大學(xué)設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì))模版

1、內(nèi)容摘要 本書以培養(yǎng)綜合型應(yīng)用人才為目標(biāo) , 在注重基礎(chǔ)理論教育地同時(shí) , 突出實(shí)踐性教 育環(huán)節(jié) , 力圖做到深入淺出 , 便于教案 , 突出高等職業(yè)教育地特點(diǎn) , 適合高職高專工科 學(xué)生使用 . 可編程控制器（PLC是工業(yè)自動(dòng)化地主導(dǎo)產(chǎn)品，具有控制能力強(qiáng)，可靠性高，使 用方便,編程簡(jiǎn)單 ,易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn) ,是當(dāng)今以及今后工業(yè)控制地主要手段和重要地自 動(dòng)化控制設(shè)備 . 近年來(lái),德國(guó)西門子公司地S7系列PLC在我國(guó)已經(jīng)廣泛使用,并在各行各業(yè)地生 產(chǎn)過(guò)程地自動(dòng)控制擔(dān)任著重要角色本書以S7-200系列地CPU22X為例,講述了小型 可編程控制器地地構(gòu)成、原理、指令系統(tǒng)、應(yīng)用以及系統(tǒng)地設(shè)置、調(diào)試方法

2、, 每章都 配有習(xí)題和實(shí)驗(yàn).本課程建議學(xué)時(shí)數(shù)4864學(xué)時(shí). 近年來(lái),德國(guó)西門子公司地S7系列PLC在我國(guó)已經(jīng)廣泛使用,并在各行各業(yè)地生 產(chǎn)過(guò)程地自動(dòng)控制擔(dān)任著重要角色本書以S7-200系列地CPU22X為例,講述了小型 可編程控制器地地構(gòu)成、原理、指令系統(tǒng)、應(yīng)用以及系統(tǒng)地設(shè)置、調(diào)試方法 , 每章都 配有習(xí)題和實(shí)驗(yàn) . 本課程建議學(xué)時(shí)數(shù) 4864學(xué)時(shí). 關(guān)鍵字： PLCS7-200原理指令系統(tǒng)習(xí)題 目錄 第一章可編程序控制器概述1 1.1 可編程序控制器地產(chǎn)生和定義1 1.2 可編程序控制器地主要功能及特點(diǎn) 2 1. 3可編程序控制器地分類4 1. 4可編程序控制器地發(fā)展趨勢(shì)6 第二章可編程序控

3、制器地結(jié)構(gòu)和工作原理 7 2.1 可編程序控制器地組成與基本結(jié)構(gòu) 7 2. 2 可編程序控制器地工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)9 2. 3S7- 200系列可編程控制器12 2. 4可編程序控制器地編程語(yǔ)言1 3 致謝 15 參考文獻(xiàn) 16 第一章 可編程序控制器概述 可編程控制器( Programmable Controller 簡(jiǎn)稱 PLC).PLC 是在傳統(tǒng)地順序控 制器地基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成地 一代新型工業(yè)控制裝置 , 目地是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控 制功能,建立柔性地程控系統(tǒng) . 可編程控制器具有能力強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編

4、程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) , 是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化地主要手段和重要地自動(dòng)化控制設(shè)備 . 1.1 可編程序控制器地產(chǎn)生和定義 一、可編程序控制器地產(chǎn)生 在可編程序控制器問(wèn)世以前 ,工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電控制器占主導(dǎo)地位地.這 種由繼電器構(gòu)成地控制系統(tǒng)有著明顯地缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命 短、運(yùn)行速度不高 ,尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變地系統(tǒng)適應(yīng)性更差 ,一旦生產(chǎn)任務(wù)和工藝 發(fā)生變化 ,就必須重新設(shè)計(jì) ,并改變硬件結(jié)構(gòu) ,這造成了時(shí)間和資金地嚴(yán)重浪費(fèi) . 20世紀(jì) 60年代末期 ,為了使汽車改型或改變工藝流程時(shí)不改動(dòng)原有繼電器柜內(nèi)地接 線,以便降低生產(chǎn)成本 ,縮短新產(chǎn)品地開發(fā)周期 ,以滿足生產(chǎn)地需求 .美國(guó)

5、通用汽車公司 (GM 公司) 1968年提出了研制新型控制裝置地十項(xiàng)指標(biāo) ,其主要內(nèi)容如下： (1) 編程簡(jiǎn)單 ,可在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序； (2) 價(jià)格便宜 ,性價(jià)比高于繼電器控制系統(tǒng)； (3) 可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)； (4) 體積小于有繼電器控制柜地體積 ,能耗少； (5) 能與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信； (6) 輸入量是交流 115 V 電壓信號(hào)(美國(guó)電網(wǎng)電壓是 110V)； (7) 輸出量是交流115 V電壓信號(hào)、輸出電流在2 A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥 等； (8) 具有靈活地?cái)U(kuò)展能力； (9) 硬件維護(hù)方便 ,采用插入式模塊結(jié)構(gòu)； (10) 用戶存儲(chǔ)器容量至少在4 KB以上(根據(jù)當(dāng)時(shí)地汽

6、車裝配過(guò)程地要求提出). 從上述 10 項(xiàng)指標(biāo)可以看出 ,它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器最基本地功能 ,具 備了可編程序控制器地特點(diǎn) . 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEG)根據(jù)上述要求研制出第一臺(tái)可編程序控制 器,型號(hào)為PDP-14并在GM公司地汽車生產(chǎn)線上適用成功,于是第一臺(tái)可編程序控 制器誕生了 . 二、可編程序控制器地定義 由于 PLC 在不斷發(fā)展 ,因此,對(duì)它進(jìn)行確切地定義是比較困難地 .美國(guó)電氣制造 商協(xié)會(huì) (NEMA) 經(jīng)過(guò)四年地調(diào)查工作 ,于 1980 年正式將可編程序控制器命名為 PC(Programmable Controller),但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī) PC( Perso

7、nal Compute)相區(qū)別, 常將可編程序控制器簡(jiǎn)稱為 PLC,并給PLC作了定義：可編程序控制器是一種帶有 指令存儲(chǔ)器、數(shù)字地或模擬地輸入 /輸出接口 ,以位運(yùn)算為主 ,能完成邏輯、順序、定 時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等功能 ,用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程地 自動(dòng)化控制裝置 . 1982年，國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrical Committee,IEC)頒布了 PLC 標(biāo) 準(zhǔn)草案第一稿，1985年提交了第2稿，并在1987年地第3稿中對(duì)PLC作了如下地定 義：“ PLC是一種數(shù)字運(yùn)算地電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)它采用可編制 程序地存儲(chǔ)器 ，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算

8、、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn) 算等操作地指令 ，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式地輸入和輸出 ，控制各種類型地機(jī)械或生 產(chǎn)過(guò)程.可編程序控制器及其有關(guān)地外圍設(shè)備 ，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一 個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能地原則而設(shè)計(jì) .” 上述地定義表明 ，PLC 是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境地?cái)?shù)字電子裝置 ，是以微處 理器為基礎(chǔ) ，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù) ，用面向控制過(guò)程、面向用 戶地“自然語(yǔ)言 ”編程地一種簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高地新一代通用工業(yè)控制 裝置. 1.2 可編程序控制器地主要功能及特點(diǎn) 一、可編程序控制器地主要功能 1 . 開關(guān)邏輯和順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛

9、、最基本地場(chǎng)合 .它地主要功能是完成開關(guān)邏輯運(yùn)算和進(jìn)行順 序邏輯控制 ,從而可以實(shí)現(xiàn)各種控制要求 . 2. 模擬控制（ A/D 和 D/A 控制） 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中 ,許多連續(xù)變化地需要進(jìn)行控制地物理量 ,如溫度、壓力、流量、 液位等，這些都屬于模擬量過(guò)去,PLC長(zhǎng)于邏輯運(yùn)算控制，對(duì)于模擬量地控制主要靠 儀表或分布式控制系統(tǒng) ,目前大部分 PLC 產(chǎn)品都具備處理這類模擬量地功能 ,而且編 程和使用方便 . 3. 定時(shí) /計(jì)數(shù)控制 PLC 具有很強(qiáng)地定時(shí)、計(jì)數(shù)功能 ,它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個(gè)定時(shí)器與計(jì) 數(shù)器.對(duì)于定時(shí)器 ,定時(shí)間隔可以由用戶加以設(shè)定；對(duì)于計(jì)數(shù)器 ,如果需要對(duì)頻率較高 地信號(hào)

10、進(jìn)行計(jì)數(shù) ,則可以選擇高速計(jì)數(shù)器 . 4. 步進(jìn)控制 PLC 為用戶提供了一定數(shù)量地移位寄存器 ,用移位寄存器可方便地完成步進(jìn)控制 功能. 5運(yùn)動(dòng)控制 在機(jī)械加工行業(yè)，可編程序控制器與計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）集成在一起，用以完 成機(jī)床地運(yùn)動(dòng)控制 . 6. 數(shù)據(jù)處理 大部分 PLC 都具有不同程度地?cái)?shù)據(jù)處理能力 ,它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送 ,而 且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等操作 ,有些 PLC 還可以進(jìn)行浮點(diǎn) 運(yùn)算和函數(shù)運(yùn)算 . 7. 通信聯(lián)網(wǎng) PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)地功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能 設(shè)備之間能夠交換信息 ,形成一個(gè)統(tǒng)一地整體 ,實(shí)現(xiàn)分

11、散集中控制 . 二、可編程序控制器地特點(diǎn) PLC 能如此迅速發(fā)展地原因 ,除了工業(yè)自動(dòng)化地客觀需要外 ,還有許多獨(dú)特地優(yōu) 點(diǎn).它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心地可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等 問(wèn)題.其主要特點(diǎn)如下： 1. 可靠性高 可靠性指地是可編程控制器平均無(wú)故障工作時(shí)間.由于可編程序控制器采取了 一系列硬件和軟件抗干擾措施 ,具有很強(qiáng)地抗干擾能力 ,平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小 時(shí)以上 ,可以直接用于有強(qiáng)烈干擾地工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) .可編程序控制器已被廣大用戶公 認(rèn)為是最可靠地工業(yè)控制設(shè)備之一 . 2. 控制功能強(qiáng) 一臺(tái)小型可編程序控制器內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用地編程元件,可以實(shí)現(xiàn) 非常復(fù)雜地

12、控制功能 .與相同功能地繼電器系統(tǒng)相比 ,它具有很高地性能價(jià)格比 .可編 程序控制器可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng) ,實(shí)現(xiàn)分散控制與集中管理 . 3. 用戶使用方便 可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化,配備有品種齊全地各種硬 件裝置供用戶選用 ,用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置 ,組成不同功能、不同規(guī)模地系 統(tǒng).可編程序控制器地安裝接線也很方便 ,有較強(qiáng)地帶負(fù)載能力 ,可以直接驅(qū)動(dòng)一般地 電磁閥和交流接觸器 .硬件配置確定后 ,可以通過(guò)修改用戶程序 ,方便快速地適應(yīng)工藝 條件地變化 . 4. 編程方便、簡(jiǎn)單 梯形圖是可編程序控制器使用最多地編程語(yǔ)言 ,其電路符號(hào)、表達(dá)方式與繼電 器電路原理圖相似 .梯

13、形圖語(yǔ)言形象、直觀、簡(jiǎn)單、易學(xué) ,熟悉繼電器電路圖地電氣 技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言 ,并用來(lái)編制用戶程序 . 5. 設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試周期短 可編程序控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量地中間繼電器、時(shí)間 繼電器、計(jì)數(shù)器等器件 ,使控制柜地設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少 ,縮短了施工 周期 .可編程序控制器地用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試 ,模擬調(diào)試好后再將 PLC 控 制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝和接線 ,在現(xiàn)場(chǎng)地統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地問(wèn)題一般通過(guò)修改 程序就可以解決 ,大大縮短了設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期 . 6. 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 可編程序控制器體積小、重量輕、功耗低、抗振防潮和耐熱能力

14、強(qiáng),使之易于 安裝在機(jī)器設(shè)備內(nèi)部 ,制造出機(jī)電一體化產(chǎn)品 .目前以 PLC 作為控制器地 CNC 設(shè)備 和機(jī)器人裝置已成為典型 . 1.3 可編程序控制器地分類 目前PLC地種類非常多，型號(hào)和規(guī)格也不統(tǒng)一，了解PLC地分類有助于PLC地 選型和應(yīng)用 . 1. 按點(diǎn)數(shù)和功能分類 為了適應(yīng)不同工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程地應(yīng)用要求 ,可編程序控制器能夠處理地輸入 /輸出信號(hào) 數(shù)是不一樣地 .一般將一路信號(hào)叫做一個(gè)點(diǎn) ,將輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)地總和稱為機(jī)器 地點(diǎn)數(shù)，簡(jiǎn)稱I/O點(diǎn)數(shù).一般講，點(diǎn)數(shù)多地PLC，功能也越強(qiáng).按照點(diǎn)數(shù)地多少，可將PLC 分為超小 (微 )、小、中、大四種類型 . (1) 超小型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為

15、64點(diǎn)以內(nèi)，內(nèi)存容量為2561000字節(jié)； (2) 小型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為64256,內(nèi)存容量為13.6K字節(jié)； 小型及超小型PLC主要用于小型設(shè)備地開關(guān)量控制，具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì) 數(shù)、順序控制、通信等功能 . (3) 中型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為2561024,內(nèi)存容量為3.613K字節(jié)； 中型PLC除具有小型、超小型PLC地功能外還增加了數(shù)據(jù)處理能力，適用于 小規(guī)模地綜合控制系統(tǒng) . (4) 大型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)為1024以上，內(nèi)存容量為13K字節(jié)以上； 大型PLC地功能更加完善，多用于大規(guī)模過(guò)程控制、集散式控制和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò). 2. 按結(jié)構(gòu)形式分類 通常從 PLC 硬件結(jié)構(gòu)形式上分整體式結(jié)構(gòu)和

16、模塊式結(jié)構(gòu) . ( 1) 整體式結(jié)構(gòu) 一般地小型及超小型 PLC 多為整體式結(jié)構(gòu) ,這種可編程序控制器是把CPU、 RAM 、 ROM、 I/O 接口及與編程器或 EPROM 寫入器相連地接口、輸入 /輸出端 子、電源、指示燈等都裝配在一起地整體裝置 .它地優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊 ,體積小,成本低, 安裝方便,缺點(diǎn)是主機(jī)地I/O點(diǎn)數(shù)固定，使用不靈活.西門子公司地S7-200系列PLC 為整體式結(jié)構(gòu) . （ 2） 模塊式結(jié)構(gòu) 模塊式結(jié)構(gòu)又叫積木式 .這種結(jié)構(gòu)形式地特點(diǎn)是把 PLC 地每個(gè)工作單元都制成獨(dú)立 地模塊 ,如 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通信模塊等.另外 ,機(jī)器上 有一塊帶有插

17、槽地母板 ,實(shí)質(zhì)上就是計(jì)算機(jī)總線 .把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后 都插到母板上，就構(gòu)成了一個(gè)完整地PLC.這種結(jié)構(gòu)地PLC地特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成非常靈 活,安裝、擴(kuò)展、維修都很方便 ,缺點(diǎn)是體積比較大 .常見產(chǎn)品有 OMRON 公司地 C200H、C1000H、C2000H,西門子公司地 S5-115U、S7-3O0 S7-400系列等. 3. 按生產(chǎn)廠家分類 PLC 地生產(chǎn)產(chǎn)家很多 ,國(guó)內(nèi)國(guó)外都有 ,其點(diǎn)數(shù)、容量、功能各有差異 ,但都自成系 列,比較有影響地廠家有： 日本立石（OMRON公司地C系列可編程序控制器； 日本三菱（MITSUBISHI公司地F、F1、F2、FX2系列可編程序控制器；

18、日本松下（PANASONIC電工公司地FP1系列可編程序控制器； 美國(guó)通用電氣（GE公司地GE系列可編程序控制器； 美國(guó)艾論一布拉德利（A-B ）公司地PLC-5系列可編程序控制器； 德國(guó)西門子（SIEMENS公司地S5 S7系列可編程序控制器 1.4 可編程序控制器地發(fā)展趨勢(shì) 隨著 PLC 技術(shù)地推廣、應(yīng)用 ,PLC 將向兩個(gè)方面發(fā)展：一方面向著大型化地方向發(fā) 展,另一方面則向著小型化地方向發(fā)展 . PLC 向大型化方向發(fā)展 ,主要表現(xiàn)在大中型 PLC 高功能、大容量、智能化、網(wǎng) 絡(luò)化發(fā)展 ,使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng) ,對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合地自動(dòng) 控制. PLC 向小型化方向發(fā)展

19、 ,主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：為了減小體積、降低成本 , 向高性能地整體型發(fā)展；在提高系統(tǒng)可靠性地基礎(chǔ)上 ,產(chǎn)品地體積越來(lái)越小 ,功能越 來(lái)越強(qiáng)；應(yīng)用地專業(yè)性 ,使得控制質(zhì)量大大提高 . 另外,PLC在軟件方面也將有較大地發(fā)展.系統(tǒng)地開放使第三方地軟件能方便地 在符合開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)地PLC上得到移植.除了采用標(biāo)準(zhǔn)化地硬件外，采用標(biāo)準(zhǔn)化地軟 ,它 件也能大大縮短系統(tǒng)開發(fā)周期；同時(shí) ,標(biāo)準(zhǔn)化地軟件由于經(jīng)受了實(shí)際應(yīng)用地考驗(yàn) 地可靠性也明顯提高 . 總之,PLC總地發(fā)展趨勢(shì)是：高功能、高速度、高集成度、容量大、體積小、 成本低、通信聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng) . 第二章可編程序控制器地結(jié)構(gòu)和工作原理 2.1可編程序控制器

20、地組成與基本結(jié)構(gòu) PLC是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合地產(chǎn)物,從廣義上講，PLC也是一 種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只不過(guò)它比一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)地與工業(yè)過(guò)程相連接地輸入/輸出接 口，具有更適用于控制要求地編程語(yǔ)言，具有更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境地抗干擾性能因 此,PLC是一種工業(yè)控制用地專用計(jì)算機(jī)，它地實(shí)際組成與一般微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本 相同,也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成. 一、可編程序控制器地硬件系統(tǒng) PLC地硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成 1. 主機(jī)系統(tǒng) 編程器 主機(jī) 用 戶 輸 出 設(shè) 備 盒式磁帶機(jī) 打印機(jī)一 EPROM 寫入器 圖形監(jiān)控系統(tǒng) 電源 1 . 微處理器（CPU

21、運(yùn)算器 存儲(chǔ)器 EPROM （系統(tǒng)程序 ) RAM （用戶程序 外設(shè) I/O 接口 I/O I/O 擴(kuò)展 擴(kuò)展 接口 接口 PLC或上位計(jì)算機(jī) 圖2.1 PLC結(jié)構(gòu)示意圖 (1) 微處理器單元(Central ProcessingUnit,CPU).CPU是 PLC 地核心部分， 它包括微處理器和控制接口電路.微處理器是PLC地運(yùn)算控制中心，由它實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn) 算, 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分地工作 . 它地運(yùn)行是按照系統(tǒng)程序所賦予地任務(wù)進(jìn)行地 (2) 存儲(chǔ)器.存儲(chǔ)器是PLC存放系統(tǒng)程序、用戶程序和運(yùn)行數(shù)據(jù)地單元它包括 只讀存儲(chǔ)器(ROM和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM).只讀存儲(chǔ)器(ROM在使用過(guò)程中只能取

22、出 不能存儲(chǔ),而隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM在使用過(guò)程中能隨時(shí)取出和存儲(chǔ). (3) 輸入/輸出模塊單元 .PLC 地對(duì)外功能主要是通過(guò)各類接口模塊地外接線 , 實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程地檢測(cè)與控制 .通過(guò)各種輸入 /輸出接口模塊 ,PLC 既可 檢測(cè)到所需地過(guò)程信息 , 又可將處理結(jié)果傳送給外部過(guò)程 , 驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu) , 實(shí)現(xiàn) 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程地控制 . 通過(guò)輸入模塊單元 ,PLC 能夠得到生產(chǎn)過(guò)程地各種參數(shù)；通過(guò) 輸出模塊單元 ,PLC 能夠把運(yùn)算處理地結(jié)果送至工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)地執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制 . 為適應(yīng)工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)不同輸入 / 輸出信號(hào)地匹配要求 ,PLC 配置了各種類型地輸入 / 輸出模塊單元

23、 . (4) I/O 擴(kuò)展接口 .I/O擴(kuò)展接口是PLC主機(jī)為了擴(kuò)展輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和類型地 部件, 輸入/輸出擴(kuò)展單元、遠(yuǎn)程輸入 /輸出擴(kuò)展單元、智能輸入 /輸出單元等都通過(guò) 它與主機(jī)相連 .I/O 擴(kuò)展接口有并行接口、串行接口等多種形式 . (5) 外設(shè)I/O接口 .外設(shè)I/O接口是PLC主機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、機(jī)機(jī)對(duì)話地通道. 通過(guò)它 ,PLC 可以和編程器、彩色圖形顯示器、打印機(jī)等外部設(shè)備相連 , 也可以與其 他PLC或上位計(jì)算機(jī)連接.外設(shè)I/O接口一般是RS232(或 RS422A串行通信接口 ,該 接口地功能是進(jìn)行串行 /并行數(shù)據(jù)地轉(zhuǎn)換 ,通信格式地識(shí)別 ,數(shù)據(jù)傳輸?shù)爻鲥e(cuò)檢驗(yàn) ,信 號(hào)電平

24、地轉(zhuǎn)換等.對(duì)于一些小型PLC外設(shè)I/O接口中還有與專用編程器連接地并行 數(shù)據(jù)接口 . (6) 電源.電源單元是PLC地電源供給部分.它地作用是把外部供應(yīng)地電源變換 成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需地電源 ,有地電源單元還向外提供直流電源 ,給與開關(guān)量輸入 單元連接地現(xiàn)場(chǎng)電源開關(guān)使用 .電源單元還包括掉電保護(hù)電路和后備電池電源 ,以保 持RAM在外部電源斷電后存儲(chǔ)地內(nèi)容不丟失.PLC地電源一般采用開關(guān)電源,其特點(diǎn) 是輸入電壓范圍寬 ,體積小,質(zhì)量輕,效率高,抗干擾性能好 . 2. 輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié) 輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)是PLC輸入輸出單元地?cái)U(kuò)展部件，當(dāng)用戶所需地輸入/輸出 點(diǎn)數(shù)或類型超出主機(jī)地輸入 /輸出單

25、元所允許地點(diǎn)數(shù)或類型時(shí) , 可以通過(guò)加接輸入 / 輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)來(lái)解決 .輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)與主機(jī)地輸入 / 輸出擴(kuò)展接口相連 , 有兩種 類型：簡(jiǎn)單型和智能型 . 簡(jiǎn)單型地輸入 / 輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)本身不帶中央處理單元 , 對(duì)外 部現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)地輸入 /輸出處理過(guò)程完全由主機(jī)地中央處理單元管理 , 依賴于主機(jī)地程 序掃描過(guò)程通常，它通過(guò)并行接口與主機(jī)通信，并安裝在主機(jī)旁邊，在小型PLC地輸 入/輸出擴(kuò)展時(shí)常被采用 .智能型地輸入 /輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)本身帶有中央處理單元 ,它對(duì) 生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)地輸入 / 輸出處理由本身所帶地中央處理單元管理 , 而不依賴于主 機(jī)地程序掃描過(guò)程 . 通常,它采用串行通信接口

26、與主機(jī)通信 ,可以遠(yuǎn)離主機(jī)安裝 ,多用 于大中型PLC地輸入/輸出擴(kuò)展. 3. 外部設(shè)備 (1) 編程器.它是編制、調(diào)試PLC用戶程序地外部設(shè)備,是人機(jī)交互地窗口 .通 過(guò)編程器可以把新地用戶程序輸入到 PLC地RAM中,或者對(duì)RAM中已有程序進(jìn)行編 輯.通過(guò)編程器還可以對(duì)PLC地工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和跟蹤,這對(duì)調(diào)試和試運(yùn)行用戶程 序是非常有用地 . 除了上述專用地編程器外,還可以利用微機(jī)(如IBM-PC),配上PLC生產(chǎn)廠家提 供地相應(yīng)地軟件包來(lái)作為編程器，這種編程方式已成為 PLC發(fā)展地趨勢(shì).現(xiàn)在,有些 PLC不再提供編程器，而只提供微機(jī)編程軟件，并且配有相應(yīng)地通信連接電纜 (2) 彩色圖形顯

27、示器.大中型PLC通常配接彩色圖形顯示器，用以顯示模擬生產(chǎn) 過(guò)程地流程圖、實(shí)時(shí)過(guò)程參數(shù)、趨勢(shì)參數(shù)及報(bào)警參數(shù)等過(guò)程信息 , 使得現(xiàn)場(chǎng)控制情 況一目了然. (3) 打印機(jī).PLC也可以配接打印機(jī)等外部設(shè)備,用以打印記錄過(guò)程參數(shù)、系統(tǒng) 參數(shù)以及報(bào)警事故記錄表等 . PLC 還可以配置其他外部設(shè)備 , 例如,配置存儲(chǔ)器卡、盒式磁帶機(jī)或磁盤驅(qū)動(dòng)器 用于存儲(chǔ)用戶地應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)；配置 EPRO寫入器，用于將程序?qū)懭氲紼PROI中. 二、可編程序控制器地軟件系統(tǒng) PLC除了硬件系統(tǒng)外，還需要軟件系統(tǒng)地支持，它們相輔相成，缺一不可,共同構(gòu) 成PLC.PLC地軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序（又稱系統(tǒng)軟件）和用戶程序（又稱應(yīng)

28、用軟件）兩大 部分組成 . 1. 系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序由PLC地制造企業(yè)編制,固化在PROM或 EPRO中,安裝在PLC上,隨產(chǎn) 品提供給用戶 . 系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用地標(biāo) 準(zhǔn)程序模塊等 . 2. 用戶程序 用戶程序是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程控制地要求由用戶使用制造企業(yè)提供地編程語(yǔ)言自行 編制地應(yīng)用程序 . 用戶程序包括開關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運(yùn)算程序、閉環(huán)控制 程序和操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序等 . 2.2 可編程序控制器地工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 一、可編程序控制器地工作原理 可編程控制器是一種專用地工業(yè)控制計(jì)算機(jī) , 其工作原理與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)地 工作原理基本相同 . PLC

29、是采用周期循環(huán)掃描地工作方式,CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序和任務(wù)地循環(huán)序列 稱為掃描.CPU對(duì)用戶程序地執(zhí)行過(guò)程是 CPU地循環(huán)掃描,并用周期性地集中采樣、 集中輸出地方式來(lái)完成地 . 一個(gè)掃描周期（工作周期）主要分為以下幾個(gè)階段： 1. 輸入采樣掃描階段 這是第一個(gè)集中批處理過(guò)程 ,在這個(gè)階段中 ,PLC 按順序逐個(gè)采集所有輸入 端子上地信號(hào) , 不論輸入端子上是否接線 ,CPU 順序讀取全部輸入端 , 將所有采集到 地一批輸入信號(hào)寫到輸入映像寄存器中 , 在當(dāng)前地掃描周期內(nèi) , 用戶程序用到地輸入 信號(hào)地狀態(tài)（ON或OFF均從輸入映像寄存器中去讀取，不管此時(shí)外部輸入信號(hào)地 狀態(tài)是否變化 . 即使

30、此時(shí)外部輸入信號(hào)地狀態(tài)發(fā)生了變化 , 也只能在下一個(gè)掃描周期 地輸入采樣掃描階段去讀取 , 對(duì)于這種采集輸入信號(hào)地批處理 , 雖然嚴(yán)格上說(shuō)每個(gè)信 號(hào)被采集地時(shí)間有先有后，但由于PLC地掃描周期很短，這個(gè)差異對(duì)一般工程應(yīng)用可 忽略, 所以可以認(rèn)為這些采集到地輸入信息是同時(shí)地 . 2. 執(zhí)行用戶程序掃描階段 這是第二個(gè)集中批處理過(guò)程 , 在執(zhí)行用戶程序階段 ,CPU 對(duì)用戶程序按順序進(jìn)行 掃描. 如果程序用梯形圖表示 , 則總是按先上后下、從左至右地順序進(jìn)行掃描 ,每掃 描到一條指令 , 所需要地輸入信息地狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取 , 而不是直接 使用現(xiàn)場(chǎng)地立即輸入信號(hào)對(duì)其他信息，則是從PL

31、C地元件映像寄存器中去讀取，在 執(zhí)行用戶程序中 , 每一次運(yùn)算地中間結(jié)果都立即寫入元件映像寄存器中 , 對(duì)輸出繼電 器地掃描結(jié)果 , 也不是馬上去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載 , 而是將其結(jié)果寫入到輸出映像寄存器中 . 在此階段 , 允許對(duì)數(shù)字量 I/O 指令和不設(shè)置數(shù)字濾波地模擬量 I/O 指令進(jìn)行處理 , 在 掃描周期地各個(gè)部分 , 均可對(duì)中斷事件進(jìn)行響應(yīng) . 在這個(gè)階段 , 除了輸入映像寄存器外 , 各個(gè)元件映像寄存器地內(nèi)容是隨著程序地 執(zhí)行而不斷變化地 . 3. 輸出刷新掃描階段 這是第三個(gè)集中批處理過(guò)程，當(dāng)CPU寸全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄 存器中各輸出繼電器地狀態(tài)同時(shí)送到輸出鎖存器中 ,

32、 再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去 驅(qū)動(dòng)各輸出繼電器所帶地負(fù)載 . 在輸出刷新階段結(jié)束后 ,CPU 進(jìn)入下一個(gè)掃描周期 , 重新執(zhí)行輸入采樣 , 周而復(fù) 始. 二、可編程序控制器地主要技術(shù)指標(biāo) 1. 輸入 / 輸出點(diǎn)數(shù) 可編程控制器地 I/O 點(diǎn)數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量地總和 . 它是描述地 PLC 大小地一個(gè)重要地參數(shù) . 2. 存儲(chǔ)容量 PLC 地存儲(chǔ)器由系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 , 用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器三部分組 成.PLC存儲(chǔ)容量通常指用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量之和，表征系統(tǒng)提供給用 戶地可用資源 , 是系統(tǒng)性能地一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo) . 3. 掃描速度 可編程控制器采用循環(huán)掃描方式工作 ,完成 1次掃描所需地時(shí)間叫做掃描周期 . 影響掃描速度地主要因素有用戶程序地長(zhǎng)度和PLC產(chǎn)品地類型.PLC中CPU地類 型、機(jī)器字長(zhǎng)等直接影