西門子CPU224XP中央處理器6ES7214-2AS23-0XB8

    可編程控制器的10項招標指標1968年，美國通用汽車公司（GM）根據(jù)多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌的戰(zhàn)略思想，以降低生產(chǎn)成本，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期為設想，針對汽當時車生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)現(xiàn)狀：工裝基本上由繼電器控制裝置構成。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝，因而繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設計和安裝，這不僅費時、費工、費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，希望用新的控制裝置來取代繼電器控制裝置，并提出了以下10項招標指標：
  ①在使用者的工廠里，能以最短的中斷服務時間，迅速、方便地對其控制的硬件和設備進行編程及重新進行程序的設計。
  ②所有的系統(tǒng)組件必須能在工廠內(nèi)無特殊支持的設備、硬件及環(huán)境條件下進行。
  ③系統(tǒng)的維修必須簡單易行。在系統(tǒng)中應設計有狀態(tài)指示器及插入式模塊，以便在在最短的停車時間內(nèi)使維修和故障診斷變得簡單易行；
  ④裝置的體積應小于原繼電器控制柜的體積，它的能耗也應較??；
  ⑤必須能與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進行通信，以便監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)和運行情況。
  ⑥輸入開關量可以是已有的標準控制系統(tǒng)的按鈕和限位開關的交流115V(注：美國電網(wǎng)電壓為115V，我們中國是AC220V)；
  ⑦輸出的驅(qū)動信號都必須能驅(qū)動以交流運行的電動機驅(qū)動器和電磁閥線圈，每個輸出量將設計為可開停和連續(xù)操縱具有交流115V，2A以下容量的電磁閥等負載設備。
  ⑧具有靈活的擴展能力。在擴展時，必須能以最小的系統(tǒng)變動及最短的更換、停頓時間，使原有裝置從系統(tǒng)的最小配置擴展到系統(tǒng)的大配置。
  ⑨在購買和安裝費用上應有與原有繼電器控制和固態(tài)邏輯控制系統(tǒng)的競爭力，即有高的性價比。
  ⑩用戶存儲器容量至少在4KB1以上（根據(jù)當時汽車裝配廠的要求）
三、PLC的基本結構
   PLC主要由控制單元（CPU）、存儲器（RAM或ROM或 ）輸入輸出模塊（I/O）部分、電源和編程設備組成，有的PLC還可以配備特殊功能模塊，用來完成某些特殊的任務。術語“體系結構"是指PLC的硬件，或軟件，或者二者的結合。開放式的體系結構，是指系統(tǒng)使用現(xiàn)成的標準組件，能方便的與其它生產(chǎn)廠家的設備和程序兼容。封閉的體系結構是指該系統(tǒng)為專用的并且與其他系統(tǒng)不兼容。目前，大多數(shù)PLC系統(tǒng)從本質(zhì)上講都是封閉的系統(tǒng)，所以使用時必須確定所選用的硬件和軟件與所使用的PLC是兼容的。
1.控制單元CPU
   CPU是PLC的“大腦"，通常由一個微處理器和一個存儲器組成。微處理器實現(xiàn)邏輯處理和控制各模塊間通信的功能，不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存由微處理器完成的邏輯操作的結果（程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)）。  
2.I/O模塊
  I/O系統(tǒng)構成了現(xiàn)場設備與控制器連接的接口，作用就是從使現(xiàn)場接收到的信號或送到現(xiàn)場的信號達到處理器的要求。輸入(1nput)模塊和輸出(Output)模塊簡稱為I／O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。開關量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關、數(shù)字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等過來的開關量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流、電壓信號。
3.編程器設備 （或稱編程終端）
   編程設備用來向存儲器中寫入程序，并用它進行編輯、檢查、修改和監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維護。個人計算機（PC）是的編程設備。使用編程軟件可以在計算機的屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實現(xiàn)不同編程語言的相互轉換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計算機。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡，還可以實現(xiàn)遠程編程和傳送。
4．電源  
   PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關電源為各模塊提供DC 5V，±12V，24V等直流電源。小型PLC一般都可以為輸入電路和外部的電子傳感器(如接近開關)提供24V直流電源，驅(qū)動PLC負載的直流電源一般由用戶提供。
  （ 關于PLC的硬件結構和軟件體系敬請參閱第二講內(nèi)容。）
4.四、 PLC的工作原理
1、PLC替換
   PLC是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器等等。這種用計算機程序?qū)崿F(xiàn)的“欺繼電器"，與繼電器系統(tǒng)中的物理繼電器在功能上有某些相似之處。
2、PLC的工作原理分析
   它的工作有兩個要點：入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)。入出信息變換主要由運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。既有系統(tǒng)程序（這程序又稱監(jiān)控程序，或操作系統(tǒng)），又有用戶程序。系統(tǒng)程序為用戶程序提供編輯與運行平臺，同時，還進行必要的公共處理，如自檢，I/O刷新，與外設、上位計算機或其它PLC通訊等處理。用戶程序由用戶按照控制的要求進行設計。什么樣的控制，就有什么樣的用戶程序?？煽课锢韺崿F(xiàn)主要通過輸入（I， bbbbb）及輸出（O， OUTPUT）電路。
   簡單地說，PLC工作過程是：輸入刷新---運行用戶程序---輸出刷新，再輸入刷新---再運行用戶程序---再輸出刷新……停止地循環(huán)反復地進行此外，PLC上電后，也要進行系統(tǒng)自檢及內(nèi)存的初始化工作，為PLC的正常運行做好準備。用這種不斷地重復運行程序以實現(xiàn)控制，稱掃描方式工作。