可編程序控制器

1、第第7章章 可編程序控制器可編程序控制器7.1 概述概述Programmable ControllerPCProgrammable Logic ControllerPLCPLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置 。7.1.1 發(fā)展歷史發(fā)展歷史19世紀(jì)末，直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)相繼問世揭開世紀(jì)末，直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)相繼問世揭開了電氣控制技術(shù)的序幕。了電氣控制技術(shù)的序幕。 繼電接觸器

2、控制系統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)20世紀(jì)世紀(jì)30年代，繼電器、年代，繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等元器件構(gòu)成了主要用于控制接觸器、按鈕、開關(guān)等元器件構(gòu)成了主要用于控制交流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)。交流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)。繼電接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)繼電接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)1. 接線復(fù)雜，體積大，耗能多，不便于檢查和維護(hù)；接線復(fù)雜，體積大，耗能多，不便于檢查和維護(hù)；2. 有觸點(diǎn)的電器工作頻率很低，在頻繁動(dòng)作情況下有觸點(diǎn)的電器工作頻率很低，在頻繁動(dòng)作情況下壽命短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的可靠性降壽命短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的可靠性降低，甚至可能嚴(yán)重地影響生產(chǎn)；低，甚至可能嚴(yán)重地影響生產(chǎn)；3. 如果工藝要求發(fā)生

3、變化，控制柜內(nèi)的元件和接線如果工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的元件和接線需要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造的工期長、費(fèi)用高。需要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造的工期長、費(fèi)用高。 1968年，美國通用汽車（年，美國通用汽車（GM）公司為實(shí)現(xiàn)）公司為實(shí)現(xiàn)“多品多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號(hào)種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號(hào)”的戰(zhàn)略，公的戰(zhàn)略，公開招標(biāo)新型工業(yè)控制裝置。開招標(biāo)新型工業(yè)控制裝置。 新型工業(yè)控制裝置的十項(xiàng)指標(biāo)新型工業(yè)控制裝置的十項(xiàng)指標(biāo) 編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；編程方便，可在現(xiàn)場修改程序； 維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)； 可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)； 體積小于繼電

4、器控制系統(tǒng)；體積小于繼電器控制系統(tǒng)； 可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)；可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)； 成本可與繼電器控制系統(tǒng)競爭；成本可與繼電器控制系統(tǒng)競爭； 輸入可為市電；輸入可為市電； 輸出可為市電，要求電流輸出可為市電，要求電流2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等；電磁閥、接觸器等； 通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便，擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)變更少；通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便，擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)變更少； 能存儲(chǔ)程序，存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到能存儲(chǔ)程序，存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到4K字節(jié)。字節(jié)。PLC的四個(gè)發(fā)展階段：的四個(gè)發(fā)展階段：第一代：用一位機(jī)開發(fā)，磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，只具第一代：用一位機(jī)開發(fā)，磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，只具有單一的邏輯控制功能；有單

5、一的邏輯控制功能；第二代：使用第二代：使用8位微處理器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，產(chǎn)品位微處理器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，產(chǎn)品開始系列化。開始系列化。第三代：高性能微處理器的使用，使第三代：高性能微處理器的使用，使PLC的處理的處理速度大大提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通訊速度大大提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通訊方向發(fā)展。方向發(fā)展。 第四代：不僅全面使用第四代：不僅全面使用16位、位、32位高性能微處位高性能微處理器，精簡指令系統(tǒng)理器，精簡指令系統(tǒng)CPU（RISC）等高級(jí)）等高級(jí)CPU，而且在一臺(tái)，而且在一臺(tái)PLC中配置多個(gè)微處理器，中配置多個(gè)微處理器，進(jìn)行多道處理。同時(shí)，生產(chǎn)了大量內(nèi)含微處理進(jìn)行多道處理。同時(shí)，

6、生產(chǎn)了大量內(nèi)含微處理器的智能模板，使得第四代器的智能模板，使得第四代PLC成為具有邏輯成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)控制功能、過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通訊功能的真正名副其實(shí)的據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通訊功能的真正名副其實(shí)的多功能產(chǎn)品。同一時(shí)期，由多功能產(chǎn)品。同一時(shí)期，由PLC構(gòu)成的構(gòu)成的PLC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)也得到飛速發(fā)展。絡(luò)也得到飛速發(fā)展。PLC 的定義的定義 1987年，美國電氣制造協(xié)會(huì)也對(duì)年，美國電氣制造協(xié)會(huì)也對(duì)PLC作定義：作定義：可編程序控制器：是一種帶有指令存儲(chǔ)器和數(shù)字可編程序控制器：是一種帶有指令存儲(chǔ)器和數(shù)字或模擬或模擬I/O接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏

7、輯、順接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用于控制機(jī)器序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制裝置?；蛏a(chǎn)過程的自動(dòng)控制裝置。 7.1.2 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)1. 功能豐富功能豐富（1）豐富的指令。）豐富的指令。（2）PLC內(nèi)部器件種類繁多，容量宏大。內(nèi)部器件種類繁多，容量宏大。（3）豐富的外部設(shè)備。）豐富的外部設(shè)備。（4）可建立友好的人機(jī)界面，可與計(jì)算機(jī)鏈接或）可建立友好的人機(jī)界面，可與計(jì)算機(jī)鏈接或聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交換。聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交換。（5）具有強(qiáng)大的自檢功能，可進(jìn)行自診斷，并記）具有強(qiáng)大的自檢功能，可進(jìn)行自診斷，并記錄診斷結(jié)果，為維修提供方

8、便。錄診斷結(jié)果，為維修提供方便。2. 使用方便使用方便（1）配置、安裝和維護(hù)方便。）配置、安裝和維護(hù)方便。（2）編程方法簡單易學(xué)）編程方法簡單易學(xué)3. 工作可靠工作可靠PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，使之具采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，使之具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上。因此，時(shí)以上。因此，PLC已被公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制已被公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)設(shè)備之一，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。場。4. 體積小、能耗低、性能價(jià)格比高體積小、能耗低、性能價(jià)格比高PLC的體積小

9、、重量輕，的體積小、重量輕，PLC可以裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)可以裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。部，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，不僅可以減少后，不僅可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，而且大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，而且PLC的配線的配線比繼電器控制系統(tǒng)的少得多，從而可以省下大量的比繼電器控制系統(tǒng)的少得多，從而可以省下大量的配線和附件，在提高了系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，節(jié)約了配線和附件，在提高了系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，節(jié)約了大量的費(fèi)用。大量的費(fèi)用。7.1.3 應(yīng)用及發(fā)展趨勢應(yīng)用及發(fā)展趨勢1. PLC的應(yīng)用的應(yīng)用（1）開關(guān)量邏輯控制）開關(guān)量邏輯控制（2）模擬

10、量、數(shù)字量控制）模擬量、數(shù)字量控制（3）數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理（4）通信與聯(lián)網(wǎng)）通信與聯(lián)網(wǎng)（5）監(jiān)控）監(jiān)控（6）運(yùn)動(dòng)控制）運(yùn)動(dòng)控制2. PLC的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢（1）向高性能、高速度、大容量發(fā)展）向高性能、高速度、大容量發(fā)展（2）向超小型和超大型雙向發(fā)展）向超小型和超大型雙向發(fā)展（3）PLC編程語言的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化編程語言的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化（4）增強(qiáng)通信聯(lián)網(wǎng)能力，控制與管理功能一體化）增強(qiáng)通信聯(lián)網(wǎng)能力，控制與管理功能一體化（5）擴(kuò)展模塊智能化、功能完善化）擴(kuò)展模塊智能化、功能完善化7.2 可編程序控制器的硬件配置可編程序控制器的硬件配置7.2.1基本組成基本組成1. CPU模塊模塊CPU模塊：由微

11、處理器（模塊：由微處理器（CPU芯片）和存儲(chǔ)器組成。芯片）和存儲(chǔ)器組成。輸入處理：從輸入模塊將輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)讀入輸入映輸入處理：從輸入模塊將輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)讀入輸入映象寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。象寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。執(zhí)行用戶程序：讀入和解釋用戶程序，完成數(shù)據(jù)的存執(zhí)行用戶程序：讀入和解釋用戶程序，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理，并用運(yùn)算結(jié)果更新輸出映象寄存器取、傳送和處理，并用運(yùn)算結(jié)果更新輸出映象寄存器的內(nèi)容，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。的內(nèi)容，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。輸出處理：將輸出映象寄存器的內(nèi)容送到輸出模塊。輸出處理：將輸出映象寄存器的內(nèi)容送到輸出模塊。CPU模塊采用掃描工作方式。模塊采用掃描工作方式。（1）微處

12、理器）微處理器 CPU通用微處理器（如通用微處理器（如8086）單片微處理器（如單片微處理器（如8031）位片式微處理器（如位片式微處理器（如AND2900） 由運(yùn)算器、寄存器、控制器、總線接口等功能模塊由運(yùn)算器、寄存器、控制器、總線接口等功能模塊組成。組成。小型小型PLC8位通用或單片微處理器；位通用或單片微處理器；中型中型PLC16位通用或單片微處理器；位通用或單片微處理器；大型大型PLC采用位片式微處理器。采用位片式微處理器。 （2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器有三種分類方式：的存儲(chǔ)器有三種分類方式：1）按介質(zhì)分類）按介質(zhì)分類 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或稱讀寫存儲(chǔ)器（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或稱讀寫存儲(chǔ)器（R

13、AM） 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM） 可擦除可編程序的只讀存儲(chǔ)器（可擦除可編程序的只讀存儲(chǔ)器（EPROM） 可電擦除的只讀存儲(chǔ)器（可電擦除的只讀存儲(chǔ)器（E2PROM） 2）按用途分類）按用途分類 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 系統(tǒng)系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)區(qū) 3）按內(nèi)存的分布分類按內(nèi)存的分布分類 主內(nèi)存主內(nèi)存是內(nèi)存的主體，也是是內(nèi)存的主體，也是PLC直接訪直接訪問的對(duì)象；問的對(duì)象； 輔助內(nèi)存輔助內(nèi)存用于存放用戶程序的備份，當(dāng)用于存放用戶程序的備份，當(dāng)PLC上電初始化時(shí)，把它的內(nèi)容拷貝到主內(nèi)上電初始化時(shí)，把它的內(nèi)容拷貝到主內(nèi)存的用戶程序區(qū)，供存的用戶程序區(qū)，供PLC的

14、的CPU運(yùn)行；運(yùn)行； 存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)卡配有電池，可長期保存程序。配有電池，可長期保存程序。 2. 輸入輸入/輸出（輸出（I/O）模塊）模塊輸入（輸入（Input）/輸出（輸出（Output）模塊簡稱為）模塊簡稱為I/O模塊。模塊。I/O模塊是聯(lián)系模塊是聯(lián)系PLC的的CPU模塊和外部現(xiàn)場的橋梁。模塊和外部現(xiàn)場的橋梁。PLC通過輸入模塊采集各種輸入信號(hào)，并以此為依通過輸入模塊采集各種輸入信號(hào)，并以此為依據(jù)進(jìn)行處理，最終通過輸出模塊控制接觸器、電磁據(jù)進(jìn)行處理，最終通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。被控對(duì)象的

15、控制。采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。路的電氣隔離，減小了電磁干擾。外部信號(hào)通常分：外部信號(hào)通常分： 開關(guān)量信號(hào)開關(guān)量信號(hào) 模擬量信號(hào)模擬量信號(hào)開關(guān)量信號(hào)開關(guān)量信號(hào)主要來自按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥主要來自按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等器件，只有接通和斷開兩種狀態(tài)；電器等器件，只有接通和斷開兩種狀態(tài)；模擬量信號(hào)模擬量信號(hào)是通過電位器、熱電耦、測速發(fā)電是通過電位器、熱電耦、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器將壓力、溫度、流量等物理量變換機(jī)和各種變送

16、器將壓力、溫度、流量等物理量變換成連續(xù)變化的電壓或電流信號(hào)。成連續(xù)變化的電壓或電流信號(hào)。I/O模塊通常可分為：模塊通?？煞譃椋?開關(guān)量開關(guān)量I/O模塊模塊 模擬量模擬量I/O模塊模塊 特殊特殊I/O模塊模塊I/O模塊輸入、輸出口的個(gè)數(shù)通常稱為模塊輸入、輸出口的個(gè)數(shù)通常稱為I/O點(diǎn)數(shù)。點(diǎn)數(shù)。（1）開關(guān)量）開關(guān)量I/O模塊模塊輸入模塊用于接收和采集各種開關(guān)量輸入信號(hào)。輸入模塊用于接收和采集各種開關(guān)量輸入信號(hào)。對(duì)輸入信號(hào)（對(duì)輸入信號(hào)（按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)）信號(hào)）進(jìn)行濾波、隔離和電平轉(zhuǎn)換等處理，進(jìn)行濾波、隔離和電平轉(zhuǎn)換等處理，轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)成數(shù)字信號(hào)可靠

17、、安全地傳送到可靠、安全地傳送到PLC的內(nèi)部。的內(nèi)部。1）輸入模塊）輸入模塊輸入接口電路輸入接口電路COM光電三極管光電三極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管輸入端子輸入端子+內(nèi)內(nèi)部部電電路路3.3k 1000PF470 PLCI0.0+24V 常用的開關(guān)量輸入模塊的典型電路按外部電源常用的開關(guān)量輸入模塊的典型電路按外部電源不同分為：不同分為： 直流輸入電路直流輸入電路 交流輸入電路交流輸入電路 交直流輸入電路交直流輸入電路 直流輸入電路直流輸入電路交流輸入電路交流輸入電路交直流輸入電路交直流輸入電路2）輸出模塊）輸出模塊輸出模塊是輸出模塊是PLC驅(qū)動(dòng)負(fù)載的輸出電路，同時(shí)它還具有驅(qū)動(dòng)負(fù)載的輸出電路，同時(shí)它

18、還具有功率放大、濾波、隔離和電平轉(zhuǎn)換等功能。功率放大、濾波、隔離和電平轉(zhuǎn)換等功能。它將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電它將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以控制接觸器線圈等電器通斷電。路的信號(hào)，以控制接觸器線圈等電器通斷電。輸出電路還使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出電路還使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出接口電路輸出接口電路：繼電器輸出繼電器輸出PLC內(nèi)內(nèi)部部電電路路內(nèi)內(nèi)部部電電路路JYCOM+-交流電源或交流電源或直流電源直流電源輸出三種形式：輸出三種形式：繼電器繼電器 - 低速大功率，驅(qū)動(dòng)交、直流負(fù)載；低速大功率，驅(qū)動(dòng)交、直流負(fù)載；可控硅可控硅 - 高速大功率，驅(qū)動(dòng)交流

19、負(fù)載；高速大功率，驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載；晶體管晶體管 - 高速小功率，驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。高速小功率，驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。繼電器輸出電路繼電器輸出電路晶體管輸出電路晶體管輸出電路晶閘管輸出電路晶閘管輸出電路（2）模擬量）模擬量I/O模塊模塊模擬量模擬量I/O模塊的主要任務(wù)就是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行模塊的主要任務(wù)就是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換精度由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換精度由轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定。換器的位數(shù)決定。 （3）特殊）特殊I/O模塊模塊特殊特殊I/O模塊是為了降低費(fèi)用或簡化編程過程，增強(qiáng)模塊是為了降低費(fèi)用或簡化編程過程，增強(qiáng)PLC的功能，擴(kuò)大的功能，擴(kuò)大PLC應(yīng)用范圍而開發(fā)的

20、各種應(yīng)用范圍而開發(fā)的各種I/O模模塊，也經(jīng)常作為獨(dú)立的模塊供塊，也經(jīng)常作為獨(dú)立的模塊供PLC系統(tǒng)根據(jù)具體的系統(tǒng)根據(jù)具體的工藝控制要求進(jìn)行選擇配置。工藝控制要求進(jìn)行選擇配置。1）PID過程控制模塊過程控制模塊過程控制：是指對(duì)連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。過程控制：是指對(duì)連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。過程控制通常采用過程控制通常采用PID（比例（比例-積分積分-微分）控制微分）控制方式。方式。閉環(huán)控制運(yùn)算由閉環(huán)控制運(yùn)算由PID過程控制模塊中的過程控制模塊中的CPU完成。完成。2）高速計(jì)數(shù)模塊）高速計(jì)數(shù)模塊PLC有最高工作頻率受掃描周期的限制，一般僅有有最高工作頻率受掃描周期的限制，一般僅有幾十幾十Hz

21、。但是在工業(yè)控制中，有時(shí)要求。但是在工業(yè)控制中，有時(shí)要求PLC對(duì)來自對(duì)來自旋轉(zhuǎn)編碼器、機(jī)械開關(guān)或電子開關(guān)的高速脈沖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)編碼器、機(jī)械開關(guān)或電子開關(guān)的高速脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。由此產(chǎn)生的高速計(jì)數(shù)模塊可以對(duì)幾十千計(jì)數(shù)。由此產(chǎn)生的高速計(jì)數(shù)模塊可以對(duì)幾十千Hz甚甚至上兆至上兆Hz的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以保證能及時(shí)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以保證能及時(shí)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 3）運(yùn)動(dòng)控制模塊）運(yùn)動(dòng)控制模塊運(yùn)動(dòng)控制模塊一般帶有微處理器，用來控制運(yùn)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)控制模塊一般帶有微處理器，用來控制運(yùn)動(dòng)物體的位置、速度和加速度，它可以控制直線運(yùn)動(dòng)或體的位置、速度和加速度，它可以控制直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。模塊用存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)給定的運(yùn)動(dòng)曲線，旋轉(zhuǎn)運(yùn)

22、動(dòng)。模塊用存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)給定的運(yùn)動(dòng)曲線，從位置傳感器得到當(dāng)前的位置值，并與給定值相比從位置傳感器得到當(dāng)前的位置值，并與給定值相比較，比較的結(jié)果用來控制伺服電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)較，比較的結(jié)果用來控制伺服電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。在機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等的驅(qū)動(dòng)裝置。在機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場合得到廣泛地應(yīng)用。場合得到廣泛地應(yīng)用。4）通信模塊）通信模塊PLC的通信模塊用來完成的通信模塊用來完成PLC之間、之間、PLC與其它智與其它智能控制設(shè)備或主計(jì)算機(jī)之間的通信。能控制設(shè)備或主計(jì)算機(jī)之間的通信。 5）熱電阻）熱電阻/熱電耦模塊熱電耦模塊在生產(chǎn)中，溫度是最常見的一種信號(hào)，廠商也專門在生

23、產(chǎn)中，溫度是最常見的一種信號(hào)，廠商也專門生產(chǎn)了相應(yīng)的熱電阻生產(chǎn)了相應(yīng)的熱電阻/熱電耦模塊，它們提供了熱電耦模塊，它們提供了PLC與熱電阻和熱電耦的連接接口。與熱電阻和熱電耦的連接接口。 3. 電源電源PLC一般使用一般使用220V交流電源或交流電源或24V直流電源供電。直流電源供電。PLC內(nèi)部則通過直流穩(wěn)壓電源為各功能模塊提供工內(nèi)部則通過直流穩(wěn)壓電源為各功能模塊提供工作電壓。作電壓。4. 編程器及其它外部設(shè)備編程器及其它外部設(shè)備編程器的基本作用是編輯、調(diào)試和輸入用戶程序，編程器的基本作用是編輯、調(diào)試和輸入用戶程序，同時(shí)還可以用于監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各種編程元件的工同時(shí)還可以用于監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各種編程

24、元件的工作狀態(tài)情況。作狀態(tài)情況。 （1） 編程器編程器 用于輸入和編輯用戶程序，監(jiān)視用于輸入和編輯用戶程序，監(jiān)視PLC運(yùn)行時(shí)各種編運(yùn)行時(shí)各種編程元件的工作狀態(tài)。程元件的工作狀態(tài)。1） 專用編程器：專用編程器：簡易編程器：只能輸入和編輯指令表程序，不能直簡易編程器：只能輸入和編輯指令表程序，不能直接輸入和編輯梯形圖程序。接輸入和編輯梯形圖程序。圖形編程器：可以直接生成和編輯梯形圖程序，分圖形編程器：可以直接生成和編輯梯形圖程序，分為液晶顯示編程器和為液晶顯示編程器和CRT編程器。編程器。 2）通用計(jì)算機(jī)開發(fā)系統(tǒng)）通用計(jì)算機(jī)開發(fā)系統(tǒng) 采用以通用計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程系統(tǒng)，對(duì)于不同型采用以通用計(jì)算機(jī)為基

25、礎(chǔ)的編程系統(tǒng)，對(duì)于不同型號(hào)和廠家的號(hào)和廠家的PLC，只需采用相應(yīng)的編程軟件即可。，只需采用相應(yīng)的編程軟件即可。 既可以編制、修改既可以編制、修改PLC各種語言的程序，進(jìn)行文各種語言的程序，進(jìn)行文檔管理，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場和系統(tǒng)仿真，監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行，檔管理，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場和系統(tǒng)仿真，監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行，還可以利用網(wǎng)絡(luò)軟件，構(gòu)成還可以利用網(wǎng)絡(luò)軟件，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 （2）人）人/機(jī)接口裝置機(jī)接口裝置人人/機(jī)接口用來實(shí)現(xiàn)操作人員與機(jī)接口用來實(shí)現(xiàn)操作人員與PLC控制系統(tǒng)之間的控制系統(tǒng)之間的對(duì)話。對(duì)話。最基本的人最基本的人/機(jī)接口是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、撥碼開關(guān)、機(jī)接口是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、撥碼開關(guān)、指示燈

26、、指示燈、LED數(shù)字顯示器和聲光報(bào)警器等元件組成的數(shù)字顯示器和聲光報(bào)警器等元件組成的控制臺(tái)。控制臺(tái)。人人/機(jī)接口上這些元件狀態(tài)的改變，一方面作為機(jī)接口上這些元件狀態(tài)的改變，一方面作為PLC的輸入信號(hào)，控制的輸入信號(hào)，控制PLC的運(yùn)行狀態(tài)；另一方面接收的運(yùn)行狀態(tài)；另一方面接收PLC的輸出信號(hào)，指示的輸出信號(hào)，指示PLC系統(tǒng)的工作情況。系統(tǒng)的工作情況。（3）外存儲(chǔ)器）外存儲(chǔ)器PLC的的CPU模塊內(nèi)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器稱為內(nèi)存儲(chǔ)器，模塊內(nèi)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器稱為內(nèi)存儲(chǔ)器，簡稱為內(nèi)存。而磁帶和磁盤稱為外存儲(chǔ)器。簡稱為內(nèi)存。而磁帶和磁盤稱為外存儲(chǔ)器。7.2.2 分類分類 1. 按硬件結(jié)構(gòu)分類按硬件結(jié)構(gòu)分類 整體式整

27、體式PLC 模塊式模塊式PLC 疊裝式疊裝式PLC2. 按按I/O點(diǎn)數(shù)分類點(diǎn)數(shù)分類 超小型或微型超小型或微型PLC 小型小型PLC 中型中型PLC 大型大型PLC3. 按功能分類按功能分類PLC按功能可分為低檔、中檔和高檔三類。按功能可分為低檔、中檔和高檔三類。低檔低檔PLC主要用于邏輯控制、順序控制等單機(jī)控制主要用于邏輯控制、順序控制等單機(jī)控制系統(tǒng)和比較簡單的自動(dòng)化系統(tǒng)；系統(tǒng)和比較簡單的自動(dòng)化系統(tǒng)；中檔中檔PLC則已經(jīng)可以滿足多數(shù)復(fù)雜控制系統(tǒng)的需求；則已經(jīng)可以滿足多數(shù)復(fù)雜控制系統(tǒng)的需求；高檔高檔PLC通常用于大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通常用于大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。7.2.3 基本工作原理基本工作

28、原理掃描周期：每掃描一個(gè)循環(huán)所用的時(shí)間稱為掃描周期：每掃描一個(gè)循環(huán)所用的時(shí)間稱為 掃掃描周期。描周期。PLC的工作方式：循環(huán)掃描工作方式。的工作方式：循環(huán)掃描工作方式。CPU從第一條指令開始執(zhí)行，遇到結(jié)束符又返回第從第一條指令開始執(zhí)行，遇到結(jié)束符又返回第一條，不斷循環(huán)。一條，不斷循環(huán)。工作模式工作模式PLC：運(yùn)行（：運(yùn)行（Run）和停止（）和停止（Stop）工作模式。）工作模式。 （1）運(yùn)行（）運(yùn)行（Run）自診斷處理自診斷處理通信信息處理通信信息處理輸入處理輸入處理程序執(zhí)行程序執(zhí)行輸出處理輸出處理 說明說明PLC在運(yùn)行（在運(yùn)行（Run）狀態(tài)下，通常將執(zhí)行一次掃描）狀態(tài)下，通常將執(zhí)行一次掃描操

29、作的操作的5個(gè)階段所需的時(shí)間稱為掃描周期。個(gè)階段所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期與掃描周期與CPU的運(yùn)行速度、的運(yùn)行速度、PLC硬件配置及用戶硬件配置及用戶程序的長短有關(guān)，典型值為程序的長短有關(guān)，典型值為1 ms100ms。PLC通過設(shè)置通過設(shè)置CPU內(nèi)部的監(jiān)視定時(shí)器來監(jiān)視每次掃內(nèi)部的監(jiān)視定時(shí)器來監(jiān)視每次掃描的時(shí)間是否超過規(guī)定時(shí)間，以避免程序進(jìn)入死循描的時(shí)間是否超過規(guī)定時(shí)間，以避免程序進(jìn)入死循環(huán)。環(huán)。 （2）停止（）停止（Stop）模式）模式自診斷處理自診斷處理通信信息處理通信信息處理輸入處理輸入處理程序執(zhí)行程序執(zhí)行輸出處理輸出處理 “自診斷處理自診斷處理”階段階段PLC檢查檢查CPU模塊內(nèi)部

30、的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)控定模塊內(nèi)部的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器（時(shí)器（WDT）；）；檢查程序執(zhí)行結(jié)果是否正確，進(jìn)行奇偶校驗(yàn)；檢查程序執(zhí)行結(jié)果是否正確，進(jìn)行奇偶校驗(yàn)；判斷程序執(zhí)行時(shí)間是否超時(shí)；判斷程序執(zhí)行時(shí)間是否超時(shí)；刷新具有斷電保持功能的繼電器現(xiàn)有值以及完成其它刷新具有斷電保持功能的繼電器現(xiàn)有值以及完成其它一些內(nèi)部工作。一些內(nèi)部工作。如果出現(xiàn)故障，則停止中央處理工作并報(bào)警提示。如果出現(xiàn)故障，則停止中央處理工作并報(bào)警提示。 “通信信息處理通信信息處理”階段階段PLC與編程器交換信息；與編程器交換信息；PLC與別的帶微處理器的智能裝置通信（如數(shù)字處與別的帶微處理器的智能裝置通信（如數(shù)字處理器）；

31、理器）；PLC與網(wǎng)絡(luò)通訊，當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)通訊，當(dāng)PLC配有網(wǎng)絡(luò)通訊模塊時(shí)，應(yīng)配有網(wǎng)絡(luò)通訊模塊時(shí)，應(yīng)與通訊對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。與通訊對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?！拜斎胩幚磔斎胩幚怼彪A段（采樣）階段（采樣）采樣：采樣：PLC以掃描工作方式按順序?qū)⑺械妮斎胄乓話呙韫ぷ鞣绞桨错樞驅(qū)⑺械妮斎胄盘?hào)讀入到輸入映象寄存器中進(jìn)行存儲(chǔ)。號(hào)讀入到輸入映象寄存器中進(jìn)行存儲(chǔ)。 輸入映象寄存器從輸入映象寄存器從PLC的存儲(chǔ)器中劃分出來專門用的存儲(chǔ)器中劃分出來專門用來存放輸入信號(hào)狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)。來存放輸入信號(hào)狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)。當(dāng)外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存當(dāng)外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器為器為“1”狀態(tài)；狀態(tài)；

32、外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器為為“0”狀態(tài)。狀態(tài)。注意注意在一個(gè)掃描工作周期內(nèi)，采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，在一個(gè)掃描工作周期內(nèi)，采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，它是它是PLC程序執(zhí)行時(shí)使用的輸入量的依據(jù)。程序執(zhí)行時(shí)使用的輸入量的依據(jù)。外部輸入信號(hào)狀態(tài)在被采樣后發(fā)生的變化，只能在外部輸入信號(hào)狀態(tài)在被采樣后發(fā)生的變化，只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入?！俺绦驁?zhí)行程序執(zhí)行”階段階段CPU從用戶程序的第一條指令開始，逐條執(zhí)行，直從用戶程序的第一條指令開始，逐條執(zhí)行，直到程序結(jié)束。到程序結(jié)束。在執(zhí)行某條指令

33、時(shí)，先從映象寄存器中將有關(guān)數(shù)據(jù)在執(zhí)行某條指令時(shí)，先從映象寄存器中將有關(guān)數(shù)據(jù)讀出來，然后根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)算、處讀出來，然后根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，最后將運(yùn)算的結(jié)果寫入到對(duì)應(yīng)的元件映象寄存理，最后將運(yùn)算的結(jié)果寫入到對(duì)應(yīng)的元件映象寄存器中，供后面指令程序執(zhí)行時(shí)使用。器中，供后面指令程序執(zhí)行時(shí)使用。輸除映象寄存器從輸除映象寄存器從PLC的存儲(chǔ)器中劃分出來專門用的存儲(chǔ)器中劃分出來專門用來存放輸除信號(hào)狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)。來存放輸除信號(hào)狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)。注意注意除輸入映象寄存器外，各編程元件的映象寄存器的內(nèi)除輸入映象寄存器外，各編程元件的映象寄存器的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化；容隨著程序的執(zhí)行而變

34、化；輸出映象寄存器的狀態(tài)在整個(gè)程序執(zhí)行完畢之前不會(huì)輸出映象寄存器的狀態(tài)在整個(gè)程序執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端子上去影響輸出電路狀態(tài)的改變。送到輸出端子上去影響輸出電路狀態(tài)的改變。“輸出刷新輸出刷新”階段階段PLC將輸出映象寄存器的將輸出映象寄存器的“0”/“1”狀態(tài)傳送到輸出鎖狀態(tài)傳送到輸出鎖存器進(jìn)行鎖存，以驅(qū)動(dòng)存器進(jìn)行鎖存，以驅(qū)動(dòng)PLC系統(tǒng)輸出端的用戶設(shè)備。系統(tǒng)輸出端的用戶設(shè)備。當(dāng)某輸出映象寄存器為當(dāng)某輸出映象寄存器為“1”狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)外部負(fù)載通狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)外部負(fù)載通電工作；電工作；當(dāng)某輸出映象寄存器為當(dāng)某輸出映象寄存器為“0”狀態(tài)時(shí)，則使外部負(fù)載斷狀態(tài)時(shí)，則使外部負(fù)載斷電，停止工作。電，停止

35、工作。鎖存器中的內(nèi)容將保持到下一次鎖存器中的內(nèi)容將保持到下一次“輸出處理輸出處理”階段階段才會(huì)被更新，才會(huì)被更新，PLC外部的實(shí)際輸出狀態(tài)也隨之改變。外部的實(shí)際輸出狀態(tài)也隨之改變。說明說明PLC屬于一種屬于一種“串行串行”工作方式。工作方式。以循環(huán)掃描工作方式順序執(zhí)行各個(gè)階段的工作，以循環(huán)掃描工作方式順序執(zhí)行各個(gè)階段的工作，繼電控制系統(tǒng)可視為繼電控制系統(tǒng)可視為“并行并行”工作方式。工作方式。由實(shí)際硬件設(shè)備組成的，當(dāng)某個(gè)繼電器的線圈通電由實(shí)際硬件設(shè)備組成的，當(dāng)某個(gè)繼電器的線圈通電或斷電時(shí)，該繼電器的所有常開或常閉觸點(diǎn)無論處或斷電時(shí)，該繼電器的所有常開或常閉觸點(diǎn)無論處在控制線路的任何位置，都會(huì)立即

36、同時(shí)動(dòng)作。在控制線路的任何位置，都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。由于由于PLC處理速度很快，采用處理速度很快，采用“串行串行”的處理方式的處理方式所造成的輸出對(duì)輸入在時(shí)間響應(yīng)上的滯后并不影響所造成的輸出對(duì)輸入在時(shí)間響應(yīng)上的滯后并不影響PLC在一般實(shí)際工程中的應(yīng)用，同時(shí)還可避免繼電在一般實(shí)際工程中的應(yīng)用，同時(shí)還可避免繼電接觸器控制系統(tǒng)中的觸點(diǎn)競爭和時(shí)序失控的問題。接觸器控制系統(tǒng)中的觸點(diǎn)競爭和時(shí)序失控的問題。 7.2.4 性能指標(biāo)性能指標(biāo)1. 編程語言編程語言PLC可采用不同的編程語言來編寫用戶程序，目前可采用不同的編程語言來編寫用戶程序，目前常用的有：梯形圖語言、助記符語言、流程圖語常用的有：梯形圖語言、助記

37、符語言、流程圖語言和言和Basic、C語言等高級(jí)語言。語言等高級(jí)語言。PLC能使用的編能使用的編程語言種類越多，其類型越高級(jí)。程語言種類越多，其類型越高級(jí)。2. 指令功能及數(shù)量指令功能及數(shù)量編程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多，表示編程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多，表示PLC的處理的處理和控制能力越強(qiáng)，用戶的編程也更為簡單、方便。和控制能力越強(qiáng)，用戶的編程也更為簡單、方便。3. I/O點(diǎn)總數(shù)點(diǎn)總數(shù)I/O點(diǎn)總數(shù)指點(diǎn)總數(shù)指PLC可以接受的輸入信號(hào)和輸出控制信可以接受的輸入信號(hào)和輸出控制信號(hào)的總和。點(diǎn)數(shù)越多，可以連接的外部設(shè)備就越多，號(hào)的總和。點(diǎn)數(shù)越多，可以連接的外部設(shè)備就越多，控制的規(guī)模就越大?？刂频囊?guī)模就越

38、大。4. 內(nèi)部繼電器的種數(shù)和點(diǎn)數(shù)內(nèi)部繼電器的種數(shù)和點(diǎn)數(shù)內(nèi)部繼電器主要包括：輔助繼電器、特殊繼電器、內(nèi)部繼電器主要包括：輔助繼電器、特殊繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器等，表征了定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器等，表征了PLC的內(nèi)的內(nèi)部處理能力和運(yùn)算功能。部處理能力和運(yùn)算功能。5. 用戶程序存儲(chǔ)量用戶程序存儲(chǔ)量用戶程序存儲(chǔ)量表示用戶程序存儲(chǔ)量表示PLC能夠存放多少用戶程序。能夠存放多少用戶程序。一般的邏輯操作指令，每條指令只占一個(gè)字，計(jì)數(shù)、一般的邏輯操作指令，每條指令只占一個(gè)字，計(jì)數(shù)、定時(shí)和移位指令各占定時(shí)和移位指令各占2個(gè)字節(jié)，對(duì)于一般的數(shù)據(jù)操個(gè)字節(jié)，對(duì)于一般的數(shù)據(jù)操作指令，每條指令占作指令，每條

39、指令占2個(gè)字節(jié)。小型個(gè)字節(jié)。小型PLC一般為幾一般為幾K字，大型字，大型PLC的用戶程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)數(shù)十的用戶程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)數(shù)十M字。字。6. 掃描速度掃描速度掃描速度指掃描速度指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，通常以毫秒執(zhí)行用戶程序的速度，通常以毫秒每千字（每千字（ms/K字）為單位。字）為單位。7. 可擴(kuò)展能力可擴(kuò)展能力PLC的可擴(kuò)展能力指的可擴(kuò)展能力指I/O模塊的擴(kuò)展、存儲(chǔ)容量的擴(kuò)模塊的擴(kuò)展、存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展以及各種功能模塊的擴(kuò)展等。擴(kuò)展能力越強(qiáng)，系展以及各種功能模塊的擴(kuò)展等。擴(kuò)展能力越強(qiáng)，系統(tǒng)的配置就越靈活，控制能力就越強(qiáng)。統(tǒng)的配置就越靈活，控制能力就越強(qiáng)。8. 工作環(huán)境：工作環(huán)境：一般

40、的一般的PLC都能保證在溫度都能保證在溫度055、濕度、濕度 85%（無凝霜）的環(huán)境下可靠工作。（無凝霜）的環(huán)境下可靠工作。此外，此外，PLC還包括附加功能、尺寸等指標(biāo)。還包括附加功能、尺寸等指標(biāo)。7.3西門子西門子S7-200系列系列可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介西門子公司的西門子公司的micro automation SIMATIC S7-200系系列可編程序控制器是一種采用疊裝式結(jié)構(gòu)的小型列可編程序控制器是一種采用疊裝式結(jié)構(gòu)的小型PLC。 通訊電纜通訊電纜S7-200 CPU STEP7-Micro/WIN32 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)7.3.1 S7-200系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成S7-

41、200系列系列PLC系統(tǒng)與其他系統(tǒng)與其他PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)相系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)相同，主要由同，主要由CPU模塊、模塊、I/O模塊和編程器等外設(shè)組成。模塊和編程器等外設(shè)組成。 CPU模塊模塊中央處理單元（中央處理單元（CPU）集成在模塊的內(nèi)部，負(fù)責(zé)執(zhí)）集成在模塊的內(nèi)部，負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等工作。行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等工作。 I/O模塊模塊I/O模塊是系統(tǒng)的控制點(diǎn)，是模塊是系統(tǒng)的控制點(diǎn)，是PLC與外部聯(lián)系的橋梁。與外部聯(lián)系的橋梁。S7-200 CPU模塊自帶一定數(shù)量的數(shù)字量模塊自帶一定數(shù)量的數(shù)字量I/O，它們，它們分布在模塊的頂部和底部端子蓋內(nèi)。分布在模塊的頂部和底部端子蓋內(nèi)。底部端子蓋內(nèi)不僅順序排

42、列著各個(gè)輸入端子，還提供底部端子蓋內(nèi)不僅順序排列著各個(gè)輸入端子，還提供24V的直流傳感器電源；的直流傳感器電源；頂部端子蓋內(nèi)則是輸出端子和頂部端子蓋內(nèi)則是輸出端子和CPU模塊的電源輸入端。模塊的電源輸入端。2排排LED指示燈分別指示了各個(gè)輸入和輸出端的通指示燈分別指示了各個(gè)輸入和輸出端的通/斷斷狀態(tài)。狀態(tài)。2. 編程器和編程軟件編程器和編程軟件S7-200系列系列PLC的編程器分：的編程器分： 專用編程器專用編程器 通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)3. 通訊電纜通訊電纜通訊電纜是編程系統(tǒng)和通訊電纜是編程系統(tǒng)和PLC聯(lián)系的橋梁。聯(lián)系的橋梁。最常見的通訊電纜是最常見的通訊電纜是PC/PPI電纜，它的標(biāo)準(zhǔn)長度是

43、電纜，它的標(biāo)準(zhǔn)長度是5米，具有光電隔離功能，內(nèi)置米，具有光電隔離功能，內(nèi)置RS232C/RS485轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 4. 擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊為了更好地滿足控制系統(tǒng)的要求，西門子公司為為了更好地滿足控制系統(tǒng)的要求，西門子公司為S7-200系列系列PLC配置了豐富擴(kuò)展模塊。配置了豐富擴(kuò)展模塊。例如，數(shù)字量例如，數(shù)字量I/O模塊（如模塊（如EM221、EM222和和EM223）、模擬量）、模擬量I/O模塊（如模塊（如EM231、EM232和和EM235）、調(diào)制解調(diào)器模塊）、調(diào)制解調(diào)器模塊EM241、熱電耦、熱電耦/熱電阻熱電阻擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊EM231、位置控制模塊、位置控制模塊SM253等。等。5. 文

44、本顯示器等外設(shè)文本顯示器等外設(shè)文本顯示器、觸摸屏、操作員面板（控制臺(tái)）等也文本顯示器、觸摸屏、操作員面板（控制臺(tái)）等也常稱為人機(jī)界面或人機(jī)接口，可以使用戶通過友好常稱為人機(jī)界面或人機(jī)接口，可以使用戶通過友好的操作界面輕松的完成各種調(diào)整和控制任務(wù)。的操作界面輕松的完成各種調(diào)整和控制任務(wù)。7.4 可編邏輯控制器程序設(shè)計(jì)可編邏輯控制器程序設(shè)計(jì)1. 編程語言編程語言 IEC1131-3包括五種編程語言：包括五種編程語言：順序功能圖（順序功能圖（Sequential function chart）；）；梯形圖（梯形圖（Ladder diagram）；）；功能塊圖（功能塊圖（Function block

45、diagram）；）；指令表（指令表（Instruction list）；）；結(jié)構(gòu)文本（結(jié)構(gòu)文本（Structured text）。）。 1. 順序功能圖（順序功能圖（SFC）順序功能圖：是一種位于其它四種編程語言之上的順序功能圖：是一種位于其它四種編程語言之上的圖形語言。圖形語言。SFC不是一種獨(dú)立的編程語言，而是作為不是一種獨(dú)立的編程語言，而是作為PLC的輔的輔助編程工具。它提供了一種組織程序的圖形方法，助編程工具。它提供了一種組織程序的圖形方法，主要用來編制順序控制程序。主要用來編制順序控制程序。 2. 功能塊圖（功能塊圖（FBD）功能塊圖功能塊圖FBD是一種類似于數(shù)字邏輯電路的圖形語是

46、一種類似于數(shù)字邏輯電路的圖形語言，但在言，但在FBD中允許嵌入別的語言。中允許嵌入別的語言。FBD用類似數(shù)字邏輯電路與、或、非門的方框來用類似數(shù)字邏輯電路與、或、非門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，信號(hào)是自左向右流動(dòng)入變量，右側(cè)為輸出變量，信號(hào)是自左向右流動(dòng)的。它適合于具有數(shù)字電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員使用。的。它適合于具有數(shù)字電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員使用。 3. 結(jié)構(gòu)文本（結(jié)構(gòu)文本（ST）結(jié)構(gòu)文本（結(jié)構(gòu)文本（ST）是為）是為IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級(jí)編程語言。用的高級(jí)編程語言。與梯形圖相比，

47、與梯形圖相比，ST能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，同時(shí)，能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，同時(shí)，編寫的程序更簡潔和緊湊編寫的程序更簡潔和緊湊 4. 梯形圖（梯形圖（LD）梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，特別適梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖：由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的功能塊圖組成。梯形圖：由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的功能塊圖組成。 公共母線公共母線（Bus bar）觸點(diǎn)觸點(diǎn)線圈線圈梯形圖的構(gòu)成梯形圖的構(gòu)成梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列。梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列。從左母線開始，按一定的控制要求和規(guī)則連接每從左母線開始，按一定的控制要求

48、和規(guī)則連接每個(gè)觸點(diǎn)，最后以繼電器線圈結(jié)束。個(gè)觸點(diǎn)，最后以繼電器線圈結(jié)束。邏輯行邏輯行5. 指令表（指令表（IL）PLC指令表又稱為語句表（指令表又稱為語句表（Statement List）指令表與微機(jī)的匯編語言相似，采用助記符表達(dá)式指令表與微機(jī)的匯編語言相似，采用助記符表達(dá)式來表示操作功能，若干條指令組成了指令表程序。來表示操作功能，若干條指令組成了指令表程序。 LD I0.0O Q0.0AN I0.1= Q0.0指令表比較適合經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員，可以實(shí)現(xiàn)某些指令表比較適合經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員，可以實(shí)現(xiàn)某些不能用梯形圖或功能塊圖實(shí)現(xiàn)的功能。不能用梯形圖或功能塊圖實(shí)現(xiàn)的功能。 編程語言的相互轉(zhuǎn)換和選用

49、編程語言的相互轉(zhuǎn)換和選用 梯形圖：用于設(shè)計(jì)復(fù)雜的開關(guān)量控制程序。梯形圖：用于設(shè)計(jì)復(fù)雜的開關(guān)量控制程序。指令表：處理某些不能用梯形圖解決的問題。如數(shù)指令表：處理某些不能用梯形圖解決的問題。如數(shù)學(xué)運(yùn)算，通訊設(shè)計(jì)等。學(xué)運(yùn)算，通訊設(shè)計(jì)等。梯形圖編程的程序能轉(zhuǎn)換成指令表；梯形圖編程的程序能轉(zhuǎn)換成指令表；指令表編程的程序不一定能轉(zhuǎn)換成梯形圖。指令表編程的程序不一定能轉(zhuǎn)換成梯形圖。7.4.2 S7-200編程的基本概念編程的基本概念西門子西門子S7-200系列采用梯形圖、指令表和功能塊圖系列采用梯形圖、指令表和功能塊圖3種編程語言進(jìn)行編程。種編程語言進(jìn)行編程。通過通過STEP7-Micro/WIN32編程軟

50、件提供的菜單選項(xiàng)，編程軟件提供的菜單選項(xiàng)，用戶可以將滿足條件的梯形圖、指令表和功能塊圖用戶可以將滿足條件的梯形圖、指令表和功能塊圖3種編程語言所編寫的程序進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。種編程語言所編寫的程序進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。1. 編程語言編程語言2. 指令集指令集SIMATIC指令集指令集 ：由西門子公司提供，它的某些指：由西門子公司提供，它的某些指令不是令不是IEC1131-3中的標(biāo)準(zhǔn)指令。中的標(biāo)準(zhǔn)指令。通常通常SIMATIC指令的執(zhí)行時(shí)間短，可使用梯形圖、指令的執(zhí)行時(shí)間短，可使用梯形圖、功能塊圖和語句表語言。功能塊圖和語句表語言。 IEC1131指令集：只提供梯形圖、功能塊圖語言，指令集：只提供梯形圖、功能塊

51、圖語言，且指令較少。且指令較少。 3. PLC的程序結(jié)構(gòu)的程序結(jié)構(gòu)S7-200的用戶程序：包括主程序、子程序和中斷程序的用戶程序：包括主程序、子程序和中斷程序3種。種。每個(gè)用戶程序只能有一個(gè)主程序，主程序通過指令每個(gè)用戶程序只能有一個(gè)主程序，主程序通過指令控制整個(gè)應(yīng)用程序的執(zhí)行，每次控制整個(gè)應(yīng)用程序的執(zhí)行，每次CPU掃描都要執(zhí)行掃描都要執(zhí)行一次主程序。一次主程序。子程序：只在被其它程序調(diào)用時(shí)執(zhí)行，最多可達(dá)子程序：只在被其它程序調(diào)用時(shí)執(zhí)行，最多可達(dá)64個(gè)（個(gè)（SBR0SBR63）。）。中斷程序：可達(dá)中斷程序：可達(dá)128個(gè)（個(gè)（INT0INT127），它由），它由相應(yīng)的中斷事件觸發(fā)，而不是被主程序

52、調(diào)用。相應(yīng)的中斷事件觸發(fā)，而不是被主程序調(diào)用。4. 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型位數(shù)據(jù)（位數(shù)據(jù)（bit）：通常用來表示開關(guān)量的狀態(tài)。）：通常用來表示開關(guān)量的狀態(tài)。各繼電器、計(jì)數(shù)器和定時(shí)器的狀態(tài)都采用位數(shù)據(jù)表各繼電器、計(jì)數(shù)器和定時(shí)器的狀態(tài)都采用位數(shù)據(jù)表示。示。如：觸點(diǎn)的通和斷、線圈的通電和斷電。如：觸點(diǎn)的通和斷、線圈的通電和斷電。其值為二進(jìn)制數(shù)其值為二進(jìn)制數(shù)“1”或或“0”。 字節(jié)數(shù)據(jù)（字節(jié)數(shù)據(jù)（Byte）：）：8位二進(jìn)制組成位二進(jìn)制組成1個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。MSB LSB76543210I0.1寄存器寄存器I0I0.516位整數(shù)（位整數(shù)（Word）:2個(gè)字節(jié)組成個(gè)字節(jié)組成1個(gè)字個(gè)字16位有符號(hào)整數(shù)（位有符號(hào)整

53、數(shù)（INT）：二進(jìn)制補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù)，）：二進(jìn)制補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù)，最高位為符號(hào)位。最高位為符號(hào)位。MSB15141312111098VB100LSB76543210VB101V存儲(chǔ)空間中編號(hào)為存儲(chǔ)空間中編號(hào)為100、101的的2個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。 VW10032位整數(shù)（位整數(shù)（Double Word）：）： 2個(gè)字組成個(gè)字組成1個(gè)雙字。個(gè)雙字。MSB LSB310VB100VB101VB102VB103VD1005. 尋址方式尋址方式S7-200將信息存于不同的存儲(chǔ)器單元中，每個(gè)單元將信息存于不同的存儲(chǔ)器單元中，每個(gè)單元都有唯一的地址。都有唯一的地址。S7-200訪問數(shù)據(jù)的尋址方式：訪問

54、數(shù)據(jù)的尋址方式： 立即尋址；立即尋址； 直接尋址；直接尋址； 間接尋址。間接尋址。立即尋址：在指令中直接給出了操作數(shù)，通常立即立即尋址：在指令中直接給出了操作數(shù)，通常立即尋址方式用來提供常數(shù)、設(shè)置初始值等。尋址方式用來提供常數(shù)、設(shè)置初始值等。 間接尋址間接尋址使用指針對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行間接使用指針對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行間接存取，不能對(duì)獨(dú)立的位或模擬量進(jìn)行間接尋址。存取，不能對(duì)獨(dú)立的位或模擬量進(jìn)行間接尋址。直接尋址方式：用于位、字節(jié)、字或雙字?jǐn)?shù)據(jù)。直接尋址方式：用于位、字節(jié)、字或雙字?jǐn)?shù)據(jù)。 位存儲(chǔ)單元的直接尋址：需要指定元件名稱、字位存儲(chǔ)單元的直接尋址：需要指定元件名稱、字節(jié)地址和位號(hào)。節(jié)地址和位號(hào)

55、。例如：例如：I0.1“I”表示輸入，表示輸入，0為字節(jié)地址，位地址為為字節(jié)地址，位地址為2；對(duì)字節(jié)、字或雙字進(jìn)行直接尋址則需要指定元件名對(duì)字節(jié)、字或雙字進(jìn)行直接尋址則需要指定元件名稱、數(shù)據(jù)類型和首字節(jié)。稱、數(shù)據(jù)類型和首字節(jié)。例如：例如：VB100存取存取V存儲(chǔ)空間中編號(hào)為存儲(chǔ)空間中編號(hào)為100的字節(jié)數(shù)據(jù)。的字節(jié)數(shù)據(jù)。VW100存取存取VB100、VB101組成的字?jǐn)?shù)據(jù)。組成的字?jǐn)?shù)據(jù)。VD100存取存取VB100VB103組成的雙字?jǐn)?shù)據(jù)。組成的雙字?jǐn)?shù)據(jù)。直接地址與絕對(duì)地址直接地址與絕對(duì)地址I0.0絕對(duì)地址，有內(nèi)存區(qū)和地址組成。絕對(duì)地址，有內(nèi)存區(qū)和地址組成。INPUT1符號(hào)地址。符號(hào)地址。 “”

56、 引導(dǎo)符號(hào)變量引導(dǎo)符號(hào)變量 INPUT1 全局符號(hào)名全局符號(hào)名7.4.3 S7-200的編程元件的編程元件1. 輸入繼電器（輸入繼電器（I）在在PLC的輸入處理階段，的輸入處理階段，PLC按順序?qū)⑺械妮斎氚错樞驅(qū)⑺械妮斎攵俗拥慕油ǘ俗拥慕油?斷開狀態(tài)讀入到對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器斷開狀態(tài)讀入到對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器中進(jìn)行存儲(chǔ)。中進(jìn)行存儲(chǔ)。每個(gè)輸入端子外接輸入電路接通時(shí)對(duì)應(yīng)的映像寄存每個(gè)輸入端子外接輸入電路接通時(shí)對(duì)應(yīng)的映像寄存器位為器位為ON（“1”狀態(tài)），反之為狀態(tài)），反之為OFF（“0”狀態(tài)）。狀態(tài)）。 在梯形圖中，輸入繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可以在梯形圖中，輸入繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可

57、以被多次使用。被多次使用。按位尋址的方式按位尋址的方式單獨(dú)讀取某個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)。單獨(dú)讀取某個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)。尋址格式為：尋址格式為：I字節(jié)地址字節(jié)地址.位地址位地址I0.0 I0.0常開觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)I0.0常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)CPU224模塊自帶模塊自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)的尋址分別為：個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)的尋址分別為：I0.0I0.7、I1.0I1.5。 按字節(jié)、字和雙字尋址的尋址格式為：按字節(jié)、字和雙字尋址的尋址格式為：I數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型.起始字節(jié)地址。起始字節(jié)地址。 IB0I0.0I0.7所構(gòu)成的所構(gòu)成的1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。 IW0由由IB0和和IB1所構(gòu)成的字所構(gòu)成的字 。ID0由由IB0IB

58、3四個(gè)字節(jié)所構(gòu)成的雙字四個(gè)字節(jié)所構(gòu)成的雙字 輸出繼電器（輸出繼電器（Q） 每個(gè)輸出端子的狀態(tài)與每個(gè)輸出端子的狀態(tài)與PLC的輸出映像寄存器位對(duì)的輸出映像寄存器位對(duì)應(yīng)。應(yīng)。當(dāng)某輸出映象寄存器位為當(dāng)某輸出映象寄存器位為“1”時(shí)，時(shí)，PLC的輸出模塊的輸出模塊中該輸出端子和公共端間處于導(dǎo)通狀態(tài)，使外部負(fù)中該輸出端子和公共端間處于導(dǎo)通狀態(tài)，使外部負(fù)載通電工作。載通電工作。反之，則使外部負(fù)載斷電，停止工作。反之，則使外部負(fù)載斷電，停止工作。 在控制程序中，也可以按位、字節(jié)、字和雙字在控制程序中，也可以按位、字節(jié)、字和雙字4種種尋址的方式來存取輸出映象寄存器。尋址的方式來存取輸出映象寄存器。 按位尋址的方式

59、的尋址格式為：按位尋址的方式的尋址格式為：Q字節(jié)地址字節(jié)地址.位地址位地址Q0.0 字節(jié)、字和雙字尋址的尋址格式為：字節(jié)、字和雙字尋址的尋址格式為：Q數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型.起始字節(jié)地址。起始字節(jié)地址。 Q0.0常開觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)Q0.0常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)線圈線圈Q0.0CPU224模塊自帶模塊自帶10數(shù)字量輸出點(diǎn)的尋址分別為：數(shù)字量輸出點(diǎn)的尋址分別為：Q0.0Q0.7、Q1.0Q1.1。 3. 位存儲(chǔ)器（位存儲(chǔ)器（M）位存儲(chǔ)器位存儲(chǔ)器M也稱為內(nèi)部線圈，它們不能接收外部的也稱為內(nèi)部線圈，它們不能接收外部的輸入信號(hào)，也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，相當(dāng)于繼電輸入信號(hào)，也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)的

60、中間繼電器，主要用來存放中間操作器控制系統(tǒng)的中間繼電器，主要用來存放中間操作狀態(tài)或存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。狀態(tài)或存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。M0.0常開觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)M0.0常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)線圈線圈M0.0S7-200 PLC的位存儲(chǔ)器的位存儲(chǔ)器M的有效地址為：的有效地址為：M0.0M31.7、MB0MB31、MW0MW30和和MD0MD27，共，共256位，位，32個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。 4.變量存儲(chǔ)器（變量存儲(chǔ)器（V）變量存儲(chǔ)器變量存儲(chǔ)器V用于存放全局變量、程序執(zhí)行過程中用于存放全局變量、程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果和與任務(wù)相關(guān)的其它數(shù)據(jù)?？刂七壿嫴僮鞯闹虚g結(jié)果和與任務(wù)相關(guān)的其它數(shù)據(jù)。V有位、字節(jié)、字和雙字有位、