1、? ? ? ? ? ?!?www.PLcW 目 录 第 1 章 可编程控制器概述.11.1 可编程控?器的产生.1 1.2 可编程控?器的定义.2 1.3 可编程控?器的主要功能.2 1.4 PCC 的特点.3 1.5 PCC 与其他工业控?装置的比较.5 1.5.1 PCC 与继电器控?系统的比较.5 1.5.2 PCC 与微型计算机的比较.6 1.5.3 PCC 与单板机的比较.7 1.5.4 PCC 与集散系统比较.7 1.6 PCC 的发展趋势.7 思考题与?习题.8 第 2 章 可编程计算机控制器的原理、系统设计与配置.9 2.1 可编程控?器的?成及其各部?的功能.9 2.1.1
2、可编程控?器的基本?成.9 2.1.2 可编程计算机控?器各?成部?的功能.10 2.2 可编程计算机控?器的结构形式.12 2.2.1 单元式结构.13 2.2.2 模块式结构.13 2.2.3 叠装式结构.14 2.3 可编程控?器的工作过程.14 2.3.1 大中型 PCC 的工作过程.15 2.3.2 小型 PCC 工作过程.17 2.3.3 输入/输出响?的滞后现象.17 2.4 B&R 2000 PCC 硬件简介.19 2.4.1 概述.19 2.4.2 可编程计算机控?器硬件结构.20 2.5 常用 I/O 模块.23 2.5.1 数字量输入模块?DI?.23 2.5.2 数字量
3、输出模块?DO?.25 2.5.3 模拟量输入模块?AI?.27 2.5.4 模拟量输出模块?AO?.29 2.5.5 数字量混合模块和模拟量混合模块.30 www.PLcW 2.6 X20 系统和 X67 系统.30 2.6.1 X20 系统.31 2.6.2 X67 系统.32 2.7 B&R2000 PCC 控?系统的硬件配置.33 思考题与?习题.39 第 3 章 编程系统与程序开发.40 3.1 概述.40 3.1.1 编程语言.40 3.1.2 ?件结构.41 3.2 B&R 编程系统结构.41 3.2.1 B&R 编程系统结构.41 3.2.2 编程?件.43 3.3 ?时多任务
4、操作系统与 I/O 处理.44 3.3.1 ?时多任务操作系统.44 3.3.2 I/O 处理.53 3.4 Automation Studio 简介.55 3.4.1 Automation Studio 界面.55 3.4.2 创建一个简单的?用程序.61 3.5 Automation Studio 编程基础.70 3.5.1 基本概念.70 3.6 梯形图.76 3.6.1 概述.76 3.6.2 梯形图语言.79 3.6.3 梯形图指?.82 3.6.4 梯形图指?可实现的基本逻辑功能.87 3.6.5 功能块的使用.89 3.6.6 Watch?变量监测?.91 3.6.7 据类型转换
5、.93 3.7 Automation Basic.97 3.7.1 指?.97 3.7.2 数? Arrays.118 3.7.3 初始值.120 3.8 ANSI C 编程语言简介.121 3.8.1 简介.121 3.8.2 变量定义.123 3.8.3 变量声明.126 3.8.4 数据类型.128 3.8.5 Line Coverage.129 3.8.6 函数.130 3.8.7 使用 B&R ?.137 ? VI ? www.PLcW 3.8.8 编译信息.139 3.9 函数的调用.141 3.9.1 概述.142 3.9.2 函数的类型.146 3.10 自?用户函数?.153
6、 3.10.1 创建用户功能块 FBK 的步骤.153 3.10.2 创建实例.156 3.11 时间功能函数.158 3.11.1 时间元素.159 3.11.2 时间标志.160 3.11.3 时间测量.161 思考题与?习题.166 第 4 章 可编程计算机控制器的高级编程技术.171 4.1 数据处理.171 4.1.1 数据类型及寻址方式.171 4.1.2 数据模块.179 4.2 中断和例外.192 4.2.1 中断任务.192 4.2.2 例外任务.193 4.3 初始化程序.202 4.4 TPU 的原理及?用.202 4.4.1 TPU 概述.202 4.4.2 TPU 硬
7、件模块的使用操作方法.206 4.4.3 TPU 功能模块在编程语言中的?用.209 4.4.4 TPU 在水?机调速器测频测相中的?用实例.214 第 5 章 网络通信与现场总线.217 5.1 网络与现场总线.217 5.1.1 计算机网络概述.217 5.1.2 现场总线.222 5.1.3 PCC 的网络通信.224 5.2 本地 I/O 扩展和?程 I/O.225 5.2.1 本地 I/O 扩展.225 5.2.2 ?程 I/O 扩展.227 5.3 局域网 CAN.229 5.3.1 CAN 总线的?层结构.230 5.3.2 LLC 子层的功能及帧结构.231 5.3.3 MAC
8、 子层的功能及帧结构.232 5.3.4 MAC 子层的功能.236 ? VII ? www.PLcW 5.3.5 物理层结构极其功能.239 5.3.6 B&R 2000 系列产品的 CAN 通信.239 5.4 过程现场总线 Profibus.248 5.4.1 Profibus 的拓扑结构及传输机?.248 5.4.2 PCC 的 Profibus FMS 通信.249 5.5 帧驱动器 Frame Driver.257 5.6 ?太网 Ethernet.270 5.6.1 ?太网的硬件.270 5.6.2 ?太网的?件?成.271 5.7 Ethernet Powerlink.275
9、5.7.1 概述.275 5.7.2 Ethernet Powerlink I/O 的操作.278 5.8 B&R Automation NET.279 5.8.1 PVI.280 5.8.2 网络连接.281 5.8.3 Ethernet.286 5.8.4 路由.286 5.8.5 PCC 控?器之间自由网络路由的通信.288 第 6 章 可编程计算机控制器的调试和项目维护.295 6.1 项目的维护和诊断.295 6.6.1 系统记录本?Log book?.295 6.1.2 系统监测器?System Monitor?.296 6.1.3 启动模式.305 6.2 ?程维护功能.307
10、6.2.1 MODEM.307 6.2.2 Internet 和?号.308 6.2.3 ?程 PVI.308 第 7 章 可编程控制器的典型工程应用.311 7.1 PCC 控?系统的设计.311 7.1.1 PCC 控?系统的类型.311 7.1.2 PCC 控?系统设计的基本原则.315 7.1.3 PCC 控?系统设计的基本内容.315 7.1.4 PCC 控?系统设计的步骤.315 7.1.5 PCC 程序设计步骤.316 7.1.6 PCC 控?系统设计任务书的确定.316 7.1.7 PCC 模块选?的准则.318 7.1.8 PCC 控?系统的调试与测试.319 7.1.9 P
11、CC 控?系统的可靠性设计.320 ? VIII ? www.PLcW 7.1.10 冗余系统与热备用系统.324 7.1.11 电缆设计和敷设.324 7.2 PCC 在变电站无人值班系统中的?用实例.325 7.2.1 概况及功能要求.326 7.2.2 监控部?的设计与实现.327 7.2.3 主站?SCADA?子系统功能实现.335 7.2.4 主站?SCADA?子系统特性.338 7.2.5 监控子系统 PCC 模块特性.339 7.3 PCC 在织机设备上的?用实例.341 7.4 PCC 在塑料管材生产线中的?用实例.343 7.4.1 概述.343 7.4.2 PCC 塑料管材
12、控?系统典型解决方案.343 7.4.3 PCC 塑料管材生产控?任务的实现.345 7.5 PCC 在自动洗车系统中的?用实例.347 7.5.1 自动洗车系统的结构及工作过程.348 7.5.2 使用继电器控?的硬件接线.349 7.5.3 使用 B&R PLC 实现洗车系统的自动控?.350 7.6 PCC 在在包装及印?设备上的的?用实例.354 7.7 PCC 在热收缩薄膜包装机中的?用实例.356 7.7.1 膜包机的硬件机构.356 7.7.2 控?系统.357 7.7.3 现场总线?CAN BUS?.357 7.7.4 基本运动控?.357 7.7.5 同步运动控?.358 7
13、.7.6 虚轴概念.359 7.7.7 控?过程中的功能实现.359 7.7.8 白膜的送?.359 7.7.9 ?瓶.360 7.7.10 入口?瓶与热通道出瓶.360 7.7.11 彩膜送?的探讨.360 7.8 PCC 在新疆苇湖梁热电联产热网工程监控系统的?用实例.361 7.8.1 系统综述.361 7.8.2 监控中心.366 7.8.3 通信?件编?.368 7.9 PCC 在智能楼宇控?系统?IBAS?的?用实例.373 附录 A 术语与定义.378 附录 B 指令表 IL 编程语言指令结构与常用指令.380 附录 C Automation Basic 关键字和操作符.385
14、参考文献.387 ? IX ? www.PLcW 第 1 章 可编程控制器概述 ?编程控?器因早期?要应用于开关量的逻?控?，故?最初被?编程逻?控?器?Programmable Logic Controller? ，简? PLC?的?编程控?器已经发展到?微处理器?基础，高度集?化的工业控?装置，它是计算机?术?工业控?术相结合的控?设备? 1.1 可编程控制器的产生 在 20 世纪 60 ?初期，?序控?器?要是由继电器组?，由?构?的控?系统都是按预?规定的时间或条?序地工作，若要改?控?序就?改?控?器的硬?接线，?仅阻碍了产品更新换?的周期，而?于比较复杂的控?系统来说，?但设计?困
15、难，而?靠性?高，查?和排除故障也往往是费时和困难的? 1968 ?，美?最大的汽车?商通用汽车公?GM?了?应汽车型?的?断翻新，想?求一种新方法，?便尽?能地减少重新设计和重新接线的工作，?而降?本?缩短周期?了用新的控?装置?继电器控?装置，通用汽车公?在公开招标中?出了十?招标指标，即? ?1?编程方便，?场?修改程序? ?2?维修方便，采用模块化结构? ?3?靠性高于继电器控?装置? ?4?体?小于继电器控?装置? ?5?数据?直接?入管理计算机? ?6?本?继电器控?装置竞争? ?7?直接用 115 V 交流输入? ?8?输出? 115 V，2 A ?，能直接驱?电磁阀?接触器等?
16、 ?9?通用性强，易于扩展? ?10?用户程序?储器容量?扩展到 4 KB? 1969 ?，美?数?设备公?DEC?研?第一? PLC，应用于美?通用汽车自?装配生产线?，?得了极大的? ?种新型的工业控?装置?简单易懂?操作方便?靠性高?体?小?于在工业化的?境?运行?使用寿命长等一系列优点，迅?地在各工业领域被广泛使用?1971 ?，?本?美?引进了?新?术?1973 ?，西欧?家也相继研?了?编程控?器? 1974 ?开始研?引进，1977 ?开始生产并?入使用?目前，?编程控?器已?增长?度最快的工业控?设备? www.PLcW可编程计算机控制器技术 2 1.2 可编程控制器的定义 ?
17、编程控?器出?，?混乱，而?由于?初期在?能?只能进行逻?控?，因?被?编程逻?控?器?随着?术的发展，一些厂商采用微处理器?MPU?作?编程控?器的中央处理单元?CPU? ，使?编程控?器?仅?进行逻?控?，而?模拟量进行控?了使?一新型工业控?装置的生产和发展标准化，美?电气?商协会?National Electrical Manufacturers Association，简? NEMA?于 1980 ?将它?式命?编程控?器?Programmable Controller，简? PC? ?PC 的定?如? ?PC 是一种数?式的电子装置，它使用了?编程序的?储器来?储指?，能完?逻?序
18、?计时?计数和算术运算等?能，并通过数?或类似的输入/输出模块，?控?各种机?或生产过程? ? ?际电工委员会?IEC?于 1985 ?在?颁布的?编程控?器标准草案第二稿中，又给PC 作了如?定? ?编程控?器是一种数?运算操作的电子系统，?在工业?境?应用而设计，它采用?编程序的?储器，用于?内部?储执行逻?运算?序控?定时?计数和算术运算等操作指?， 并通过数?式? 模拟式的输入/输出控?各种类型的机?或生产过程?编程控?器及?有关外部设备，都按易于?工业控?系统联?一个整体，易于扩充?能的原则设计? ?就是说，PC 是一种特?合于工业?境的，面向工程?术人员的 ?蓝领计算机? ? 20
19、 世纪 90 ?， ?编程控?器?术随着计算机?术， 网络通信?术，自?控?术的飞?发展而?再是传统意?的?编程控?器，由于?数学处理能力，网络通信能力，智能控?能力等得到发展，因?，1994 ?开始被?编程计算机控?器?Programmable Computer Controller，简? PCC? ? 1.3 可编程控制器的主要功能 随着 PCC 的?断发展，它? 3C ?术?Computer，Control，Communication?渐融?一体?目前的 PCC 已?小规模的单机?序控?，发展到包括过程控?置控?等场合的?有控?领域，并能组?工厂自?化的 PCC 综合控?系统?PCC 的
20、?要?能如? 1开关量的逻辑控制 ?是 PCC 最常用的?能，PCC 设置了?AND? ?或?OR? ?非?NOT?等逻?指?，能?传统的继电器控?系统，实?逻?控?序控?它?用于单机控?多机群控?自?化生产线的控?等?例如，注塑机?印?机?组合机床?包装流水线?电镀流水线等? 2定时控制 PCC 能?用户?供几十个甚至几千个计时器? 计时器的计时值既?由用户在编?程序时设定，也?由操作人员在工业?场通过人机?装置实时地设定?计时器的实际计时值也?通过人机?装置实时地读出和修改?例如，马达空载启?运行数?再?入额定负载?注塑机合模?经数?钟再开模等? www.PLcW第 1 章 可编程控制器概
21、述 3 3计数控制 PCC ?用户?供了几十个甚至几千个计数器，?计数设定值的设定方式类似于计时器?一般计数器的计数频率较?，?应用在如啤酒灌装生产线的计数装箱等?若需?频率较高的信?进行计数，则需选用高?计数模块，?最高计数频率?达 500 kHz，如贝?莱公?的高?计数模块应用在电网监控系统?高次谐波的采样?析?有内部高?计数模块的 PCC， 如?菱公?的 FX 系列的 PCC， 它?供计数频率达 10 kHz 的内部高?计数器? 4过程控制 有些 PCC ?有模/数?A/D?转换和数/模?D/A?转换?能，能完?模拟量的检测?控?和调节? 例如， ?温度? 压力? 流量等连续?化的模拟量
22、的? PID ?Proportional Integral Derivative?控? 5位置控制 目前多数 PCC ?商都?供拖?进电机或伺服电机的单轴或多轴控?模块，?一?能?广泛地应用于各种机?， 如金属?削机床? 金属?型机床? 装配机? 机器人和电?等? 6步序控制 PCC ?用户?供了若?个移?寄?器，?用于?序控?，即一道工序完?，再进行?一道工序?例如，高炉?料系统?供电保护系统?物?放?等? 7数据处理 ?的 PCC ?有数据处理?能?它能进行数学运算?矩阵运算?函数运算?逻?运算等? ?数据传递?数据转换?排序和查表?操作等?能，?能完?数据采集?析?处理?些数据?通过通信
23、接口传?到?他智能装置? 8通信和连网 新一?的 PCC 都?有通信?能? PCC 的通信包括 PCC 相互之间? PCC ?计算机?PCC ?他智能设备间的通信? PCC 系统?通用计算机?直接或通过通信处理单元?通信转接器相连构?网络，?而实?信息的交换，并?构?集中管理，?散控?的?布式控?系统，满足工厂自?化系统的发展要求? 9监控功能 PCC 能?系统异常情况进行识?记?，或在发生异常情况时自?终?运行?操作员?通过监控命?监视有关部?的运行状态，?调整定时?定数等设定值? 1.4 PCC 的特点 PCC 之?能?当今增长?度最快的工业自?控?设备， 是由于它?备了许多独特的优点?它
24、较好地解?了工业控?领域普遍关心的?靠?安全?灵活?方便?经济等?题? www.PLcW可编程计算机控制器技术 4 PCC 的?要特点如? 1可靠?高、抗干扰能力强 高?靠性是 PCC 最突出的特点之一，PCC 的?均无故障时间?MTBF?达几十万小时?由于工业生产过程经常昼夜连续，工业?场?境恶劣，各种电磁?扰特?重?针?些情况，PCC 采?了一系列措施，?要方法是?有输入/输出?I/O?接口电路均采用?电隔离，有效地抑?了外部?扰源? PCC 的影响? ?1?各输入端均采用 R-C 滤波器，?滤波时间常数一般? 1020 ms，?于一些高?输入端则采用数?滤波，?滤波时间常数?用指?设定?
25、 ?2?各模块均采用屏蔽措施，防?射?扰? ?3?采用优良的开关电源? ?4?器?进行?格的筛选? ?5?有自诊断?能，一?电源或软?硬?发生异常情况，CPU 立即采?措施防?故障扩大? ?6? 大型 PCC ?采?双 CPU 构?冗余结构或由?个 CPU 构?表?系统， 使?靠性进一?高?目前的 PCC ?幅值? 1000 V，?升时间? 1ms，脉?宽度? 1s 的?扰脉?由于 PCC ?连续工作几十万小时无故障，工业界?之?无故障设备，故?在的 PCC 性能指标?再列出 MTBF 了? 2编程简单易学 PCC 编程?采用类似于继电器控?线路的?形?，但由于?控?要求?益复杂，简单的?形?
26、已?能完?复杂的控?算法及工艺要求，?时，随着 IT ?术的普及，高级语言?渐引入 PCC 的编程语言中，如?Basic，ANSIC 等?于企业中一般的电气?术人员和?术工人，由于?种面向生产?面向用户的编程方式，?常用的微机语言相比更容易被接?，故?形?被?面向?蓝领的编程语言? ，PCC 也被?蓝领计算机? ?尽管?的 PCC 也用高级语言编?复杂的程序，但?形?广泛地被使用? 3设计、安装容易，调试周期短，维护简单 PCC 已实?了产品的系列化?标准化?通用化，设计者?在规格繁多?品种齐全的PCC 产品中选用高性?比的产品? PCC 用软?能?了继电器控?系统中大量的中间继电器?时间继电
27、器?记数器等器?，?而使控?柜的设计?安装接线工作量大?减少?用户程序的大部?在实验室模拟进行，调试好?再将 PCC 控?系统放到生产?场联机调试，?样既快?又安全方便，?而大大缩短了设计和调试周期?在用户维修方面，由于PCC 本身的故障率极?，维修的工作量很小，而?各种模块?均有运行状态和故障状态指示灯，便于用户了解运行情况和查?故障?又由于许多 PCC 采用模块式结构，因?一?某模块发生故障，用户?通过更换模块的?法，使系统迅?恢复运行?有些 PCC 如贝?莱的产品?允许带电插拔 I/O 模块，但?允许带电插拔系统模块? www.PLcW第 1 章 可编程控制器概述 5 4模块品种丰富、通
28、用?好、功能强大 除了单元式小型 PCC 外，多数 PCC 均采用模块式结构，并形?大?中?小系列产品?常见的模块有各类电源模块?CPU 模块?直流 I/O 模块?交流 I/O 模块?温度模块?数?量混合模块?模拟量混合模块?网络模块?接口模块?定?模块?PID 模块?空模块?高?记数模块?鼓序列发生器模块等?的 PCC ?有工业控?要求的各种控?能，它既?控?单?设备， 又?控?一条生产线或全部生产工艺过程? PCC ?有通信连网?能，?相?或?厂家和类型的 PCC 连网，并?机通信构?布式控?系统?兼容性的优劣是判? PCC 产品性能?量的标准之一? 5体积小、能耗低 ?奥地利贝?莱公?
29、2005 系列的 PCC 机?例，若选用电源模块 PS794，开关量模块DI477?32 路输入，?耗 1.5W? ，DO479?16 路输出，?耗 1 W? ，模拟量模块 AI350?8 路输入， ?耗 5 W? ， AO350 ?8 路输出， ?耗 5 W? ， 整个外形尺? 165 mm360 mm123 mm?由于?体?小，重量轻，很容易装入机?设备内部，是实?机电一体化的理想控?设备? 1.5 PCC 与其他工业控制装置的比较 1.5.1 PCC 与继电器控制系统的比较 ?几个方面说明了 PCC ?传统的继电器控?系统已?然?势? 1控制方式 继电器的控?是采用硬?接线实?的，它是利
30、用继电器机?触点的串联或并联及延时继电器的滞?作等组合形?控?逻?，只能完?既定的逻?控?连线多而复杂，?体?大，?耗大，一?系统设计?完?，再想改?或增?能将十?困难?外，继电器触点数目有限，?灵活性和扩展性也很差?而 PCC 采用?储逻?，?控?逻?是?程序方式?储在内?中，要改?控?逻?，只需改?程序即?，故?软接线? ?由于?连线少，体?小，? PCC 中每只软继电器的触点理论?使用无限次，因而?灵活性和扩展性极佳?又由于 PCC 是由大规模集?电路组?，?耗很小? 2控制速度 继电器控?逻?是依靠触点的机?作实?控?，?工作频率?，触点的开合?作一般在几十毫?，?外机?触点?会出?象
31、?而 PCC 是由程序指?控?半?体电路来实?控?，?度极快，一般一条用户指?的执行时间在微?数量级?PCC 内部?有?格的?，?会出?题? 3延时控制 继电器控?系统是靠时间继电器的滞?作实?延时控?，而时间继电器定时精度?高，易?境温度和湿度的影响，调整时间困难?PCC 用半?体集?电路做定时器，时基 www.PLcW可编程计算机控制器技术 6 脉?由晶体振荡器产生，精度高，用户?根据需要在程序中设定定时值，定时精度小于 10 ms，定时时间?境影响? 4其他控制方式 继电器控?系统一般只能进行开关量的逻?控?，?没有计数?能?PCC 除了能进行开关量逻?控?外，?能?模拟量进行控?，而?
32、能完?多种复杂控? 5设计与施工 用继电器实?一?控?工程，由于?设计?施工?调试?依次进行，因而周期长，?修改困难，工程?大，?一点就?突出?用 PCC 完?一?控?工程，在系统设计完?，?场施工和控?逻?的设计?时进行，?周期短，?调试和修改都很方便? 6可靠?和可维护? 继电器控?系统使用了大量的机?触点，连线也多?由于触点的开?会?到电弧的损坏，?有机?磨损，因而寿命短，?靠性和维护性都差?而 PCC 采用微电子?术，大量的开关?作由无触点的半?体电路来完?，因?寿命长，?靠性高?又由于 PCC ?有自检和监测?能，?场调试和维护?供了方便? 7价格 使用继电器控?格便宜，而用 PCC
33、 ?格较高?但若把维护费用?故障?的停产损失等因素考虑进去，使用 PCC ?能更?合理? 1.5.2 PCC 与微型计算机的比较 1应用范围 微机除了用于控?领域外，?要用于?学计算，数据处理，计算机通信等方面?而PC 则?要用于工业控? 2使用环境 微机?境要求较高，一般要在?扰小，?有一定温度和湿度要求的机?内使用?而PCC ?应于工程?场?境? 3输入和输出 微机系统的 I/O 设备?机之间采用微电联系，一般?需电气隔离，但外部控?信?需经 A/D，D/A 转换?方?微机相连?PCC 一般?控?强电设备，无需再做 A/D，D/A转换接口，?由于 PCC 内部有?质电耦合电路进行电气隔离，
34、输出采用继电器?控硅或大?率晶体管进行?率放大，因而?直接驱?执行机构? 4程序设计 微机?有丰富的程序设计语言，要求使用者?有一定的计算机硬?和软?知识?PC www.PLcW第 1 章 可编程控制器概述 7 有面向工程?术人员的?形?语言和语?表，一些高级 PCC ?有高级编程语言? 5系统功能 微机系统一般配有较强的系统软?，并有丰富的应用软?，而 PCC 的软?则相?简单? 6运算速度和存储容量 微机运算?度快，一般?微?级，?应大的系统软?和丰富的应用软?，?储容量很大?PCC 因接口的响应?度慢而影响数据处理?度，PCC 的软?少，编程也短，内?容量小? 1.5.3 PCC 与单板
35、机的比较 1单板机的优点 单板机结构简单，?格便宜，一般用于数据采集，数据处理和工业控?，它在数据采集和数据处理方面优于 PCC?但它? PCC 相比?有一些缺点? 2单板机的缺点 ?1?如 PCC 容易掌握?单板机一般用机器指?或?记符编程，要求设计者?有一定的计算机硬?和软?知识? ?2?如 PCC 使用简单?用单板机来实?自?控?，一般要在输入?输出接口?做大量的工作?例如，要考虑?场?单板机的连接，接口的扩展，输入/输出信?的处理，接口的工作方式等?调试也比较麻烦? ?3?如 PCC ?靠?用单板机进行工业控?，?突出?题在于?扰能力差，?靠性? 1.5.4 PCC 与集散系统比较 ?
36、1?PCC 是由继电器逻?控?发展而来的，而集散系统?DCS?是由回路仪表控?发展而来，但?者的发展均?计算机控?术有关? ?2?早期的 PCC 在开关量控?序控?方面有一定优势，而集散系统在回路调节?模拟量控?方面有一定的优势? 今?，二者相互渗?，互?补充?PCC ? DCS 的差?已?明显，它们都能构?复杂的?级控?，?势来看，二者的统一将组?全?布式计算机控?系统? 1.6 PCC 的发展趋势 PC ?生至今，虽然只有 30 多?的历史，但?发展势头迅猛?如今?们会发?工业自?化领域的新术语层出?穷?如?PC?IPC?工业控?计算机? ?DCS?计算机集散控?系统? ? PCC ?编程
37、计算机控?器? ? PCS ?过程控?系统? ? FCS ?场总线控?系统? ? www.PLcW可编程计算机控制器技术 8 若用 PC 来表述当今的?编程控?系统已?再合?，?是因?中已溶入了工业计算机和计算机集散系统的特点?贝?莱公?已于 1994 ?首次?出了?编程计算机控?器质质PCC?Programmable Computer Controller? ?的概念，SIEMENS 公?出了?过程控?系统质质PCS?Process Control System? ?的概念?今?，PCC ?要朝如?几个方面发展? 1大型网络化 今?的 PCC 将?有 DCS 系统的?能? 网络化和强化通信能
38、力是 PCC 的一个重要发展?势?PCC 构?的网络将由多个 PCC，多个 I/O 模块相连，并?工业计算机?网等相连构?整个工厂的自?控?系统?场总线?术?如?Profibus?在工业控?中将会得到?来?广泛的应用? 2模块种类将丰富多彩 ?了?应各种特殊?能的需要，各种智能模块将层出?穷?智能模块是?微处理器?基础的?能部?，它们的 CPU ? PCC 的 CPU 并行工作，占用?机的 CPU 时间很少，有利于?高 PCC 的扫?度和完?特殊的控?要求? 3高可靠? 一些特定的?境和条?要求自?化系统有很高的?靠性， 因而自诊断?术? 冗余?术? 容错?术在 PCC 中得到广泛的应用?如?
39、贝?莱的产品?方便地实?重或多重冗余，?电源冗余?直接由并行插电源模块来实?，? I/O 模块在运行中?热插拔? 4良好的兼容? PCC 产品的优劣除了要看?内在?术是否优良外， ?需考察?满足?际标准化的程度和水? 标准化一方面保证了产品的出厂?量， ?一方面也保证了各厂家产品的相互兼容? 5小型化、低成本 小型 PCC 的基本特点是?格?，简单?靠，?用于回路或设备的单机控?，便于机电一体化?除?之外，小型 PCC 有灵活的组态特性，能?他机型连用? 6编程语言的高级化 除了?形?，语?表，流程?外，一些 PCC 增?了 Basic，C 等编程语言?外，将出?通用的?能更强的组态软?，进一
40、?改善开发?境，?高开发效率? 思考题与练习题 1-1 PCC ? PC?PLC 有何异?？ 1-2 PLC 的产生原因是什?？ 1-3 PCC 有哪些?要?能？ 1-4 ?传统的继电器控?相比，PCC 有哪些优点？ 1-5 ?何说在工业自?化领域中，PCC ?术将?流?术？ www.PLcW 第 2 章 可编程计算机控制器的 原理、系统设计与配置 本章首?绍 PCC 的基本?作原理?结构及?作过程?然后?绍 B&R 2000 PCC 的硬?I/O 模块及系?配置? 2.1 可编程控制器的?成及其各部分的功能 2.1.1 可编程控制器的基本?成 从广义?来说?编程计算机?器也是一种计算机?系?
41、只?过它比一般的计算机?有更?的?业过程相?接的接口和更直接的?用于?要求的编程语言?由?PCC ?计算机?系?的组?十?相似?也?有中央处理器?CPU? ?输入/输出?I/O?接口?电源等?如? 2-1 所示? 电源中央处理器输入部? 输出部? ?用户设备 来自用户设备?储器 编程器 ? 2-1 ?编程计算机?器的基本组? 由于 PCC 的中央处理器是由微处理器?单片机或?片式计算机组?储器及 I/O 部?的形式也多种多?因?也?将 PCC 的组?微型计算机?系?常用的总线结构形式表示?如? 2-2 所示? www.PLcW可编程计算机控制器技术 10 ?他PC机?视器或打?机后备电池微处理
42、器 CPU 系?程序 EPROM 用户数据 RAM 用户程序EPROM ?储器 扩展通信接口 编程器 ?能开关 和指示灯 输入滤波?电?转换?锁?输出锁?电?转换智能 I/O I/O 扩展 系?总线 ?电藕合?电藕合?继电器或晶体管来自?场 去?场 ? 2-2 ?编程计算机?器的单总线结构框? 2.1.2 可编程计算机控制器各?成部分的功能 ?面结合? 2-1? 2-2 说明各组?部?的?能? 1输入部件 输入部?是?编程计算机?器?业生产?场被?象之间的?接部?是?场信?入 PC 的桥梁?该部?接收由?元?检测元?传来的信? ?元?是指用户在?键盘?操作的一?能键?如开机?关机?调试或紧急停
43、车等按键?元?给出的信?信?检测元?的?能是检测一些物理量?如行程距离?度?置?压力?流量?液?温度?电压?电流等?在设备?作?程中的状态?并通过输入部?入 PCC ?作程序的转换等?常?的检测元?有?行程开关?限?开关?电检测开关?继电器触点及?他各类传感器等? 输入方式有两种?一种是数?量输入?也?开关量或接点输入? ?一种是模拟量输入?也?电?输入? ?后者要经过模拟/数?变换部?入?编程?器? 输入部?均带有?电耦合电路?目的是把?编程?器?外部电路隔离开来?高?编程?器的抗?扰能力?了方便?场信?接?输入部?设有输入接线端子排?了滤除信?的噪声和便于 PCC 内部?信?的处理?输入部
44、?有滤波?电?转换?信?锁?电路? 各 PCC 生产厂家都?供了多种形式的 I/O 部?或模块?供用户选用? 2输出部件 它也是 PCC ?场设备之间的?接部?能是?场设备?行?作?如电机的启?停?转?转?阀门的开和关?设备的转?移?升降等? ?于 PCC?由于希望它能直接驱?执行元?如电磁阀?微电机?接触器?灯和音响等?因?输出部?通常有一些大?率器?如机?触点式的继电器?无触点的交流开关?如?向?硅?及 www.PLcW第 2 章 可编程计算机控制器的原理、系统设计与配置 11 直流开关?如晶体?极管?等? ?输入部?类似?输出部?也有输出锁?器?显示?电?转换和输出接线端子排?输出部?或
45、模块也有多种类型供选用? 3中央处理器?CPU? ?一般的计算机?系?一?CPU 是整个 PCC 系?的?心?它按 PCC 中系?程序赋予的?能?指挥 PCC 有条?紊地?行?作?要任?有?从编程器键入的用户程序和数据的接收?储?用扫?的方式通过 I/O 部?接收?场的状态或数据?并?入输入状态表或数据?储器中?诊断电源?PCC 内部电路的?作故障和编程中的语法错误等?PCC ?入?行状态后?从?储器?条读取用户指?经过命?解释后按指?规定的任?行数据传?逻辑?算或算术?算等?据?算结果?更新有关标志?的状态和输出寄?器表的内容?经由输出部?实?输出?表打?或数据通信等?能? ?通用微型计算机
46、?同的是?PCC ?有面向电气技术人员的开发语言?通常?虚拟的输入继电器?输出继电器?中间辅?继电器?时间继电器?计数器等交给用户使用?些虚拟的继电器也?继电器?或?元? ?理论?它们?有无限的常开?常?触点?在?只能在 PCC 编程时使用?体结构?用户?明? 目前?小型 PCC ?单 CPU 系?而中型及大型 PCC ? CPU 甚?多 CPU 系?于? CPU 来说?一般?有一个?处理器和一个?处理器?处理器 CPU 是?个?心之?心?常由通用的 8 ?16 ?或 32 ?微处理器担任?如 Z80?8085?MCS51 等?处理器执行所有的编程器接口?能?视内部定时器?视扫?时间?处理?节
47、指?及?系?总线和?处理器?行?等?处理器在有的系?中也?布尔处理器?如美? TI?的 TI530 等? ?处理器采用半用户设计的?用芯片来实? ?仅使 PCC 增?了?能?高了?度?也?了 PCC 的保密性能?PCC 中?处理器的?要作用有两个?一是直接处理一些?指?从而?高了?指?的处理?度?减少了?指?处理器的压力?二是将 PCC 面向?程技术人员的编程语言?形?系?流程?等?转换?机器语言? 4存储器及存储器扩展 ?普通微机系?的?储器?能相似? PCC 的?储器也是用来?储系?和用户的程序?数据?系?程序?储器是指用来?放系?管理?用户指?解释?标准程序模块?系?调用等程序的?储器?
48、目前常用 Flash ROM 构?用户?储器用来?储用户编?的程序或用户数据?储用户程序的?用户程序?储器?常用 Flash ROM?储用户数据的?用户数据?储器?常用 RAM?防?掉电时信息的丢失?有后备电池做保? 由于 PCC 系?的?储器关系到 PCC 的性能?能由用户直接?取?因而?PCC 产品?本或使用手?中所列?储器形式及?容量系指用户?储器而言? PCC 通常将内?模块集?在 CPU 模块? 或者配置大容量的 CF ?Compact Flash? ?容量从 512KB 到 64MB? 5通信接口 ?了实?人机?或?机机?之间的?话?PCC 配有多种通信接口?PCC 通过?些通信接
49、口?操作面?打?机?他的 PCC 或计算机相? www.PLcW可编程计算机控制器技术 12 当 PCC ?打?机相?时?将过程信息?系?参数等输出打?当?操作面?相?时?将过程?像显示出来?他 PCC 相?时?组?多机系?或?网络?实?更大规模的?计算机相?时?组?多?系?实?管理相结合的综合系? 6智能 I/O 接口 ?了满足更?复?能的需要?PCC 配有多种智能 I/O 接口?例如?满足?置调节需要的?置?模块?高?脉?行计数和处理的高?计数模块等?类智能模块都有?自身的处理器系? 7I/O 扩展接口 当一个 PCC 中心单元的 I/O 点数?够用时?就要?系?行扩展?扩展接口就是用于?
50、接中心基本单元?扩展单元的? 8功能开关与指示灯 ?能开关是用来? PCC 的?作状态的?如编程?视?行开关等?指示灯有 PCC?作状态指示?电源指示?电压过?指示?行出错指示等? 9编程器 它的作用是供用户?行程序的编?编辑?调试和?视?有的编程器?打?机或 磁带机相?将用户和有关信息打?出来或?放在磁带?磁带?的信息?新装入 PCC? 编程器有简易型和智能型两类?简易型编程器只能联机编程?往往需要将?形?转化?机器语言?符后?才能?入?简易编程器一般由简易键盘和发?二极管矩?或?他显示器?组?智能编程器又?形编程器?它?联机?也?脱机编程?有 LCD?液晶显示器?或 CRT ?形显示?能?
