西门子6ES7222-1HF22-0XA8功能参数
可编程控制器PC(Programmable Controller)，为与个人计算机PC(Personal Computer)相区别，可简称为PLC。它是按照成熟而有效的继电控制概念和设计思想，用先进的单片机技术来实现I/O的实时检测和控制，可靠性高，编程简单、易学，因此，得到广泛应用。
将PLC技术引进电工学、电力拖动课程，是课程建设现代化的重要措施。在教学经费相对紧张的情况下，我们自己动手，以AT89C51单片机为核心，设计并研制了LD型微型PLC，应用于继电控制实验，取得了良好的效果。
用单片机构成的PLC，实际上就是一个单片机测控系统。用这样一个程序控制的计算机系统去执行继电控制的梯形图程序，由于继电控制梯形图中各被控电器之间是并行关系，而计算机程序控制中，各被控电器之间在时间上是串行关系，二者显然不协调。若简单地像一般单片机测控系统一样，对梯形图各程序行依次实时采集输入端子状态，进行处理后实时输出，是达不到控制目的的。为此，必须采用一次性采集全部输入端子状态，并将其存入输入缓冲区。然后，按梯形图程序行的逻辑关系，从输入缓冲区读取相应输入端子状态，处理后将待输出的结果存入输出缓冲区。后,待梯形图程序行全部执行完毕，一次性将输出缓冲区的值输出到相应的输出端子，从而完成一个程序执行周期。如此往复，自动进行下一轮的采集输入端子状态……。这种工作方式即称为扫描方式，它将串行程序工作和电器并行工作两种关系协调了起来。另外，单片机执行一条指令的时间是μs级，执行一个扫描周期的时间为几ms乃至几十ms。相对于电器的动作时间而言，扫描周期是短暂的，可以认为在一个扫描周期内输入端子的状态是不变的，而对其状态变化的采集和处理也是实时的，从而满足了实时控制的要求。
系统硬件配置以AT89C51(以下简称51)单片机为核心，如图１所示。该单片机有4 KB闪存，不必扩展程序存储器，其4个I/O口共32个I/O引脚，都可供用户使用，其中P0.7~0.0，P2.4~2.0共13个脚经光耦隔离后连到相应的输入端子X07~X00，X14~X10。可以用行程开关、液位开关、霍耳开关和手动按钮等进行输入。开关接通时，相应引脚为"0"，取反后存入输入缓冲区。
P1.7~1.0共8个引脚用于输出控制：P1.i为"0"时，相应的PNP管导通，继电器Ji线圈通电，其触点Y5i接通，可驱动220 V/3 A的负载。
为了与PC机进行通信，系统扩展了RS-232C接口电路。51单片机的RXD和TXD信号经RS-232C电平变换后接至9芯插座。由此可与PC机进行串行通信。一方面，在编程状态时，可接收PC机上梯形图汇编程序编译结果的OBJ指令代码，并存入程序存储器；另一方面，在运行状态时，可将I/O口的状态和处理结果实时地发送给上位机。
程序存储器选用有SPI接口的X25045芯片。这是带可编程看门狗和电源监控功能的E2PROM，有512字节，每字节可擦写10万次，数据可保存100年。上电时自动提供200 ms高电平复位脉冲；有三种可编程看门狗周期；电源欠压，VCC降到转折点时，自动提供复位脉冲。E2PROM采用三线总线的串行外设接口SPI，既节省了I/O口线和电路板空间，又降低了系统成本。因此，该芯片是性价比极好的组合芯片。
软件设计分为PC机梯形图汇编程序编译软件和51单片机软件两部分。前者用IBM-PC汇编语言编写，我们称之为PLC编译软件。本机中我们自己设计了一套TD型PLC的梯形图汇编语言指令系统，有LD/LDI、AN/ANI、OR/ORI、TM/TMI、CN/CNI、MA/MAI、OUT、JP/JE和END等16条基本指令和X00~07、X10~14、Y00~07、CN0~1、TM00~07、MA00~07、10~17等器件。用它们来描述继电器梯形图，即设计梯形图汇编程序。用全屏幕编辑软件将其输入到PC机，即建立了源程序文件。然后用PLC编译软件将其编译成PLC目标程序文件(OBJ文件)，并经串行通信口发送到单片机，由单片机将其写入E2PROM。
51单片机软件由编程软件和运行软件组成。编程软件主要有串行通信和写E2PROM两个模块。此时，须将面版上的手动开关设置P2.7="0"，单片机即处于编程状态。当P2.7＝"1"时，单片机即处于运行状态。运行状态的程序主要有：
(1)输入端子采集模块
该模块两次采集P0口和P1口状态，结果全同时为有效，即将其存入输入缓冲区，否则重新采集。用软件滤波的方法，提高了抗干扰能力。
(2)指令分析模块
该模块从000H地址开始，依次读取E2PROM中的字节内容，先读出操作码，对其分析后转向相应的处理程序；接着读操作数，供处理程序操作，从而完成一条梯形图汇编指令的执行。然后再读取下一条指令的操作码……。遇到OUT指令时，将待输出的数据存入相应的输出缓冲区。
(3)输出模块
当CPU从E2PROM中读到END指令的二进制代码时，表示一次扫描周期结束，即将输出缓冲区的内容一次性输出到P1口，从而完成输出端子的刷新。
该PLC的应用可以用水塔水位控制的例子来说明。
图2(a)是硬件接线图，SB1/SB2是启动/停止按钮；SAC是水池液位开关：水浸到时接通，无水时断开；SAH、SAL分别是水塔的高低液位开关；M是水泵电机。
图2(b)是继电器梯形图，图2(c)是继电器汇编程序，即TD型PLC源程序。其中y50是PLC输出端子，我们将它的软件触点y50作为水位上升或下降的标志：y50＝"0"，表示电机已停，水位下降，此时SAL虽已接通，但电机不动作；y50＝"1"，表示电机正在抽水，水位上升，此时SAL接通，电机通电，继续抽水，直到高水位。
2 系统控制原理
在84系统骨料储运筛分系统中主要被控对象为胶带机、筛分机、洗砂机、水处理水泵、阀门、给料机及气动弧门。根据系统的工艺流程，系统可分为骨料受料、砂受料、I组骨料分料、Ⅱ组骨料分料、1#拌和楼上料、2#拌和楼上料、砂罐送砂、一、二次风冷等8个子系统。系统控制采用逻辑顺序控制，遵循逆料流启动，顺料流停机的原则。停机延时时间根据胶带的运行速度和胶带机长度计算确定，确保正常停机后胶带机上不堆积物料，避免重车启动，确保胶带机安全运行。
系统中的输进点类型为数字量输进和模拟量输进两种；由操纵按钮、交流接触器助触点、各个子系统之间的联络信号及模拟量数值信号组成了本系统中输进点。该系统的输出点类型为数字量输出点，由程控系统中的出口隔离继电器、设备运行状态指示、声光报警信号等构成。
设备正常运行红灯亮。当工艺线上某一设备发生故障时 (包括电气及现地机械故障)，前线设备紧急停机，后线没备继续运行等待停机(料源为前，物料落点为后)，同时，模拟屏发出声光报警信号，上位机也在同一时刻发出报警信号和报警设备提示。上位机数据库记录报警设备名称及故障时间，以方便运行职员以系统安全运行的治理。
上位机主要对整个系统的各工艺设备进行实时监控，同时也是整个系统生产数据处理中心。它应完成对系统所有测点、电气参数检测、计算、报警记录等任务。上位机对所有设备进行点动和自动操纵。生产数据报表有班报表、日报表、月报表、运行设备故障启示报表等，并能对报表实现打印功能。
PLC的程序编制采用专用梯形图软件，按工艺流程进行编制，编制好的PLC逻辑控制程序存储在PLC内存中。上位机采用SYNALL2000作为工控系统的开发平台，软件画面注解、信息提示均采用中文注释，动态显示系统工艺流程、各设备的运行状态。模拟量信号通过PLC模拟量模块采集，经
PLC与上位机之间的通讯连接后以数字形式显示在屏幕上。使操纵职员能及时、正确、直观地了解系统的运行工况。
三峡大坝夏季需要生产低温混凝土，在骨料进进拌和楼前需经过—次风冷处理。该风冷系统的骨料仓料位也并进骨料储运筛分系统，进行集中控制。由于风冷系统只作季节性运行，即仅在夏季工作，系统控制中为保证系统能按工艺流程正确运行，同时又要保证系统控制的完整性，在FLC程序编
制时为风冷系统设置一跳转，即在冬季运行时程序运行跳出风冷系统子程序。
由于水电工程工地环境与设备运行工况与其他一般工程不同，施工、运行环境较差，因此，PLC与各个低压启动柜之间的连接采用屏蔽电缆连接，以保证控制信号的正确性，消除误信号引起的设备误动作，确保系统安全、可靠的运行。
84系统的骨料储运筛分系统以PLC系统控制加上位机治理取代了原有的继电器回路控制，系统的安全性、可靠性得到了较大进步，通过上位机还可与84系统中的其他分系统进行联网，实现计算机化网络治理，进步系统运行的自动化程度。采用这种控制结构系统能够稳定可靠的运行，运行维护
简单方便，通过实践证实，系统生产取得了良好的效果。
