KEEP (2) 微分指令 DIFU(13)和DIFD(14) (3) 定时器 (4) 计数器 一般为递减型，而SIMENS的PLC为增加型。

14.4 应用示例 PLC可编程控制器在工业生产中广泛应用，本节以PLC完成液位控制、过程变量越限报警控制和自动包装机控制为例，简单说明PLC在企业的应用情况。

14.4.1 水箱液位控制 为了保证水箱液位保持在一定范围，分别在控制的上限和下限设置检测传感器，用 PLC控制注入水电磁阀。当液位低于下限时，下限检测开关断开，打开电磁阀开始注水; 当注水达到上限位置时，上限检测开关闭合，切断电磁阀。PLC采用OMRON的CPM2A-60CDR。工艺要求如图14-14所示。

图14-14 水箱液位控制示意图

输入、输出点分配如下： 上限检测开关 0.00 下限检测开关 0.01 电磁阀 10.00 控制接线如图14-15所示，图14-16为液位控制梯形图。当低于液位下限时，下限开关与上限开关均断开，0.00与0.01常闭触点闭合，使输出继电器 10.00导通，注水电磁阀打开；一旦超过下限液位, 虽然0.01触点断开，但由于10.00触点的自锁作用，仍保证注水阀打开，直至上限检测

开关闭合，0.00的常闭触点断开，输出继电器10.00断开，注水阀关闭。 图14-15 控制接线示意图 图14-16 液位控制梯形图

14.4.2 闪光报警系统 如图14-21所示的加热炉的安全联锁保护系统中，共有三个联锁报警点，分别为：燃料流量下限、原料流量下限和火焰检测 (熄火时检测装置触点导通)。要求用三个指示灯指示三个报警点。无论哪一变量工艺超限，立即联锁，切断压缩空气，且指示灯闪光、蜂呜器响，以示报警。当按下消音按钮后，灯光变为平光，蜂鸣器不响；只有在事故解除后，人工复位，才能解除联锁，灯

光熄灭。按下实验按钮, 灯变为平光，蜂鸣器响。 在整个系统中有三个工艺检测输入、一个复位按钮、一个实验按钮和一个消音按钮，输出有三个指示灯和一个电磁阀。若采用OMRON CPM2A60CDR PLC来控制，则输入、输出点分配如表14-2所示。

图14-21 加热炉的安全联锁保护系统

按照前面的控制要求和输入、输出点分配情况，设计系统接线示意图如图16-22所示, 控制梯形图较复杂，在此省略。