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书名：可编程序控制器技术及应用书名：可编程序控制器技术及应用项目式教程（项目式教程（S7-200S7-200）ISBNISBN：978-7-111-42958-6978-7-111-42958-6作者：程秀玲作者：程秀玲出版社：机械工业出版社出版社：机械工业出版社本书配有电子课件本书配有电子课件可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件 本章主要内容：本章主要内容：PLC的的产生和定生和定义PLC的分的分类PLC的的应用和特点用和特点PLCPLC与其它控制装置的比与其它控制装置的比较 PLC国内外状况国内外状况PLC发展展趋势可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件可编程控制器可编程控制器-简称简称PLCPLCPLCPLC主要用于工业控制主要用于工业控制一、一、PLCPLC的诞生的诞生提出招标。提出招标。19681968年，美国最大的汽车制年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（造商通用汽车公司（GMGM），为了适应），为了适应汽车汽车型号不断更新的需要型号不断更新的需要，提出了十条技术指标，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置。制装置。可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件招招标标条条件件。提提出出了了1010条条指指标标(这这1010条条以以后后被称这著名的被称这著名的GM10GM10条条)。即：即：l l编程方便，可在现场修改程序；编程方便，可在现场修改程序；l l维护方便，最好是插件式；维护方便，最好是插件式；l l可靠性高于继电器控制柜：可靠性高于继电器控制柜：l l体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；l l可将数据直接送入管理计算机；可将数据直接送入管理计算机；l l 在在成成本本上上可可与与继继电电器器控控制制柜柜相相当当l l使用市电如交流使用市电如交流220V220V；l l输出能直接驱动小型电磁阀接触器等；输出能直接驱动小型电磁阀接触器等；l l在扩展时原有系统改变最少；在扩展时原有系统改变最少；l l用用户户程程序序存存储储器器至至少少可可扩扩展展到到4KB4KB。可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件研研制制成成功功。19691969年年美美国国数数字字设设备备公公司司(DEC)(DEC)根根据据这这1010条条指指标标，研研制制出出世世界界上上第第一一台台可可编编程程制制器器，并并在在GMGM公公司司汽汽车车生生产产线线上上应应用，获得成功。标志着用，获得成功。标志着PLCPLC问世。问世。从从此此，可可编编程程控控制制器器技技术术就就迅迅速速发发展展起起来来。日日本本、西西欧欧等等一一些些国国家家开开始始研研究究。19711971年年，日日本本从从美美国国引引进进了了这这项项新新技技术术，很很快快研研制制成成了了日日本本第第一一台台可可编编程程控控制制器器,到到19731973年年，西西欧欧一一些些国国家家也也研研制制出出它它们们的的第第一一台台可可编编程程控控制制器器。我我国国从从19741974年年开开始始研研制制，19771977年年开开始工业应用，至今没有自己的独立产品。始工业应用，至今没有自己的独立产品。可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件PLC是一种数字运算操作的是一种数字运算操作的电子系子系统，专为在工在工业环境下境下应用而用而设计。它采用可。它采用可编程序的存程序的存储器，用来在其内部存器，用来在其内部存储执行行逻辑运算、运算、顺序控制、定序控制、定时、计数和算数和算术运算等操作的指令，并通运算等操作的指令，并通过数字式、模数字式、模拟式的式的输入和入和输出，控制各种出，控制各种类型的机械或型的机械或生生产过程。可程。可编程序控制器及其有关外部程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工，都按易于与工业控制系控制系统联成一个成一个整体、易于整体、易于扩充其功能的原充其功能的原则设计。(PLCPLC主要用来做工主要用来做工业控制控制工工业专用用计算机。算机。)可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件1PLC主要由如下几部分主要由如下几部分组成：成：CPU模模块；输入模入模块；输出模出模块；编程器。程器。可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件2 2对各个模块进行介绍：对各个模块进行介绍：CPUCPU模块：由微处理器和存储器组成。模块：由微处理器和存储器组成。CPUCPU模块不断地采集输入信号，执行用户模块不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。程序，刷新系统的输出。而存储器是用来存储程序和数据而存储器是用来存储程序和数据。可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件I/O模模块：即：即输入（入（Input）模）模块和和输出出（Output）模）模块，它是，它是联系外部系外部现场设备和和CPU模模块的的桥梁。梁。输入模入模块不不仅用来接收和采集用来接收和采集输入信号即入信号即传递信号外，而且信号外，而且进行行电平平转换和隔离的和隔离的作用，它分作用，它分为开关量开关量输入模入模块和模和模拟量量输入模入模块。可编程序控制器技术及应用项目式教程（可编程序控制器技术及应用项目式教程（S7-200S7-200）高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件一、一、PLCPLC的应用领域的应用领域1 1、开关量的逻辑控制；、开关量的逻辑控制；2 2、位置控制；、位置控制；3 3、过程控制；、过程控制；4 4、数据处理；、数据处理；5 5、通信联网、通信联网 。二、PLC的优缺点优点：点：1）编程方法程方法简单易学易学2）功能）功能强，性能价格比高，性能价格比高3）硬件配套）硬件配套齐全，用全，用户使用方便，适使用方便，适应性性强4）可靠性高，抗干）可靠性高，抗干扰能力能力强5）系）系统的的设计、安装、安装、调试工作量少工作量少6）维修工作量小，修工作量小，维修方便修方便7）体）体积小，能耗低小，能耗低缺点：缺点：1）主要由于）主要由于PLC的硬件体系的硬件体系结构封构封闭而不开而不开放放,又国又国际上无上无统一一标准，所以准，所以 各厂家的各厂家的产品参数不品参数不统一，互不兼容。一，互不兼容。2）PLC的的编程程语言言虽多数是梯形多数是梯形图，但，但组态、寻址、址、语言言结构均不一致，因此各公司的构均不一致，因此各公司的软件互不兼容。件互不兼容。SIEMENS等公司已等公司已经开开发出以个人出以个人计算算机机为基基础，在，在Windows平台下，平台下，结合合IEC11313国国际标准的新一代开放体系准的新一代开放体系结构的构的PLC1 1、PLCPLC与继电器控制系统的比较与继电器控制系统的比较继继电电器器控控制制(柜柜)是是针针对对一一定定的的生生产产机机械械、固固定定的的生生产产工工艺艺设设计计的的，采采用用硬硬接接线线方方式式装装配配而而成成，只只能能完完成成既既定定的的逻逻辑辑控控制制、定定时时、计计数数等等功功能能，每每种种控控制制功功能能对对应应一一种种线线路路，一一旦旦生生产产工工艺艺过过程程改改变变，则控制则控制(柜柜)必须重新设计、重新配线。必须重新设计、重新配线。而而PLCPLC由由于于应应用用了了微微电电子子技技术术和和计计算算机机技技术术，各各种种控控制制功功能能都都是是通通过过软软件件来来实实现现的的,只只要要改改变变程程序序并并改改动动少少量量的的接接线线端端子子，就就可可适适应应生生产产工工艺艺的的改改变变。因因此此从从适适应应性性、可可靠靠性性、方方便便性性以以及及设设计计、安安装装、维维护护等等各各方方面面比比较较，PLCPLC都都有有显显著著的的优优势势因因此此在在用用微微电电子子技技术术改改造造传传统统产产业业的的过过程程中中，传传统统的的继电器控制系统大多数将被继电器控制系统大多数将被PLCPLC所取代。所取代。PLCPLC与集散控制系统在发展过程中，始与集散控制系统在发展过程中，始终是互相渗透互为补充终是互相渗透互为补充 综合综合PLCPLC和集散和集散控制系统各自的优势，把二者有机地结合控制系统各自的优势，把二者有机地结合起来，可形成一种新型的全分布式的计算起来，可形成一种新型的全分布式的计算机控制系统。机控制系统。工业控制计算机是由通用微型计算机为适应工工业控制计算机是由通用微型计算机为适应工业生产控制要求发展起来的一种控制设备硬件结业生产控制要求发展起来的一种控制设备硬件结构方面总线标准化程度高、兼容性强，而软件资源构方面总线标准化程度高、兼容性强，而软件资源丰富，待别是有实时操作系统的支持，故对要求快丰富，待别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂、计算工作量大的工业对速、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，使用工业控制机控制生象的控制占有优势但是，使用工业控制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。知识和微机软件编程的能力。PLCPLC最最初初是是针针对对工工业业顺顺序序控控制制方方面面的的应应用用而而发发展展来来的的，硬硬件件结结构构专专用用性性强强，通通用用性性差差，很很多多优优秀秀的的微微机机软软件件也也不不能能直直接接使使用用必必须须经经过过二二次次开开发发但但是是，PLCPLC使使用用了了工工厂厂技技术术人人员员熟熟悉悉的的梯梯形形图图语语言言编程，易学易碴，便于推广应用。编程，易学易碴，便于推广应用。1969 1969年美国研制出世界上第一台年美国研制出世界上第一台PLCPLC以后，日本、德国、法国等国相继研制以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的了各自的PLCPLC。70 70年代中期，年代中期，PLCPLC进入了实用化阶段。进入了实用化阶段。70 70年代末和年代末和 8080年代初，年代初，PLCPLC进入了成进入了成熟阶段。熟阶段。下面是一些国家的发展情况。下面是一些国家的发展情况。19841984年有年有4848家，生产家，生产150150多种多种PLCPLC；19871987年有年有6363家，生产家，生产243243种种PLCPLC；19961996年有年有7070余家，生产近余家，生产近300300种种PLCPLC。著名厂家有著名厂家有:ABAB（AllenAllenBradleyBradley艾伦一布拉德利）艾伦一布拉德利）公司。公司。MODICON MODICON 莫迪康公司。莫迪康公司。著名的厂家有：著名的厂家有：德国的（德国的（SiemensSiemens西门子）于西门子）于19731973年研制出年研制出第一台第一台PLCPLC。法国的法国的TE(TelemecaniqueTE(Telemecanique施耐德）公司。施耐德）公司。19711971年，日本从美国引进年，日本从美国引进PLCPLC技术，由日立技术，由日立公司研制成功日本第一台公司研制成功日本第一台PLCPLC。著名的厂家有：。著名的厂家有：三菱电机三菱电机(MITSUBISHI)(MITSUBISHI)欧姆龙欧姆龙(OMRON)(OMRON)富士电机（富士电机（Fuji ElectricFuji Electric）东芝（东芝（TOSHIBATOSHIBA）光洋（光洋（KOYO)KOYO)松下电工（松下电工（MEWMEW）夏普夏普(SHARP(SHARP）我国在我国在 7070年代末和年代末和 8080年代初开始引进年代初开始引进PLCPLC。我国早期独立研制我国早期独立研制PLCPLC的单位有：的单位有：北京机械工业自动化研究所；北京机械工业自动化研究所；上海工业自动化仪表研究所；上海工业自动化仪表研究所；大连组合机床研究所；大连组合机床研究所；成都机床电器研究所；成都机床电器研究所；中科院北京计算机所及自动化所；中科院北京计算机所及自动化所；长春一汽；长春一汽；上海起重电器厂；上海起重电器厂；上海香岛机电公司；上海香岛机电公司；上海自力电子设备厂等单位。上海自力电子设备厂等单位。以上诸单位都没有形成自主的规模化生产。以上诸单位都没有形成自主的规模化生产。我国现在我国现在PLC引进技术或合企业有：引进技术或合企业有：辽宁无线电二厂引进德国西门子技术，生产辽宁无线电二厂引进德国西门子技术，生产 PLC；无锡电器公司和日本光洋合资生产无锡电器公司和日本光洋合资生产 PLC;厦门和美国厦门和美国AB公司合资生产公司合资生产PLC；上海引进美国上海引进美国的莫迪康（的莫迪康（Modicon）公司技术，公司技术，生产生产PLC;西安引进德国西安引进德国Siemens公司技术，生产公司技术，生产PLC。（1 1）向高速度、大存储容量方向发展）向高速度、大存储容量方向发展 （CPUCPU处理速度处理速度nSnS级；内存级；内存2M2M字节）字节）（2 2）向多品种方向发展和提高可靠性）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型）（超大型和超小型）（3 3）产品更加规范化、标准化）产品更加规范化、标准化 （硬件、软件兼容的（硬件、软件兼容的PLCPLC）（4 4）分散型、智能型、与现场总线兼容的）分散型、智能型、与现场总线兼容的I I0 0（5 5）加强联网和通信的能力）加强联网和通信的能力（6 6）控制的开放和模块化的体系结构）控制的开放和模块化的体系结构(OMAC)(OMAC)德国西门子公司（德国西门子公司（SiemensSiemens）美国美国 A AB B公司公司 （AllenAllenBradleyBradley）美国的莫迪康（美国的莫迪康（ModiconModicon）法国的施耐德电器公司（法国的施耐德电器公司（TE TE）日本欧姆龙公司（日本欧姆龙公司（OMRONOMRON）日本三菱电机株式会社日本三菱电机株式会社（MITSUBISHIMITSUBISHI）（19961996年中国年中国PLCPLC市场）市场）SIEMENSSIEMENS；（德国西门子）（德国西门子）AllenAllenBradlyBradly；（美国（美国A-B)A-B)三菱电机；三菱电机；（日本三菱）日本三菱）OMRONOMRON。(日本立石电机）日本立石电机）最短响应时间最短响应时间 在在一一个个扫扫描描周周期期刚刚结结束束时时就就收收到到一一个个输输入入信信号号，下下一一扫扫描描周周期期一一开开始始进进入入输输入入采采样样阶阶段段这这个个信信号号就就被被采采样样，使使输输入入更更新新，这时响应时间最短。这时响应时间最短。最最短短响响应应时时间间=输输入入延延迟迟时时间间+一一个个扫扫描描周周期期+输输出出延延迟迟时时间间。如图：如图：输入输出刷新时间CPU读输入五、存储器五、存储器 PLCPLC的存贮器包括只读存储器（的存贮器包括只读存储器（EPROMEPROM）和随机存）和随机存储器（储器（RAMRAM），），EPROMEPROM用来存放系统程序，用来存放系统程序，RAMRAM用来用来存放用户程序。存放用户程序。（1 1）只读存贮器）只读存贮器ROMROM存放的系统程序有：存放的系统程序有：(a)(a)检查程序检查程序PLCPLC通通电电后后，首首先先由由检检查查程程序序检检查查PLCPLC各各部部件件的的操操作作是是否否正正常，并将结果显示给操作人员。常，并将结果显示给操作人员。(b)(b)键盘输入处理程序键盘输入处理程序解解释释、执执行行用用户户从从键键盘盘上上发发出出的的命命令令，将将用用户户输输入入的的程程序序送到送到RAMRAM中，读出并显示中，读出并显示RAMRAM中的内容中的内容(c)(c)翻译程序翻译程序 将用户使用将用户使用PLCPLC编程语言编写的控制程序翻译成由机器语编程语言编写的控制程序翻译成由机器语言组成的程序，然后再由言组成的程序，然后再由CPUCPU执行；同时，对用户程序进行执行；同时，对用户程序进行语法检查。语法检查。(d)(d)信息传递程序信息传递程序将将RAMRAM中的用户程序送到外部存贮器中、如中的用户程序送到外部存贮器中、如EPROMEPROM或打印机、或打印机、或将外存贮器中的内容传送到或将外存贮器中的内容传送到RAMRAM中。中。(e)(e)监控程序监控程序 根据用户的需要调用相应的内部程序。例如：用户通过面板根据用户的需要调用相应的内部程序。例如：用户通过面板的选挥开关选择了编程的选挥开关选择了编程(PROGRAM)(PROGRAM)工作方式，则监控程序就调用工作方式，则监控程序就调用“键盘输入处理程序键盘输入处理程序”，将用户从键盘上输入的程序送到，将用户从键盘上输入的程序送到RAMRAM中。中。(2)(2)读写存贮器读写存贮器RAMRAM(a)a)用户程序用户程序在编程在编程(PROGRAM)(PROGRAM)方式下，用户从键盘上输入的程序经过预方式下，用户从键盘上输入的程序经过预处理后，存放在处理后，存放在RAMRAM低地址区。低地址区。(b)(b)逻辑变量。逻辑变量。在在RAMRAM中有若干个存贮单元用来存放逻辑变量。这些逻辑变中有若干个存贮单元用来存放逻辑变量。这些逻辑变量用量用PLCPLC术语说就是：输入继电器、输出继电器、内部辅助继电术语说就是：输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器、定时计数器等。器、保持继电器、定时计数器等。六、编程器六、编程器 编编程程器器用用来来对对用用户户程程序序进进行行写写入入、检检查查、修修改改和和调调试试的的外外，也也可可以以在在线线监监视视PLCPLC的的运运行行，是是PLCPLC最最重重要要的的外外部部设设备备，也也是是PLCPLC不不可可缺缺少少的的一一部部分分。它它经过编程器接口与经过编程器接口与CPUCPU联系，完成人联系，完成人机对话。机对话。编编程程器器可可分分为为简简易易编编程程器器和和图图形形编编程程器器两两种种。图图形形编编程程器器可可直直接接输输入入梯梯形形图图程程序序，操操作作方方便便，功功能能强强，且且可可脱脱机机编编程程，有有液液晶晶显显示示(GPC)(GPC)的的便便携携式式和和阴阴极极射射线线(CRT)(CRT)式式两两种种，价价格格一一般般较较高高。简简易易编编程程器器功功能能较较少少，般般需需将将梯梯形形图图变变为为指指令令编编码码的的形形式输入，通常需联机工作。式输入，通常需联机工作。目前，很多目前，很多PLCPLC都可以利用微型计算机作为编程都可以利用微型计算机作为编程工具，这时应配上相应的编程软件及接口。由于微工具，这时应配上相应的编程软件及接口。由于微机的强大功能，使机的强大功能，使PLCPLC的编程和调试更为方便。的编程和调试更为方便。手持式编程器手持式编程器简易编程器，简易编程器，将梯形图变为将梯形图变为指令编码的形式输入，通常指令编码的形式输入，通常需联机工作。需联机工作。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的编程器手持式的编程器 七、电源部件七、电源部件 用用来来将将外外部部供供电电电电源源转转换换成成可可供供PLCPLC的的CPUCPU、存存贮贮器器、I IO O接口等各电子电路工作所需的直流电源，使接口等各电子电路工作所需的直流电源，使PLCPLC能正常工作。能正常工作。八、其他接口电路八、其他接口电路 除除了了I/OI/O接接口口外外，许许多多PLCPLC还还配配置置了了一一些些其其它它接接口口，使使PLCPLC能能满足更多的需。主要有以下几种：满足更多的需。主要有以下几种：(1)I(1)IO O扩扩展展机机接接口口。用用于于扩扩展展输输入入输输出出点点数数，当当用用户户的的PLCPLC控控制制系系统统所所需需的的输输入入、输输出出点点数数超超过过主主机机的的输输入入、输输出出点点数数时时，就要通过就要通过I IO O扩展接口将主机与扩展接口将主机与I IO O扩展单元连接起来。扩展单元连接起来。(2)(2)智智能能I IO O接接口口。它它是是带带有有独独立立的的微微处处理理器器和和控控制制软软件件的的特特殊殊I IO O接接口口，可可以以独独立立地地工工作作。为为适适应应和和满满足足更更加加复复杂杂控控制制功功能能的的需需要要，PLCPLC生生产产厂厂家家均均生生产产了了各各种种不不同同功功能能的的智智能能I IO O接接口。口。在在众众多多的的智智能能I IO O接接口口中中，常常见见的的有有满满足足位位置置控控制制需需要要的的位位置置闭闭环环控控制制接接口口模模块块；有有快快速速PIDPID调调节节器器的的闭闭环环控控制制接接口口模模块；有满足计数频率高达块；有满足计数频率高达100MHz100MHz的高数计数器接口模块等。的高数计数器接口模块等。(3)(3)通讯接口（外部通讯接口（外部I/OI/O设备接口设备接口）是是专专用用于于数数据据通通讯讯的的一一种种智智能能模模块块，主主要要用用于于人人机机对对话话或或机机机机对对话话。PLCPLC通通过过通通讯讯接接口口可可以以与与打打印印机机、监监视视器器等等外外部部设设备备相相连连，也也可可与与其其他他PLCPLC或或上上位位计计算算机机相相连连，构构成成多多机机局局部部网网络络系系统统或或多多级级分分布布式式控控制制系系统统。或或实实现现管管理理与与控控制制相相结合的综合系统结合的综合系统 。通通讯讯接接口口有有串串行行接接口口和和并并行行接接口口两两种种，它它们们都都在在专专用用系系统统软软件件的的控控制制下下，遵遵循循国国际际上上多多种种规规范范的的通通讯讯协协议议来来工工作作。用用户户应应根根据据不不同同的的设设备备要要求求选择相应的通讯方式，并配置合适的通讯接口。选择相应的通讯方式，并配置合适的通讯接口。九、九、PLCPLC的外部设备的外部设备外部设备主要有：外部设备主要有：(1)(1)打印机打印机 (2)(2)外存贮器外存贮器 (3)EPROM(3)EPROM写入器写入器 EPROMEPROM写入器，用于将程序写入到写入器，用于将程序写入到EPROMEPROM中去。中去。十、可编程控制器的分类十、可编程控制器的分类 1 1、按、按 I IO O点数分类点数分类I IO O点数小于点数小于 3232为微型为微型PLCPLC；I IO O点数在点数在3232128128为微小型为微小型PLCPLC；I IO O点数在点数在128128256256为小型为小型PLCPLC；I IO O点数在点数在25625610241024为中型为中型PLCPLC；I IO O点数大于点数大于10241024为大型为大型PLCPLC；I IO O点数在点数在40004000以上为超大型以上为超大型PLCPLC。以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I I0 0点数，且划分界点数，且划分界限不是固定不变的。限不是固定不变的。2、按结构形式分类、按结构形式分类整体式整体式PLCPLC：又称单元式或箱体式。整体又称单元式或箱体式。整体式式PLCPLC是将电源、是将电源、CPUCPU、I I0 0部件都集中装在部件都集中装在一个机箱内。一般小型一个机箱内。一般小型PLCPLC采用这种结构。采用这种结构。模块式模块式PLCPLC：将将PLCPLC各部分分成若干个单独各部分分成若干个单独的模块，如的模块，如 CPUCPU模块、模块、I I0 0模块、电源模块模块、电源模块和各种功能模块。模块式和各种功能模块。模块式PLCPLC由框架和各种由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLCPLC采用模块式结构，有的小型采用模块式结构，有的小型PLCPLC也采用这也采用这种结构。种结构。叠装式叠装式PLCPLC：有的有的PLCPLC将整体式和模块式结将整体式和模块式结合起来，称为叠装式合起来，称为叠装式PLCPLC。整整体体式式PLC模块式PLC电源模块CPU模块IO模块底 板输入输出单元模块外设通信模块其它模块十一、十一、PLCPLC的工作过程的工作过程 与与其其它它计计算算机机系系统统一一祥祥，PLCPLC的的CPUCPU是是采采用用分分时时操操作作的的原原理理，每每一一时时刻刻执执行行一一个个操操作作，随随着着时时间间的的延延伸伸一一个个动动作作接接一一个个动动作作顺顺序序地地进进行行，当当所所有有动动作作完完成成后后再再重重复复以以上上过过程程，这这种种分分时时操操作作不不断断重重复复的的进进程程称称为为PLCPLC的的循循环环扫扫描描工工作作过程。过程。PLCPLC工工作作时时在在系系统统程程序序的的监监控控下下首首先先要要做做初初始始化化的的准准备备工工作作，而而后后是是一一个个不不断断顺顺序序循循环环扫扫描的过程，直至停机。如下图：描的过程，直至停机。如下图：理解理解CPUCPU的扫描周期的扫描周期首先进行初始化操作：首先进行初始化操作：PLCPLC工工作作时时，首首先先进进行行系系统统初初始始化化操操作作。即即内内部部继继电电器器区区清清零零、定定时时器器复复位位、检检测测I/OI/O单单元元的的连连接接、监监控控定定时时器器复复位等。位等。初始化完成后进入顺序循环扫描过程，每循环扫描一次初始化完成后进入顺序循环扫描过程，每循环扫描一次称为一个扫描周期，在每一扫描周期过程中都要依次完成以称为一个扫描周期，在每一扫描周期过程中都要依次完成以下五个操作任务：下五个操作任务：初初始始化化CPU自自诊诊断断通通信信信信息息处处理理与与外外设设交交换换信信息息执执行行用用户户程程序序输输入入输输出出信信息息处处理理1 1、CPUCPU自诊断自诊断 自自诊诊断断是是PLCPLC每每次次进进入入扫扫描描时时进进行行的的自自检检，对对电电源源、PLC PLC 内内部部电电路路、用用户户程程序序的的语语法法进进行行检检查查，自自诊诊断断功功能能是是由由监监视视定定时时器器WDT WDT（Watch Watch Dog Dog Timer Timer）完完成成的的，它它是是一一个个完完成成计计时时的的硬硬件件装装置置。在在定定时时器器复复位位前前循循环环扫扫描描时时间间如如果果超超过过设设定定值值说说明明有有故故障障，给给出出故故障障性性质质，一一般般性性故故障障，只只报报警警不不停停机机，等等待待处处理理；严严重重故故障障则则停停止止运运行行用用户户程程序序，此此时时PLCPLC切切断断一一切切输输出出联联系系，I/OI/O将将复复位位。如如果果无故障继续执行下一任务。无故障继续执行下一任务。2 2 通信信息处理通信信息处理 在通信信息处理阶段，要进行在通信信息处理阶段，要进行PLCPLC之间以及之间以及PLCPLC与计算机之间的信息交换；与计算机之间的信息交换；PLCPLC与其他带微与其他带微处理器的智能装置通信，例如智能处理器的智能装置通信，例如智能I/OI/O模块；在模块；在双处理器系统中，双处理器系统中，CPUCPU还要与数字处理器还要与数字处理器 DPUDPU（位处理器）交换信息。（这个阶段实际上就（位处理器）交换信息。（这个阶段实际上就是是PLCPLC与带有与带有CPUCPU芯片的设备在交换信息）。芯片的设备在交换信息）。3 3与外部设备交换信息与外部设备交换信息 外外部部设设备备与与PLCPLC连连接接时时，PLCPLC在在这这个个阶阶段段要要与与外外部部设设备备接接口口交交换换信信息息。这这些些外外部部设设备备有有编编程程器器、终终端端设设备备、彩彩色色图图形形显显示示器器、打打印印机等。机等。其中编程器是人机交互的重要设备，每个其中编程器是人机交互的重要设备，每个扫描周期扫描周期PLCPLC与编程器都要进行信息交换，以与编程器都要进行信息交换，以便用户把应用程序输入到便用户把应用程序输入到PLCPLC中，或进行在线中，或进行在线编程、在线修改、在线运行监控等。编程、在线修改、在线运行监控等。4 4、执行用户程序、执行用户程序 PLC PLC 在运行状态下（在运行状态下（STOPSTOP方式下不运行用方式下不运行用户程序这一环节），每一个扫描周期中都包户程序这一环节），每一个扫描周期中都包含了用户程序扫描阶段。执行用户程序时，含了用户程序扫描阶段。执行用户程序时，是以扫描的方式按顺序逐条处理，扫描一条是以扫描的方式按顺序逐条处理，扫描一条执行一条，程序中用到的运算数据取至于输执行一条，程序中用到的运算数据取至于输入映像区，运算结果将送到输出映像区对应入映像区，运算结果将送到输出映像区对应位置上。位置上。5 5、输入、输出信息处理、输入、输出信息处理PLCPLC在在运运行行状状态态下下（STOP STOP 方方式式下下不不运运行行用用户户程程序序），每每一一个个扫扫描描周周期期都都要要包包含含输输入入、输输出出信信息息处处理理阶阶段段。以以扫扫描描的的方方式式把把外外部部输输入入信信号号的的状状态态存存入入输输入入映映像像区区；将将运运算算处处理理后后的的结结果果存存入入输输出出映映像像区区，直直至至传传送送到到外外部部被控设备。被控设备。可编程序控制器周而复始地巡回扫描，执可编程序控制器周而复始地巡回扫描，执行上述整个过程，直至停机。行上述整个过程，直至停机。十二、信号的输入、输出传递过程十二、信号的输入、输出传递过程 PLCPLC在在工工作作时时，信信号号从从输输入入到到输输出出的的传传递递过过程程分分为为三三个个阶阶段段，即即输输入入采采集集阶阶段段、执执行行用户程序阶段、输出刷新阶段。如图：用户程序阶段、输出刷新阶段。如图：输输入入电电路路输输入入缓缓冲冲器器输输入入映映像像存存储储器器输输出出映映像像存存储储器器输输出出锁锁存存器器输输出出电电路路输入采集阶段输入采集阶段程序执行阶段程序执行阶段输出刷新阶段输出刷新阶段允许输入刷新允许输入刷新允许输出刷新允许输出刷新PLCPLC的工作方式的工作方式PLC是是采采用用顺顺顺顺序序序序扫扫扫扫描描描描、不不不不断断断断循循循循环环环环的的方方式式进进行行工工作作的的。PLC的的扫扫描描工工作作过过程程可可分分为为输输入入采采样样、程程序序执执行行和和输输出出刷刷新新3个个阶阶段，并进行周期性循环。段，并进行周期性循环。1.1.输入采样阶段输入采样阶段 在在扫扫描描周周期期内内，PLCPLC定定时时将将现现场场的的全全部部有有关关信信息息采采集集到到输输入入映映像像区区中中，通通常常在在扫扫描描周周期期的的开开始始或或结结束束时时进进行行定定时时采采集集，这这一一阶阶段段称称为为输输入入采采样样阶阶段段。输输入采样的过程如下：入采样的过程如下：PLC PLC 在在输输入入采采样样阶阶段段，以以扫扫描描方方式式顺顺序序读读入入所所有有输输入入端端的的状状态态先先到到输输入入缓缓冲冲器器中中，然然后后集集中中传传输输到到输输入入映映像像区区中中。这这是是一一种种集集中中采采样样方方式式。输输入入映映像像区的信息供用户程序执行时取用。区的信息供用户程序执行时取用。在程序执行期间即使外部输入信号状态发生变化，在程序执行期间即使外部输入信号状态发生变化，输入映像区的内容也不会改变，这些变化只有到下输入映像区的内容也不会改变，这些变化只有到下一个扫描周期的输入采样阶段才被读入刷新。一个扫描周期的输入采样阶段才被读入刷新。2 2 程序执行阶段程序执行阶段 PLC PLC 在在程程序序执执行行阶阶段段，在在无无中中断断或或跳跳转转指指令令的的情情况况下下，根根据据梯梯形形图图程程序序从从首首地地址址开开始始按按自自左左向向右右、自自上上而而下下的的顺顺序序，对对每每条条指指令令逐逐句句进进行行扫扫描描，扫扫描描一一条条，执执行行一一条条。执执行行程程序序时时，梯梯形形图图中中的的输输入入继继电电器器的的状状态态取取自自于于内内部部输输入入映映像像寄寄存存器器的的状状态态和和输输出出映映像像寄寄存存器器的的状状态态；并并将将运运算算的的结结果果再再存存放放在在输输出出映映像像寄寄存存器器对对应应的位置中（但不是实际输出）。的位置中（但不是实际输出）。事实上，事实上，CPUCPU运算过程中所取用的运算过程中所取用的I/OI/O数据数据均取自于输入和输出映像寄存器；输出映像区均取自于输入和输出映像寄存器；输出映像区的内容将随着程序执行的进程而变化。的内容将随着程序执行的进程而变化。3 3输出刷新阶段输出刷新阶段指指令令执执行行完完毕毕，进进入入输输出出刷刷新新阶阶段段，CPUCPU将将输输出出映映像像区区的的内内容容集集中中转转存存到到输输出出锁锁存存器器中中，然然后后传传送送到到各各相相应应的的输输出出端端子子，最最后后再再驱驱动动实实际际输输出出负负载载，这这才才是是 PLC PLC 的的实实际际输输出出，这这是是一一种种集集中中输输出出的的方方式式。在在输输出出刷刷新新阶阶段段之之前前（也也就就是是程程序序执执行行阶阶段）输出锁存器中的内容是不会改变的。段）输出锁存器中的内容是不会改变的。4 4、PLCPLC对输入输出的处理规则对输入输出的处理规则PLCPLC以以扫扫描描的的方方式式工工作作，以以“串串行行”方方式式处处理理信信息息。因因而而在在考考虑虑PLCPLC的的输输入入、输输出出之之间间的的关关系系时时，应应充充分分注注意意它它的的周周期期工工作作方方式式。在在用用户户程程序序执执行行阶阶段段PLCPLC对输入、输出的处理必须遵守以下规则：对输入、输出的处理必须遵守以下规则：输输入入映映象象寄寄存存器器的的内内容容，由由上上一一个个扫扫描描周周期期输输入端子的状态决定。入端子的状态决定。输输出出映映象象寄寄存存器器的的状状态态，由由程程序序执执行行期期间间输输出出指令的执行结果决定。指令的执行结果决定。输输出出锁锁存存电电路路的的状状态态，由由上上一一次次输输出出刷刷新新期期间间输输出映象寄存器的状态决定。出映象寄存器的状态决定。输输出出端端子子板板上上各各输输出出端端的的状状态态，由由输输出出锁锁存存电电路路来确定。来确定。执行程序时所用的执行程序时所用的I/OI/O状态值，取用于输入、输状态值，取用于输入、输出映象寄存器的状态。出映象寄存器的状态。十三、输入、输出延迟响应十三、输入、输出延迟响应 1 1、输入、输出延迟响应、输入、输出延迟响应 所所谓谓输输入入、输输出出延延迟迟响响应应：是是指指当当 PLCPLC的的输输入入端端的的信信号号发发生生变变化化到到PLCPLC输输出出端端对对该该变变化化做做出出反反应应需需要要一一段段时时间间，这这种种现现象象称称为为输输入入、输输出出延延迟迟响响应应或或滞滞后后现现象象。这这段段时时间间就就是是响响应应时时间间或或滞滞后后时时间间。（1 1 2 2 个个扫扫描描周周期期）。PLC对输入信号对输入信号进行处理然后输出进行处理然后输