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1、目 錄1.1PLC的發(fā)展1.1.1 PLC的產(chǎn)生1.1.2 PLC的發(fā)展過(guò)程1.1.3 PLC的發(fā)展趨勢(shì)1.2 PLC的基本特點(diǎn)1.2.1軟硬件功能強(qiáng)1.2.2 使用維護(hù)方便1.2.3 運(yùn)行穩(wěn)定可靠1.2.4設(shè)計(jì)施工周期短1.3 PLC的分類1.3.1按結(jié)構(gòu)分類1.3.2 按控制規(guī)模分類1.3.3 按生產(chǎn)廠家分類1.4 PLC的主要功能及應(yīng)用1.4.1 開(kāi)關(guān)邏輯和順序控制1.4.2 模擬量控制1.4.3 定時(shí)控制1.4.4 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控1.4.5 聯(lián)網(wǎng)、通信及集散控制1.5PLC與其他工控系統(tǒng)的比較1.5.1 可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)的比較1.5.2 PLC與集散控制系統(tǒng)的比較1.5.3

2、 PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）的比較29 八月 2022第1章 PLC概述可編程控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC。它是20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的日益提高及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在繼電器控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性大、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。本章主要介紹PLC的發(fā)展、特點(diǎn)、分類、主要功能及應(yīng)用。掌握PLC的特點(diǎn)和主要功能，了解PLC的分類及發(fā)展。29 八月 20221.1PLC的發(fā)展1.1.1 PLC

3、的產(chǎn)生在可編程控制器產(chǎn)生之前，以各種繼電器為主要元件的電氣控制線路承擔(dān)著生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的艱巨任務(wù)，可能由成百上千只各種繼電器構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要用成千上萬(wàn)根導(dǎo)線連接起來(lái)，安裝這些繼電器需要大量的繼電器控制柜，且占據(jù)大量的空間。當(dāng)這些繼電器運(yùn)行時(shí)，又產(chǎn)生大量的噪聲，消耗大量的電能。為保證控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需安排大量的電氣技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)，有時(shí)某個(gè)繼電器的損壞，甚至某個(gè)繼電器的觸點(diǎn)接觸不良，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要進(jìn)行檢查和排除故障又非常困難，全靠現(xiàn)場(chǎng)電氣技術(shù)人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)。尤其是在生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，可能需要增加很多的繼電器或繼電器控制柜，重新接線或改線的工作

4、量極大，甚至可能需要重新設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。盡管如此，這種控制系統(tǒng)的功能也僅僅局限在能實(shí)現(xiàn)具有粗略定時(shí)、計(jì)數(shù)功能的順序邏輯控制。因此，人們迫切需要一種新的工業(yè)控制裝置來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)工作更可靠、更容易維修、更能適應(yīng)經(jīng)常變化的生產(chǎn)工藝要求。29 八月 2022新一代PLC應(yīng)具備的10項(xiàng)指標(biāo)： (1)編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)方便地編輯及修改程序；(2)價(jià)格便宜，其性價(jià)比要高于繼電器控制系統(tǒng)；(3)體積要明顯小于繼電器控制柜；(4)可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)；(5)具有數(shù)據(jù)通信功能；(6)輸入可以是AC 115 V；(7)輸出為AC 115 V，2 A以上；(8)硬件維護(hù)方便，最好

5、是插件式結(jié)構(gòu)；(9)擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只需做很小改動(dòng)；(10)用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4 KB。29 八月 20221.1.2 PLC的發(fā)展過(guò)程1.從1969年到20世紀(jì)70年代中期2.20世紀(jì)70年代中期到80年代初期3.20世紀(jì)80年代初期到90年代初期4.20世紀(jì)90年代至今這一階段可編程控制器主要用于邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)運(yùn)算，其中央處理器由中小規(guī)模數(shù)字集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器，控制功能比較簡(jiǎn)單。 這一階段可編程控制器的CPU采用微處理器，存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，不僅整機(jī)的體積減小，而且數(shù)據(jù)處理能力獲得很大提高，增加了數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳送、比較等功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬量的控制。 這一

6、階段由于16位、32位微處理器的出現(xiàn)和應(yīng)用，PLC向大規(guī)模、高速度、高性能和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)大、性能價(jià)格比高的新一代產(chǎn)品，并出現(xiàn)多種不同性能的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 這一階段PLC繼續(xù)得到快速發(fā)展，系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通信、設(shè)備冗余等方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，成為一種功能強(qiáng)大的、成熟的控制系統(tǒng)。 29 八月 20221.1.3 PLC的發(fā)展趨勢(shì)隨著PLC技術(shù)的推廣、應(yīng)用，PLC將進(jìn)一步向以下四個(gè)方向發(fā)展。1.系列化、模塊化2.小型機(jī)功能強(qiáng)化3.中、大型機(jī)高速度、高功能、大容量4.低成本29 八月 20221.2 PLC的基本特點(diǎn)1.2.1軟硬件功能強(qiáng)1.2.2 使用維護(hù)

7、方便1.2.3 運(yùn)行穩(wěn)定可靠1.2.4設(shè)計(jì)施工周期短在硬件方面，選用優(yōu)質(zhì)器件，采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固簡(jiǎn)化安裝，使它能抗震動(dòng)沖擊。對(duì)印制電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施。在軟件方面，PLC設(shè)置了“看門(mén)狗”WDT系統(tǒng),運(yùn)行時(shí)對(duì)WDT定時(shí)刷新，一旦程序出現(xiàn)死循環(huán)，使之能立即跳出，重新啟動(dòng)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。還設(shè)置了故障檢測(cè)及診斷程序?？删幊绦蚩刂破鞯墓收下实停矣型晟频淖栽\斷和顯示功能?？删幊绦蚩刂破骰蛲獠康妮斎胙b置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)可編程序控制器上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中

8、間繼電器、時(shí)間繼電器。容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，大大減少了因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障。用可編程控制器完成一項(xiàng)控制工程時(shí)，由于其硬、軟件齊全，所以設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。短了施工周期。同時(shí)，由于用戶程序大都可以在實(shí)驗(yàn)室里模擬調(diào)試，大大縮短了設(shè)計(jì)施和工周期。29 八月 20221.3 PLC的分類1.3.1按結(jié)構(gòu)分類1.整體式PLC2.模板式PLC3.分散式PLC這種形式的PLC各部分以單獨(dú)的模板分開(kāi)設(shè)置，如電源模板、CPU模板、輸入模板、輸出模板及其他智能模板等。S7-300PLCS7-400PLC一般的微型機(jī)和小型機(jī)多為整體式結(jié)構(gòu)

9、。這種結(jié)構(gòu)PLC的電源、CPU、I/O部件都集中配置在一個(gè)箱體中，有的甚至全部裝在一塊印制電路板上。 分散式PLC的結(jié)構(gòu)就是將可編程控制器的CPU、電源、存儲(chǔ)器集中放置在控制室，而將各I/O模板分散放置在各個(gè)工作站，由通信接口進(jìn)行通信連接，由CPU集中指揮。2022/8/291.3.2 按控制規(guī)模分類根據(jù)PLC處理I/O點(diǎn)數(shù)規(guī)模來(lái)分類，PLC可分為四類：微型、小型、中型和大型。1.微型PLC2.小型PLC3.中型PLC4.大型PLC微型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)通常在64點(diǎn)以下，處理開(kāi)關(guān)量信號(hào)，功能以邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)為主，用戶程序容量一般都小于4 kW。大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上，除一

10、般類型的輸入|輸出模塊外，還有特殊類型的信號(hào)處理模塊和智能控制模塊，能進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算、PID調(diào)節(jié)、整數(shù)/浮點(diǎn)運(yùn)算和二進(jìn)制/十進(jìn)制轉(zhuǎn)換運(yùn)算等；控制功能完善，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成熟，而且軟件也比較豐富，并固化一定的功能程序可供使用；用戶程序容量大于32 kW，并可擴(kuò)展。 小型PLC 的I/O點(diǎn)數(shù)在64256點(diǎn)之間，主要以開(kāi)關(guān)量輸入|輸出為主，具有定時(shí)、計(jì)數(shù)和順序控制等功能，控制功能也比較簡(jiǎn)單，用戶程序容量一般小于16 kW。這類PLC和微型PLC的特點(diǎn)都是體積小、價(jià)格低，適用于單機(jī)控制場(chǎng)合。中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在2561024點(diǎn)之間，同時(shí)具有開(kāi)關(guān)量和模擬量的處理功能，控制功能比較豐富，用戶程序容量小于32

11、kW。中型PLC可應(yīng)用于有開(kāi)關(guān)量、模擬量控制的，較為復(fù)雜的、連續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)控制的場(chǎng)合。2022/8/291.3.3 按生產(chǎn)廠家分類 PLC的生產(chǎn)廠家很多，每個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC，其點(diǎn)數(shù)、容量、功能各有差異，但都自成系列，指令及外設(shè)向上兼容，因此在選擇PLC時(shí)，若選擇同一系列的產(chǎn)品，則可以使系統(tǒng)構(gòu)成容易、操作人員使用方便，備品配件的通用性及兼容性好。比較有代表性的有：德國(guó)西門(mén)子公司的S5系列、S7系列，日本歐姆龍公司的C系列，三菱公司的FX系列，日本松下公司的FP系列，法國(guó)施耐德公司的TWIDO系列，美國(guó)通用電氣公司的GE系列，美國(guó)AB公司的PLC5系列等。2022/8/291.4 PLC的主要功能

12、及應(yīng)用PLC的主要功能和應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1.4.1 開(kāi)關(guān)邏輯和順序控制1.4.2 模擬量控制1.4.3 定時(shí)控制1.4.4 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控1.4.5 聯(lián)網(wǎng)、通信及集散控制由于PLC在控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行控制，所以把控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集下來(lái)，做進(jìn)一步分析研究是很重要的。對(duì)于這種應(yīng)用，目前較普遍采用的方法是PLC加上觸摸屏，這樣既可隨時(shí)觀察采集下來(lái)的數(shù)據(jù)又能及時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信模塊以及遠(yuǎn)程I/O控制模塊，可實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與上位機(jī)之間的通信、聯(lián)網(wǎng)；實(shí)現(xiàn)PLC分布控制，計(jì)算機(jī)集中管理的集散控制，增加系統(tǒng)的控制規(guī)模，滿足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。PLC為用戶提供了一

13、定數(shù)量的定時(shí)器，并設(shè)置了定時(shí)器指令，一般每個(gè)定時(shí)器可實(shí)現(xiàn)0.1999.9 s或0.0199.99 s的定時(shí)控制，也可按一定方式進(jìn)行定時(shí)時(shí)間的擴(kuò)展。定時(shí)精度高，設(shè)定方便、靈活。在生產(chǎn)過(guò)程中，許多連續(xù)變化的物理量需要進(jìn)行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理模擬量的功能，特別是在系統(tǒng)中模擬量控制點(diǎn)數(shù)不多，同時(shí)混有較多的開(kāi)關(guān)量時(shí)，PLC具有其他控制裝置無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。某些PLC產(chǎn)品還提供了典型控制策略模塊，如PID模塊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的PID閉環(huán)控制。 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，可用于單機(jī)控制、

14、多機(jī)群控制、自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制等，例如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書(shū)機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2022/8/291.5 PLC與其他工控系統(tǒng)的比較1.5.1 可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)的比較PLC控制系統(tǒng)是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中大量應(yīng)用。然而就其控制性能與自身的功能已無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較，存在著質(zhì)的差別，下頁(yè)表給出了PLC與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)的比較。2022/8/29PLC與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)的比較 比較項(xiàng)目繼電器控制PLC控制功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器進(jìn)行硬接線

15、，完成相應(yīng)的控制功能對(duì)PLC進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)所需控制要求對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性需進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與接線，適應(yīng)性差只需對(duì)程序進(jìn)行修改，適應(yīng)性強(qiáng)可靠性元器件多，觸點(diǎn)多，容易出現(xiàn)故障采用大規(guī)模集成電路，絕大部分是軟繼電器，可靠性高靈活性差具有種類齊全的擴(kuò)展單元，擴(kuò)展靈活控制的實(shí)時(shí)性機(jī)械動(dòng)作時(shí)間常數(shù)大，實(shí)時(shí)性差微處理器控制，實(shí)時(shí)性好占用空間與安裝控制柜體積大，笨重，安裝施工工作量大體積小，重量輕，安裝工作量小使用壽命易損，壽命短壽命長(zhǎng)復(fù)雜控制能力差很高調(diào)試、維護(hù)復(fù)雜，工作量大工作量小硬件成本較低較高2022/8/291.5.2 PLC與集散控制系統(tǒng)的比較集散控制系統(tǒng)（DCS）又稱分布式控制系統(tǒng)，是專門(mén)為工業(yè)過(guò)

16、程控制設(shè)計(jì)的過(guò)程控制裝置。它的主要應(yīng)用場(chǎng)合是連續(xù)量的模擬控制，而PLC的主要應(yīng)用場(chǎng)合是開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。因此，它們?cè)谠O(shè)計(jì)思想上是有一定區(qū)別的。PLC是按循環(huán)掃描方式工作的，集散控制系統(tǒng)是按用戶的程序指令工作的。因此，PLC對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)的采樣速度是相同的；而集散控制系統(tǒng)中，可以根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象的特性采用不同的采樣速度。此外，在集散控制系統(tǒng)中，可以有多級(jí)優(yōu)先級(jí)中斷的設(shè)置，而PLC通常不采用中斷方式，因此，所需的存儲(chǔ)器容量?。欢⒖刂葡到y(tǒng)需進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此，所需的存儲(chǔ)器容量較大。2022/8/291.5.3 PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）的比較PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱工控機(jī)，IPC）都

17、是用來(lái)進(jìn)行工業(yè)控制的，但是工控機(jī)與PLC相比，仍有一些不同。1.硬件方面2.軟件方面工控機(jī)可借用通用微型計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源，對(duì)算法復(fù)雜、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的控制任務(wù)能較好地適應(yīng)。PLC在順序控制的基礎(chǔ)上，增加了PID等控制算法，編程采用梯形圖語(yǔ)言，易于被電氣技術(shù)人員所掌握。但是，一些微型計(jì)算機(jī)的通用軟件還不能直接在PLC上應(yīng)用，還要經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)。工控機(jī)是由通用微型計(jì)算機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來(lái)的，通常由微型計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，在硬件方面具有標(biāo)準(zhǔn)化總線結(jié)構(gòu)，各種機(jī)型間兼容性強(qiáng)。而PLC則是針對(duì)工業(yè)順序控制，由電氣控制廠家研制發(fā)展起來(lái)的，其硬件結(jié)構(gòu)專用，各個(gè)廠家產(chǎn)品不通用，標(biāo)準(zhǔn)化程度較差。但PLC的信號(hào)采集和控制

18、輸出的功率強(qiáng)，可不必再加信號(hào)變換和功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)，而直接和現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量信號(hào)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)接。2022/8/29思考題與習(xí)題1-1簡(jiǎn)述可編程控制器的產(chǎn)生背景和發(fā)展歷程。1-2簡(jiǎn)述可編程控制器的特點(diǎn)和分類。1-3簡(jiǎn)述可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域。1-4與繼電器控制系統(tǒng)相比PLC有哪些特點(diǎn)？2022/8/291-1簡(jiǎn)述可編程控制器的產(chǎn)生背景和發(fā)展歷程。1-2簡(jiǎn)述可編程控制器的特點(diǎn)和分類。1-3簡(jiǎn)述可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域。1-4與繼電器控制系統(tǒng)相比PLC有哪些特點(diǎn)？思考題與習(xí)題2022/8/29目 錄2.1 PLC的結(jié)構(gòu)2.2 PLC工作原理2.3 PLC的性能指標(biāo)2.4 PLC的配置2022/8/29第2章 P

19、LC結(jié)構(gòu)及基本工作原理PLC實(shí)質(zhì)上也是一種計(jì)算機(jī)，它有著與通用計(jì)算機(jī)相類似的結(jié)構(gòu)，也是由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口及電源組成的。只不過(guò)它比一般的通用計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連的接口和更直接的適應(yīng)控制要求的編程語(yǔ)言。本章主要介紹PLC的硬件、軟件結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程、性能指標(biāo)和配置等內(nèi)容。2022/8/292.1 PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)上是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用自動(dòng)控制而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口，更直接的適用于控制要求的編程語(yǔ)言和更強(qiáng)的抗干擾能力。盡管在外形上，PLC與普通計(jì)算機(jī)差別較大，但在基本結(jié)構(gòu)上，PLC與微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本相同，也

20、由硬件和軟件兩大部分組成。2022/8/292.1.1 PLC的硬件系統(tǒng)1.中央處理器（CPU）2.存儲(chǔ)器3.I/O接口單元4. I/O擴(kuò)展接口及擴(kuò)展部件5. 外設(shè)接口及外設(shè)CPU是PLC的核心，由運(yùn)算器和控制器構(gòu)成。其主要任務(wù)有：（1）接收和保存現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)；（2）診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤；（3）執(zhí)行系統(tǒng)和用戶程序，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算；（4）輸出運(yùn)算結(jié)果，驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；（5）協(xié)調(diào)PLC內(nèi)部各部分工作，控制PLC與外圍設(shè)備通信等。PLC存儲(chǔ)器中配有兩種存儲(chǔ)系統(tǒng)，系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要用來(lái)存儲(chǔ)PLC內(nèi)部的各種信息，一般系統(tǒng)程序是PLC生產(chǎn)廠家編寫(xiě),

21、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器一般用PROM或 EPROM構(gòu)成。用戶程序存放在用戶程序存儲(chǔ)器中。用戶程序存儲(chǔ)器一般分為兩個(gè)區(qū)：程序存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。I/O接口單元是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備相連接的部件。它的作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU能夠接收和處理的信號(hào)，并將CPU送出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需的強(qiáng)電信號(hào)。（1）開(kāi)關(guān)量輸入（DI）接口單元（2）開(kāi)關(guān)量輸出（DO）接口單元開(kāi)關(guān)量輸出接口單元可分為：繼電器輸出型 用于直流或低頻交流負(fù)載晶體管輸出型 用于高速、小功率直流負(fù)載晶閘管輸出型 用于高速、大功率交流負(fù)載I/O擴(kuò)展接口是PLC主機(jī)為了擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)或類型的部件。當(dāng)用戶所需的I/O點(diǎn)數(shù)或類型超過(guò)PLC主機(jī)的I

22、/O接口單元的點(diǎn)數(shù)或類型時(shí)，可以通過(guò)加接I/O擴(kuò)展部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。I/O擴(kuò)展部件通常有簡(jiǎn)單型和智能型兩種。簡(jiǎn)單型I/O擴(kuò)展部件自身不帶CPU，對(duì)外部現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的I/O處理完全由主機(jī)的CPU管理，依賴與主機(jī)的程序掃描過(guò)程。外設(shè)接口是PLC實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、機(jī)機(jī)對(duì)話的通道。通過(guò)外設(shè)接口，PLC主機(jī)可與編程器、圖形終端、打印機(jī)、EPROM寫(xiě)入器等外圍設(shè)備相連，也可以與其他PLC或上位計(jì)算機(jī)連接。外設(shè)接口一般分為通用接口和專用接口兩種。通用接口是指標(biāo)準(zhǔn)通用的接口，如RS232、RS422和RS485等。2022/8/29整體式PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖 直流輸入交流輸入120V2022/8/292.1.2 PLC的軟件

23、系統(tǒng)PLC的軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。1.系統(tǒng)軟件2.應(yīng)用軟件PLC的系統(tǒng)軟件就是PLC的系統(tǒng)監(jiān)控程序，包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)和編程軟件等，也有人稱之為PLC的操作系統(tǒng)。它是每臺(tái)PLC必須包括的部分，是由PLC的制造廠家編制的，用于控制PLC本身的運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)軟件對(duì)用戶是不透明的。應(yīng)用軟件指用戶根據(jù)工藝生產(chǎn)過(guò)程的控制要求，按照所有PLC規(guī)定的編程語(yǔ)言而編寫(xiě)的應(yīng)用程序。用戶程序可采用梯形圖語(yǔ)言、指令表語(yǔ)言、功能塊語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言等多種方法來(lái)編寫(xiě)，利用編程裝置輸入到PLC的程序存儲(chǔ)器中去。2022/8/291.PLC的輸入過(guò)程2.PLC的輸出

24、過(guò)程2.2.1 PLC輸入與輸出過(guò)程輸入由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號(hào)經(jīng)PLC輸入接線端子去驅(qū)動(dòng)輸入繼電器的線圈。每個(gè)輸入端子與其相同編號(hào)的輸入繼電器有著唯一確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。輸出部分是由PLC內(nèi)部的輸出繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)、輸出接線端子和外部驅(qū)動(dòng)電路組成，用來(lái)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。PLC內(nèi)部有許多輸出繼電器，每個(gè)輸出繼電器為外部輸出電路提供了一個(gè)實(shí)際的常開(kāi)接點(diǎn)與輸出接線端子相連。2022/8/29過(guò)程映象字節(jié) 0字節(jié) 1字節(jié) 2: CPU 存儲(chǔ)器區(qū)字節(jié) 0字節(jié) 1字節(jié) 2: PIIPIQ 用戶程序 CPU 存儲(chǔ)器區(qū) : :LD I2.0= Q4.3 : : : :1120

25、22/8/292.2.2 PLC的工作過(guò)程PLC的工作過(guò)程有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是周期性順序掃描，一是集中批處理。周期性順序掃描是PLC特有的工作方式，在運(yùn)行過(guò)程中，總是處在不斷循環(huán)的順序掃描過(guò)程中。每次掃描所用的時(shí)間稱為掃描時(shí)間，又稱為掃描周期或工作周期。由于PLC的I/O點(diǎn)數(shù)較多，采用集中批處理的方法，可以簡(jiǎn)化操作過(guò)程，便于控制，提高系統(tǒng)可靠性。因此，PLC的另一個(gè)主要特點(diǎn)就是對(duì)輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新實(shí)施集中批處理。PLC的工作過(guò)程流程圖如下頁(yè)圖所示。PLC的工作過(guò)程可分為四個(gè)階段。 2022/8/29PLC的工作過(guò)程流程圖2022/8/29輸出模塊輸入采樣階段輸出刷新階段執(zhí)行用戶程

26、序階段公共處理階段PLC的掃描過(guò)程輸入模塊PLC在RUN狀態(tài)的掃描過(guò)程公共處理包括PLC自檢、執(zhí)行來(lái)自外設(shè)命令、對(duì)看門(mén)狗WDT清零等。PLC自檢就是CPU檢測(cè)其各器件的狀態(tài)，如出現(xiàn)異常再進(jìn)行診斷，并給出故障信號(hào)或自行進(jìn)行相應(yīng)處理。WDT是PLC內(nèi)部設(shè)置的監(jiān)視定時(shí)器，如果程序運(yùn)行失常進(jìn)入死循環(huán)，則WDT得不到按時(shí)清零而造成超時(shí)溢出，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)或停止PLC工作。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的信號(hào)，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號(hào)寫(xiě)到輸入映像寄存器中。在當(dāng)前的掃描周期內(nèi)，用戶程序依據(jù)的輸入信號(hào)狀態(tài)（ON或

27、OFF）均從輸入映像寄存器中去取，而不管此時(shí)外部輸入信號(hào)的狀態(tài)是否變化。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、從左至右的順序進(jìn)行掃描。每掃描到一條指令，所需要的輸入信息狀態(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)的立即輸入信號(hào)。這是第三個(gè)集中批處理過(guò)程。當(dāng)CPU對(duì)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的狀態(tài)同時(shí)送到輸出映像寄存器中，再由輸出映像寄存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動(dòng)各輸出繼電器的負(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。2022/8/292.2.3 PLC中斷輸入處理過(guò)程在中、大型

28、PLC控制系統(tǒng)中，用戶程序較長(zhǎng)，為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，可以采用中斷處理。主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。1.中斷響應(yīng)問(wèn)題2.中斷源先后順序及中斷嵌套問(wèn)題3.中斷服務(wù)程序執(zhí)行結(jié)果信息輸出問(wèn)題計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的CPU在每條指令執(zhí)行結(jié)束后去查詢有無(wú)中斷申請(qǐng)。而PLC對(duì)中斷的響應(yīng)，則是在掃描周期內(nèi)某一個(gè)任務(wù)完成后進(jìn)行。在每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的過(guò)程中，PLC對(duì)中斷是不響應(yīng)的。如果用戶程序以塊結(jié)構(gòu)組成，則在每塊結(jié)束或?qū)嵭袎K調(diào)用時(shí)響應(yīng)中斷。中斷源的先后順序只要按輸入點(diǎn)編號(hào)的順序排列即可。系統(tǒng)接到中斷申請(qǐng)后，順序掃描中斷源，它可能只有一個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷，也可能同時(shí)有多個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷。采用中斷輸入，解決了對(duì)輸入信號(hào)的高速響應(yīng)。當(dāng)

29、中斷申請(qǐng)被響應(yīng)，在執(zhí)行中斷子程序后，有關(guān)信息應(yīng)當(dāng)盡早送到相關(guān)外設(shè)，而不希望等到掃描周期的輸出刷新階段。2022/8/292.3 PLC的性能指標(biāo)2.3.1 PLC基本性能指標(biāo)PLC種類、型號(hào)繁多，技術(shù)性能也各不相同，但基本的技術(shù)性能指標(biāo)還是基本一致的。這里簡(jiǎn)要加以說(shuō)明。1.CPU2.I/O點(diǎn)數(shù)3.存儲(chǔ)容量4.掃描速度5.可靠性和使用條件6.易操作性7.可擴(kuò)展性8.編程語(yǔ)言和指令功能CPU是PLC的核心部件和控制中心。CPU的性能，如數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的能力、運(yùn)算速度、通信功能等決定了PLC的性能，是PLC重要的性能指標(biāo)。PLC的I/O點(diǎn)數(shù)是指PLC能夠處理的I/O總數(shù)，它決定了控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中規(guī)

30、模的大小。用戶在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的I/O點(diǎn)數(shù)，并考慮一定的備用擴(kuò)展余量（如10%15%）來(lái)選擇不同型號(hào)的PLC和相關(guān)I/O設(shè)備。PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放系統(tǒng)軟件，它的大小是固定的。PLC的存儲(chǔ)容量通常指用戶存儲(chǔ)器的容量，它是廠家根據(jù)不同型號(hào)產(chǎn)品的功能、I/O處理能力和通信等要求來(lái)配備的PLC是以循環(huán)掃描方式運(yùn)行的，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，執(zhí)行系統(tǒng)自診斷、通信服務(wù)、輸入采樣和輸出刷新所需要的時(shí)間是基本固定的；而程序執(zhí)行所需的時(shí)間，則隨程序長(zhǎng)短和指令復(fù)雜程度變化而變化。PLC廠家通常以掃描1000條基本指令所需的時(shí)間，來(lái)表示掃描速度?？煽啃愿呤荘

31、LC廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的主要原因。對(duì)于應(yīng)用在報(bào)警、連鎖和緊急停車(chē)系統(tǒng)場(chǎng)合的PLC，可靠性要求更高。PLC的易操作性指安裝、程序設(shè)計(jì)和修改維護(hù)以及故障處理等方面是否方便和簡(jiǎn)易。可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)架、模塊、狀態(tài)指示燈、在線診斷等方面來(lái)評(píng)估。在選擇PLC時(shí)要考慮它的可擴(kuò)展性，如I/O點(diǎn)數(shù)和類型的擴(kuò)展、特殊信號(hào)處理的擴(kuò)展、控制區(qū)域的擴(kuò)展等，為控制系統(tǒng)的擴(kuò)展留有適量的余地。選擇編程語(yǔ)言對(duì)PLC進(jìn)行編程時(shí)，主要應(yīng)考慮要便于使用和實(shí)現(xiàn)，同時(shí)應(yīng)考慮應(yīng)用程序的主要功能等。豐富的指令集有利于實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)算和控制、通信功能。2022/8/292.3.2 PLC內(nèi)存分配1.I/O區(qū)2.內(nèi)部輔助寄存區(qū)3.特殊存儲(chǔ)

32、器4.數(shù)據(jù)區(qū)I/O區(qū)的存儲(chǔ)器可直接和外部輸入輸出端子傳遞信息，其每一位對(duì)應(yīng)PLC的一個(gè)外部端子。這個(gè)區(qū)的存儲(chǔ)器可供用戶存放中間變量，通常稱它們?yōu)椤拜o助繼電器”或“軟繼電器”，其作用和傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)中的中間繼電器十分相似。這是一個(gè)有特殊用途的存儲(chǔ)區(qū)，一般不能由用戶隨意占用。在這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，部分作為系統(tǒng)的特殊功能使用，部分存放PLC運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的工作狀態(tài)和標(biāo)志，部分產(chǎn)生定時(shí)時(shí)鐘，還有一部分用于存放系統(tǒng)內(nèi)部各種命令等。數(shù)據(jù)區(qū)是用來(lái)存放PLC內(nèi)部運(yùn)算和由外圍設(shè)備采集進(jìn)來(lái)的各種數(shù)據(jù)。 2022/8/29在選擇PLC機(jī)型時(shí)，常須考慮如下幾個(gè)主要方面：1.I/O點(diǎn)數(shù)2.控制功能3.處理速度4.性能價(jià)格比2.

33、3.3 根據(jù)性能指標(biāo)選擇PLC機(jī)型對(duì)于PLC控制系統(tǒng)而言，要控制的I/O點(diǎn)數(shù)與機(jī)型的選擇關(guān)聯(lián)最大。一般來(lái)說(shuō)，中高檔的PLC其I/O點(diǎn)數(shù)較多、控制范圍較大，而普通的小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)較少。PLC的控制功能除了主控（帶CPU）模塊外，更主要的是能配接多少高功能模塊。PLC的處理速度（也稱掃描速度）是其CPU處理速度的反映。中高檔機(jī)的處理速度較快，而小型機(jī)的處理速度相對(duì)較慢。通常中高檔PLC主機(jī)及整機(jī)價(jià)格均較高。相對(duì)而言，普通的小型PLC整機(jī)價(jià)格較低。PLC的性能價(jià)格比常以折合到每個(gè)I/O點(diǎn)的價(jià)格并結(jié)合PLC的控制功能和運(yùn)行速度等性能指標(biāo)，經(jīng)橫向（性能基本相同的機(jī)型）比較和縱向（性能不同的機(jī)型）

34、比較來(lái)確定。2022/8/292.4 PLC的配置2.4.1系統(tǒng)配置的基本原則PLC的系統(tǒng)配置應(yīng)遵循以下五條原則：1.完整性原則2.可靠性原則3.發(fā)展性原則4.繼承性原則5.經(jīng)濟(jì)性原則通?？砂裀LC與被控對(duì)象看成一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，而PLC本身則為這個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)看，若要使系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用，系統(tǒng)必須完整PLC控制系統(tǒng)的可靠性原則考慮的是配置好的系統(tǒng)能否可靠工作，具體可從PLC本身的質(zhì)量、供貨方的技術(shù)服務(wù)情況、能否滿足重要場(chǎng)合下的可靠性要求、是否進(jìn)行冗余配置四個(gè)方面進(jìn)行考慮。由于PLC工作可靠，因此它的使用壽命較長(zhǎng)。但PLC技術(shù)的迅速發(fā)展，也導(dǎo)致了其技術(shù)壽命不會(huì)太長(zhǎng)久。

35、淘汰所用的PLC控制系統(tǒng)大多數(shù)是因?yàn)橄到y(tǒng)的技術(shù)落后了。為此，要以發(fā)展的眼光進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的配置。 繼承性原則是在進(jìn)行新的PLC系統(tǒng)配置時(shí)，要考慮到以前所用的PLC的情況，盡可能選用比較熟悉，最好是使用過(guò)的廠家的產(chǎn)品或型號(hào)。經(jīng)濟(jì)性原則主要考慮以下兩個(gè)問(wèn)題：（1）用PLC控制系統(tǒng)是否合算（2）用何種配置更合算2022/8/292.4.2 PLC的基本配置1.基本配置的特點(diǎn)2.基本配置的構(gòu)成基本配置有如下三個(gè)特點(diǎn)：（1）最簡(jiǎn)單（2）最便于擴(kuò)展（3）單點(diǎn)的費(fèi)用較高（PLC的類型不同，基本配置的構(gòu)成也稍有不同。模塊式PLC，一般由CPU、內(nèi)存、電源、I/O模塊及底板和機(jī)架等構(gòu)成；整體式PLC，其基本

36、配置只有主箱體，也稱CPU箱體，箱體上含有CPU板、I/O板、電源和內(nèi)存等。2022/8/292.4.3擴(kuò)展配置擴(kuò)展配置是在基本配置的基礎(chǔ)上，增加擴(kuò)展機(jī)架和擴(kuò)展箱體，從而增加I/O點(diǎn)數(shù)和功能模塊的配置。擴(kuò)展配置可充分利用CPU、內(nèi)存、外設(shè)資源，使PLC的單點(diǎn)費(fèi)用降低。擴(kuò)展配置還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程安裝，簡(jiǎn)化接線且便于維護(hù)，可降低安裝與使用費(fèi)用。擴(kuò)展配置依PLC的類型不同而有所不同，差別較大。擴(kuò)展配置的主要類型有本地?cái)U(kuò)展配置、遠(yuǎn)程擴(kuò)展配置和混合擴(kuò)展配置等。另外，在進(jìn)行擴(kuò)展配置時(shí)，必須注意PLC最大可能的擴(kuò)展配置和I/O地址的分配情況。2022/8/292-1可編程控制器由哪幾部分組成？各部分的作用及功能是

37、什么？2-2可編程控制器的工作方式是什么？它的工作過(guò)程有什么顯著特點(diǎn)？2-3簡(jiǎn)述可編程控制器的工作過(guò)程。2-4可編程控制器對(duì)輸入/輸出的處理規(guī)則是什么？2-5可編程控制器有哪些基本性能指標(biāo)。2-6簡(jiǎn)述PLC系統(tǒng)配置的基本原則。 思考題與習(xí)題2022/8/29目 錄3.1 S7系列PLC簡(jiǎn)介3.2 S7-200 PLC系統(tǒng)組成3.3編程元件及程序知識(shí)3.4基本指令3.5應(yīng)用指令3.6編程軟件2022/8/29第3章 西門(mén)子S7-200 PLC3.1 S7系列PLC簡(jiǎn)介德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司的S7系列可編程控制器包括S7-200、S7-300、S7-400系列。S7-200系列PLC是集

38、成型小型單元式PLC。集成了CPU、電源、I/O于一體，具有豐富的內(nèi)置集成功能，強(qiáng)勁的通信能力，使用簡(jiǎn)單方便、易于掌握，具有極高的性價(jià)比。廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。S7-300系列PLC是模塊化小型PLC系統(tǒng)，通過(guò)分布式的主機(jī)架(CR)和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER)，可以對(duì)多達(dá)32個(gè)模塊進(jìn)行操作，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。 S7-400系列PLC采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用，易于擴(kuò)展，通信能力強(qiáng)大，容易實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)。該系列具有多種級(jí)別（功能逐步升級(jí))的CPU，種類齊全的通用功能模塊，使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或變得更加復(fù)雜時(shí)，只

39、要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠K，就能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。2022/8/293.2 S7-200 PLC系統(tǒng)組成S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫(xiě)入器、文本顯示器等。1基本單元（CPU模塊）目前市場(chǎng)上S7-22*系列PLC已基本取代了第一代S7-21*系列PLC，并成為市場(chǎng)中的主流產(chǎn)品。S7-22*系列有CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 226、CPU 226XM 6種不同型號(hào)。CPU 221無(wú)擴(kuò)展功能，適于用作小點(diǎn)數(shù)的微型控制器。CPU 222有擴(kuò)展功能，CPU 224具有較強(qiáng)控制

40、功能的控制器。CPU 226和CPU 226XM適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量和35路模擬量，有2個(gè)RS485通信接口。S7|200 CPU模塊共同的技術(shù)指標(biāo)、S7|200 CPU電源規(guī)范和S7|200 CPU特有技術(shù)規(guī)范分別見(jiàn)表3-1、表3-2和表3-3。2022/8/29S7-200 CPU模塊共同的技術(shù)指標(biāo)用戶存儲(chǔ)器類型EEPROM最大數(shù)字量I/O映像區(qū)128點(diǎn)入，128點(diǎn)出最大模字量I/O映像區(qū)32點(diǎn)入，32點(diǎn)出內(nèi)部標(biāo)志位（M寄存器）掉電永久保存超級(jí)電容或電池保存256位112位256位定時(shí)器總數(shù)1 ms定時(shí)器10 ms定時(shí)器100 ms定時(shí)器256個(gè)4個(gè)16個(gè)25

41、6個(gè)計(jì)數(shù)器總數(shù)超級(jí)電容或電池保存256個(gè)256個(gè)布爾量運(yùn)算執(zhí)行速度0.37 s/指令順序控制繼電器256點(diǎn)定時(shí)中斷硬件輸入邊沿中斷可選濾波時(shí)間輸入2個(gè)，1 ms分辨率4個(gè)0.212.8 ms2022/8/29S7-200 CPU電源規(guī)范 電源類型電源電壓允許范圍沖擊電流隔離掉電后的保持時(shí)間DC 24 V DC 20.428.8 V10 A，DC 28.8 V不隔離10 ms，DC 24 VAC電源AC 85264 V，4763 Hz20 A，AC 254 VAC 1500 V80 ms，AC 240 VDC 24 V傳感器電源輸出電壓范圍紋波噪聲不隔離L5 V同電源電壓不隔離DC 20.428

42、.8 V峰-峰值1 V電容的內(nèi)部熔斷器（用戶不能更改）3 A，250 V,慢速熔斷2 A，250 V，慢速熔斷2022/8/29S7-200 CPU特有技術(shù)規(guī)范特性CPU 221CPU 222CPU 224CPU 224XPCPU 226外形尺寸/mm908062908062120.58062120.580621908062用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)/B可以在運(yùn)行模式下編輯不能在運(yùn)行模式下編輯409640964096409681921228812288163841638424576數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)/B2048204881921024010240掉電保持時(shí)間典型值/h5050100100100本機(jī)數(shù)字量I/O出本

43、機(jī)模擬量I/O6入/4出-8入/6出-14入/10出-14入/10出2入/1出24入/16數(shù)字量I/O映像區(qū)256（128入/128出）模擬量I/O映像區(qū)無(wú)16入/16出32入/32出擴(kuò)展模塊數(shù)量-2個(gè)7個(gè)脈沖捕捉輸入個(gè)數(shù)681424高速計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)單相高速計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)雙相高速計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)4個(gè)4路30 kHz2路20 kHz6個(gè)6路30 kHz4路20 kHz6個(gè)6路30 kHz或2路200 kHz3路20 kHz或1路100 kHz6個(gè)4路30 kHz2路20 kHz2022/8/29S7-200 CPU特有技術(shù)規(guī)范續(xù)表高速脈沖輸出2路20 kHz2路20 kHz2路100 kHz2路20 kHz

44、模擬量調(diào)節(jié)電位器1個(gè)，8位分辨率2個(gè)，8位分辨率實(shí)時(shí)時(shí)鐘有（時(shí)鐘卡）有（時(shí)鐘卡）有有有RS-485通信口11122可選卡件存儲(chǔ)器卡、電池卡和實(shí)時(shí)時(shí)鐘卡存儲(chǔ)器卡和電池卡DC 24 V 電源CPU輸入電流/最大負(fù)載80 mA/500 mA85 mA/500 mA110 mA/700 mA120 mA/900 mA150 mA/1050 mAAC 240 V電源CPU輸入電流/最大負(fù)載15 mA/60 mA20 mA/70 mA30 mA/100 mA35 mA/100 mA40 mA/160 mA2022/8/292擴(kuò)展單元S7-200系列PLC主要有兩類6種型號(hào)的擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有CPU，只能

45、與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)。（1）數(shù)字量擴(kuò)展模塊S7-200系列PLC為了方便使用，提供了種類豐富的數(shù)字量擴(kuò)展模塊，有單獨(dú)的輸入模塊EM221（8路擴(kuò)展輸入）；有單獨(dú)的輸出模塊EM222（8路擴(kuò)展輸出）；有I/O混合模塊EM223（具有8I/O、16I/O、32I/O等多種配置）。數(shù)字量模塊性能一覽表見(jiàn)表3-4。 2022/8/29數(shù)字量模塊性能一覽表數(shù)字量模塊型號(hào)EM221EM222EM223輸入點(diǎn)數(shù)/點(diǎn)8無(wú)4/8/16輸出點(diǎn)數(shù)/點(diǎn)無(wú)84/8/16隔離組點(diǎn)數(shù)/點(diǎn)444輸入電壓24V DC輸出電壓20.422.8 V DC 或20250 V AC20.422.8 V DC 或53

46、0 V DC、20250 V AC電纜長(zhǎng)度（隔離/不隔離）/m300/500150/50300/500輸出類型DC輸出/繼電器輸出DC輸出/繼電器輸出電能消耗（+5V DC）/mA305040/100/1602022/8/29S7-200有三種模擬量選用模塊，即4路模擬量輸入模塊EM231，2路模擬量輸出模塊EM232和4路輸入1路輸出的模擬量混合模塊EM235。S7-200的模擬量模塊中AD、DA轉(zhuǎn)換器的位數(shù)均為12位。模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊的量程有DC 010 V、05 V、01 V、0500 mV、0100 mV、050 mV、10 V、5 V、2.5 V、1 V、500 mV、2

47、50 mV、100 mV、50 mV、25 mV和020 mA等。量程用模塊上的DIP開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置。（2）模擬量擴(kuò)展模塊2022/8/29 AIWXX MSB 單極性 LSB00012位數(shù)據(jù)值0 MSB 雙極性 LSB000012位數(shù)據(jù)值 AIWXX 模擬量輸入模塊單極性全量程輸入范圍對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為032000(如下圖所示，圖中的MSB和LSB分別是最高有效位和最低有效位)，雙極性全量程輸入范圍對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為-32000+32000，電壓輸入時(shí)輸入電阻不小于10 M，電流輸入時(shí)(020 mA)輸入電阻為250 。AD轉(zhuǎn)換的時(shí)間、=、=和。2022/8/29比 較 指 令 的 基 本 格

48、式 運(yùn)算關(guān)系字節(jié)比較整數(shù)比較雙字整數(shù)比較實(shí)數(shù)比較等于等于=LDB=IN1,IN2AB=IN1,IN2OB=IN1,IN2LDW=IN1,IN2AW=IN1,IN2OW=IN1,IN2LDD=IN1,IN2AD=IN1,IN2OD=IN1,IN2LDR=IN1,IN2AR=IN1,IN2OR=IN1,IN2不等于LDBIN1,IN2ABIN1,IN2OBIN1,IN2LDWIN1,IN2AWIN1,IN2OWIN1,IN2LDDIN1,IN2ADIN1,IN2ODIN1,IN2LDRIN1,IN2ARIN1,IN2ORIN1,IN2小于LDBIN1,IN2ABIN1,IN2OBIN1,IN2LD

49、WIN1,IN2AWIN1,IN2OWIN1,IN2LDDIN1,IN2ADIN1,IN2ODIN1,IN2LDRIN1,IN2ARIN1,IN2ORIN1,IN2小于等于=LDB=IN1,IN2AB=IN1,IN2OB=IN1,IN2LDW=IN1,IN2AW=IN1,IN2OW=IN1,IN2LDD=IN1,IN2AD=IN1,IN2OD=IN1,IN2LDR=IN1,IN2AR=IN1,IN2ORLDBIN1,IN2ABIN1,IN2OBIN1,IN2LDWIN1,IN2AWIN1,IN2OWIN1,IN2LDDIN1,IN2ADIN1,IN2ODIN1,IN2LDRIN1,IN2ARI

50、N1,IN2ORIN1,IN2大于等于=LDB=IN1,IN2AB=IN1,IN2OB=IN1,IN2LDW=IN1,IN2AW=IN1,IN2OW=IN1,IN2LDD=IN1,IN2AD=IN1,IN2OD=IN1,IN2LDR=IN1,IN2AR=IN1,IN2OR=IN1,IN22022/8/29比較指令應(yīng)用舉例 2022/8/29（1）字節(jié)、字、雙字右移位和左移位指令字節(jié)向右移位指令SHR_B與字節(jié)向左移位指令SHL_B將輸入（IN）的無(wú)符號(hào)數(shù)字節(jié)中的各位向右或向左移動(dòng)N位后，送給輸出字節(jié)（OUT）。移位指令對(duì)移出位補(bǔ)0，如果移動(dòng)的位數(shù)N8，最多移位8次，所有的循環(huán)和移位指令中的N均

51、為字節(jié)變量。字向右移位指令SHR_W與字向左移位指令SHL_W將輸入（IN）的無(wú)符號(hào)數(shù)字中的各位向右或向左移動(dòng)N位后，送給輸出字（OUT）。移位指令對(duì)移位補(bǔ)0，如果移動(dòng)的位數(shù)N16，最多移位16次。雙字向右移位指令SHR_DW與雙字向左移位指令SHL_DW將輸入（IN）的無(wú)符號(hào)雙字中的各位向右或向左移動(dòng)N位后，送給輸出雙字（OUT）。移位指令對(duì)移出位補(bǔ)0，如果移動(dòng)的位數(shù)N32，最多移位32次。 移位指令如下頁(yè)圖所示。3移位與循環(huán)移位指令2022/8/29如果移位次數(shù)大于0，“溢出”存儲(chǔ)器位（SM1.1）保存最后一次被移出的位值。如果移位結(jié)果為0，零標(biāo)志位（SM1.0）被置為1。上述6條指令使E

52、NO=0的錯(cuò)誤條件：0006（間接尋址），SM4.3（運(yùn)行時(shí)間）。3移位與循環(huán)移位指令2022/8/29（2）字節(jié)、字、雙字循環(huán)右移位和循環(huán)左移位指令 字節(jié)循環(huán)右移位指令ROR_B和字節(jié)循環(huán)左移位指令ROL_B將輸入字節(jié)（IN）的數(shù)值向右或向左循環(huán)移動(dòng)N位，并將結(jié)果存入輸出字節(jié)（OUT）。移位次數(shù)N為字節(jié)變量，如果N8，執(zhí)行循環(huán)移位之前先對(duì)N進(jìn)行模8操作（N除以8后取余數(shù)），因此實(shí)際移位次數(shù)在07之間。如果N為8的整倍數(shù)，則不進(jìn)行移位操作。雙字循環(huán)右移位指令ROR_DW和雙字循環(huán)左移位指令ROL_DW將輸入雙字（IN）的數(shù)值向右或向左循環(huán)移位，并將結(jié)果存入輸出雙字（OUT）。如果移位次數(shù)N32

53、，執(zhí)行循環(huán)移位之前先對(duì)N進(jìn)行模32操作（N除以32后取余數(shù)），因此移位數(shù)在031之間。如果N為32的整倍數(shù)，則不進(jìn)行移位操作。循環(huán)移位指令如下圖所示。 3移位與循環(huán)移位指令2022/8/29如果執(zhí)行循環(huán)移位操作，移的最后一位的數(shù)值存放在溢出位（SM1.1）。如果實(shí)際移位次數(shù)為0，SM1.0（零標(biāo)志位）被置為1。循環(huán)移位操作是無(wú)符號(hào)的。 使ENO=0的錯(cuò)誤條件：0006（間接地址），SM4.3（運(yùn)行時(shí)間）。3移位與循環(huán)移位指令2022/8/29字左移位指令和字循環(huán)右移位指令應(yīng)用舉例 2022/8/293.4.4表功能指令表功能指令是指定存儲(chǔ)器區(qū)域中的數(shù)據(jù)管理指令。可建立一個(gè)不大于100個(gè)字的數(shù)據(jù)

54、表，依次向數(shù)據(jù)區(qū)填入或取出數(shù)據(jù)，并可在數(shù)據(jù)區(qū)查找符合設(shè)置條件的數(shù)據(jù)，以對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、排序、比較等處理。表功能指令包括填表指令、查表指令、先進(jìn)先出指令、后進(jìn)先出指令及存儲(chǔ)器填充指令等。在此僅介紹填表指令。填表指令A(yù)TT（Add To Table）向表（TBL）中增加一個(gè)字（DATA）。表內(nèi)的第一個(gè)數(shù)是表的最大長(zhǎng)度（TL），第二個(gè)數(shù)是表內(nèi)實(shí)際的項(xiàng)數(shù)（EC），新數(shù)據(jù)被放入表內(nèi)上一次填入的數(shù)的后面。每向表內(nèi)填入一個(gè)新的數(shù)據(jù)，EC自動(dòng)加1。除了TL和EC外，表最多可以裝入100個(gè)數(shù)據(jù)。TBL為WORD型, DATA為INT型。填表指令如下圖所示。該指令影響SM1.4,填入表的數(shù)據(jù)過(guò)多時(shí), S

55、M1.4將被置為1。ATT DATA，TBL2022/8/29填表指令應(yīng)用舉例 2022/8/293.4.5轉(zhuǎn)換指令轉(zhuǎn)換指令用于對(duì)操作數(shù)的類型、碼制及數(shù)據(jù)和碼制之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，為在不同類型的數(shù)據(jù)間進(jìn)行處理或運(yùn)算提供方便。1.BCD碼與整數(shù)的轉(zhuǎn)換BCD_I指令將輸入的BCD碼轉(zhuǎn)換成整數(shù)（IN），并將結(jié)果送入OUT指定的變量中。輸入范圍是BCD碼09999。I_BCD指令將輸入的整數(shù)（IN）轉(zhuǎn)換為BCD碼，并將結(jié)果送入OUT指定的變量中。輸入范圍是整數(shù)09999。這些指令影響SM1.6（非法BCD）。BCD碼與整數(shù)的轉(zhuǎn)換如下圖所示。2022/8/29BCD碼與整數(shù)的轉(zhuǎn)換舉例 2022/8/292

56、.雙整數(shù)與實(shí)數(shù)的轉(zhuǎn)換DTR（DI_R）指令將32位有符號(hào)整數(shù)（IN）轉(zhuǎn)換成32位實(shí)數(shù)，并將結(jié)果送入OUT指定的變量中。ROUND指令將實(shí)數(shù)（IN）轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)后送入OUT 指定的變量中。如果小數(shù)部分大于等于0.5，整數(shù)部分加1。如果要轉(zhuǎn)換的數(shù)值過(guò)大，輸出無(wú)法表示，則置溢出位SM1.1為1。TRUNC指令將32位實(shí)數(shù)（IN）轉(zhuǎn)換成32位帶符號(hào)整數(shù)后送入OUT指定的變量中。只有實(shí)數(shù)的整數(shù)部分被轉(zhuǎn)換，小數(shù)部分被舍去。雙整數(shù)與實(shí)數(shù)的轉(zhuǎn)換如下圖所示。2022/8/29整數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)和取整舉例2022/8/297.段碼指令段碼SEG（Segment）指令，根據(jù)輸入字節(jié)（IN）低4位確定的十六進(jìn)制數(shù)（16#

57、0F）產(chǎn)生點(diǎn)亮7段顯示器各段的代碼，并送到輸出字節(jié)OUT。七段編碼顯示見(jiàn)下表。段顯示-gfedcba段顯示-gfedcba000111111801111111100000110901100111201011011a01110111301001111b01111100401100110c00111001501101101d01011110601111101e01111001700000111f01110001七段編碼顯示表2022/8/293.5應(yīng)用指令3.5.1程序控制類指令程序控制類指令用于對(duì)程序流轉(zhuǎn)的控制，可以控制程序的結(jié)束、分支、循環(huán)、子程序或中斷程序調(diào)用、步進(jìn)指令等。通過(guò)程序控制類指令

58、的合理使用，可以優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)程序的功能。下頁(yè)表格是程序控制指令的列表，下面對(duì)部分程序控制指令分別加以說(shuō)明。1.結(jié)束指令 有條件結(jié)束(END)指令，執(zhí)行條件成立時(shí)結(jié)束主程序，返回主程序起點(diǎn)。條件結(jié)束指令用在無(wú)條件結(jié)束(MEND)指令之前。用戶程序必須以無(wú)條件結(jié)束指令結(jié)束主程序。條件結(jié)束指令不能在子程序或中斷程序中使用。結(jié)束指令應(yīng)用舉例2022/8/29程 序 控 制 指 令 的 列 表助記符指令名稱指令表格式功能END有條件結(jié)束指令END程序的條件結(jié)束MEND無(wú)條件結(jié)束指令MEND程序的無(wú)條件結(jié)束STOP暫停指令STOP切換到STOP模式WDR看門(mén)狗指令WDR看門(mén)狗復(fù)位JMP跳轉(zhuǎn)指令JMP

59、 N跳到定義的標(biāo)號(hào)LBL標(biāo)號(hào)指令LBL N定義一個(gè)跳轉(zhuǎn)的標(biāo)號(hào)FORNEXT循環(huán)開(kāi)始指令循環(huán)結(jié)束指令FOR INDX，INIT，INALNEXT循環(huán)開(kāi)始循環(huán)結(jié)束CALLCRET子程序調(diào)用指令子程序結(jié)束指令CALL SBR_NCRET調(diào)用子程序從子程序條件返回ATCHDTCHENIDISI中斷連接指令中斷分離指令中斷允許指令中斷禁止指令A(yù)TCH INT，EVENTDTCH EVENTENIDISI中斷源與中斷程序建立連接斷開(kāi)中斷源與中斷程序的連接允許中斷禁止中斷LSCR裝載順控繼電器指令LSCR n順控繼電器段開(kāi)始SCRT順控繼電器轉(zhuǎn)換指令SCRT n順控繼電器段轉(zhuǎn)換SCRE順控繼電器結(jié)束指令SC

60、RE順控繼電器段結(jié)束2022/8/292.暫停指令暫停(STOP)指令，能夠引起CPU工作方式發(fā)生變化，從運(yùn)行方式(RUN)進(jìn)入停止方式(STOP)，立即終止程序的執(zhí)行。如果STOP指令在中斷程序中執(zhí)行，那么該中斷程序立即終止，并且忽略所有掛起的中斷，繼續(xù)掃描主程序的剩余部分。在本次掃描的最后，完成CPU從RUN到STOP方式的轉(zhuǎn)換。 暫停指令應(yīng)用舉例2022/8/293.看門(mén)狗指令為了保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行，PLC內(nèi)部設(shè)置了系統(tǒng)監(jiān)視定時(shí)器WDT，用于監(jiān)視掃描周期是否超時(shí)。每當(dāng)掃描到WDT定時(shí)器時(shí)，WDT定時(shí)器將復(fù)位。WDT定時(shí)器有一設(shè)定值（100300 ms)，系統(tǒng)正常工作時(shí)，所需掃描時(shí)間小于WD