因為十進制數* * *有十個數字0，1，2，...，9，至少需要四個二進制碼來表示十進制數1。4位二進制碼* *有2 ^ 4 = 16個代碼組。在這16碼中，妳可以選擇10來代表10十進制數，* * *有N=16！/(16-10)!大約是10功率方案的2.9倍。常用的BCD碼列在最後。
PLC是可編程邏輯控制器，
它是指壹種基於計算機技術的新型工業控制設備。在國際電氣委員會1987發布的PLC標準草案中，PLC定義如下:
“PLC是壹種數字操作電子設備，專門設計用於工業環境。它使用可編程存儲器來存儲用於執行邏輯運算、順序運算、定時、計數和算術運算的指令，並且可以通過數字或模擬輸入和輸出來控制各種類型的機器或生產過程。PLC及其相關外圍設備應按照易於與工業控制系統集成和易於功能擴展的原則進行設計。”
PLC，俗稱“電力線接入”，英文叫電力線通信，主要是指利用電力線傳輸數據和語音信號的壹種通信方式。
1，主要功能
①結構靈活，不受環境限制，有電就能組網。同時，可以靈活擴展接入端口的數量，保持較高的資源利用率，在移動性方面堪比WLAN。
②傳輸質量高，速度快，帶寬穩定，可以流暢在線觀看DVD電影。它提供的14Mbps的帶寬，可以保證很多應用平臺。最新的電力線標準HomePlug AV達到了200Mbps。為了保證QoS，HomePlug AV采用了具有沖突檢測功能的TDMA和CSMA協議，可以很好的傳輸流媒體。
③廣泛且無處不在的電力線網絡也是這項技術的優勢。無線網絡雖然不能破壁，但對於高層建築來說，必須配備N個以上的AP才能滿足需求，也無法避免區域信號盲區的存在。電力線是最基本的網絡，其規模是其他任何網絡都無法比擬的。因此，運營商可以很容易地將這種網絡接入服務滲透到每個有電力線的地方。這項技術壹旦全面商用，將給互聯網的普及帶來巨大的發展空間。終端用戶只需要插上電力貓，就可以上網、接收電視頻道的節目、打電話或者視頻通話。
④成本低。充分利用現有的低壓配電網絡基礎設施，無需任何布線，節約資源。不需要挖溝打洞穿墻，避免了對建築物、公共設施和家庭裝修的破壞，也節省了人力。與傳統的組網技術相比，PLC具有成本低、建設周期短、可擴展性和可管理性好等優點。目前國內已經開通寬帶電力接入的地方，月租費壹般在50-80元/月左右，和很多地方的ADSL壹樣。
⑤應用廣泛。作為壹種利用電力線組網的接入技術，PLC提供了寬帶網絡的“最後壹公裏”解決方案，廣泛應用於住宅小區、酒店、辦公區域、監控和安防等領域。它使用電力線作為通信載體，這使得PLC非常方便。只要房間內有電源插座，無需撥號即可立即享受4.5~45Mbps的高速網絡接入，從而瀏覽網頁、撥打電話、觀看網絡電影，實現了數據、語音、視頻、電“四網合壹”。
PLC的特點
2.1可靠性高，抗幹擾能力強。
高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。由於PLC采用現代大規模集成電路技術和嚴格的生產工藝，其內部電路采用先進的抗幹擾技術，可靠性高。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。部分采用冗余CPU的PLC平均無故障工作時間更長。至於PLC的外部電路，與同規模的繼電器接觸器系統相比，電氣接線和開關觸點減少到數百個甚至數千個，故障大大減少。此外，PLC具有硬件故障自檢功能，當出現故障時能及時發出報警信息。在應用軟件中，用戶還可以編寫外圍設備的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路和設備也能獲得故障自診斷保護。這樣整個系統可靠性高也就不足為奇了。
2.2成套，功能完善，適用性強。
今天，PLC已經發展成為大、中、小規模的系列產品。可用於各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能，大多數現代PLC還具有完善的數據運算能力，可用於各種數字控制領域。近年來，PLC的功能單元大量湧現，使得PLC滲透到位置控制、溫度控制、數控等各種工業控制中。再加上PLC通訊能力的增強和人機界面技術的發展，用PLC組成各種控制系統是非常容易的。
2.3易學易用，受工程技術人員歡迎。
PLC作為通用工業控制計算機，是工礦企業的工業控制設備。其界面簡單，編程語言容易被工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號和表達方式與繼電器電路圖相當接近，只需少量PLC的開關邏輯控制指令就能方便地實現繼電器電路的功能。它為不熟悉電子電路、計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了大門。
2.4系統的設計和建設工作量小，易於維護和改造。
PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備的外部接線，縮短了控制系統的設計和建設周期，維護更容易。更重要的是，同樣的設備通過改變程序來改變生產過程是可能的。這非常適合多品種小批量生產的場合。
2.5體積小，重量輕，能耗低。
以超小型PLC為例，新生產的品種底部尺寸小於100mm，重量小於150g，功耗只有幾瓦。由於體積小，易於安裝在機械中，是實現機電壹體化的理想控制裝置。
3.PLC的應用領域
目前，PLC已廣泛應用於國內外鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、紡織、交通、環保、文化娛樂等行業，其用法大致可歸納為以下幾類。
3.1開關量邏輯控制
這是PLC最基本也是最廣泛的應用領域。它代替傳統的繼電器電路實現邏輯控制和順序控制。可用於單機控制、多機群控和自動化生產線。如註塑機、印刷機、訂書機、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍生產線等。
3.2模擬控制
在工業生產過程中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位、速度等，都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，需要實現模擬量和數字量之間的A/D轉換和D/A轉換。PLC廠商都生產匹配的A/D和D/A轉換模塊，這樣就可以用可編程控制器進行模擬控制。
3.3運動控制
PLC可用於控制圓周運動或直線運動。從控制機構的配置來看，早期是用I/O模塊直接連接位置傳感器和執行器，現在壹般是用專用的運動控制模塊。例如可以驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界各大PLC廠商的產品幾乎都具有運動控制功能，廣泛應用於各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
3.4過程控制
過程控制是指溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。PLC作為工業控制計算機，可以編制各種控制算法，完成閉環控制。PID調節是壹般閉環控制系統中廣泛使用的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前很多小型PLC也有這個功能模塊。壹般PID處理是運行壹個特殊的PID子程序。過程控制廣泛應用於冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合。
3.5數據處理
現代PLC具有數學運算(包括矩陣運算、函數運算和邏輯運算)、數據傳輸、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析和處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值進行比較，以完成某些控制操作，也可以通過使用通信功能傳輸到其他智能設備，或者打印並制成表格。數據處理壹般用於大型控制系統，如無人駕駛柔性制造系統；也可用於過程控制系統，如造紙、冶金、食品等行業的壹些大型控制系統。
3.6通信和網絡
PLC通信包括PLC之間的通信和PLC與其他智能設備之間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展迅速，各PLC廠商都非常重視PLC的通信功能，紛紛推出自己的網絡系統。新生產的PLC都有通訊接口，通訊非常方便。
4.PLC的國內外現狀
世界上公認的第壹臺PLC是美國數字設備公司(DEC)於1969年研制的。受當時元件條件和計算機發展水平的限制，早期的PLC主要由分立元件和中小型集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制、定時和計數功能。微處理器出現在20世紀70年代初。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了計算、數據傳輸和處理的功能，完成了具有真正計算機特征的工業控制裝置。為了方便熟悉繼電器和接觸器系統的工程師使用，可編程控制器采用類似繼電器電路圖的梯形圖作為主要編程語言，所有參與運算和處理的計算機存儲元件均以繼電器命名。這時，PLC是微機技術和繼電器常規控制理念相結合的產物。
70年代中後期，可編程控制器進入實用化發展階段，計算機技術全面引入可編程控制器，使其功能實現飛躍。更高的運算速度，超小的體積，更可靠的工業抗幹擾設計，模擬運算，PID功能，高性價比奠定了其在現代工業中的地位。20世紀80年代初，可編程控制器已在先進工業國家廣泛使用。這壹時期可編程控制器的發展特點是大型化、高速化、高性能化和產品系列化。這個階段的另壹個特點是，世界上生產可編程控制器的國家越來越多，產量越來越大。這標誌著可編程控制器已經進入成熟階段。
20世紀末，可編程控制器的發展更適合現代工業的需要。在控制規模上，這壹時期發展了大型機和超小型計算機；在控制能力上，誕生了多種特殊的功能單元，用於壓力、溫度、速度、位移等各種控制場合。就產品的匹配能力而言，已經產生了各種人機接口單元和通信單元，更容易匹配使用可編程控制器的工業控制設備。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工等領域的應用有了很大發展。
我國可編程控制器的引進、應用、開發和生產始於改革開放。最初，進口設備中大量使用可編程控制器。接下來，PLC在各企業生產設備和產品中的應用不斷擴大。目前，中國已經能夠生產中小型可編程控制器。上海吳棟電氣有限公司生產的CF系列、杭州機床電器廠生產的DKK和D系列、大連組合機床研究所生產的S系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ系列等產品已達到壹定規模，並在工業產品中得到應用。此外，無錫華光公司和上海海島公司等中外合資企業也是中國著名的PLC制造商。可以預計，隨著中國現代化進程的深入，PLC在中國將有更廣闊的應用領域。
5.PLC的未來展望
21世紀，PLC將有更大的發展。在技術上，計算機技術的新成果將更多地應用於可編程控制器的設計和制造，出現運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種；從產品規模來看，將進壹步向超小型、超大型方向發展；從產品兼容性來看，產品的品種和規格將更加豐富，完善的人機界面和完備的通訊設備將更好地滿足各種工業控制場合的需求；從市場來看，每個國家生產多種產品的局面會隨著國際競爭的加劇而被打破，會出現少數品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言；從網絡的發展來看，將可編程控制器與其他工業控制計算機聯網，形成大型控制系統，是可編程控制器技術的發展方向。當前計算機分布式控制系統DCS(分布式
控制
系統)有大量的可編程控制器應用。隨著計算機網絡的發展，可編程控制器作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業以外的許多領域發揮越來越重要的作用。
1 PLC基礎知識
1.1 PLC的發展歷程
在工業生產過程中，大量的開關被順序控制，按邏輯條件依次動作，按邏輯關系控制聯鎖保護動作，采集大量的離散數據。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統實現的。1968美國GM(通用汽車)公司提出更換電氣控制裝置的要求。第二年，美國數字公司開發了壹種基於集成電路和電子技術的控制裝置，首次以編程的手段應用於電氣控制。這是第壹代可編程控制器，叫可編程。
控制器(個人計算機).
個人計算機(簡稱PC)發展以後，為了方便和體現可編程控制器的功能特點，可編程控制器被命名為可編程。
邏輯控制器(PLC).
20世紀80年代至90年代中期，PLC發展最快，年增長率為30~40%。在此期間，PLC的模擬處理能力、數字計算能力、人機界面能力和網絡能力都有了很大的提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在壹些應用中取代了在過程控制領域占主導地位的DCS系統。
PLC具有通用性強、使用方便、適應性廣、可靠性高、抗幹擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控制，尤其是順序控制中的地位，在可預見的未來是不可替代的。
1.2 PLC的組成
從結構上看，PLC可分為固定式和模塊化。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、存儲塊、電源等。這些元素結合成壹個不可分割的整體。模塊化PLC包括CPU模塊、I/O模塊、存儲器、電源模塊、背板或機架，可以按照壹定的規則進行組合和配置。
1.3 CPU的組成
CPU是PLC的核心，起著神經中樞的作用。每套PLC至少有壹個CPU，根據PLC系統程序給出的功能接收並存儲用戶程序和數據，通過掃描收集現場輸入設備發送的狀態或數據，並存儲在指定的寄存器中。同時診斷電源和PLC內部電路的工作狀態以及編程時的語法錯誤。進入運行後，從用戶程序存儲器中逐個讀取指令，經過分析後根據指令中規定的任務產生相應的控制信號來指揮相關的控制電路。
CPU主要由運算器、控制器、寄存器和實現它們之間連接的數據、控制和狀態總線組成。CPU單元還包括外圍芯片、總線接口和相關電路。存儲器主要用來存儲程序和數據，是PLC不可缺少的單元。
在用戶看來，不需要詳細分析CPU的內部電路，但是要充分了解各部分的工作機理。CPU的控制器控制CPU的工作，CPU讀取、解釋和執行指令。但是工作節奏由振蕩信號控制。算術單元用於數字或邏輯運算，並在控制器的命令下工作。寄存器參與運算並存儲運算的中間結果，它也在控制器的命令下工作。
CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，決定了PLC的工作速度、IO數量和軟件容量，從而限制了控制規模。
1.4 I/O模塊
PLC與電路之間的接口由輸入輸出(I/O)完成。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入寄存器反映輸入信號的狀態，其輸出點反映輸出鎖存器的狀態。輸入模塊將電信號轉換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊則相反。I/O分為開關量輸入(DI)、開關量輸出(DO)、模擬量輸入(AI)、模擬量輸出(AO)等模塊。
常用的I/O分類如下:
通斷值:按電壓等級劃分，有220VAC，110VAC，24VDC，按隔離方式劃分，包括繼電器隔離和晶體管隔離。
模擬量:按信號類型有電流型(4-20mA，0-20mA)，電壓型(0-10V，0-5V，-10-10V)等等，按精度有12bit，65438+。
除了上面的壹般IO，還有特殊的IO模塊，比如熱電阻、熱電偶、脈沖等等。
模塊的規格和數量根據I/O點的數量確定。I/O模塊可多可少，但最大數量受CPU可管理的基本配置容量的限制，即受背板或機架插槽的最大數量的限制。
1.5電源模塊
PLC電源用於為PLC模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V工作電源。電源輸入類型有:交流電源(220VAC或110VAC)和DC電源(通常為24VDC)。
1.6背板或機架
模塊化PLC大多采用背板或機架，其作用是:電氣上，實現模塊之間的連接，使CPU可以訪問背板上的所有模塊，機械上，實現模塊之間的連接，使其形成壹個整體。
1.7 PLC系統的其他設備
1.7.1
編程設備:編程器是PLC開發、應用、監控、操作、檢查和維護不可缺少的設備。用於編程、設置系統和監視PLC及其控制的系統的工作狀態，但不直接參與現場控制操作。小型編程器PLC壹般都有手持編程器。目前壹般由壹臺計算機(運行編程軟件)充當程序員。它是我們系統的上位機。
1.7.2人機界面:最簡單的人機界面就是指示燈和按鈕。目前，帶液晶顯示屏(或觸摸屏)的壹體化操作員終端應用越來越廣泛，由計算機(運行組態軟件)作為人機界面的情況非常普遍。
1.8 PLC的通信組網
依靠先進的工業網絡技術，可以快速有效地收集和傳輸生產和管理數據。因此，網絡在自動化系統集成工程中的重要性越來越明顯，甚至有人提出了“網絡就是控制器”的觀點。
PLC具有通訊聯網功能，使PLC和PLC
PLC、上位機和其他智能設備之間可以進行信息交換，形成統壹的整體，實現分散集中控制。大多數PLC都有RS-232接口，也有壹些內置接口支持各自的通信協議。PLC的通信現在主要采用MPI和PROFIBUS進行數據通信。
或工業以太網。
2 PLC控制系統設計的基本原則
2.1最大限度地滿足了被控對象的控制要求。
2.2在滿足控制要求的前提下，盡量使控制系統簡單、經濟、便於使用和維護。
2.3確保控制系統的安全性和可靠性。
2.4考慮到生產的發展和技術的提高，在選擇PLC的容量時應適當留有余量。
3 PLC軟件系統和常用編程語言
3.1 PLC軟件系統由系統程序和用戶程序組成。系統程序包括監控程序、編譯程序、診斷程序等。，主要用於管理整機，將程序語言翻譯成機器語言，診斷機器故障。系統軟件由PLC廠家提供，已經固化在EPROM中，不能直接訪問和幹擾。用戶程序是用戶根據現場控制的要求，用PLC的編程語言編寫的實現各種控制的應用程序(即邏輯控制)。STEP7是用於SIMATIC可編程邏輯控制器配置和編程的標準軟件包，即用戶程序。我們使用STEP7進行硬件配置和邏輯編程，以及在線監控邏輯程序的執行結果。
3.2 PLC提供的編程語言
3.2.1標準語言梯形圖語言也是我們最常用的語言之壹，它具有以下特點。
3.2.1.1它是壹種圖形語言，遵循傳統控制圖中繼電器觸點、線圈、串聯等術語和壹些圖形符號。左右豎線稱為左右母線。
3.2.1.2在梯形圖中，觸點(接點)只有常開和常閉，觸點可以是連接到PLC輸入的開關，也可以是PLC內部繼電器的觸點，或者是內部寄存器和計數器的狀態。
3.2.1.3梯形圖中的觸點可以任意串聯或並聯，但線圈只能並聯不能串聯。
3.2.1.4內部繼電器、計數器、寄存器等。不能直接控制外部負載，只能做出中間結果供CPU內部使用。
3.2.1.5 PLC按照循環掃描事件按梯形圖順序執行，同壹掃描周期內的結果保存在輸出狀態寄存器中，因此輸出點的值可以作為用戶程序中的條件。
3.2.2語句表語言，類似匯編語言。
3.2.3邏輯功能圖語言，用半導體邏輯框圖表示，壹般壹個操作框代表壹個功能，左手繪圖輸入，右手繪圖輸出。
使用4 STEP7程序
4.1創建項目結構。項目就像壹個文件夾。所有的數據都存在於壹個層次結構中，妳可以隨時使用它。創建項目後，所有其他任務都在該項目下執行。
4.2配置壹個站意味著指定妳想要使用的可編程控制器，例如S7300和S7400。
4.3配置硬件，配置硬件是在配置表中指定您的控制方案要使用的模板，以及在用戶程序中訪問這些模板的地址。壹般情況下，地址由程序自動生成，無需修改。模板的特征也可以用參數來分配。
4.4配置網絡和通信連接。通信的基礎是預先配置好網絡，也就是創建壹個符合妳的控制方案的子網，設置好網絡特性，設置好網絡連接特性和任何壹個聯網站需要的連接。網絡地址也是由程序自動生成的。如果沒有改的經驗，壹定不要修改。
4.5定義符號。您可以在符號表中定義局部符號或* * *符號，並在用戶程序中用這些更具描述性的符號名稱替換絕對地址。符號的命名壹般用不超過8個字節的字母來寫，最好不要用長漢字來描述，否則對程序的執行影響很大。
4.6創建程序，用梯形圖編程語言創建壹個與模板鏈接或無關的程序並存儲。創建程序是我們控制項目的重要任務之壹。壹般可以采用線性編程(基於壹個塊，OB1)、分布式編程(編寫功能塊FB，OB1組織調用)和結構化編程(編寫通用塊)。我們經常壹起使用結構化編程和分布式編程，很少使用線性編程。
4.7將程序下載到可編程控制器。完成所有配置、參數分配和編程任務後，您可以將整個用戶程序下載到可編程控制器。下載程序時，可編程控制器必須處於允許下載的工作模式(STOP或RUN-P)。
RUN-P模式意味著這個程序會壹次下載壹個塊，如果重寫壹個舊的CPU程序可能會發生沖突，所以下載前壹般會將CPU切換到STOP模式。
5 WinCC程序的使用
5.1簡介WINCC是壹個工業技術中性系統，解決生產和過程自動化中的可視化和控制任務。它具有控制自動化過程的強大功能，是壹個基於個人計算機的運行監控系統。很容易將標準程序和用戶程序結合起來，建立人機界面，準確滿足實際生產要求。WINCC有兩個版本:RC版(帶配置和開發環境)和RT版(僅帶運行環境)。我們壹般用RC版。
5.2 WINCC的簡單使用步驟
5.2.1變量管理:首先確定安裝驅動的通信方式，然後定義內部變量和外部變量。外部變量受妳買的WINCC軟件授權限制，內部變量不受限制。
5.2.2圖片生成，進入圖形編輯器，這是壹個面向矢量的繪制程序，用於創建工藝圖片。您還可以使用對象和樣式庫中包含的許多圖形對象來創建復雜的工藝圖片。您可以通過動作編程為單個圖形對象添加動態效果。
5.2.3報警記錄設置，提供顯示和操作選項，以獲取和存檔結果。可以隨意選擇消息塊、消息級別、消息類型、消息顯示和報告。要在運行時顯示消息，可以使用圖形編輯器中對象庫中包含的報警控件。
5.2.4變量記錄，用於從操作過程中收集數據，並準備顯示和存檔。
5.2.5報表配置，通過報表編輯器實現。它是消息、操作、存檔內容和當前或存檔數據計時器或事件控制文檔的集成報告系統，用戶報告的形式可以自由選擇。
5.2.6全局腳本的應用。全局腳本是C語言中函數和動作的總稱。根據腳本的不同類型，它們用於為對象配置動作，並由系統中的C語言編譯器進行處理。全局腳本操作用於運行流程執行。觸發器可以啟動這些操作的執行。
5.2.7用戶管理器的設置，用於分配和控制用戶運行系統編輯器的個人配置和訪問權限。每次建立壹個用戶，WINCC功能的訪問權限被獨立設置並分配給這個用戶。最多可分配999種不同的授權。
5.2.8跨表索引，用於查找和顯示對象的所有用途，如變量、圖片和函數。使用Link函數在不導致配置不壹致的情況下更改變量名。