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式中的加號(hào)表示邏輯或，乘號(hào)表示邏輯與，上畫(huà)線表示“非”運(yùn)算。

 PLC有兩種基本的工作模式，即運(yùn)行(RUN)模式與停止(STOP)模式。在運(yùn)行模式，PLC通過(guò)反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到STOP工作模式。

除了執(zhí)行用戶程序外，在每次循環(huán)過(guò)程中， PLC還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個(gè)階段（見(jiàn)圖1-5）。PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度*，從外部輸入-輸出關(guān)系來(lái)看，處理過(guò)程似乎是同時(shí)完成的。

在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU．模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些其它內(nèi)部工作。

在通信服務(wù)階段，PLC與其它的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。

  當(dāng)PLC處于停止(STOP)模式時(shí)，只執(zhí)行以上的操作。PLC處于運(yùn)行(RUN)模式時(shí)，還要完成另外三個(gè)階段的操作。

    在PLC的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。PLC梯形圖中的其他編程元件也有對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。

   在輸入處理階段，PLC把所有外部輸入電路的接通，斷開(kāi)狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。 外部輸入電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為l狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。外部輸入觸點(diǎn)電路斷開(kāi)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)接通。

    某一編程元件對(duì)應(yīng)的映像寄存器為l狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為ON，映像寄存器為0狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為OFF。

    在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變，輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。

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學(xué)習(xí)PLC的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

一、項(xiàng)目所需設(shè)備、工具、材料

表1  項(xiàng)目所需設(shè)備、工具、材料

二、 訓(xùn)練內(nèi)容

按照前面的例子完成接線、輸入程序，按照要求進(jìn)行觀察。

1、項(xiàng)目描述

（1）按照提供的PLC原理接線圖完成接線；

（2）將提供的參考程序?qū)懭隤LC；

（3）根據(jù)操作步驟操作，觀察輸入、輸出設(shè)備的狀態(tài)。通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)視畫(huà)面，觀察并記錄各元件的狀態(tài)，并畫(huà)出時(shí)序圖；

（4）結(jié)合PLC程序執(zhí)行過(guò)程，分析程序結(jié)果。

2 、實(shí)訓(xùn)要求

2.1 接線圖與控制程序

按照?qǐng)D1，完成PLC控制系統(tǒng)的硬件連接。圖中由于脈沖信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)與按鈕輸入信號(hào)不同，因此，不能共用一個(gè)COM端。

按照?qǐng)D2提供的梯形圖，利用計(jì)算機(jī)或手持編程器寫(xiě)入PLC。

2.2 觀察要求

利用以上程序觀察并認(rèn)識(shí)程序的掃描周期和執(zhí)行過(guò)程。

（1）調(diào)整編碼器的頻率至1KHZ。按下開(kāi)關(guān)SB1，這時(shí)，程序中的定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，而X0的上升沿使計(jì)數(shù)器的初始值復(fù)位，當(dāng)前值為0。計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)輸入的脈沖數(shù)。1s鐘后，定時(shí)時(shí)間到，計(jì)數(shù)停止。觀察此時(shí)的計(jì)數(shù)器當(dāng)前值是多少。從表面看，當(dāng)前值應(yīng)在1000左右，但實(shí)際上的當(dāng)前值會(huì)少得多，為什么？

（2）調(diào)整編碼器的頻率至20HZ。重復(fù)（1）的操作，觀察計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，與（1）有什么不同？為什么？

（3）斷開(kāi)SB1，關(guān)閉編碼器電源，按下開(kāi)關(guān)SB2，兩個(gè)指示燈為什么只亮一個(gè)？結(jié)合程序執(zhí)行過(guò)程分析原因。

3 時(shí)序圖分析

按下開(kāi)關(guān)以后，部分繼電器時(shí)序圖如圖3所示。根據(jù)觀察結(jié)果，補(bǔ)充其他繼電器的時(shí)序圖。

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繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理及其在電機(jī)控制中的應(yīng)用舉例

一、繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理

      圖l-2a是繼電器結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由電磁線圈、鐵心、觸點(diǎn)和復(fù)位彈簧組成。繼電器有兩種不同的觸點(diǎn)，在線圈斷電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的觸點(diǎn)稱為常開(kāi)觸點(diǎn)(如圖1-2中的觸3，4)，處于閉合狀態(tài)的觸點(diǎn)稱為常閉觸點(diǎn)(如圖1-2中的觸點(diǎn)1，2)。

當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生磁力，吸引銜鐵，使常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。線圈電流消失后，復(fù)位彈簧使銜鐵返回原來(lái)的位置，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。圖l-2b是繼電器的線圈、常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)在電路圖中的符號(hào)。一只繼電器可能有若干對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。在繼電器電路圖中，一般用相同的由字母、數(shù)字組成的文字符號(hào)(如KA2)來(lái)標(biāo)注同一個(gè)繼電器的線圈和觸點(diǎn)。

二、接觸器在電機(jī)控制中的應(yīng)用

      圖1—3是用交流接觸器控制異步電動(dòng)機(jī)的主電路、控制電路和有關(guān)的波形圖。接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理與繼電器的基本相同，區(qū)別僅在于繼電器觸點(diǎn)的額定電流較小，而接觸器是用來(lái)控制大電流負(fù)載的，例如它可以控制額定電流為幾十安至幾千安的異步電動(dòng)機(jī)。按下起動(dòng)按鈕SBl，它的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，電流經(jīng)過(guò)SBl的常開(kāi)觸點(diǎn)和停止按鈕SB2、作過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)，流過(guò)交流接觸器KM的線圈，接觸器的銜鐵被吸合，使主電路中的3對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，異步電動(dòng)機(jī)M的三相電源被接通，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，控制電路中接觸器KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)同時(shí)接通。放開(kāi)起動(dòng)按鈕后，SBl的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，電流經(jīng)KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)和SB2、FR的’常閉觸點(diǎn)流過(guò)KM的線圈，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的這種功能稱為“自鎖”或“自保持”，它使繼電器電路具有類似于R-S觸發(fā)器的記憶功能。

在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)按停止按鈕SB2，它的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KM的線圈失電，KM的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，異步電動(dòng)機(jī)的三相電源被切斷，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行i同時(shí)控制電路中KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)。當(dāng)停止按鈕SB2被放開(kāi)，其常閉觸點(diǎn)閉合后，KM的線圈仍然失電，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)保持停止運(yùn)行狀態(tài)。圖1.3給出了有關(guān)信號(hào)的波形圖，圖中用高電平表示1狀態(tài)(線圈通電、按鈕被按下)，用低電平表示0狀態(tài)(線圈斷電、按鈕被放開(kāi))。

    圖1.3中的控制電路在繼電器系統(tǒng)和PLC的梯形圖中被大量使用，它被稱為“起動(dòng)-保持-停止”電路，或簡(jiǎn)稱為“起保停”電路。

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使用繼電器電路或PLC的梯形圖實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的邏輯運(yùn)算

 使用繼電器電路或PLC的梯形圖可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的邏輯運(yùn)算。圖1—4的上面是PLC的梯形圖，梯形圖中某些編程元件(如輸出繼電器和輔助繼電器)的線圈“通電”時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱該編程元件為1狀態(tài)。當(dāng)它們的線圈“斷電"時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合，稱該編程元件為0狀態(tài)。

        圖1—4中的A，B為輸入邏輯變量，M為輸出邏輯變量，它們之間的“與”、“或”、“非”邏輯運(yùn)算關(guān)系如表1．1所示。用繼電器電路或梯形圖可以實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算，觸點(diǎn)的串聯(lián)可實(shí)現(xiàn)“與”運(yùn)算，觸點(diǎn)的并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)“或”運(yùn)算，用常閉觸點(diǎn)控制線圈可實(shí)現(xiàn)“非”運(yùn)算(見(jiàn)圖1-4)。多個(gè)觸點(diǎn)的串、并聯(lián)電路可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，例如圖l-3中的繼電器電路實(shí)現(xiàn)的邏輯運(yùn)算可用邏輯代數(shù)表達(dá)式表示為

KM=(SBI+KM)·SB2·FR