PLC的基礎(chǔ)知識

1、第一節(jié) PLC的基礎(chǔ)知識1 可編程序控制器的基本概念1.1 存儲程序控制繼電器線路控制系統(tǒng)，又稱為接線程序控制系統(tǒng)，是將電器元器件用接線固定連接起來實(shí)現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)的。在接線程序控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)一個控制任務(wù)，首先要針對具體的被控對象，分析對控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電器控制線路，然后制作出針對該控制任務(wù)的專用電器控制裝置。若被控對象對控制系統(tǒng)的要求比較復(fù)雜，那么控制線路的設(shè)計(jì)將非常困難，設(shè)計(jì)出的控制線路也比較復(fù)雜，因而電器控制裝置的制造周期較長，造價相應(yīng)較高， 維修也不方便?？刂葡到y(tǒng)完成后，若控制任務(wù)發(fā)生變化，如某些生產(chǎn)工藝流程的變動，則必須通過改變接線才能實(shí)現(xiàn)。另外，由于接線程

2、序控制系統(tǒng)中的器件和接線較多，所以其平均無故障時間較短?？傊?，接線程序控制系統(tǒng)的靈活性和通用性較低，故障率較高。可編程序控制器是一種存儲程序控制器，支配控制系統(tǒng)工作的程序存放在存儲器中，利用程序來實(shí)現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)。在可編程序控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)一個控制任務(wù)，首先要針對具體的被控對象，分析對控制系統(tǒng)的要求，然后編制出相應(yīng)的控制程序，利用編程器將控制程序?qū)懭肟删幊绦蚩刂破鞯某绦虼鎯ζ髦校合到y(tǒng)運(yùn)行時，可編程序控制器依次讀取程序存儲器中的程序語句，對其內(nèi)容解釋并加以執(zhí)行。根據(jù)輸入設(shè)備的狀態(tài)或?qū)嵥麠l件，可編程序控制器將其程序執(zhí)行結(jié)果輸出給相應(yīng)的輸出設(shè)備，控制被控對象工作?？删幊绦蚩刂?/p>

3、器是利用軟件來實(shí)現(xiàn)控制邏輯的，能夠適應(yīng)不同控制任務(wù)的需要，具有通用、靈活、可靠性高等特點(diǎn)。由可編程序控制器（PLC)構(gòu)成的存儲程序控制系統(tǒng)，一般由三部分組成： 輸入部分：直接接受來自操作臺上的操作命令，或來自被控對象上的各種狀態(tài)信息，如按鈕、開關(guān)、傳感器等發(fā)出的操作命令或狀態(tài)信息。輸出部分：用來接受程序執(zhí)行結(jié)果的狀態(tài)，以操作各種被控對象，如電動機(jī)、電磁閥、狀態(tài)指示部件等?？刂撇糠郑翰捎梦⑻幚砥骱痛鎯ζ?，執(zhí)行按照被控對象的實(shí)際要求編制并存入程序存儲器的程序，來完成控制任務(wù)。對于使用者來說，在編制應(yīng)用程序時，可以不考慮微處理器和存儲器的復(fù)雜構(gòu)成及其使用的計(jì)算機(jī)語言，而把PLC看成是內(nèi)部由許多軟繼電

4、器組成的控制器，用提供給使用者的類似于繼電器控制線路圖的編程語言進(jìn)行編程。這些軟繼電器的線圈常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)一般用圖2-1 所示的符號表示。PLC控制系統(tǒng)的組成示意圖如圖2-2所示。圖2-1 軟繼電器的線圈與觸電成示意圖如圖2-2所示。應(yīng)當(dāng)注意，PLC內(nèi)部的繼電器并不是實(shí)際的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲器中的某些 發(fā)器，當(dāng)該位觸發(fā)器狀態(tài)為口時，相當(dāng)于繼電器接通；當(dāng)該位觸發(fā)器狀態(tài)為昀相當(dāng)于繼電器斷開。圖2-2 PLC控制系統(tǒng)的組成PLC為用戶提供的繼電器一般是：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、計(jì)時/計(jì)數(shù)器等。其中輸入輸出繼電器一般與外部輸入輸出設(shè)備相連接，而其他繼

5、電器與外部設(shè)備沒有直接聯(lián)系，因此可統(tǒng)稱為內(nèi)部繼電器。不同機(jī)型PLC中各類繼電器的數(shù)量及使用方法不盡相同，實(shí)際應(yīng)用中需要注意。1.2 PLC常用術(shù)語PLC是在繼電器控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此PLC控制系統(tǒng)中使用一些繼電器控制系統(tǒng)術(shù)語和計(jì)算機(jī)術(shù)語，但其含義又不完全相同。為便于敘述和理解， PLC中的一些常用術(shù)語簡述如下：1.2.1 位（bit）位是PLC中邏輯運(yùn)算的基本元素，通常也稱為內(nèi)部繼電器。位實(shí)際上是PLC存儲器的一個觸發(fā)器，有兩個狀態(tài)，即“0”和“1”有時也稱為OFF和ON。位可以作為條件與邏輯運(yùn)算，相當(dāng)于繼電器的觸點(diǎn)，但可以無限次地使用。位也可以作為輸出，存放邏輯算的結(jié)果，

6、相當(dāng)于繼電器的線圈。在程序中一個位只能進(jìn)行一次輸出操作。1.2.2 I/0點(diǎn)（I/O Point）PLC中可以直接和輸入設(shè)備相連接的觸點(diǎn)（位）稱為輸入點(diǎn)，可以直接和輸出設(shè)備連接的觸點(diǎn)（位）稱為輸出點(diǎn)，輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)統(tǒng)稱為PLC的I/O點(diǎn)。PLC的I/O點(diǎn)數(shù)越多，控制規(guī)模越大。有時也常用I/O點(diǎn)數(shù)來表征PLC的規(guī)模。1.2.3 通道（channel）4個二進(jìn)制位構(gòu)成一個數(shù)字。這個數(shù)字可以是09（用于十進(jìn)制數(shù)的表示），也可以是OF（用于十六進(jìn)制數(shù)的表示）。2個數(shù)字，或8個二進(jìn)制位構(gòu)成一個字節(jié)。2個字節(jié)構(gòu)成一個字。字也可以成為通道，一個通道包含16位，或者說包含16個繼電器。上述關(guān)系表示如下：1.2

7、.4 區(qū)(Area)區(qū)是相同類型通道的集合。PLC中一般有數(shù)據(jù)區(qū)、定時/計(jì)數(shù)器區(qū)、內(nèi)部繼電器區(qū)等。不同類型的PLC所具有的區(qū)的種類、容量差別較大。2 可編程序控制器的基本組成PLC是一種工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)，其組成與微型計(jì)算機(jī)基本相同。2.1 PLC的硬件組成PLC的硬件一般由主機(jī)、I/0擴(kuò)展機(jī)及外部設(shè)備組成，其簡化框圖如圖2-3所示。僅有觀沒有擴(kuò)展機(jī)的構(gòu)成方式稱為基本構(gòu)成。帶有擴(kuò)展機(jī)的構(gòu)成方式稱為擴(kuò)展構(gòu)成方式。2.1.1 主機(jī)(CPU模塊)在主機(jī)內(nèi)部，由微處理器(CPU）通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線以及輔助電路連接存儲器、接口及I/0單元，診斷PLC的硬件狀態(tài)；借助編程器接收用戶鍵入的程序和

8、數(shù)據(jù)；讀取、解釋并執(zhí)行用戶程序；按規(guī)定的時序接收輸入狀態(tài)、刷新輸出狀態(tài)，與外部設(shè)交換信息等。總之，由主機(jī)實(shí)現(xiàn)對整個PLC的控制和管理。2.1.1.1 微處理器（CPU)PLC中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)、位片式處理器等。常用的通用微處理器有：8位處理器，如Z80A、8085、 M6800、M6809等；16位微理器，如8086、 M68000等。常用的單片機(jī)有8039、 8031、 M6801等。常用的位片式處理器有AMD2900、AMD02903等。在小型PLC中，一般采用8位機(jī)；在中型PLC中，一般采用16位機(jī)；在大型PLC中般采用高速位片機(jī)。由于CMOS型的單片機(jī)具有高集成

9、度、高可靠性、高速度、多功能導(dǎo)點(diǎn)，所以許多PLC采用，CMOS型的單片機(jī)作微處理器。2.1.1.2 存儲器PLC的存儲器用于存儲程序和數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序存儲器用于存儲系統(tǒng)程序，一般采用ROM或EPROM 。 PLC出廠時，系統(tǒng) 已固化在存儲器中。用戶程序存儲器用于存儲用戶的應(yīng)用程序。用戶根據(jù)實(shí)際控制的需要用的編程語言編制應(yīng)用程序，通過編程器輸入到PLC的用戶程序存儲器。中、小的用戶程序存儲器一般采用EPROM、E2PROM或加后備電池的RAM，其容量一般不超過8KM。有的PLC，其用戶程序存儲器有多種型號可供選擇，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選用。據(jù)存儲器用于PLC的數(shù)據(jù)區(qū)、定時計(jì)數(shù)器區(qū)、內(nèi)部繼電器區(qū)等，采

10、用。2.1.1.3 /0接口/0接口是與外部設(shè)備、/0模塊等的連接部件，用于擴(kuò)充總線的驅(qū)動能力扇入扇出點(diǎn)數(shù)。/0接口通常采用鎖存器或?qū)Ｓ?0接口芯片。2.1.2 電源配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，電源的交流輸入端一般接有尖峰脈沖吸收電路，以提高抗干擾能力。小型電源的交流輸入電壓范圍一般較寬，有的小型可在160260圍內(nèi)正常工作。2.1.3 輸入輸出模塊輸入輸出模塊即/0模塊，是與現(xiàn)場/0設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件，通過輸入模塊把工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程的狀態(tài)或信息讀入主機(jī)，通過用戶程序的運(yùn)算與作，把結(jié)果通過輸出模塊輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。輸入模塊用于調(diào)理輸入信號，對輸入信號進(jìn)行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等，把輸入信號

11、的邏輯值安全可靠地傳遞到內(nèi)部。輸出模塊展把用戶程序的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出到外部，輸出模塊具有隔離內(nèi)部電路和外部憮化件的作用，還具有功率放大的作用。種類很多，每種可使用多種型號的輸人出模塊，但各種輸入輸出模塊的基本原理是相似的。在此，介紹幾種常用的輸入輸出模說明其工作原理。2.1.3.1 直流開關(guān)量輸入模塊直流開關(guān)量輸入模塊原理圖如圖2-4所示。在直流輸入模塊中，R1為限流電阻，R2和C構(gòu)成濾波電路，可濾掉輸入信號的高頻抖動。VL為輸入指示燈，VLC為直流式光耦合器。輸入模塊的外接直流電源極性任意。當(dāng)輸入開關(guān)閉合時，經(jīng)R1、VLC、VL構(gòu)成通路，輸入指示燈VL亮，表示該路輸入的開關(guān)量狀態(tài)為ON。輸入

12、信號經(jīng)VLC隔離后，再經(jīng)濾波器濾波，轉(zhuǎn)換成5V電壓的直流輸人信號，經(jīng)輸入選擇器與CPU總線相連，將外部輸入開關(guān)的狀態(tài)輸入到內(nèi)部。圖2-4給出的是直流開關(guān)量輸入模塊兩路輸入信號的原理圖，其他各路輸入信號的原里圖與其相同。各輸入信號回路有一個公共點(diǎn)，即圖中的COM點(diǎn)，這種輸入模塊稱為匯點(diǎn)式輸入模塊。各輸入信號回路相互獨(dú)立的輸入模塊，稱為分隔式輸入模塊。圖2-4 直流開關(guān)量輸入模塊原理圖有的輸入模塊不需要外接電源，稱為無源式輸入模塊。無源式輸入模塊的電路原理圖及內(nèi)部參數(shù)與直流模塊相同，只不過其電源采用的是PLC的內(nèi)部直流電源而巳。2.1.3.2 交流開關(guān)量輸入模塊交流開關(guān)量輸入模塊的原理圖如圖2-5

13、所示。在交流開關(guān)量輸入模塊中，R1為取樣電阻，同時具有吸收浪涌的作用。C為電容器，具有隔直流通交流的作用。R2和R3構(gòu)成分壓電路。VL為輸入指示燈，為交流式光耦合器。當(dāng)輸入開關(guān)閉合時，經(jīng)C、R2、VLC和VL構(gòu)成通路，輸入指示燈VL亮，表示該路輸入的開關(guān)量狀態(tài)為ON。交流輸入信號經(jīng)VLC隔離后，轉(zhuǎn)換成5V電壓的直流信號，再經(jīng)過濾波器濾波后，通過輸入選擇器與CPU總線相連把外部輸入開關(guān)的狀態(tài)輸入到PLC內(nèi)部。另外，還有交直流開關(guān)量輸入模塊，其電路原理圖同圖2-4，但其電路參數(shù)有所不同，所用的光耦合器為交直流式光耦合器，所采用的巨源可為交流電源也可為直流電源。2.1.3.3 直流開關(guān)量輸出模塊直流

14、開關(guān)量輸出模塊的原里圖如圖2-4所示。直流開關(guān)匱輸出模塊因其驅(qū)動電路采用晶體管進(jìn)行放大，所以又稱為晶體管開關(guān)量輸出模塊。其輸出方式一般為集電極輸出，外加直流負(fù)載電源。其帶負(fù)載能力一般為：每個輸出點(diǎn)1A左右，每個模塊3人左右。晶體管開關(guān)量輸出模塊為無觸點(diǎn)輸出模塊，使用壽命較長。圖2-6給出的是匯點(diǎn)式直流開關(guān)量輸出模塊原理圖，圖中僅畫出了兩路開關(guān)量輸出（又稱兩個輸出點(diǎn)）的原理圖，其他各路輸出的原理圖與之相同。圖中VL為輸出指示燈、VT1為輸出晶體管，VD2為負(fù)載續(xù)流二極管，VD3為保護(hù)二極管，F(xiàn)為熔絲。當(dāng)對應(yīng)于VT1的內(nèi)部繼電器為ON時， PLC的CPU通過數(shù)據(jù)總線和地址總線使該輸出模塊的輸出鎖存

15、器中相應(yīng)的位為高電平，指示燈VL亮，表示該輸出點(diǎn)開關(guān)量為ON狀態(tài)；晶體管VT1飽和導(dǎo)通，無觸點(diǎn)開關(guān)閉合，負(fù)載L1得電。當(dāng)對應(yīng)VT1的內(nèi)部繼電器為OFF時，VL 指示燈滅，表示該輸出點(diǎn)開關(guān)量為OFF狀態(tài)；晶體管VT1截止，無觸點(diǎn)開關(guān)斷開，負(fù)載L1失電，并通過續(xù)流二極管VD2續(xù)流釋放能量。圖2-6 直流開關(guān)輸出模塊原理圖2.1.3.4 交流開關(guān)量輸出模塊 交流開關(guān)量輸出模塊的原理圖如圖2-7所示。交流開關(guān)量輸出模塊的驅(qū)動電路采用光控雙向晶閘管進(jìn)行驅(qū)動放大，所以交流開關(guān)量輸出模塊又稱為晶閘管輸出模塊。該模塊外加交流負(fù)載電源，帶負(fù)載能力一般為每個輸出點(diǎn)1A左右，每個模塊4A左右。不同型號的交流開關(guān)量輸

16、出模塊的外加交流負(fù)載電源電壓和帶負(fù)載能力有所不同。晶閘管輸出模塊為無觸點(diǎn)輸出模塊，使用壽命較長。圖2-7 交流開關(guān)量輸出模塊原理圖圖2-7為匯點(diǎn)式晶閘管輸出模塊原理圖。圖中，VL為輸出指示燈，R1、R2 為限流電阻，VLC為光控雙向晶閘管， A為浪涌吸收器，F(xiàn)為熔絲，R3和C構(gòu)成阻容吸收電路。當(dāng)對應(yīng)于VLC的內(nèi)部繼電器為ON時，VLC導(dǎo)通，L0得電， 同時輸出指示燈VL亮。當(dāng)對應(yīng)于VLC的內(nèi)部繼電器為OFF時，VLC關(guān)斷，L0失電，指示燈VL滅。2.1.3.5 繼電器輸出模塊繼電器輸出模塊的原理圖如圖2-8 所示。繼電器輸出模塊采用繼電器進(jìn)行驅(qū)動放大。它采用繼電器觸點(diǎn)的形式輸出，外加負(fù)載電源根

17、據(jù)負(fù)載的情況確定， 可為交流也可為直流電源。繼電器輸出模塊為有觸點(diǎn)開關(guān)式輸出模塊，使用壽命相對于無觸點(diǎn)輸出模塊而言較短，開關(guān)動作一般為五千萬次左右，使其使用比較靈活。因此，在輸出動作不是很頻繁的場合，通常采用繼電器輸出模塊。在圖2-8所示繼電器輸出模塊中，VL為輸出指示燈，K1為輸出驅(qū)動放大繼電器。當(dāng)對應(yīng)于K1的內(nèi)部繼電器為ON時，VL指示燈亮，K1得電吸合，其觸點(diǎn)閉合，負(fù)載L1得電； 當(dāng)對應(yīng)于K1的內(nèi)部繼電器為OFF時，VL指示燈滅，K1失電，其觸點(diǎn)斷開，負(fù)載L1失電。圖2-8 繼電器輸出模塊原理圖2.1.3.6 開關(guān)量輸人/輸出模塊等效電路開關(guān)量輸入模塊上每一個輸入信號對應(yīng)于PLC的一個位

18、，即一個內(nèi)部繼電器。對應(yīng)于輸人信號的位的狀態(tài)，與輸入信號的狀態(tài)完全相同。在PLC內(nèi)部，通過邏輯指令對該位的操作，可以獲得該輸入信號的常開、常閉、常開延時開、常開延時閉、常閉延時開、常閉延時閉、上升沿微分、下降沿微分等形式的觸點(diǎn)?？梢?，一個輸入信號按鈕、開關(guān)等）只需要向輸人模塊接入一個觸點(diǎn)即可。輸入模塊等效電路如圖2-9所示。圖中，內(nèi)部繼電器號C200Ha型PLC的000通道用作輸入通道時的編號。開關(guān)量輸出模塊向外部輸出開關(guān)邏輯。開關(guān)量輸出模塊上的每一個輸出點(diǎn)對應(yīng)于PLC內(nèi)部的一個位，輸出開關(guān)的狀態(tài)與對應(yīng)的PLC內(nèi)部位的狀態(tài)完全相同。圖2-10是開關(guān)量輸出模塊的等效電路。圖中，內(nèi)部繼電器號是C2

19、00Ha型PLC的001通道用作輸出模塊時的編號。圖2-9 輸入模塊等效電路 圖2-10 輸出模塊等效電路2.1.4 功能模塊除開關(guān)量輸人/輸出外，PLC的其他輸入/輸出功能由功能模塊來實(shí)現(xiàn)。一個功能模塊占多個輸入/輸出通道，因此在組合式PLC中對功能模塊的使用數(shù)量存在限制，而對開關(guān)量輸入/輸出模塊的數(shù)量不加限制。一般地，除編程器以外的外設(shè)需經(jīng)功能模塊才能與主機(jī)總線連接。因此，對應(yīng)于各種外設(shè)以及PLC要完成的特殊輸入/輸出功能，有多種功能模塊。較常用的功能模塊有：模擬量輸人模塊（即A/D模塊：該模塊用于將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，將數(shù)字量輸入到PLC內(nèi)部。模擬量輸入模塊的輸入模擬信號一般為標(biāo)準(zhǔn)傳感器

20、信號。模擬量輸出模塊（即D/A模塊）：該模塊用于將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量將模擬量輸出到PLC外部。模擬量輸出模塊的輸出模擬信號一般為標(biāo)準(zhǔn)傳感器信號。動態(tài)輸入/輸出模塊：該模塊采用動態(tài)掃描方式進(jìn)行輸入/輸出，可用于構(gòu)成用戶定義鍵盤和進(jìn)行數(shù)碼管顯示等。溫度傳感器模塊：可直接接鉑-銠溫度傳感器或熱電偶，將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的溫度值，并輸人PLC的內(nèi)部。該模塊廣泛應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)中。高速計(jì)數(shù)模塊：該模塊用于處理高頻開關(guān)量信號，可接旋轉(zhuǎn)編碼器等，廣泛應(yīng)用于速控制系統(tǒng)中。PID模塊：該模塊可按多種PID算法對模擬量進(jìn)行控制，廣泛應(yīng)用于回路控制系統(tǒng)中。遠(yuǎn)程I/O模塊：在遠(yuǎn)程擴(kuò)展構(gòu)成方式下，遠(yuǎn)程I

21、/O模塊作為主站，在作為從站的遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)和主機(jī)之間進(jìn)行信息交換。通信模塊：通信模塊用于處理通信，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。上位通信模塊用于構(gòu)成計(jì)算機(jī)與巧間的網(wǎng)絡(luò)，一臺計(jì)算機(jī)可與多臺PLC構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。PLC通信模塊用于在多臺間構(gòu)成巧網(wǎng)絡(luò)。2.1.5 擴(kuò)展口擴(kuò)展口是PLC的總線接口。主機(jī)與近程擴(kuò)展機(jī)之間利用擴(kuò)展口相連接。2.1.6 編程器編程器是PLC最常用的外設(shè)，也是PLC中唯一不需要通過功能模塊而直接與總線相接的外設(shè)。它通過主機(jī)上的編程器接口直接與主機(jī)相連。編程器上有一個方式選擇開關(guān)， 于控制PLC主機(jī)的工作方式。當(dāng)方式選擇開關(guān)打在編程（PROGRAM)位置時，PLC主機(jī)處于編程方式。此時，用戶可通過編程器向P

22、LC輸入、查詢、修改用戶程序，但PLC不運(yùn)用戶程序。當(dāng)方式選擇開關(guān)打在監(jiān)控（MINITOR）位置時，PLC主機(jī)處于監(jiān)控方式。在監(jiān)控方式下，PLC運(yùn)行用戶程序，用戶通過編程器不能輸人和修改用戶程序，但可以查詢用程序，并對用戶程序的運(yùn)行情況進(jìn)行全面干預(yù)。例如，在監(jiān)控方式下，可通過編程器監(jiān)視些內(nèi)部位的狀態(tài)以及某些通道的內(nèi)容，也可以強(qiáng)行改變內(nèi)部位的狀態(tài)和通道內(nèi)容。利用PLC的監(jiān)控方式，可以很方便地對用戶程序進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)方式選擇開關(guān)處在運(yùn)行（RUN)位時，PLC主機(jī)處于運(yùn)行方式。在運(yùn)行方式下，PLC運(yùn)行用戶程序，用戶不能輸入和修改用程序，也不能干預(yù)用戶程序的運(yùn)行情況，只能査詢用戶程序并監(jiān)視其狀態(tài)。編程器

23、上帶有錄音機(jī)接口，可連接錄音機(jī)或磁帶機(jī)。在編程方式下，可以將用戶程序PLC的某些數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)存儲到磁帶上，也可以將磁帶上的用戶程序和數(shù)據(jù)裝入PLC。程器是PLC編程及調(diào)試運(yùn)行的重要工具。2.1.7 其他外設(shè)PLC可帶打印機(jī)、CRT顯示器、鍵盤等外設(shè)，這些外設(shè)需通過相應(yīng)的功能模塊與PLC連接。2.2 PLC的軟件系統(tǒng)2.2.1 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是PLC賴以工作的基礎(chǔ)，采用匯編語言編寫，在PLC出廠時就已固化于ROM型系統(tǒng)程序存儲器中，不需要用戶干預(yù)。系統(tǒng)程序分為系統(tǒng)監(jiān)控程序和解釋程序。系統(tǒng)監(jiān)控程序用于監(jiān)視并控制PLC的工作，如診斷PLC系統(tǒng)工作是否正常，對PLC各模塊的工作行控制，與外設(shè)交換信

24、息，根據(jù)用戶的設(shè)定使PLC處在編制用戶程序狀態(tài)或者處在運(yùn)行戶程序狀態(tài)等。解釋程序用于把用戶程序解釋成CPU能夠執(zhí)行的程序。當(dāng)PLC處在運(yùn)行方式時，系統(tǒng)監(jiān)控程序啟動解釋程序，啟動程序?qū)⒂脩衾锰菪螆D語言或語句表編制的用戶程序解釋成CPU可執(zhí)行組成的程序，CPU執(zhí)行這些處理后的程序完成用戶的控制任務(wù)。與此同時，系統(tǒng)監(jiān)控程序?qū)@一過程進(jìn)行監(jiān)視并控制，發(fā)現(xiàn)異常立即進(jìn)行報警并作出相應(yīng)的處里。2.2.2 用戶程序用戶程序又稱為應(yīng)用程序，是用戶為完成某一特定的控制任務(wù)而利用PLC的編程語言編制的程序。用戶程序通過編程器輸入到PLC的用戶程序存儲器中。一般地，在用戶程序編釗和調(diào)試階段及試運(yùn)行階段選用電池支持式

25、RAM型用戶程序存儲器較好，程序便于修改；程序經(jīng)過試運(yùn)行定型后，宜選用EEPROM型用戶程序存儲器，既能對程序進(jìn)行少量的調(diào)整，又避免了更換電池，可長期使用。2.2.3 編程語言各種型號的PLC都有自己的編程語言，但這些編程語言基本可分為兩類：梯形圖語言和語句表語言。語句表語言類似于計(jì)算機(jī)匯編語言，是用指令助記符來編程的。其表達(dá)形式為：操作碼 操作數(shù)（指令） （數(shù)據(jù)）用若干條語句構(gòu)成了語句表語言程序，以CPM系列PLC為例編程如下：LD 00100 表示邏輯操作開始，常開觸點(diǎn)00100與母線相連OR 01000 表示常開觸點(diǎn)01000與前面的觸點(diǎn)并聯(lián)ANDNOT 00101 表示常閉觸點(diǎn)0010

26、1與前面的觸點(diǎn)串連OUT 01000 表示前面的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出給01000END 表示程序結(jié)束梯形圖語言是類似于繼電器控制線路圖的一種編程語言，它面向控制過程，直觀易懂，是PLC編程語言中應(yīng)用最多的一種語言。圖2-11為電動機(jī)起停?？刂齐娐返奶菪螆D語言。對照圖2-11梯形圖和前面的語句表程序，可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)梯形圖可以很方便地寫出語句表，根據(jù)語句表可以很方便地畫出梯形圖。在實(shí)際應(yīng)用中，往往利用梯形圖進(jìn)行編程，根據(jù)梯形圖利用編程器將語句表程序輸入PLC。圖2-11 電動機(jī)啟停保梯形圖3 可編程序控制器的擴(kuò)展構(gòu)成在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常遇到僅用主機(jī)不能滿足控制要求的情況。例如，有的場合控制規(guī)律不太復(fù)雜，

27、伹信號較多，這時僅用主機(jī)就可能出現(xiàn)輸人/輸出點(diǎn)數(shù)不夠用，而選用高檔PLC雖然輸人/輸出點(diǎn)數(shù)夠用，但成本較高。在這種情況下，應(yīng)考慮采用主機(jī)帶擴(kuò)展機(jī)的方式。擴(kuò)展機(jī)是專為增加PLC的控制規(guī)模而設(shè)計(jì)的附機(jī)，它上面不帶模塊，其工作由主機(jī)CPU模塊統(tǒng)一管理和控制。近程擴(kuò)展機(jī)主要用于擴(kuò)大控制規(guī)模，在主機(jī)上使用的模塊除CPU模塊外均可在近程擴(kuò)展機(jī)上使用；除近程擴(kuò)展外，通信聯(lián)網(wǎng)也屬于擴(kuò)展構(gòu)成的范疇； 而遠(yuǎn)程擴(kuò)展目前已較少使用，在這里不作介紹。3.1 近程擴(kuò)展方式當(dāng)CPU主機(jī)上的I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足需要時，或組合式PLC選用的模塊較多在主機(jī)上裝不開時，可通過擴(kuò)展口進(jìn)行近程擴(kuò)展。近程擴(kuò)展方式如圖2-12所示。靠近主機(jī)

28、的擴(kuò)展機(jī)稱為1號擴(kuò)展機(jī)，1號擴(kuò)展機(jī)后面的擴(kuò)展機(jī)稱為2號擴(kuò)展機(jī)。主機(jī)的下面一個擴(kuò)展口與1號擴(kuò)展機(jī)的上面一個擴(kuò)展口相連接，1 號擴(kuò)展機(jī)的下面一個擴(kuò)展口與2號擴(kuò)展機(jī)的上面一個擴(kuò)展口相連接。不同型號的PLC所帶擴(kuò)展機(jī)的數(shù)量不同，例如C200a只能帶兩個擴(kuò)展機(jī)。主機(jī)和擴(kuò)展機(jī)必須同類型，但不一定同型號。例如,C200H-BC051主機(jī)可以帶C200H-BC051、C200H-BC031、 C200H-BC081等型號的展機(jī)，但不能帶其他類型擴(kuò)展機(jī)。在近程擴(kuò)展方式下，主機(jī)雖然可以擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)多于主I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展機(jī)，但是采用主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)多于擴(kuò)展機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)的近程擴(kuò)展方式，效果更佳。因此，在構(gòu)成近程擴(kuò)展方

29、式時，一般采用主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)多于擴(kuò)展機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)的方式。 圖2-12 近程擴(kuò)展方式3.2 通信聯(lián)網(wǎng)方式PLC有多種通信模塊，利用這些通信模塊，配以適當(dāng)?shù)耐ㄐ胚m配器，可以構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)-PLC網(wǎng)絡(luò)。3.2.1 HOST Link通信PLC與上位機(jī)的連接通信稱為HOST Link通信。一臺CPM2A與一臺上位機(jī)通信稱為1:1方式；多臺CPM2A與一臺上位機(jī)通信稱為1:N方式。HOST Link通信時，上位機(jī)發(fā)出指令給PLC，PLC返回響應(yīng)信息。按照這種會話式的順序，上位機(jī)就可以讀出PLC的繼電器區(qū)數(shù)據(jù)存儲區(qū)及各種設(shè)定狀態(tài)的信息，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)，進(jìn)行故障報警，在線修改PLC的設(shè)定值和當(dāng)

30、前值，對PLC實(shí)行強(qiáng)迫置位、復(fù)位，甚至更換PLC程序等。利用1:N HOST Link通信可以用一臺上位機(jī)監(jiān)控多臺PLC實(shí)現(xiàn)集散控制，一臺上位機(jī)最多可以監(jiān)控32 臺PLC。3.2.2 同級連接系統(tǒng)Controller Link網(wǎng)Controller Link是一種工廠自動化網(wǎng)絡(luò)形式，它可在CS1、CQM1、 C200Ha、CVM1等PLC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。此外，還可以與帶Controller Link支持卡的上位機(jī)進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收操作。Controller Link的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-13所示。圖2-13 Controller Link的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Controller Link支持

31、可共享數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鏈接及在需要時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信息服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈接區(qū)域可以自由設(shè)置以建立靈活的數(shù)據(jù)鏈接系統(tǒng)，以便有效地使用數(shù)據(jù)區(qū)域。不同的PLC可以通過各自的單元連在一起，上位機(jī)的作用有兩個：3.2.2.1 作為網(wǎng)絡(luò)的配置工具，配置方法有兩種，一是利用Controller Link支持卡實(shí)現(xiàn)，通信可利用CPU單元和上位機(jī)上的RS-232端口實(shí)現(xiàn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)配置完成后，上位機(jī)可以去掉；二是利用CXP軟件。3.2.2.2 作為網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點(diǎn)參與通信，此時上位機(jī)中必須配置Controller Link支持卡。3.2.3 下級連接系統(tǒng)CompoBus/(DeviceNet)CompoBus/D是一個多位、

32、多廠家的機(jī)器/產(chǎn)線級別的網(wǎng)絡(luò)，它將控制及數(shù)據(jù)融合在一起，并遵守DeviceNet開放現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)，這意味著除了 C系列中的各種型號CompoBus/(DeviceNet)單元之外，凡符合DeviceNet的通信協(xié)議的其他廠家產(chǎn)品，也都可以接入該系統(tǒng)中。CompoBus/D的組網(wǎng)方式有兩種，一種是；帶配置器的方式（系統(tǒng)出廠時的默認(rèn)方式，其系統(tǒng)配置如圖2-14所示。從圖2-14中可以看出，該系統(tǒng)只有一臺PLC，而且該P(yáng)LC上只允許有一個CompoBus/D單元。另一種是帶配置器的方式，如圖2-15所示。在此方式下，用戶可以根據(jù)需要靈活組網(wǎng)，但前提是要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置。圖2-14 不帶配置器的系統(tǒng)連接

33、方式從圖2-15中可以看出，當(dāng)使用配置器時，網(wǎng)絡(luò)中可以連接多臺PLC，而且每臺上允存有多個CompoBus/D主單元。當(dāng)系統(tǒng)配置完成后配置器可以去掉。其中，對于CV系列PLC， 最大64個節(jié)點(diǎn)（1個主單元十63個從單元）；對于C200HZ/HX/HG/HE PLC，最大51個節(jié)點(diǎn)（1個主單元十50個從單元）；對于C200HS PLC，最大33個節(jié)點(diǎn)（1個主單元十32個從單元）。圖2-15 帶配置器的系統(tǒng)連接方式4 可編程序控制器的工作方式4.1 工作方式當(dāng)PLC運(yùn)行時，CPU就要執(zhí)行用戶程序中的操作。但是CPU不可能同時執(zhí)行多個操作，只能分時地一個操作一個操作地執(zhí)行。PLC利用系統(tǒng)軟件在其內(nèi)部

34、建立了輸入輸出映像區(qū)， 當(dāng)PLC的CPU執(zhí)行用戶程序時，從輸入映像區(qū)中讀取輸人信號的狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的操作。當(dāng)CPU執(zhí)行完第一個操作后，將操作結(jié)果送到輸出映像區(qū)，然后再執(zhí)行第二個操作，操作結(jié)果送到輸出映像區(qū)。在程序執(zhí)行過程中，PLC并不讀取輸入信號的真正狀態(tài)，執(zhí)行結(jié),也并沒有輸出到PLC外部。只有當(dāng)程序執(zhí)行到結(jié)束指令（END)時，將輸出映像區(qū)中執(zhí)行結(jié)果向PLC外部輸出一次，將輸入信號的狀態(tài)讀取一次送到輸入映像區(qū)。對輸入輸出信號的這一操作過程稱為I/O刷新。I/O刷新完成后，CPU再從用戶程序的第一條指令開始進(jìn)行下一次程序執(zhí)行。PLC的這種工作方式被稱為掃描方式。由于PLC在執(zhí)行用戶程序過程中不對

35、I/O信號進(jìn)行輸人和輸出，只在程序執(zhí)行完一遍后進(jìn)行I/O刷新，所以從外觀上看，用戶程序好像是同時執(zhí)行的。但是，如果程序中有兩個操作相互用到對方的操作結(jié)果，那么前一個操作所用到的是后一個操作在上一次執(zhí)行程序時的結(jié)果，后面一個操作用到的是前一個操作當(dāng)次的執(zhí)行結(jié)果。如果程序中兩個操作相互用不到對方的操作結(jié)果，那么這兩個操作的程序在整個用戶程序中的相對位置是無關(guān)緊要的。4.2 掃描工作方式各種PLC均采用掃描方式工作，但其掃描時間有所不同。所謂掃描時間，是指PLC兩次執(zhí)行用戶程序之間的時間間隔，又稱為掃描周期或循環(huán)周期。下面以C200H為例來討論掃描時間和I/O響應(yīng)時間。PLC運(yùn)行時，其CPU按圖2-

36、16所示流程圖工作。CPU的操作可以分為如下6部分：上電后初始處理、共同處理、上位鏈接服務(wù)、外設(shè)服務(wù)、運(yùn)算處理、I/O刷新。其中，共同處理、上位鏈接服務(wù)、外設(shè)服務(wù)、運(yùn)算處理、I/O刷新所占用的時間構(gòu)成了PLC的掃描時間Ts。4.2.1 上電后初始處理PLC剛加上電源后，進(jìn)行一次上電后初始處理，為？工作做好準(zhǔn)備。上電后初始匁理，用于清除內(nèi)部繼電器區(qū)，并復(fù)位所有計(jì)時器，檢查I/O單元的連接等。4.2.2 共同處理用于復(fù)位監(jiān)視計(jì)時器，檢查I/O總線是否正常，檢查掃描時間是否過長，檢查程序存儲器有無異常。檢査正常后，方可進(jìn)行下面的操作。如果有異常情況，可根據(jù)錯誤的嚴(yán)重程度發(fā)出報警或停止PLC運(yùn)行。共同

37、處理時間記為Tc。4.2.3 上位鏈接服務(wù)在構(gòu)成計(jì)算機(jī)-PLC網(wǎng)絡(luò)時，用于處理與計(jì)算機(jī)間的通信。4.2.4 外設(shè)服務(wù)用于處理來自外圍設(shè)備的信息。外設(shè)服務(wù)時間To取決于共同處理時間Tc、上位鏈接服務(wù)時間TL、運(yùn)算處理時間TP和I/O刷新時間TR。4.2.5 運(yùn)算處理用于執(zhí)行用戶程序。每條指令均有其執(zhí)行時間，并且同一條指令執(zhí)行時與不執(zhí)行時所占用的時間也不相同。運(yùn)算處理時間就是CPU執(zhí)行一遍用戶程序所用的時間。受此因素影響運(yùn)算處理時間TP不是常數(shù)，而是受程序狀態(tài)的影響，每次執(zhí)行程序都不盡相同。4.2.6 I/O刷新在每次程序執(zhí)行完后，通過I/O刷新，從輸入部分讀取輸入信號的狀態(tài)并送入輸入映像區(qū)，從輸

38、出映像區(qū)中將程序執(zhí)行結(jié)果輸出到PLC外部。I/O刷新時間TP與PLC硬件系統(tǒng)的構(gòu)成有關(guān)，取決于中I/O模塊的數(shù)量以及是否具有遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)。PLC的I/O刷新時間為主機(jī)和近程擴(kuò)展機(jī)I/O刷新時間加上遠(yuǎn)程部分I/O刷新時間。圖2-16 C200Ha型PLC CPU工作流程圖4.2.7 PLC掃描時間TsPLC的掃描時間Ts=TC+TL+TO+TP+TR。由于TP不是定值，構(gòu)成計(jì)算機(jī)-PLC網(wǎng)絡(luò)TL也不是定值，所以在一個PLC系統(tǒng)用戶程序不變的情況下，Ts也不是定值。掃描時間Ts的大小，對PLC的工作有著重要影響。掃描時間越長，PLC系統(tǒng)反應(yīng)越慢，輸入信號的許頻率越低，用于定位控制時產(chǎn)生的誤差越大。因

39、此，在進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，除硬件擇得當(dāng)、結(jié)構(gòu)合理外，軟件應(yīng)盡可能地減小運(yùn)算處理時間TP，從而減小掃描時間Ts。4.3 I/O響應(yīng)I/O響應(yīng)是從輸入狀態(tài)變化到與之相關(guān)的外部輸出狀態(tài)變化之間的過程。下面討論的I/O響應(yīng)局限于輸入狀態(tài)改變后輸出即作出反應(yīng)的情況，不包括輸人狀態(tài)改變后經(jīng)固定延時輸出作出反應(yīng)，或還需取決于其他條件輸出方能作出反應(yīng)的情況。如行車行進(jìn)中，按下停止按鈕，輸出繼電器斷開，行車停止行進(jìn)。從按下停止按鈕到行車輸出繼電器斷開這一過程是行車系統(tǒng)的I/O響應(yīng)。理想情況下，按下停止按鈕，輸出繼電器應(yīng)立即斷開。但是，PLC在執(zhí)行程序時輸入信號的狀態(tài)并不讀入，而是執(zhí)行完一遍程序進(jìn)行I/O刷新時

40、才讀入輸入信號的狀態(tài)。因此，從按下按鈕到繼電器斷開需要一定的時間，這段時間便是I/O響應(yīng)時間。I/O 響應(yīng)時間是從輸入信號狀態(tài)發(fā)生改變到與之對應(yīng)的外部輸出狀態(tài)發(fā)生改變之間的時間。I/O響應(yīng)時間是表征PLC反應(yīng)速度的一個重要指標(biāo)，它取決于PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并與的描時間密切相關(guān)。在討論I/O響應(yīng)時間時，假定輸人信號由OFF變?yōu)镺N狀態(tài)，與之相關(guān)的外部輸出也OFF變?yōu)镺N狀態(tài)。對于輸入信號，從其外部狀態(tài)發(fā)生變化，經(jīng)輸入模塊后，其內(nèi)部對應(yīng)于輸入信號的電路狀態(tài)發(fā)生變化，這之間有一段延遲時間，這一延遲時間稱為輸入延遲時間或輸人響應(yīng)時間。當(dāng)輸入信號由OFF變?yōu)镺N時，這一時間稱為輸入ON響應(yīng)時間。對于輸信號

41、，從I/O刷新改變對應(yīng)于輸出信號的PLC內(nèi)部電路狀態(tài)，到外部輸出改變狀態(tài)之間 延遲時間稱為輸出延遲時間或輸出響應(yīng)時間。當(dāng)輸出由OFF變ON時，這一時間又稱為輸出ON響應(yīng)時間。輸入響應(yīng)時間和輸出響應(yīng)時間分別取決于輸入模塊、輸出模塊的型號， 與PLC系統(tǒng)的構(gòu)成和掃描時間無關(guān)。輸入信號狀態(tài)由OFF變?yōu)镺N后，經(jīng)輸入模塊輸入ON響應(yīng)時間后進(jìn)入PLC內(nèi)部。在進(jìn)行I/O刷新時，PLC將輸人信號的狀態(tài)讀入輸入映像區(qū)，經(jīng)過下一個掃描周期的程序執(zhí)行后，執(zhí)行結(jié)果送入輸出映像區(qū)，在下一次I/O刷新時執(zhí)行結(jié)果送往輸出模塊，經(jīng)輸出ON響應(yīng)時間后輸出由OFF變?yōu)镺N。顯然，當(dāng)輸入信號進(jìn)入PLC內(nèi)部時，若正是I/O刷新時，

42、 則I/O響應(yīng)時間最短；若剛好錯過I/O刷新時間，則I/O響應(yīng)時間最長。因此，最小I/O響應(yīng)時間=輸入ON響應(yīng)時間十掃描時間十輸出ON響應(yīng)時間。最小I/O響應(yīng)下的時序圖如圖2-17所示。最大I/O響應(yīng)時間=輸入ON響應(yīng)時間十2 X掃描時間十輸出ON響應(yīng)時間，最大I/O 應(yīng)下的時序圖如圖2-18所示。由此可以發(fā)現(xiàn)：4.3.1 輸入信號狀態(tài)改變后，與之相關(guān)的輸出狀態(tài)不能立即改變，需經(jīng)過I/O響應(yīng)時間后， 輸出狀態(tài)才能改變。4.3.2 I/O響應(yīng)時間不是一個常數(shù)，它介于最大I/O刷新時間和最小I/O刷新時間之間。4.3.3 如果輸入信號狀態(tài)改變后保持時間較短，小于一個掃描周期的時間，則輸出狀態(tài)有坷能

43、改變也有可能不改變。因此，為使PLC系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，輸入信號的狀態(tài)保持時間應(yīng)大于掃描時間。圖2-18 最大I/O響應(yīng)時序圖第二節(jié) 智能模塊1 模擬量模塊C200H具有兩種模擬量模塊：模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊。模擬量輸入模塊即A/D模塊，將輸入模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后輸入PLC內(nèi)部。模擬量輸出模塊即D/A模塊，PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量后輸出。1.1 模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊C200HAD001為4路A/D模塊，輸入路數(shù)及輸入信號范圍可通過模塊后面的DIP開關(guān)設(shè)定。1.1.1 輸入設(shè)定在模擬量模塊后面有四個DIP開關(guān)，如圖5-12所示，用于對輸人路數(shù)和輸入信號范圍進(jìn)行設(shè)定。圖5-12

44、 模擬量信號設(shè)定開關(guān)開關(guān)4不用。開關(guān)1、 2用于選擇輸入信號路數(shù)，見表5-3。表5-3 模擬量輸入模塊開關(guān)1、2的設(shè)定開關(guān)3用于設(shè)定輸入信號類型。置OFF時，只能為電壓輸入05V。電流輸入420mA;置ON時，只能為電壓輸入010V。1.1.2 通道分配與接線方式1.1.2.1 接線方式：模擬量輸入模塊的面板如圖5-13所示。模塊的機(jī)號開關(guān)在面板的左上方，機(jī)號設(shè)定范圍為09，但不可與其他智能模塊重復(fù)。面板的右上方為狀態(tài)顯示，模塊正常工作時，“RUN“，指示燈亮，出現(xiàn)輸人信號斷線時BROKEN WIRE指示燈亮。模塊的下方為接線端子，使用電壓輸入時，電壓輸入信號接在V +和V-端子上；使用電流輸

45、入時， V十和V-端子短接后接電流信號的正端，V-接電流信號的負(fù)端。接線時，為防止噪聲進(jìn)入模擬量輸入模塊，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1) 接線采用雙絞屏蔽電纜。2) 屏蔽線接到COM端子上。3) 外部輸入信號電纜應(yīng)與交流電源線分開，以避免交流電源線造成對信號線的干擾。4) 模擬量輸入模塊電纜不應(yīng)與主回路電纜、高壓電纜、非PLC負(fù)載電纜捆扎在一起， 并應(yīng)遠(yuǎn)離之。1.1.2.2 通道分配：模擬量輸人模塊占用6個IR通道、12個DM通道。若模塊的機(jī)號設(shè)定為N，則占用IR通道n1 n1+5(其中n1=100+Nx10)、DM通道n2 n2+11（其中n2=1000+Nx100）。圖5-13 模擬量模塊面板1)

46、IR通道的分配IR通道為輸出通道，用于對模塊功能進(jìn)行控制，用戶可改變其內(nèi)容。IR通道n1 +1n1+5 為輸入通道，用戶只能利用其內(nèi)容而不能由用戶程序改變其內(nèi)容。通道n1：bit00為禁止A/D轉(zhuǎn)換標(biāo)志。該位為ON時，不進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。bit01為偏差控制標(biāo)志。此位為時，執(zhí)行偏差/增益控制。初始上電時，由于沖擊，輸入電壓可能超出規(guī)定的信號范圍。系統(tǒng)在初始上電時自動使該位為ON，調(diào)整增益，以避免損壞模塊。bit02為輸入1刻度功能有效標(biāo)志。bit03為輸入2刻度功能有效標(biāo)志。bit 04為輸入3刻度功能有效標(biāo)志。bit 05為輸入4刻度功能有效標(biāo)志。bit 06不用。bit 07為輸入1平均功能

47、有效標(biāo)志。bit 08為輸人2平均功能有效標(biāo)志。bit 09為輸入3平均功能有效標(biāo)志。Bit10為輸入4平均功能有效標(biāo)志。bit 11為峰值保持功能有效標(biāo)志。bit 12為二次方根功能有效標(biāo)志。bit 1315不用。通道n1+1：輸入1轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)。通道n1+2：輸入2轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)。通道n1+3：輸入3轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)。通道n1+4：輸入4轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)。通道n1+5:bit 00在DM通道n2n2十11的數(shù)據(jù)設(shè)定不正確時為ON。bit01為輸入1斷線標(biāo)志。當(dāng)輸人信號設(shè)定為010V時，此位不用。當(dāng)輸入信號設(shè)定為15V或420mA時，若輸入信號低于0.5V或2mA,則該位為ON，表示已

48、斷線。bit 02為輸入2斷線標(biāo)志，其用法同bit01。bit 03為輸入3斷線標(biāo)志，其用法同bit01。bit04為輸入4斷線標(biāo)志，其用法同bit01。bit05為后面板DIP開關(guān)3設(shè)定標(biāo)志，其狀態(tài)與開關(guān)3的狀態(tài)相同。bit 06為后面板DIP開關(guān)1設(shè)定標(biāo)志，其狀態(tài)與開關(guān)1的狀態(tài)相同。bit 07為后面板DIP開關(guān)2設(shè)定標(biāo)志，其狀態(tài)與開關(guān)2的狀態(tài)相同。Bit08為初始上電禁止轉(zhuǎn)換標(biāo)志。初始上電時，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，系統(tǒng)自動將該位置為ON,禁止轉(zhuǎn)換，100ms后該位被置為OFF。bit 0915不用。2) DM通道的分配。DM通道n2n2十7用于刻度功能的上、下限，n2+8n2十11用于平均值功能下

49、存放求平均值的數(shù)據(jù)個數(shù)。DM通道的分配見表54。 DM通道的數(shù)據(jù)必須為BCD數(shù)據(jù)。由于這些DM通道是DM1000以后的通道，程序?qū)ζ渲蛔x不寫，所以這些通道的婁據(jù)只能用編程器進(jìn)行設(shè)定。這些通道中的數(shù)據(jù)，只有在初始上電時向模擬量模塊中傳送一次。因此，在工作過程中利用編程器修改的數(shù)據(jù)，只有在斷電后再上電或由編程方式進(jìn)入其他方式時才能有效。表5-4 模擬量輸入模塊DM通道的分配注n2=1000+Nx100,N為模塊機(jī)號。1.1.3 模塊量輸入模塊的功能與工作1.1.3.1 模塊量輸入模塊的功能1) 二進(jìn)制功能。當(dāng)刻度值功能標(biāo)志為OFF時，二進(jìn)制功能有效，此時二進(jìn)制轉(zhuǎn)換結(jié)果為12bit二進(jìn)制數(shù)據(jù)。模擬量

50、輸入14的轉(zhuǎn)換結(jié)果存放于IR通道n1十1n1十4。圖5-14 為轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與模擬量的關(guān)系。轉(zhuǎn)換后的滿刻度恒為FAO，即BCD數(shù)4000，余下的5F用作初始上電時的偏差/增益控制。圖5-14 A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換曲線a)后面板DIP開關(guān)3為ON b) 后面板DIP開關(guān)3為OFF2) 刻度值功能。當(dāng)刻度功能標(biāo)志為ON時，執(zhí)行刻度值功能。首先按圖5-14轉(zhuǎn)換曲線轉(zhuǎn)換出數(shù)字量，變?yōu)锽CD碼后，利用DM通道n2n2十7中的上、下限值進(jìn)行刻度變換，然后將結(jié)果存放于n1十1n1十4通道中。此時的數(shù)據(jù)為BCD數(shù)據(jù)。用y表示數(shù)字量，x表示模擬量，按BCD數(shù)得出圖5-14的曲線方程為 y=400010x=400x

51、 (圖5-14a方程) y=(x-1)x1000 (圖5-14b方程)DM通道n2n2十7中的上下限是利用刻度值功能時對應(yīng)于X為上、下限時的數(shù)字量值。用y1表示刻度值功能下的數(shù)字量，則輸入為010V時，y1=上限值-下限值10x +下限值=y（上限值-下限值）4000+下限值輸入為15V時，y1=上限值-下限值5-1 (x-1)+下限值=y（上限值-下限值）4000+下限值其中，y為不帶刻度值功能時的BCD數(shù)字量。可見，對于不同的輸人范圍，使用刻直功能時，y和y1之間的變換關(guān)系相同。3) 平均值功能。當(dāng)平均值功能有效標(biāo)志為ON時，執(zhí)行平均值功能。每進(jìn)行N次轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的N個數(shù)值求平均值，結(jié)果

52、存放于IR通道n1十1n1十4中。轉(zhuǎn)換次數(shù)N即為DM通道n2+8n2十11中的設(shè)定數(shù)據(jù)。4) 峰值保持功能。當(dāng)峰值保持功能有效標(biāo)志（即IR通道n的bit11）為ON時，對4路A/D均執(zhí)行峰值保持功能。所謂峰值保持功能，就是將轉(zhuǎn)換中的最大數(shù)值存放于IR通道n1十1n1十4中。5) 二次方根功能。當(dāng)二次方根功能有效標(biāo)志（即IR通道n1的bit12) 為ON時，對4路A/D均執(zhí)行二次方根功能。利用二次方根功能，可將一些二次曲線數(shù)據(jù)（如熱電偶輸入信號）轉(zhuǎn)換為線性值。執(zhí)行二次方根功能后獲得的結(jié)果存放于n1十1n1十4通道中。當(dāng)不利用刻度值功能時，二次方根值Q為Q=y x FAO (y為二進(jìn)制數(shù)據(jù))當(dāng)利用

53、刻度值功能時，二次方根值Q為Q=y x 4000 (y為BCD數(shù)據(jù))在刻度值功能下，獲得Q值后再進(jìn)行刻度轉(zhuǎn)換，此時刻度值Q（上限值-下限值）4000+下限值，獲得的y1值存放于n1十1n1十4通道中。在不利用刻度值功能時，獲得Q值即存放于n1十1n1十4通道中。圖5-15為二次方根功能下的特性曲線。輸入信號為二次曲線數(shù)據(jù)即X2，輸入信號范圍為15V。從特性曲線中可以看出，X2在1.55V范圍內(nèi)時，Q與X之間具有良好的線性關(guān)系。X2在11.5V范圍之內(nèi)時，Q與x之間的線性度較差。圖5-15 二次方根功能下的特性曲線1.1.3.2 模擬量輸入模塊的工作系統(tǒng)上電進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，只要不禁止轉(zhuǎn)換，4路A

54、/D總是在不斷地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根翁用戶設(shè)定的功能，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量經(jīng)功能變換后，總是存放于IR通道的n1十1n1十4中。若要使用刻度功能和平均值功能，則需在進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)之前，對DM通道n2十1n2十4進(jìn)行設(shè)置，然后斷電后重新上電，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。1.2 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊為2路D/A模塊，可進(jìn)行電壓、電流、脈沖輸出。輸出方式可用模4 后面板的DIP設(shè)定開關(guān)進(jìn)行設(shè)定。下面以C200HDA001為例說明模擬量輸出模塊的工作1.2.1 輸出設(shè)定在模塊后面有4個DIP開關(guān)（見圖5-12，用于進(jìn)行輸出設(shè)定。開關(guān)4不用。開關(guān)1用于設(shè)定輸出信號范圍。置ON時，輸出電壓15V，輸出電流420mA。 置ON時

55、，輸出電壓010V。開關(guān)2、 3用于輸出方式設(shè)定，見表5-5。表5-5 輸出方式設(shè)定1.2.2 通道分配與接線方式1.2.2.1 接線方式模擬量輸出模塊面板的左上方為機(jī)號設(shè)定開關(guān)，開關(guān)設(shè)定范圍為09，但不可與其他智能模塊的機(jī)號重復(fù)。面板的右上方為狀態(tài)顯示，模塊正常工作時，“RUN”指示燈亮；輸出超出設(shè)定的上、下限時，“ALARM” 報警指示燈亮。模塊的下方為輸出接線端子，各端子的作用如圖5-16所示。圖5-16 模擬量輸出模塊端子NC為不用的端子；V為電壓輸出；I為電流輸出；P為脈沖輸出；AU為上限報警（開關(guān)輸出；AL為下限報警（開關(guān)輸出； ACOM為報警輸出公共端。接線時，為防止噪聲進(jìn)入模擬

56、量輸出模塊，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1) 連接線采用雙絞屏蔽線。2) 外部輸出信號線應(yīng)與電源線隔離，以避免電源線對信號線的干擾。3) 模擬量輸出模塊電纜應(yīng)與主回路電纜、高壓電纜、非PLC負(fù)載電纜隔離。1.2.2.2 通道分配模擬量輸出模塊占用4個IR通道，5個DM通道。機(jī)號設(shè)定為N時，該模塊占用的通道為IR通道n1n1十3（其中n1=100+Nx10）,DM通道n2n2十4（其中n2=1000+Nx100）。1) IR通道的分配。通道n1n1十2為輸出通道，n1+3為輸入通道。通道n1：輸出1轉(zhuǎn)換成模擬量前的數(shù)據(jù)，為三位十六進(jìn)制數(shù)。通道n1十1：輸出2轉(zhuǎn)換成模擬量前的數(shù)據(jù)，為三位十六進(jìn)制數(shù)。通道n1十

57、2：bit0002用于設(shè)定脈沖輸出時的周期，見表5-6。表5-6脈沖輸出周期設(shè)定bit03不用。bit 04為輸出1報警功能有效標(biāo)志。bit 05為輸出2報警功能有效標(biāo)志。bit 06為輸出1限幅功能有效標(biāo)志。bit07為輸出2限幅功能有效標(biāo)志。bit0 8為禁止輸出標(biāo)志。bit 0915不用。通道n1+3：bit 00在通道中的數(shù)據(jù)設(shè)定不正確時該位為ON。bit01為輸出1下限報警標(biāo)志。當(dāng)輸出1的數(shù)據(jù)(即n1通道內(nèi)容）小于或等于通道n2+2的內(nèi)容時，該位為ON。bit 02為輸出1上限報警標(biāo)志。當(dāng)輸出1的數(shù)據(jù)即n1通道內(nèi)容）大于或等于DM通道n2+3的內(nèi)容時，該位為ON。bit03為輸出2下限報警標(biāo)志。當(dāng)輸出2的數(shù)據(jù)（即n1+1通道內(nèi)容）小于