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[摘 要]IT产业的迅速发展，带领着人类进入了信息时代。随着计算机技术、微处理器和数字通信技术的飞速发展，可编程控制器（plc）在工业自动化部门，及其它楼宇、家庭、商业、公用事业，测试设备和农业等很多领域当中应用得越来越广泛。本文结合三菱PLC FX系列，以自动化生产中灌酒机机头为例，浅析PLC的应用。
[关键词]PLC；灌酒机；应用
中图分类号：F407.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0237-01
可编程控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体技术、数字技术、自动控制技术和网络通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。国际电工委员会ICE于1985年颁布的可编程控制器标准草案第3搞中，对可编程控制器的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器，用来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命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械设备。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计。
1 可编程控制器的结构和工作原理
1.1 基本结构
PLC主要由中央处理器、存储器、输入模块、输出模块、编程装置和电源等部分组成。
1.中央处理器
中央处理器CPU是PLC的核心部件，是其控制中枢，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。
2.存储器
存储器主要两种：RAM和ROM。用于存放系统程序及监控运行程序、用户程序、工作数据及其它所有程序。
3.输入/输出模块
输入/输出模块简称I/O模块，输入模块用来接收和采集从被控对象那里传递过来的数字量或者模拟量等各种数据信号。输出模块通常有开关量输出、脉冲输出、模拟量输出三种输出单元。
4.编程装置
编程装置用来编辑、检查和修改用户程序。编程装置分为简易编程器（手编器）和智能编程器。手编器不能直接输入和编辑梯形图，只能编辑指令表程序。但体积小、价格便宜，适合小型PLC的编程及现场调试和维修。如三菱的FX-20P-E型简易编程器。智能编程器本质上是一台专用便携式计算机。它既可联机编程，又可脱机编程。既可直接输入和编辑梯形图，又可用语句表编辑。存储、打印、上传计算机都可以。目前，也有配套的计算机辅助编程软件提供，只需要购买相应的硬件接口装置即可。
5.电源
PLC的电源模块可将220V交流电源转换成内部所需的直流电源。并可以向外部电子传感器提供24V直流电源。因此对电源模块的稳定性和抗干扰能力有较高的要求。
1.2 PLC的工作原理
PLC采用了与普通计算机工作方式差别较大的循环扫描工作方式。所谓循环扫描，就是CPU从第一条指令开始执行程序，直至运行到最后一条结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。整个过程可分为5个阶段：内部处理，通信服务，输入采样，执行程序，刷新输出。5个过程不断循环。通电之后的内部处理主要是执行故障自诊断程序。检查CPU、存储器、I/O部分等是否正常。在通信处理阶段CPU会检查智能模块是否需要通信服务，如有计算机、编程器等的通信请求，则进行相应的数据接受和发送处理。然后PLC会对各输入端进行扫描，将所有输入端的状态送到输入映像寄存器。中央处理器将逐条执行用户指令程序，并从寄存器中读取输入和输出状态，结合各软元件的数据及状态进行逻辑、算术运算。再将结果送到输出映像寄存器中。执行完最后的指令程序时，再集中把输出映像寄存器的状态转存到输出锁存器中，与其对应的是物理点输出口，这时才是PLC的实际输出，驱动外部负载。
总之，PLC的这种反复循环扫描的工作方式，它是循环地连续逐条执行程序，任一时刻它只能执行一条指令可以很好的避免几个接触器控制的触电竞争和时序失调问题，也是其区别继电器控制和微机的一大特点。
2.灌酒机的自动控制
首先，我们必须简单的了解灌酒机怎么样一个生产工艺，或者说一个空的啤酒瓶怎么样在旋转的酒缸下转一圈，转出来就装满了酒，盖上了瓶盖。
主机启动，旋转酒缸装了啤酒开始转动，啤酒不能装满，要留一半左右的空间充入二氧化碳，而且酒缸是密封的，不能有空气在里面。这样保证啤酒的新鲜度，同时还要对酒缸施加一定的压强。啤酒瓶从传送索道上一个一个过来，如果索道电眼检测到酒瓶在索道比较拥挤，主机会高速运行，酒瓶不夠或者较少，主机低速运行。主机的速度运行是由PLC发出信号控制主电机的变频器来实现。还可以用调速器控制主机变频器。如果酒缸液位低需要补充啤酒，酒泵启动补充啤酒，止瓶器电磁阀动作，挡住索道过来的酒瓶。酒缸的液位探测器检测到足够时，止瓶器开。
当酒瓶来到酒缸入口，被入口电眼检测到，就会被酒缸下面的底座托起，酒针顺势插入酒瓶底部。插入酒瓶的同时，酒针把酒缸里面的二氧化碳充入酒瓶，把瓶里的空气排出，当空气被排尽之后，瓶口也已经上升到顶住了酒缸底部。酒缸继续旋转，瓶子转到了破瓶检测光眼，如果瓶子破裂，触发了光眼的信号，破瓶吹气电磁阀动作，把碎瓶渣吹走。如果瓶子没破，酒瓶和酒缸会形成一个密闭的环境。随着酒针把酒缸的二氧化碳充入酒瓶，酒瓶的压强不断升高。当与酒缸的压强相等的时候，酒阀打开，酒缸里的酒通过酒针灌入酒瓶。啤酒装满了，酒针有个单向阀，阻止啤酒灌太满而溢出，此时酒阀关闭。
这时酒瓶也差不多转到了酒缸出口位置。这时底座下降，酒瓶从酒缸下来紧接着要压瓶盖。落盖接近开关检测到有酒瓶，装载瓶盖的振荡器会工作，把长槽里的瓶盖输送到压盖机，便可以准确的压盖了。压完瓶盖，瓶子就转出去了，到了出口输送带。出口输送带光眼检测到瓶子堵塞不动了，主机也会停止。瓶子出去之后，酒针里会有残留的泡沫，还要进行一次回气喷射，把酒缸里的二氧化碳喷些出来，把泡沫冲走。这样就转回了入口处，准备下一次的灌酒。
当然还有其它一些保护，比如急停，链轮过荷，压盖保护，护门等，还有一些控制灯光的显示，以及一些点动，自动，手动的控制，都由PLC来接收和发出指令。
在外部安装接线方面，考虑到PLC对电源稳定性的要求比较高，采用了直流稳压电源对PLC的220V供电，在PLC输出端各COM端口也采用直流稳压电源的24V作为输出。
根据灌酒机的控制电路编写的部分梯形图如下图1所示
3.结语
因为可编程控制器PLC具有功能强、可靠性高、使用方便灵活，易于编程等一系列的优点，在各领域的应用越来越广泛。近年来，随着触摸屏技术的发展，触摸屏结合PLC的应用也越来越普遍。相信在不久的将来，PLC的应用将覆盖各行业各领域，也将走入未来的现代化家庭。
参考文献
[1] 贾敏.可编程控制器原理与应用.国防科技大学出版社，2009.9.
[2] 廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社，2002.9.
[3] 徐国林.PLC应用技术.机械工业出版社，2007.1.
[关键词]PLC；灌酒机；应用
中图分类号：F407.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0237-01
可编程控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体技术、数字技术、自动控制技术和网络通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。国际电工委员会ICE于1985年颁布的可编程控制器标准草案第3搞中，对可编程控制器的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器，用来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命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械设备。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计。
1 可编程控制器的结构和工作原理
1.1 基本结构
PLC主要由中央处理器、存储器、输入模块、输出模块、编程装置和电源等部分组成。
1.中央处理器
中央处理器CPU是PLC的核心部件，是其控制中枢，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。
2.存储器
存储器主要两种：RAM和ROM。用于存放系统程序及监控运行程序、用户程序、工作数据及其它所有程序。
3.输入/输出模块
输入/输出模块简称I/O模块，输入模块用来接收和采集从被控对象那里传递过来的数字量或者模拟量等各种数据信号。输出模块通常有开关量输出、脉冲输出、模拟量输出三种输出单元。
4.编程装置
编程装置用来编辑、检查和修改用户程序。编程装置分为简易编程器（手编器）和智能编程器。手编器不能直接输入和编辑梯形图，只能编辑指令表程序。但体积小、价格便宜，适合小型PLC的编程及现场调试和维修。如三菱的FX-20P-E型简易编程器。智能编程器本质上是一台专用便携式计算机。它既可联机编程，又可脱机编程。既可直接输入和编辑梯形图，又可用语句表编辑。存储、打印、上传计算机都可以。目前，也有配套的计算机辅助编程软件提供，只需要购买相应的硬件接口装置即可。
5.电源
PLC的电源模块可将220V交流电源转换成内部所需的直流电源。并可以向外部电子传感器提供24V直流电源。因此对电源模块的稳定性和抗干扰能力有较高的要求。
1.2 PLC的工作原理
PLC采用了与普通计算机工作方式差别较大的循环扫描工作方式。所谓循环扫描，就是CPU从第一条指令开始执行程序，直至运行到最后一条结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。整个过程可分为5个阶段：内部处理，通信服务，输入采样，执行程序，刷新输出。5个过程不断循环。通电之后的内部处理主要是执行故障自诊断程序。检查CPU、存储器、I/O部分等是否正常。在通信处理阶段CPU会检查智能模块是否需要通信服务，如有计算机、编程器等的通信请求，则进行相应的数据接受和发送处理。然后PLC会对各输入端进行扫描，将所有输入端的状态送到输入映像寄存器。中央处理器将逐条执行用户指令程序，并从寄存器中读取输入和输出状态，结合各软元件的数据及状态进行逻辑、算术运算。再将结果送到输出映像寄存器中。执行完最后的指令程序时，再集中把输出映像寄存器的状态转存到输出锁存器中，与其对应的是物理点输出口，这时才是PLC的实际输出，驱动外部负载。
总之，PLC的这种反复循环扫描的工作方式，它是循环地连续逐条执行程序，任一时刻它只能执行一条指令可以很好的避免几个接触器控制的触电竞争和时序失调问题，也是其区别继电器控制和微机的一大特点。
2.灌酒机的自动控制
首先，我们必须简单的了解灌酒机怎么样一个生产工艺，或者说一个空的啤酒瓶怎么样在旋转的酒缸下转一圈，转出来就装满了酒，盖上了瓶盖。
主机启动，旋转酒缸装了啤酒开始转动，啤酒不能装满，要留一半左右的空间充入二氧化碳，而且酒缸是密封的，不能有空气在里面。这样保证啤酒的新鲜度，同时还要对酒缸施加一定的压强。啤酒瓶从传送索道上一个一个过来，如果索道电眼检测到酒瓶在索道比较拥挤，主机会高速运行，酒瓶不夠或者较少，主机低速运行。主机的速度运行是由PLC发出信号控制主电机的变频器来实现。还可以用调速器控制主机变频器。如果酒缸液位低需要补充啤酒，酒泵启动补充啤酒，止瓶器电磁阀动作，挡住索道过来的酒瓶。酒缸的液位探测器检测到足够时，止瓶器开。
当酒瓶来到酒缸入口，被入口电眼检测到，就会被酒缸下面的底座托起，酒针顺势插入酒瓶底部。插入酒瓶的同时，酒针把酒缸里面的二氧化碳充入酒瓶，把瓶里的空气排出，当空气被排尽之后，瓶口也已经上升到顶住了酒缸底部。酒缸继续旋转，瓶子转到了破瓶检测光眼，如果瓶子破裂，触发了光眼的信号，破瓶吹气电磁阀动作，把碎瓶渣吹走。如果瓶子没破，酒瓶和酒缸会形成一个密闭的环境。随着酒针把酒缸的二氧化碳充入酒瓶，酒瓶的压强不断升高。当与酒缸的压强相等的时候，酒阀打开，酒缸里的酒通过酒针灌入酒瓶。啤酒装满了，酒针有个单向阀，阻止啤酒灌太满而溢出，此时酒阀关闭。
这时酒瓶也差不多转到了酒缸出口位置。这时底座下降，酒瓶从酒缸下来紧接着要压瓶盖。落盖接近开关检测到有酒瓶，装载瓶盖的振荡器会工作，把长槽里的瓶盖输送到压盖机，便可以准确的压盖了。压完瓶盖，瓶子就转出去了，到了出口输送带。出口输送带光眼检测到瓶子堵塞不动了，主机也会停止。瓶子出去之后，酒针里会有残留的泡沫，还要进行一次回气喷射，把酒缸里的二氧化碳喷些出来，把泡沫冲走。这样就转回了入口处，准备下一次的灌酒。
当然还有其它一些保护，比如急停，链轮过荷，压盖保护，护门等，还有一些控制灯光的显示，以及一些点动，自动，手动的控制，都由PLC来接收和发出指令。
在外部安装接线方面，考虑到PLC对电源稳定性的要求比较高，采用了直流稳压电源对PLC的220V供电，在PLC输出端各COM端口也采用直流稳压电源的24V作为输出。
根据灌酒机的控制电路编写的部分梯形图如下图1所示
3.结语
因为可编程控制器PLC具有功能强、可靠性高、使用方便灵活，易于编程等一系列的优点，在各领域的应用越来越广泛。近年来，随着触摸屏技术的发展，触摸屏结合PLC的应用也越来越普遍。相信在不久的将来，PLC的应用将覆盖各行业各领域，也将走入未来的现代化家庭。
参考文献
[1] 贾敏.可编程控制器原理与应用.国防科技大学出版社，2009.9.
[2] 廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社，2002.9.
[3] 徐国林.PLC应用技术.机械工业出版社，2007.1.