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1、 毕业设计（论文） 补气对涡轮增压柴油机性能及排放的影响学院： 合肥工业大学 专业： 汽车运用技术 学生姓名： 指导教师： 补气对涡轮增压柴油机性能及排放的影响摘要：柴油机是通过介质来调节功率的，即通过改变喷油量来改变混合气得浓度，从而改变燃料燃烧释放的能量。当需要增加功率时，通过调节油门，加大喷油量，而更多燃料的充分燃烧需要更多的空气。内燃机气缸内的混合气的形成对燃烧过程有着决定性的影响，因而也影响着发动机的动力性，经济性，燃烧噪声和有害废气的排放。对于涡轮增压的柴油机来说，由于涡轮增压器响应的滞后，导致在加速和加载工况下喷入的燃料由于空气不足而无法充分燃烧，从而造成排气烟度值大幅上升。本文
2、的研究目的，是针对涡轮增压柴油机响应滞后的缺点，设计一套补气装置，确定补气方案，并探讨进气道补气对涡轮增压柴油机性能及排放的影响，以改善涡轮增压柴油机加速冒烟严重的问题，提高燃料的燃烧效率，缓解能源与环境的压力。研究结果表明：对于涡轮增压柴油机，采用补气措施是十分有必要的。增设一套高压空气补气系统具有结构简单，性能可靠，成本低，效率高等优点，完全可以达到实用化的程度。本文的主要内容包括：对涡轮增压柴油机稳态工况以及瞬态工况下得加载和加速工况进行模拟实验，确定补气方案对涡轮增压柴油机性能及排放的影响。关键词：涡轮增压柴油机；补气：性能：排放。Abstract: the diesel engine
3、 is through the medium to adjust the power, that is, through the change injection quantity to change the mixture to concentration and change fuel burning release energy. When need to increase power, through the adjustment throttle, increase injection quantity, and more fuel burn adequately need more
4、 air. In internal combustion engine cylinder mixture of the formation of has a decisive influence on combustion process, and also affects the engine performance, economy, combustion noise and harmful exhaust emissions. For turbocharged diesel engine for, due to the lagging of the turbocharger respon
5、se, resulting in haste and loading conditions of fuel injected because not enough air to burn adequately, causing the exhaust smoke values have risen sharply，This paper research purposes, is aimed at turbocharged diesel engine lags in response shortcomings, design a set of fill gas device, sure fill
6、 gas project, and discusses fill gas inlet to turbocharged diesel engine performance and the influence of emissions, in order to improve turbocharged diesel engine speed up smoke serious problem, improve the fuel combustion efficiency and relieve the pressure of energy and the environment.The result
7、s show that, for turbocharged diesel engine, the fill gas measures is very necessary. Add a high-pressure air fill gas system is simple in structure, reliable performance, low cost and high efficiency advantage, can achieve practical level.The main content of this article include: turbocharged diese
8、l engine steady-state condition and transient conditions have to load and accelerate the working condition simulation experiment, sure fill gas scheme to turbocharged diesel engine performance and the influence of the emissions.Keywords: turbocharged diesel engine; Fill gas: performance: emissions.目
9、 录摘要 2第一章 绪论31.1本课题研究的目的和意义 31.2国内外研究现状 3 1.3小结及本文的主要研究工作 5第二章 补气实验方案62.1补气实验发动机参数 6 2.2补气方案的确定 62.3补气系统结构 8第三章 实验内容1031稳态实验103.2瞬态实验 11 3.3数据分析11 第四章 稳态实验结果分析 13 4.1补气对柴油机动力性影响 134.1.1补气对柴油机扭矩的影响134.1.2补气对压气机增压压力的影响144.2补气对柴油机经济性的影响144.2.1补气对柴油机有效热效率的影响 144.2.2补气对柴油机比油耗的影响154.3补气对柴油机排放的影响16 4.3.1补气
10、对柴油机烟度的影响16 4.3.2补气对柴油机NOX排放的影响 16 4.3.3补气对柴油机CO排放的影响 17、4.4本章小结18第五章 瞬态实验结果分析 19 5.1补气对柴油机动力性的影响19 5.1.1补气对柴油机扭矩的影响19 5.1.2补气对压气机增压压力的影响20 5.2补气对柴油机排放的影响21 5.2.1补气对柴油机烟度的影响21 5.2.2补气对柴油机CO排放的影响22 5.2.3补气对柴油机NOX排放的影响 23 5.3本章小结 24第六章 总结与展望 25 6.1全文总结 256.2工作展望 25参考文献26谢辞 27第一章 绪论1.1 本课题研究的目的和意义当今世界经
11、济发展与能源短缺和环境保护之间的矛盾日益突出，节能环保的呼声日益高涨，如何更充分有效地利用资源对解决能源短缺和环境保护的问题具有重大意义。环境与人类生存生活有着极其密切的联系，解决环境保护问题是发展社会的必然要求。目前汽车以其优越的性能得到越来越多人的青睐，但是石油资源日益减少，汽车排放尾气严重困扰全世界专家学者的重大问题，技术的进步和国内外日趋严格的排放法规都要求发动机有更大的功率，更好的加速性能和更少的有害排放。增压技术是提高发动机各项性能指标的最有效的手段之一，它能有效提高内燃机的平均有效压力，从而大幅地提高发动机的升功率和燃油经济性并降低排放，被誉为内燃机发展史上得第二个里程碑。内燃机
12、增压技术萌生于19世纪末，在20世纪初得到应用与发展。随着材料科学及制造技术的进步，柴油机的涡轮增压技术在20世纪中叶开始大规模应用，并逐步推广到柴油机。目前绝大部分的打功率柴油机，半数以上的车用柴油机以及相当高比例的高性能汽油机均采用增压技术。与所有新技术一样，增压技术给内燃机带来巨大进步，同时也带来一些技术上的缺陷，如低速扭矩不足，加速性能差，加速冒烟等问题。柴油机的输出功率与气缸内燃烧的燃料量相关，而其产生的动力取决于有效地进气量，对于一台涡轮增压柴油机，涡轮增压器供应额外的空气用来燃烧更多的燃料，但是也存在其固有的缺点，对速度和负荷的突然变化的响应慢；燃烧恶化，加速冒烟等问题。随着柴油
13、机增压程度的提高，涡轮增压器响应滞后问题更加突出，这主要是由于涡轮增压柴油机不像非柴油机那样可以很快的响应和负荷的突然变化。以上这些主要问题主要是由于涡轮增压柴油机不像非柴油机那样可以很快的响应速度和负荷的突然变化。由于气体的可压缩性和涡轮增压器本身的惯性，当发动机加速和加载时，虽然喷油量可以快速增加，但进气量无法满足要求，由此导致局部空气系数过小，在高温的作用下，燃料还未燃烧就发生脱氢反应，从而随着工业自动化的发展，机械手的出现大大减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率，但传统的继电器控制的半自动化装置因设计复杂、接线繁杂、易受干扰，从而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题，为解决以上问题，
14、可以采用可编程控制器PLC控制的机械手控制系统。PLC具有良好的可扩展性、动作简便、线路设计合理、抗干扰能力强、可靠性高、价格低廉、指令功能强大、十分适合机械手控制系统中的应用。 第一章 机械手在现代工业上的应用现代工业制造或生产领域，大量采用了自动化机械手代替人力工作，机械手动作由程序事先设定，可以负荷更大的载重，更可以长时间不间断流程化运作，而且更加可贵的是它可以完成许多人力所不能完成的复杂动作或危险环境的作业。在综合比较中，它所带来的高效率生产作业及低运行成本将是中国制造业先进性的发展方向。一：工业机械手技术以及重要性 工业机械手又称工业机器人，是由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系
15、统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域，在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。二：机械手技术的新进展 目前国际机器人界都在加大科研力度，进
16、行机器人共性技术的研究。对于机械手主要研究内容集中在以下方面：1工业机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。2机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。3机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。三：总述机械工业是国民经济的装备产业，是科学技术物化的基础，是高新技术产业化的载体，是国防建设的基础工业
17、，也是为提高人民生活质量提供消费类机电产品的行业。机械工业具有产业关联度高，需求弹性大，对经济增长带动促进作用强，对国家积累和社会就业贡献大等特点。各工业化国家经济发展的历程表明，没有强大的装备制造业，就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化。目前装备制造业发展滞后是制约我国经济发展和产业升级的重要因素，加大结构调整力度，推进机械工业持续、健康、稳定发展，对于转变经济增长方式，提高国民经济整体素质，增强我国经济的国际竞争力，保障国防安全等都具有重要而深远的意义第二章PLC控制技术自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）
18、取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。一. PLC的由来 美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即： 1、编程方便，现场可
19、修改程序；2、维修方便，采用模块化结构；3、可靠性高于继电器控制装置；4、体积小于继电器控制装置；5、数据可直接送入管理计算机；6、成本可与继电器控制装置竞争；7、输入可以是交流115V；8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9、在扩展时，原系统只要很小变更；10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在其他工业领域推广应用。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研
20、制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。 二. PLC的定义 国际电工委员会(IEC)先后颁布了PLC标准的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通过了对它的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都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设计。” 总之，可编程控
21、制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。三PLC的组成1PLC基本结构从广义上讲，PLC实质上是一种以数字控制为主要特征的工业控制计算机，由硬件和软件两部分组成。与一般计算机相比，它具有更强的工业控制相连接的接口，编程语言更直接适用于控制要求。因此，在硬件结构上，PLC与计算机的组成十分相似，主要包括中央处理器（CPU），存储器，输入/输出（I/O）接口，电源等。PLC的基本组成如图2-1所示。电源输
22、出接口中央处理器存储器输入接口 来自用户设备 至用户设备编程器外围接口 图2-1 PLC的基本结构示意图2 PLC各组成部分的作用1） CPU CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊的进行工作，其主要任务如下：a）当PLC处于编程状态时，控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储。b）当PLC处于运行状态时，用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送，存取，变换，处理，执行逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出
23、映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制，制表打印或数据通信等功能。c）监视PLC的工作状态，诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。2）存储器 PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。3）I/O接口 I/O接口是PLC与外界连接的接口。4）电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。5）智能I/O接口 随着PLC在自动化领域的应用，为了满足更加复杂的各种控制的需要，不少PLC厂家
24、开发了除数字量，开关量处理功能以外的多种专门用途的接口模块和智能接口模块。6）编程器 它的作用是供用户进行程序的编制，编辑，调试和监视。7）其他部件 PLC还可配人机接口，EPROM写入器，存储器卡等其他外部设备。四PLC的发展趋势 PLC经过30多年的发展，已成为当今增长速度最快的一种工业控制器。目前，PLC的年生产增长率保持在30%40%的水平。未来的PLC技术将面临诸多的挑战，这些挑战也迫使PLC向前发展。五PLC的主要生产厂家（世界，中国）自从第一台PLC出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC，并得到了迅速的发展。目前，世界上有200多家PLC厂商，400多品种的PLC产品，
25、按地域可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派PLC产品都各具特色，如日本主要发展中小型PLC，其小型PLC性能先进，结构紧凑，价格便宜，在世界市场上占用重要地位。著名的PLC生产厂家主要有美国的A-B（Allen-Brad）公司、GE（General Electric）公司，日本的三菱电机（Mitsubishi Electric）公司、欧姆龙（OMRON）公司，德国的AEG公司、西门子（Siemens）公司，法国的TE公司等。我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20世纪70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。此后，在传统
26、设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，并取得显著的经济效益，PLC在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了巨大的作用。目前，我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-B公司等。第三章 运用PLC控制机械手的特点工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。随着工业自动化
27、的发展,出现了数控加工中心,它在减轻工人的劳动强度的同时,大大提高了劳动生产率。但数控加工中常见的上下料工序,通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置。前者费时费工、效率低;后者因设计复杂,需较多继电器,接线繁杂,易受车体振动干扰,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。可编程序控制器PLC控制的上下料机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力,保证了系统运行的可靠性,降低了维修率,提高了工作效率。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。一机械手的控制技术要使机械手工作中各组成要素能够协调工作，必
28、须有良好的控制系统才能实现。因此，控制系统是机械手工作的核心组成部分。由于机械手的种类很多，所以控制系统的控制功能，控制方式，性能要求等也各不相同。目前在工业自动化控制系统中普遍应用的主要有继电接触器控制系统，可编程控制器组成的控制系统和工业控制计算机系统。1.继电接触器控制系统继电接触器控制系统是主要以继电器，接触器以及开关，按钮等器件组成的控制系统。由于这种控制系统具有结构简单，价格低廉，抗干扰能力强等优点所以曾经使用十分广泛，现今仍在许多简单的机电设备中应用。但这种控制系统的缺点也是非常明显的，它采用固定的硬接线方式来完成各种控制逻辑，实现系统的各种控制功能，所以灵活性差；另外，由于机械
29、性的触点工作频率低，易损坏，因此可靠性差。2可编程控制器（PLC）PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术，专为在工业环境下应用而设计的控制设备。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指令，并通过数字式或模拟式输入和输出，控制各种类型的工业生产过程。并且PLC简单易懂，操作方便，是可靠性较高的新一代通用控制设备。3工业控制计算机（工控机）工控机是20世纪70年代在通用微机推广应用的背景下，在总线结构的基础上发展起来的一种控制设备，满足工业环境使用要求。在硬件结构方面，其总线标准化程度高，兼容性强；而在软件方面，资源
30、丰富，可直接的应用微机的各种软件，充分发挥微处理器的作用，特别是有实时操作系统的支持，对要求快速，实时性强，模型复杂，计算工作量大的工业对象的控制占有优势。但是，使用工业控制计算机控制生产工艺过程，要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。二. PLC的使用特点 1、高可靠性、抗干扰能力强 （1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，
31、一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。 2、丰富的I/O接口模块 PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 3、采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC
32、以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 4、编程简单、易于使用PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 5、系统设计、安装、调试方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。6、维修方便，维修工作量小各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，
33、因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行除此之外，PLC还具有通用性强、灵活性好、功能完善；运行速度快；体积小、耗能低；总价格低等优点。对工业应用具有较大的发展潜力。三. PLC的主要功能 根据PLC的特点，它能较好的实现以下功能：1、逻辑控制 2、定时控制 3、计数控制4、步进(顺序)控制 5、PID控制 6、数据控制：PLC具有数据处理能力。 7、通信和联网 8、其它：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。四选用PLC控制机械手的优点与继电接触器控制系统相比，PLC在性能控制逻辑上更显优异，特别是可靠性高设计施工周
34、期短，调试修改方便，而且体积小，功耗低，使用维护方便。与微型计算机相比，PLC结构简单，抗干扰能力强，易于学习和掌握，价格也比一般的微机系统便宜。与工控机相比，虽然工控机也能在恶劣的工业环境下可靠运行，但相对来说，其主要用在环境较好的现场，抗干扰能力不如PLC。工业现场的电磁干扰，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，如不采取措施，都可能使工控机不能正常工作。而PLC是专为工业现场应用而设计的，结构上采用整体密封或插件组合型。并采用了一系列抗干扰措施，具有很高的可靠性。由以上比较可知，在现代制造业的加工机械自动化生产线中，最常用的控制方式是采用PLC控制。并且小型可编程控制器具有良好的可扩展性
35、、价格低廉、指令功能强大、十分适合机械手控制系统中的应用。随着机器人应用范围的日益扩大和向智能化，拟人化方向的发展，其手部也有多指多关节的拟人化要求价，新型PLC控制系统很快为此而面世，如S7200 PLC的多关节机械手控制系统，该系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力，在保证系统运行的可靠性、降低威胁率，提高工作效率等方面有很好的表现。第四章 机械手的PLC控制原理小型可编程控制器具有良好的可扩展性、价格低廉、指令功能强大、十分适合机械手控制系统中的应用这里主要以德国西门子公司生产的小型可编程控制器S7200 PLC为背景，对的工作原理和的系统设计作以简介一、 PLC工作原理PLC
36、的工作原理是建立在计算机工作原理之上的，是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。CPU是以分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序的执行是按程序顺序依次完成相应各电器的动作，在时间上形成串联工作方式。PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期如图4-1。一个扫描周期刷新输出执行CPU自诊断处理通讯请求执行程序读取输入 图4-1 PLC的扫描周期1. 扫描技术 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描
37、速度重复执行上述三个阶段。2PLC工作过程(1) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (2) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右
38、、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 (3) 输出刷新阶段
39、当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。3、 PLC的I/O响应时间 为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关
40、输出端信号的改变所需的时间。4、I/O寻址方式 PLC的硬件结构主要分单元式和模块式两种。前者将PLC的主要部分(包括I/O系统和电源等)全部安装在一个机箱内。后者将PLC的主要硬件部分分别制成模块，然后由用户根据需要将所选用的模块插入PLC机架上的槽内，构成一个PLC系统。不论采取哪一种硬件结构，都必须确立用于连接工业现场的各个输入/输出点与PLC的I/O映象区之间的对应关系，即给每一个输入/输出点以明确的地址确立这种对应关系所采用得方式称为I/O寻址方式。 I/O寻址方式有以下三种： （1）固定的I/O 寻址方式这种I/O寻址方式是由PLC制造厂家在设计、生产PLC时确定的，它的每一个输入
41、/输出点都有一个明确的固定不变的地址。一般来说，单元式的PLC采用这种I/O寻址方式。 （2）开关设定的I/O寻址方式这种I/O寻址方式是由用户通过对机架和模块上的开关位置的设定来确定的。 （3）用软件来设定的I/O寻址方式这种I/O寻址方式是有用户通过软件来编制I/O地址分配表来确定的5PLC程序设计语言介绍 在PLC中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通
42、过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。1).梯形图（Ladder Diagram） 程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。 梯形图程序设计语言的特点是：（1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性； （2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习； （3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（Power
43、FLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待； （4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。 2）布尔助记符（Boolean Mnemonic） 程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。 布尔助记符程序设计语言具有下列特点： （1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点； （2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计； （3）与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。 3）功能表图（ Sepuential Function Chart） 程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。4）功能模块图（Function Block） 程序设计语言功能模块图程序设计语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。