体积和重量也随之减小，特别是面板上用键盘接触开关代替了大多数的拨动开关，使面板简明美观，操作方便。

7．PLC有哪些技术特点？可采用什么编程语言？

20世纪60年代末，美国DEC公司开发了第一台PLC，并成功应用于美国通用汽车公司的生产线上。这台PLC采用了计算机的设计思想，但只能完成逻辑运算，因此，主要用于顺序控制。

进入70年代后，随着集成电路技术的发展，可编程序控制器具有了更多的功能。它不但可以进行逻辑运算，还增加了数据的传送、处理和计算等功能。同时，由于电子器件的集成规模的增加和体积的缩小，出现了小型PLC和超小型PLC。PLC逐渐发展成为一种系列化、实用化和标准化的电子计算机工业控制装置。

1987年，国际电工委员会对可编程序逻辑控制器作了如下定义：“可编程序逻辑控制器是一种数字运算操作系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。”可编程序控制器和与他相关的外接设备，都按照易于与工业控制系统紧密联系、具有进一步扩展功能的原则进行设计。

16位、32位以及更高性能的微处理器的出现，使微处理器的性价比快速提升。PLC也得以迅速提高数据的处理能力。为了完成更复杂的控制任务，有的PLC甚至采用了多处理器的架构。各种可方便的与PLC组合的内置有微处理器的智能模块也大大扩展了PLC的功能。通过组合相应的功能模块，PLC已经突破了传统的单纯控制功能的界限，变成了具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的多功能控制器。

PLC的技术特点：

PLC是一种专为工业环境下设计的计算机控制器，归纳起来，它具有以下优点： 1）可靠性特别高、抗干扰能力强，能适应各种恶劣的工业环境

PLC采用了大规模集成电路，元器件和接线的数量大大地减少；采用了光电耦合隔离及各种滤波方法，有效地防止了干扰信号的进入；内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰；电源使用开关电源，防止了从电源引入干扰。具有良好的自诊断功能。对使用的元器件进行了严格的筛选和老化且设计时就留有充分的余地，充分地保证了元器件的可靠性；PLC采用了可靠性设计，如冗余设计、掉电保护、故障诊断和其他针对工业生产中恶劣的环境而使用的硬件等措施。正因为如此，目前市场上主流的PLC其平均无故障时间都达到数万小时以上。

2）编程简单，易学、易懂

PLC可采用的编程语言包括梯形图和助记符等。PLC的梯形图与继电器电路的梯形图相似，直观易用。而且，PLC采用软件编制程序来完成控制任务，通过修改程序就能适应生产上的改变。因此，工程人员很容易接受和掌握。

3）采用模块化结构，系统组成灵活方便

由于PLC采用的是模块式结构，一般由主模块（包含CPU的模块）、电源、各种输入输出模块构成，并可根据需要配备通信模块或远程I/O模块。模块间的连接可通过机架底座或电缆来连接，因而十分方便。PLC既具有可与工业现场的各种电信号相接的输入输出接口，同时还具有可与上位机相接的通信接口。它可以根据需要进行规模上的或者控制功能上的扩展。

4）安装调试简单方便

当用PLC构成控制系统时，只需将现场的各种设备与执行机构和PLC的I/O接口端子正确连接，用简单的编程方法将程序存入存储器内，即可正常工作。如果是在现场，可以使用手持编程器直接对PLC进行编程调试；如果是在实验室也可以使用个人计算机与PLC相连接后进行编程调试。而且，PLC的输入输出的接线端均有发光二极管指示，调试起来十分方便。

由于PLC不需要继电器、转换开关等，它的输出可直接驱动执行机构，中间一般不需要设置转换单元，因此大大简化了接线，减少设计及施工工作量。同时PLC又能事先进行模拟调试，减少了现场的调试工作量，并且PLC的监视功能很强，模块化结构大大减小了维修量。

值得指出的是：由于PLC开发的时间相对比较早（20世纪60年代末），各PLC的生产厂家的技术都是相互封闭的，因此很难将不同厂家的PLC连接（集成）在一起。现在PLC的生产厂家也注意到了PLC的开放性问题，具有以太网接口的PLC以及以Windows CE（一种由MicroSoft开发的嵌入式操作系统）为操作系统的PLC已经面市。

PLC的编程语言：

PLC依照给定的程序有步骤地进行工作。要把控制要求变成为可执行的程序，PLC使用的编程语言有：梯形图语言、助记符指令、功能图语言、布尔逻辑语言以及一些高级语言。由于梯形图语言直观、形象、易懂、易学，而被广泛地使用。各公司生产的PLC，其梯形图的形式不完全一样，但差别不大，其助记符指令也不完全相同。

1）梯形图语言 梯形图有如下的特点：

（1）梯形图的结构与继电器控制原理图非常相近，它沿用了继电器的触点、线圈等图形符号以及串联、并联等术语，同时，也增加了一些继电器控制所没有的符号。

（2）梯形图两边的竖线叫母线，左边的竖线叫左母线，右边的竖线叫右母线。梯形图中的一行称为一个逻辑行（或叫一个梯级）。一个梯形图由若干个逻辑行构成。

（3）梯形图按自上而下，从左到右的顺序编写，每一行起于左母线，终于右母线。与左母线相连的只能是各类节点，与右母线相连的只能是各类线圈。

（4）梯形图中的节点只有常开和常闭两种，它们是输入继电器、输出继电器、辅助继电器、计数器和定时器的接点。各类节点可以按需要任意串联、并联，并且可以反复使用，但是，开关量和模拟量只能从输入继电器输入。 、

（5）梯形图中的线圈是指输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器的线圈。线圈只能并联使用，不能串联使用。在一个梯形图中，同一编号的线圈一般只能使用一次，不能双重输出，并且只有输出继电器能够驱动负载。

（6）当多条支路并联时，在输入端串联节点多的支路写在上方，串联节点少的支路写在下方；在输出端串联节点少的支路写在上方，串联节点多的支路写在下方。

2）助记符指令

助记符指令是由助记功能缩写符号和器件编号（或数据）组成的一种指令。与梯形图语言相比，助记符语言不够直观，但不需要复杂的编程工具，只需要简易编程器即可。如果要用助记符指令编程，一般在梯形图程序编写完成之后，才将梯形图程序转换为助记符程序。

10．试画出一种电动阀的驱动控制线路示意图，说明工作原理。

电动阀常采用闭环驱动的控制方式，通过阀门的位置反馈，使其在正常行程或旋转角范围内使用。图中给出了一个说明其闭环驱动接口方式的实例，这里的电动阀是用于控制某一高气压槽中的压力。图4中下面一路输入是检测压力值。在微机内计算出需要移动阀门的开度，转换成电信号输出，以控制电动阀中电动机M的驱动电路，使电机旋转带动阀门动作。阀门旋转的位置信号再通过位置传感器转变为电信号，经输入口送回微机，微机则根据读出的位置信号和需要的位置，综合算出电动机应旋转的方向和角位移的大小，以使阀门精确地定位到给定的开度。

图4 高气压槽控制阀的闭环驱动线路

11．试画出2种双向直流电动机的驱动控制电路图，说明工作原理。

在现代化的生产中，电动机的应用是非常广泛的。在工业企业中，大量应用电动机作为原动机去拖动各种生产机械。如在机械工业、冶金工业、化学工业中，各种机床、电铲、吊车、轧钢机、抽水机、鼓风机、阀门、传送带等，都要用大大小小的电动机来拖动；在自动控制系统中，各种类型小巧灵敏的控制电动机广泛作为检验、放大、执行和解算元件。

随着生产的发展，对电动机拖动系统提出的要求也愈来愈高，如要求提高加工精度及工作速度，要求快速启动、制动及逆转，实现在很宽范围内的调速和整个生产过程自动化等。要完成这些任务，除电动机外，还必须有自动化控制设备来控制电动机。

伴随电子技术的发展，以及现代控制理论的应用，电动机控制元件也经历了交流放大器一磁放大器一可控离子变速器一可控硅一计算机的发展历程。控制装置也正向集成化、小型化、微型化、智能化的方向发展。特别是近年来，由于微型计算机及单片机的发展，使电动机控制发生了革命性的飞跃。微型计算机对现代电动机控制产生了巨大的影响，它不仅可以代替大量的分立的和集成的电路元件，而且还可以采用各种复杂的控制算法。目前已经研制出许多微型机或单片机控制电动机的系统及专用接口板。尤其是近年来随着STD工业控制机及工业PC机的出现与发展，又出现了许多专用的电动机控制板，因而使得电动机的控制变得既简单，又经济，使用起来非常方便。

目前，国内的小功率直流电动机调速中采用的脉冲宽度调速技术已经日臻成熟。在中、小功率范围内，它正在迅速地取代SCR直流调速系统。但在交流和大电动机调速方面尚需研究开发阶段。可以预料，不远的将来，各种各样的带有微型机或单片机的智能化调速系统将会相继出现，一些微型化的自动控制装置将直接装于电动机机座上，做到与电动机一体化，节省了专用的控制柜，从而使设备可靠性大大提高，且维护简便。许多设备甚至可以做到锁门运行，不需监视

双向直流电动机控制接口电路如图5所示。

在图中，采用8255A作为并行接口电路，设8255A的A口为输出方式，B口和C口为输入方式。A口PAl、PA0经三态门74LSl25和反向驱动器7406控制4个光电隔离器和4个大功率场效应开关管IRF 640(图中用SW1～SW4表示)。

当微型机经8255A的A接口输出02H控制模型(PA1=1，PA0=0)时，由于锁存器74LS125中三态门2是打开的，所以光电隔离器LEI4导通并发光，光敏三极管输出为高电平，因而使大功率场效应开关管1RF 640(SW4)导通。同理，74LSl25三态门4输出为“0”，使得三态门3的控制端口也为“0”电平，因此，三态门3打开，使光电隔离器LEI1发光并导通，因而使SW1导通。由同样分析，此时SW2和SW3是关断的。因此，电流从左至右流过直流电动机，使电动机正转。当PAl和PA0端口输出为01H控制模型时，锁存器74LSl25中的三态门1、三态门4输出为“1”，使得SW2和SW3接通，SW1和SW4关断，电流由右向左流过电动机，使电动机反转。

同理可决定出刹车及滑行时的模型分别为03H、00H。

为了实现脉冲宽度调速，用8255 B口接口的8个开关作为脉冲宽度给定值N。C口的PC0和PC1各接一个单刀双掷开关。PC0位为方向控制位，当PC0=0时，电动机正向运行；PC0=1时，电动机反转。PC1位用来控制电动机的启动和停止，若PC1=0，电动机启动；若PC1=1，电动机停止。

图5 双向直流电动机的驱动控制电路图

随着电子技术以及计算机控制技术的发展，现在已生产出许多种可供直流电动机控制接口的元器件，如固态继电器、大功率场效应管、专用接口芯片（如L290）以及专用接口板等。

图6 采用固态继电器驱动直流电动机的电路

图6所示为采用固态继电器接口电动机控制电路原理图。图中，管脚3经限流电阻R接+5 V直流电压。I/O接口的控制管脚，例如PC0，经驱动器7406接到固态继电器第4管脚。当PC0输出为高平电时，经反向驱动器7406输出低电平，使固态继电器发光二极管发光，致使光敏三极管导通，从而使直流电动机绕