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摘 要：松下FP1-C40型可编程控制器的设计原则，工作原理，日常生活中的应用。
关键词：可编程控制器 设计原则 原理 应用
PLC可编程序控制器：PLC英文个称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部储存程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各类型的电机或生产过程。
一、设计原则
1、最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2、保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3、力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4、适应发展的需要
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。
二、工作原理
PLC的工作方式为循环扫描方式。PLC的工作过程大致分为3个阶段，即输入采样、程序执行和输出刷新。PLC重复的执行上述3个阶段，周而复始。每重复一次的时间称为一个扫描周期。
1、输入采样
PLC在系统程序控制下以扫描方式顺序读输入端口的状态（如开关的接通或断开）并写入输入状态寄存器，此时输入状态寄存器被刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变。输入状态的改变只能在下一个扫描周期输入采样到来时，才能重新读入。
2、和序执行
PLC按照梯形图先左后右，先上后下的顺序扫描执行每条用户程序。执行程序时所用的输入变量和输出变量，是在相应的输入状态寄存器和输出状态寄存器中取用，运算的结果写入输出状态寄存器。
3、输出刷新
将输出状态寄存器的内容传送给输出端口，驱动输出设备，这才是PLC的实际输出。
上述三个阶段构成了PLC的一个工作周期。实际上PLC的扫描工作还要完成自诊断，与编程器、计算机等通信，如图5一4所示。如此5个工作阶段，构成了一个扫描周期。一般扫描时间长短主要取决于程序的长短，通常扫描周期为几十毫秒。这对工业控制对象来说几乎是瞬间完成的。
圖5-4 PLC工作过程图
PLC的工作原理与计算机的工作原理基本一致，都是通过执行用户程序实现对系统的控制。但是在工作方式上两者有很有大差别。计算机在工作过程中，如果输入条件没有满足，程序将等待，直到条件满足才继续执行，而PLC在输入条件不满足时，程序照样顺序往下执行，它将依靠不断的循环扫描，一次次通过输入采样捕捉输入变量。但由此带来的问题是，如果当扫描到来时输入变量在此期间发生变化，则本次扫描期间输出就会有相应的变化。如果在本次扫描之后输入变量才发生变化、则本次扫描周期输出不变，只有等待下一次扫描输出才会发生变化。这就造成了PLC的输入与输出响应的滞后，甚至可滞后2—3个周期。尽管这种相应滞后对工业设备来说是完全允许的，但表明只有当输入变量满足条件的时间大于扫描周期，这个条件才能被PLC接收并按程序执行。但另一方面也表明PLC对一些短时的瞬时干扰，会因响应滞后而以躲避开，有利于提高PLC的抗干扰能力。
如果某些设备需要输出对输入做出快速响应时，可采取快速响应模块、高速计数模块以及中断处理等措施来尽量减少滞后时间。
三、可编程控制器在日常生活中的应用
我们在日常培训中学习了松下可编程控制器FP1-C40的原理，并用计算机编制三相异步电动机自动控制的程序。现将控制电动机正反转和Y/ 启动的过程分析如下：
1、在计算机上利用松下PLC编写梯形图：
控制要求：按下正转启动按钮SB1，电动机正转运行，且KM1、KMY接通。2s后KMY断开，KM接通，即完成正转启动。按下停止按钮SB2，电动机停止运行。按下反转启动按钮SB3，电动机反转运行，且KM2，KMY接通。2s后KMY断开，KM接通，即完成反转启动。
2、使用现有的模块对所编写的程序进行测试；
3、根据电路的需要在动力配线盘上进行配线；
4、检查配线是否正确；
5、用导线将破裂PLC与动力配线盘连接，完成整个接线过程。
四、结论
可编程控制器在日常的生活中发挥着越来越重要的作用，我们在培训中也着重学习了这一块的内容。通过学习，使我们更加了解可编程控制器，更好的运用它们。■
参考文献
1.常斗南.可编程序控制器 机械工业出版社 1998.7
关键词：可编程控制器 设计原则 原理 应用
PLC可编程序控制器：PLC英文个称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部储存程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各类型的电机或生产过程。
一、设计原则
1、最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2、保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3、力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4、适应发展的需要
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。
二、工作原理
PLC的工作方式为循环扫描方式。PLC的工作过程大致分为3个阶段，即输入采样、程序执行和输出刷新。PLC重复的执行上述3个阶段，周而复始。每重复一次的时间称为一个扫描周期。
1、输入采样
PLC在系统程序控制下以扫描方式顺序读输入端口的状态（如开关的接通或断开）并写入输入状态寄存器，此时输入状态寄存器被刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变。输入状态的改变只能在下一个扫描周期输入采样到来时，才能重新读入。
2、和序执行
PLC按照梯形图先左后右，先上后下的顺序扫描执行每条用户程序。执行程序时所用的输入变量和输出变量，是在相应的输入状态寄存器和输出状态寄存器中取用，运算的结果写入输出状态寄存器。
3、输出刷新
将输出状态寄存器的内容传送给输出端口，驱动输出设备，这才是PLC的实际输出。
上述三个阶段构成了PLC的一个工作周期。实际上PLC的扫描工作还要完成自诊断，与编程器、计算机等通信，如图5一4所示。如此5个工作阶段，构成了一个扫描周期。一般扫描时间长短主要取决于程序的长短，通常扫描周期为几十毫秒。这对工业控制对象来说几乎是瞬间完成的。
圖5-4 PLC工作过程图
PLC的工作原理与计算机的工作原理基本一致，都是通过执行用户程序实现对系统的控制。但是在工作方式上两者有很有大差别。计算机在工作过程中，如果输入条件没有满足，程序将等待，直到条件满足才继续执行，而PLC在输入条件不满足时，程序照样顺序往下执行，它将依靠不断的循环扫描，一次次通过输入采样捕捉输入变量。但由此带来的问题是，如果当扫描到来时输入变量在此期间发生变化，则本次扫描期间输出就会有相应的变化。如果在本次扫描之后输入变量才发生变化、则本次扫描周期输出不变，只有等待下一次扫描输出才会发生变化。这就造成了PLC的输入与输出响应的滞后，甚至可滞后2—3个周期。尽管这种相应滞后对工业设备来说是完全允许的，但表明只有当输入变量满足条件的时间大于扫描周期，这个条件才能被PLC接收并按程序执行。但另一方面也表明PLC对一些短时的瞬时干扰，会因响应滞后而以躲避开，有利于提高PLC的抗干扰能力。
如果某些设备需要输出对输入做出快速响应时，可采取快速响应模块、高速计数模块以及中断处理等措施来尽量减少滞后时间。
三、可编程控制器在日常生活中的应用
我们在日常培训中学习了松下可编程控制器FP1-C40的原理，并用计算机编制三相异步电动机自动控制的程序。现将控制电动机正反转和Y/ 启动的过程分析如下：
1、在计算机上利用松下PLC编写梯形图：
控制要求：按下正转启动按钮SB1，电动机正转运行，且KM1、KMY接通。2s后KMY断开，KM接通，即完成正转启动。按下停止按钮SB2，电动机停止运行。按下反转启动按钮SB3，电动机反转运行，且KM2，KMY接通。2s后KMY断开，KM接通，即完成反转启动。
2、使用现有的模块对所编写的程序进行测试；
3、根据电路的需要在动力配线盘上进行配线；
4、检查配线是否正确；
5、用导线将破裂PLC与动力配线盘连接，完成整个接线过程。
四、结论
可编程控制器在日常的生活中发挥着越来越重要的作用，我们在培训中也着重学习了这一块的内容。通过学习，使我们更加了解可编程控制器，更好的运用它们。■
参考文献
1.常斗南.可编程序控制器 机械工业出版社 1998.7