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1、第一章可编程控制器简介可编程序控制器，英文称Programmable Controller ,简称 PG但由于 PC容易和个人计算机（Personal Computer ）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性 和
2、灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特 别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 一、PLC的结构及各部分的作用PLC 的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示：图 1-1-1
3、1、主机主机部分包括中央处理器 （CPU、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CP或PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以 及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序 及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。2、输入/输出（I/O ）接口I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。
4、输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、 行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触 器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。 I/O点数即输入/输出端子数是 PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个 点，大型机将超过千点。3、电源图中电源是指为 CPU存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常 也为输入设备提供直流电源。4、编程编程是PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。通过专用的PC/PPI电缆线将PLC与
5、电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。5、输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入 /输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。6、外部设备接口此接口可将打印机、条码扫描仪，变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。实验装置提供的主机型号有西门子S7-200系列的CPU224（AC/DC/RELAY）输入点数为14,输出点数为10; CPU226（AC/DC/RELAY）输入点数为 26,输出点数为14。二、PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU艮据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（
6、或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指 令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下 一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态 或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程 序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中
7、所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁 存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。三、PLC的程序编制1、编程元件PLC 是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个 动合和动断触点。编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、 数据寄存器及特殊功能存储器等。PLC内部这些存储器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触 点”，但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻
8、辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合，动断触点断开。所以，内部的这些继电器称之为“软”继电器。S7-200系列CPU224 CPU226部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示表 1-1-1元件名称符号编号范围功能说明输入寄存器I共14点接受外部输入设备的信号输出寄存器Q共10点输出程序执行结果并驱动外部设备时M在程序内部使用，不能提供外部输出定时器256(T 0t255)T0,T64保持型通电延时1msT1 T4,T65 T68保持型通电延时10msT5 T31,T69 T95保持型通电延时100msT32,T96ON/OF题时,1msT33 T36,T97 T100
9、ON/OF题时,10msT37T63,T101 T255ON/OF题时,100ms计数器CC0 C255加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器HCHC卜 HC5用来累计比CPUS描速率更快的事件顺控继电器S提供控制程序的逻辑分段变量存储器V数据处理用的数值存储兀件局部存储器L使用临时的寄存器，作为暂时存储器特殊存储器SMCPU与用户之间交换信息特殊存储器SM(R 读)接受外部信号累加寄存器ACAC卜 AC3用来存放计算的中间值2、编程语言所谓程序编制，就是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程。PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言
10、，且两者常常联合使用。1）梯形图（语言）梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。梯形图中常用 T卜必 图形符号分别表示 PLC编程元件的动合和动断触点；用（）表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络，用编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释。梯形图的设计应注意到以下三点：梯形图按从左到右、自上而下地顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母
11、线，然后是触 点的串、并联接，最后是线圈。梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流” ，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。输入寄存器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入寄存器的触点，而不出现其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。2）指令语句表指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于
12、计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件 编号三部分组成。下例为PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法:LD3（1）继电接触控制线路图（2） 梯形图步序 指令语 器件号4 END图 1-1-2第二章基本指令简介S7-200的SIMATIC基本指令简表:助记符节点命令功能说明LDN装载（开始的常开触点）LDNN取反后装载（开始的常闭触点）AN与（串联的常开触点）ANN取反后与（串联的常闭触点）OONNN或（并联的常开触点）取反后或（并联的常闭触点）EU上升沿检测ED下降沿检测=N赋值SRS_BIT,NS
13、_BIT,N置位一个区域 复位一个区域SHRBDATA,S_BIT,N移位寄存器SRBSLBOUT,NOUT,N字节右移N位 字节左移N位RRBOUT,N字节循环后移N位RLBOUT,N字节循环左移N位TONTxxx,TP通电延时定时器TOFTxxx,TP断电延时定时器CTUCxxx,PV加计数器CTDCxxx,PV减计数器END程序的条件结束STOP切换至ij STOP莫式JMPN跳到指定的称号ALD电路块串联OLD电路块并联（其他指令见附表）一、标准触点指令LD动合触点指令，表示一个与输入母线相连的动合触点指令，即动合触点逻辑运算起始。LDN动断触点指令，表示一个与输入母线相连的动断触点指
14、令，即动断触点逻辑运算起始。A与动合触点指令，用于单个动合触点的串联。AX与非动断触点指令，用于单个动断触点的串联。O或动合触点指令，用于单个动合触点的并联。ON或非动断触点指令，用于单个动断触点的并联。LD LDN A AN O ON触点指令中变量的数据类型为布尔 （BOOC浑。LD LDN两条指令用于将 接点接到母线上，A、AN Q ON指令均可多次重复使用，但当需要对两个以上接点串联连接电路块 的并联连接时，要用后述的 OLD指令。例子：I I I卜H/M H1（）步至指令器件号指令器件号0lD /51AN62O7AN3A8=4ON二、串联电路块的并联连接指令OLD两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LDLDN指令，分支结束用 OLD指令。OLD旨令与后述的 ALD指令均为无目标元件指令，而两条无目标元 件指令的步长都为一个程序步。OLDW时也简称或块指令。三、并联电路的串联连接指令ALD
