山东理工大学PLC第3章可编程控制器的概述1

1、可编程控制器可编程控制器Programmable Controller 主要内容主要内容: :第第3 3章章 可编程控制器基础可编程控制器基础 第第4 4章章 S7-200PLCS7-200PLC的系统配置的系统配置第第5 5章章 S7-200PLCS7-200PLC的指令系统的指令系统第第6 6章章 STEP7-Micro/WIN32STEP7-Micro/WIN32编程软件编程软件第第8 8章章 可编程控制器系统设计与应用可编程控制器系统设计与应用第第3 3章章 可编程控制器基础可编程控制器基础 本章要点：本章要点： 可编程控制器的产生、特点、分类与发展可编程控制器的产生、特点、分类与发展

2、 可编程控制器的定义可编程控制器的定义 可编程控制器的组成及工作原理可编程控制器的组成及工作原理 可编程控制器的技术指标可编程控制器的技术指标 3.1 可编程控制器可编程控制器概述概述早期的名称早期的名称：可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器 Programmable Logic Controller PLC后来的名称后来的名称：可编程序控制器可编程序控制器 Programmable Controller PC现在的名称现在的名称：可编程控制器可编程控制器 Programmable Logic Controller PLC3.1.1 可编程控制器的产生与发展可编程控制器的产生与发展一、一、 P

3、LCPLC的产生：的产生： 继电器控制继电器控制：简单、易懂、操作方便、价格便宜但：简单、易懂、操作方便、价格便宜但体积庞大、故障高、功耗大、不易维护体积庞大、故障高、功耗大、不易维护、改造与升级。改造与升级。 个人计算机个人计算机：通用、灵活、功能完备：通用、灵活、功能完备, ,但抗干扰不强但抗干扰不强 单片机单片机：用于工业控制还要附加一些配套的集成电路。：用于工业控制还要附加一些配套的集成电路。 工控机工控机：常用于实时性强、快速、功能复杂的领域但：常用于实时性强、快速、功能复杂的领域但价格昂贵。价格昂贵。 PLCPLC概念的提出概念的提出： 19681968年，通用汽车公司年，通用汽车

4、公司( (GM)GM)。该公该公司提出用一种新型控制装置替代继电器控制。司提出用一种新型控制装置替代继电器控制。一、一、PLCPLC的产生的产生GMGM提出新一代控制器应具备以下条件：提出新一代控制器应具备以下条件：（1 1）编程方便，可现场修改程序。）编程方便，可现场修改程序。（2 2）维修方便，采用插件式结构。）维修方便，采用插件式结构。（3 3）可靠性高于继电器控制装置。）可靠性高于继电器控制装置。（4 4）体积小于继电器控制柜。）体积小于继电器控制柜。（5 5）数据可直接送入管理计算机。）数据可直接送入管理计算机。（6 6）成本可与继电器控制柜竞争。）成本可与继电器控制柜竞争。（7 7

5、）输入可以用交流）输入可以用交流115115V V（美国电压标准）。美国电压标准）。一、一、PLCPLC的产生的产生 （8 8）输出为交流）输出为交流115115V V，容量要求在容量要求在2 2A A以上，可以直以上，可以直 接驱动接触器和电磁阀。接驱动接触器和电磁阀。 （9 9）扩展时原系统改变最小。）扩展时原系统改变最小。 （1010）用户存储器至少能扩展至）用户存储器至少能扩展至4 4KBKB。 根据这种设想，根据这种设想，19691969年美国数字设备公司年美国数字设备公司( (DEC)DEC)研制研制出了世界上第一台出了世界上第一台PLCPLC，并在美国并在美国GMGM公司的汽车自

6、动装公司的汽车自动装配生产线上试用获得成功。配生产线上试用获得成功。二、二、PLCPLC的定义的定义国际电工委员会国际电工委员会IECIEC的定义：的定义： 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、时、 算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。入和输出，控制各种类型的

7、机械或生产过程。 可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”实质：专门为工业控制设计的计算机。实质：专门为工业控制设计的计算机。三、三、PLCPLC的发展的发展 1969-19721969-1972，PLCPLC用磁芯储存器储存数据和程序，只是用磁芯储存器储存数据和程序，只是用来取代继电器控制，只具有逻辑控制、顺序控制、用来取代继电器控制，只具有逻辑控制、顺序控制、计时、计数等功能。计时、计数等功能。 1973-19751973-1975，PLCPLC开始采用

8、开始采用8 8位微处理器作为位微处理器作为PLCPLC的中央的中央处理器（处理器（CPUCPU），存储器采用半导体存储器。能够实），存储器采用半导体存储器。能够实现数学运算、传送、比较、现数学运算、传送、比较、PIDPID调节、通信等功能，调节、通信等功能，从而使从而使PLCPLC成为计算机类产品。成为计算机类产品。 1976-19831976-1983，PLCPLC采用采用8 8、1616位微处理器，甚至多微处位微处理器，甚至多微处理器作理器作CPU,CPU,可以进行多种复杂的数学运算，具备完善可以进行多种复杂的数学运算，具备完善的通信功能和较强的远程的通信功能和较强的远程I/OI/O能力，

9、具有较强的自诊能力，具有较强的自诊断功能并采用了容错技术。断功能并采用了容错技术。 19831983至今，至今，PLCPLC则采用则采用3232位微处理器，多位微处理器，多PLCPLC协作。协作。三、三、PLCPLC的发展的发展PLCPLC产品趋于向两个方向发展：产品趋于向两个方向发展： 小型小型PLCPLC： 体积小、功能强、速度快、价格廉的方向发展。体积小、功能强、速度快、价格廉的方向发展。 如如OMRONOMRON的的CQM1CQM1，SIEMENSSIEMENS的的S7S7200200。广泛取代继。广泛取代继电器控制系统，用于单机控制和规模比较小的自动化电器控制系统，用于单机控制和规模

10、比较小的自动化生产线控制。生产线控制。三、三、PLCPLC的发展的发展 大中型大中型PLC PLC ： 向高可靠性、高速度、多功能、网络化发展。向高可靠性、高速度、多功能、网络化发展。 如如OMRONOMRON的的CV2000CV2000，SIEMENSSIEMENS的的S7S7400400。不仅具有逻。不仅具有逻辑运算、定时、计数等功能，还具有数值运算模拟调节辑运算、定时、计数等功能，还具有数值运算模拟调节实时监控、记录显示计算机接口数据传送等，而且还能实时监控、记录显示计算机接口数据传送等，而且还能中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。通过网中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。通

11、过网络可以与上位机通信，配备数据采集系统、数据分析系络可以与上位机通信，配备数据采集系统、数据分析系统、彩色图像系统的操纵台，可以管理、控制生产线、统、彩色图像系统的操纵台，可以管理、控制生产线、生产流程、生产车间或整个工厂，实现自动化工厂的全生产流程、生产车间或整个工厂，实现自动化工厂的全面要求。面要求。3.1.2 可编程控制器的特点可编程控制器的特点特点：特点：（1 1）抗干扰能力强、可靠性高）抗干扰能力强、可靠性高硬件方面：屏蔽、滤波、光电隔离、模块式结构。硬件方面：屏蔽、滤波、光电隔离、模块式结构。软件方面：软件方面：对掉电、欠电压、电池电压进行自动检测。对掉电、欠电压、电池电压进行自

12、动检测。监视程序的执行时间，防止死循环。监视程序的执行时间，防止死循环。对程序进行检查和校验，发现错误立即报警并停止。对程序进行检查和校验，发现错误立即报警并停止。利用后备电池对程序和数据进行保护，防止停电时信利用后备电池对程序和数据进行保护，防止停电时信息丢失。息丢失。 3.1.2 可编程控制器的特点可编程控制器的特点（2 2）灵活性强，控制系统具有良好的柔性）灵活性强，控制系统具有良好的柔性（3 3）编程语言简单易学。梯形图）编程语言简单易学。梯形图（4 4）控制系统易于实现，控制系统易于实现，设计与调试周期短设计与调试周期短（5 5）与外部设备的连接简单、使用、）与外部设备的连接简单、使

13、用、维修方便；维修方便；（6 6）PLCPLC的体积小、重量轻、易于实现机电一体化的体积小、重量轻、易于实现机电一体化（7 7）PLCPLC的功能强的功能强性能价格比高性能价格比高有人预言，有人预言， PLCPLC在工业控制领域将取代计算机。在工业控制领域将取代计算机。3.1.3 可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域1、开关量逻辑控制开关量逻辑控制 用价格较低，仅有开关量控制功能的可编程序控制用价格较低，仅有开关量控制功能的可编程序控制器作为继电器控制系统的替代物。开关量逻辑控制可以器作为继电器控制系统的替代物。开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，如机床电气用于单台设

14、备，也可以用于自动生产线，如机床电气控制、冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制，电控制、冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制，电梯的控制，化工系统中各种泵和电磁阀的控制，冶金系梯的控制，化工系统中各种泵和电磁阀的控制，冶金系统的高炉上料系统，以及各种生产线上。统的高炉上料系统，以及各种生产线上。3.1.3 可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域2 2、运动控制、运动控制 可编程控制器可用于对直线或圆周运动的控制，如金可编程控制器可用于对直线或圆周运动的控制，如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等。属切削机床、装配机械、机器人、电梯等。3 3、闭环过程控制、闭环过程控制 过程控制是指

15、对温度、压力、流量等连续变化的模拟过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。可编程控制器通过模拟量量的闭环控制。可编程控制器通过模拟量I/OI/O模块实现模块实现A/DA/D、D/AD/A转换并实行闭环转换并实行闭环PIDPID控制。如加热炉、热处理炉控制。如加热炉、热处理炉等设备。等设备。3.1.3 可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域4 4、数据处理、数据处理 具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以实现数据的采集、分析和处理。一般应作等功能，可以实现数据的采集、分析和处理。一般应用在大型控制系统如

16、无人柔性制造系统，大型过程控制用在大型控制系统如无人柔性制造系统，大型过程控制系统。系统。5 5、通信、通信 可以与计算机联网，构成网络系统，组成分级控制，可以与计算机联网，构成网络系统，组成分级控制，实现实现DCSDCS（集散控制系统）所完成的功能（集散控制系统）所完成的功能根据结构形式的不同，根据结构形式的不同，PLCPLC分为：分为：整体式整体式模块式模块式叠装式叠装式 整体式整体式PLCPLC的结构紧凑、体积小，小型机常采用这种的结构紧凑、体积小，小型机常采用这种结构。将中央处理单元结构。将中央处理单元( (CPU)CPU)、存储器、输入单元、输存储器、输入单元、输出单元，电源、通信端

17、口、出单元，电源、通信端口、I IO O扩展端口等组装在一个扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。箱体内构成主机。模块式模块式PLCPLC系统配置灵活，大中型机常用这种结构。系统配置灵活，大中型机常用这种结构。3.2 可编程控制器的基本组成可编程控制器的基本组成3.2 可编程控制器的基本组成可编程控制器的基本组成整体式整体式PLCPLC（S7-200S7-200）3.2 可编程控制器的基本组成可编程控制器的基本组成模块式模块式PLCPLC（S7-400S7-400）3.2 可编程控制器的基本组成可编程控制器的基本组成 三菱公司的三菱公司的FXFX2N2N系列可编程序控制器吸收了整体式和系列可编程

18、序控制器吸收了整体式和模块式的优点模块式的优点, ,它的基本单元、扩展单元和扩展模块等高它的基本单元、扩展单元和扩展模块等高等宽，但是长度不同。它们不用基板，仅用扁平电缆连等宽，但是长度不同。它们不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密组装成一个长方形。接，紧密组装成一个长方形。叠装式叠装式PLCPLCPLCPLC的基本组成的基本组成3.2.1 CPUCPU单元单元 CPU CPU是是PLCPLC的核心部件，它类似人的大脑，能指挥的核心部件，它类似人的大脑，能指挥PLCPLC按照预先编好的系统程序完成各种任务。按照预先编好的系统程序完成各种任务。 接受并存储由编程器键入的用户程序和数据；接受并存储由编

19、程器键入的用户程序和数据； 诊断电源故障以及用户程序的语法错误；诊断电源故障以及用户程序的语法错误； 读取输入状态和数据并存储到相应的存储区；读取输入状态和数据并存储到相应的存储区； 读取用户程序指令，解释执行用户程序，完成逻辑运读取用户程序指令，解释执行用户程序，完成逻辑运算、数字运算、数据传递等任务，刷新输出映像，将算、数字运算、数据传递等任务，刷新输出映像，将输出映像内容送至输出单元。输出映像内容送至输出单元。3.2.2 存储器存储器PLCPLC的存储器单元分成两个部分：的存储器单元分成两个部分：系统程序存储器。系统程序存储器。用于存放用于存放PLCPLC生产厂家生产厂家根据其选用根据其

20、选用的的CPUCPU的指令系统的指令系统编写的系统程序，编写的系统程序，它决定它决定PLCPLC的功的功能。能。系统程序在出厂时已经被固化在系统程序在出厂时已经被固化在PROMPROM或或EPROMEPROM中。中。用户不能更改其内容。用户不能更改其内容。 用户程序存储器。可分为程序存储区和数据存储区，用户程序存储器。可分为程序存储区和数据存储区，程序存储器用于存放用户编写的控制程序，数据存程序存储器用于存放用户编写的控制程序，数据存储区存放的是程序执行过程中所需要的或者所产生储区存放的是程序执行过程中所需要的或者所产生的中间数据。的中间数据。3.2.3 电源单元电源单元 电源单元的作用是把外

21、部电源（电源单元的作用是把外部电源（AC220VAC220V或或DC24VDC24V电电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLCPLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/ /直流供直流供电电源转化为电电源转化为PLCPLC内部电路需要的工作电源（直流内部电路需要的工作电源（直流5 5伏、伏、2424伏），并为外部输入元件（如接近开关）提供伏），并为外部输入元件（如接近开关）提供2424V V直直流电源（仅供输入端点使用），而驱动流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLCPLC负载的电源负载的电源由

22、用户提供。由用户提供。 电源单元还提供掉电保护电路和后备电池电源，以电源单元还提供掉电保护电路和后备电池电源，以维持部分维持部分RAMRAM存储器的内容在外界电源断电后不会丢失。存储器的内容在外界电源断电后不会丢失。3.2.4 I/OI/O接口单元接口单元输入输入/ /输出单元是输出单元是PLCPLC与外部设备相互联系的窗口与外部设备相互联系的窗口。3.2.4 I/OI/O接口单元接口单元 输入单元接收现场设备向输入单元接收现场设备向PLCPLC提供的信号，提供的信号， 例如由按钮、操作开关、限位开关、继电器触例如由按钮、操作开关、限位开关、继电器触点、接近并关、拨码器等提供的开关量信号。点、

23、接近并关、拨码器等提供的开关量信号。这些信号经过输入电路的滤波、光电隔离、电这些信号经过输入电路的滤波、光电隔离、电平转换等处理，变成平转换等处理，变成CPUCPU能够接收和处理的信号。能够接收和处理的信号。直流开关量输入接口电路直流开关量输入接口电路光耦的作用光耦的作用:电气隔离电气隔离电平转换电平转换内部直流电源内部直流电源 发光二极管发光二极管光电耦合器光电耦合器外部开关量器件外部开关量器件无源触点：无源触点：按钮、按钮、继电器触点、行继电器触点、行程开关等。程开关等。有源传感器的集有源传感器的集电极开路晶体管电极开路晶体管等。等。s sc co ommc cR R1 1R R2 2T

24、TR R3 3+ +5 5v vA A滤滤波波内内部部电电路路L LE ED D直流输入电路直流输入电路3.2.4 I/OI/O接口单元接口单元输出单元将经过输出单元将经过CPUCPU处理的微弱电信号通过光处理的微弱电信号通过光电隔离、功率放大等处理，转换成外部设备电隔离、功率放大等处理，转换成外部设备所需要的强电信号，以驱动各种执行元件，所需要的强电信号，以驱动各种执行元件，如接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速如接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等。装置等。内部电路负载C CO OMMR RL LE ED DK K继电器输出电路继电器输出电路双向晶闸管输出电路双向晶闸管输出电路内内部

25、部电电路路T T负载负载FUFUCOMCOMR1R1LEDLED晶体管输出电路晶体管输出电路 内部电路T T1 1+ +5 5v v负载R R2 2V VT TR R3 3V VDDF FU UC COOMMR R1 1L LE EDD3.2.4 I/OI/O接口单元接口单元三种输出方式的区别：三种输出方式的区别：晶体管输出只能用于直流输出，继电器既可用晶体管输出只能用于直流输出，继电器既可用于直流，又可用于交流，晶闸管用于交流输出。于直流，又可用于交流，晶闸管用于交流输出。继电器较晶体管及晶闸管寿命短。继电器较晶体管及晶闸管寿命短。 继电器较晶体管及晶闸管相应速度慢。在需要继电器较晶体管及晶

26、闸管相应速度慢。在需要频繁通断的场合，应选用晶体管及晶闸管输出。频繁通断的场合，应选用晶体管及晶闸管输出。3.2.5 其它接口单元其它接口单元 用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成器，并能通过外设接口组成PLCPLC的控制网络。的控制网络。PLCPLC通过通过PC/PPIPC/PPI电缆或使用电缆或使用MPIMPI卡通过卡通过RS-485RS-485接口与计算机连接，接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。可以实现编程、监控、连网等功能。 I/OI/O扩展接口；扩展接口； 通信接口；通信接口；RS-485RS

27、-485 编程器接口；编程器接口； 存储器接口；存储器接口； 其它外部设备接口；如打印机等。其它外部设备接口；如打印机等。 3.2.6 外部设备外部设备 编程器：利用编程器将用户程序送入编程器：利用编程器将用户程序送入PLCPLC的存储器，的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLCPLC的工的工作状态。常见装置有手持式编程器和计算机编程方式作状态。常见装置有手持式编程器和计算机编程方式 ( (编程软件编程软件) ) 监控设备；将现场数据动态实时显示出来，以便操作监控设备；将现场数据动态实时显示出来，以便操作人员随时掌握系统运行的情况。人员随时掌

28、握系统运行的情况。常见装置有触摸屏和常见装置有触摸屏和操作屏。操作屏。 存储设备；用于保存用户数据，避免程序丢失。存储设备；用于保存用户数据，避免程序丢失。 输入输出设备。用于接受信号和输出信号的专用设备。输入输出设备。用于接受信号和输出信号的专用设备。3.3 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理 可编程控制器是基于电子计算机的工业控制器，从可编程控制器是基于电子计算机的工业控制器，从PLCPLC产生的背景来看，产生的背景来看，PLCPLC系统与继电器控制系统有着极系统与继电器控制系统有着极深的渊源，因此可以比照着继电器系统来学习深的渊源，因此可以比照着继电器系统来学习PLCPLC的工

29、的工作原理。作原理。3.3 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理3.3.1 用触点和线圈实现逻辑运算用触点和线圈实现逻辑运算1. 与逻辑与逻辑I0.0I0.1Q0.0000010100111IO.O( )I0.1Q0.0逻辑表达式：逻辑表达式：Q0.0=I0.0 I0.12. 或逻辑或逻辑I0.2I0.3Q0.1000011101111逻辑表达式：逻辑表达式：Q0.1=I0.2 + I0.3IO.2Q0.1I0.3( )3. 非逻辑非逻辑( )I0.4Q0.2逻辑表达式：逻辑表达式：Q0.2 = I0.4I0.4Q0.201103.3.2 可编程控制器的工作过程可编程控制器的工作过程

30、PLCPLC是采用是采用周期循环扫描周期循环扫描的工作方式，的工作方式，CPUCPU连续连续执行用户程序和任务的循环序列称为执行用户程序和任务的循环序列称为扫描扫描。CPUCPU对用户程序的执行过程是对用户程序的执行过程是CPUCPU的循环扫描，的循环扫描，并用并用周期性周期性地地集中采样集中采样、集中输出集中输出的方式来完的方式来完成的。成的。3.3.2 可编程控制器的工作过程可编程控制器的工作过程CPUCPU对程序对程序( (梯形图梯形图) )自上而下、自左向右地自上而下、自左向右地逐次进行扫描，程序的执行是按语句排列的逐次进行扫描，程序的执行是按语句排列的先后顺序进行的。这样，先后顺序进

31、行的。这样，PLCPLC梯形图个各线梯形图个各线圈状态的变化在时间上是圈状态的变化在时间上是串行串行的，不会出现的，不会出现多个线圈同时改变状态的情况，这是多个线圈同时改变状态的情况，这是PLCPLC控控制与继电器控制最主要的区别。制与继电器控制最主要的区别。3.3.2 可编程控制器的工作过程可编程控制器的工作过程在一个扫描周期，在一个扫描周期，PLCPLC的操作：的操作：1.1.输入采样阶段输入采样阶段2.2.程序执行阶段程序执行阶段3.3.通信处理阶段通信处理阶段4.CPU4.CPU自诊断阶段自诊断阶段5.5.输出刷新阶段输出刷新阶段3.3.2 可编程控制器的工作过程可编程控制器的工作过程

32、（1 1）输入采样阶段）输入采样阶段 每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映象寄存器区域。然后写到输入映象寄存器区域。 对外接电路闭合，对应的输入映象寄存器为对外接电路闭合，对应的输入映象寄存器为1 1：对应梯形图中的常开触点接通，常闭触点断开。对应梯形图中的常开触点接通，常闭触点断开。 对外接电路断开，对应的输入映象寄存器为对外接电路断开，对应的输入映象寄存器为0 0：对应梯形图中的常开触点断开，常闭触点接通。对应梯形图中的常开触点断开，常闭触点接通。接触器接触器输入电路输入电路程序执行程序执行SB1SB2PLC结构示意图结构示意图

33、PLCI0.0I0.1 I0.0 I0.10000 Q0.0 Q0.100IO.O ( )I0.1 Q0.0Q0.0Q0.0 ( )Q0.1COM输入输入电路电路输入映象输入映象寄存器寄存器输出输出电路电路输出映象输出映象寄存器寄存器接触器接触器输入电路输入电路程序执行程序执行SB1SB2读取输入读取输入PLCI0.0I0.1 I0.0 I0.11000 Q0.0 Q0.100IO.O ( )I0.1 Q0.0Q0.0Q0.0 ( )Q0.1COM输入输入电路电路输入映象输入映象寄存器寄存器输出输出电路电路输出映象输出映象寄存器寄存器3.3.2 可编程控制器的工作过程可编程控制器的工作过程（2

34、 2）程序执行阶段）程序执行阶段 用户程序执行阶段，用户程序执行阶段，PLCPLC按照梯形图的顺序，自按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描，并根据各寄存器的左而右，自上而下的逐行扫描，并根据各寄存器的当前状态，进行逻辑运算，最后把运算结果存入输当前状态，进行逻辑运算，最后把运算结果存入输出映象寄存器。出映象寄存器。接触器接触器输入电路输入电路程序执行程序执行SB1SB2程序执行程序执行PLCI0.0I0.1 I0.0 I0.11000 Q0.0 Q0.100IO.O ( )I0.1 Q0.0Q0.0Q0.0 ( )Q0.1COM输入输入电路电路输入映象输入映象寄存器寄存器输出输出电路

35、电路输出映象输出映象寄存器寄存器接触器接触器输入电路输入电路SB1SB2程序执行程序执行PLCI0.0I0.1 I0.0 I0.11000 Q0.0 Q0.110IO.O ( )I0.1 Q0.0Q0.0Q0.0 ( )Q0.1COM输入输入电路电路输入映象输入映象寄存器寄存器输出输出电路电路输出映象输出映象寄存器寄存器接触器接触器输入电路输入电路SB1SB2程序执行程序执行PLCI0.0I0.1 I0.0 I0.11000 Q0.0 Q0.110IO.O ( )I0.1 Q0.0Q0.0Q0.0 ( )Q0.1COM输入输入电路电路输入映象输入映象寄存器寄存器输出输出电路电路输出映象输出映象

36、寄存器寄存器接触器接触器输入电路输入电路SB1SB2程序执行程序执行PLCI0.0I0.1 I0.0 I0.11000 Q0.0 Q0.111IO.O ( )I0.1 Q0.0Q0.0Q0.0 ( )Q0.1COM输入输入电路电路输入映象输入映象寄存器寄存器输出输出电路电路输出映象输出映象寄存器寄存器3.3.2 可编程控制器的工作过程可编程控制器的工作过程（3 3）通信处理阶段）通信处理阶段 CPUCPU会自动检测并处理各通信端口接收到的任何会自动检测并处理各通信端口接收到的任何信息。即检查是否有编程器、计算机等的通信请信息。即检查是否有编程器、计算机等的通信请求，若有则进行相应处理，在这一阶

37、段完成数据通求，若有则进行相应处理，在这一阶段完成数据通信任务。信任务。（4 4）CPUCPU自诊断测试自诊断测试 自诊断测试包括自诊断测试包括CPUCPU检测主机硬件、用户程序存储检测主机硬件、用户程序存储器、器、I/OI/O模块状态模块状态, ,将监控定时器复位，以及完成一将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作等。些别的内部工作等。3.3.2 可编程控制器的工作过程可编程控制器的工作过程（5 5）输出刷新阶段）输出刷新阶段 在所有指令执行完以后，输出映象寄存器在所有指令执行完以后，输出映象寄存器中的数据不再发生变化，而是转存到输出锁存中的数据不再发生变化，而是转存到输出锁存器，并驱动输

38、出电路。器，并驱动输出电路。接触器接触器输入电路输入电路SB1SB2改写输出改写输出PLCI0.0I0.1 I0.0 I0.11011 Q0.0 Q0.111IO.O ( )I0.1 Q0.0Q0.0Q0.0 ( )Q0.1COM输入输入电路电路输入映象输入映象寄存器寄存器输出输出电路电路输出映象输出映象寄存器寄存器3.3.3 可编程控制器的工作特点可编程控制器的工作特点执行用户执行用户PLCPLC程序的扫描阶段的特点是程序的扫描阶段的特点是: : 在执行用户程序的过程中，输入映像寄存器的状态在执行用户程序的过程中，输入映像寄存器的状态不变。不变。 元件映像寄存器的内容随程序的执行在改变，前一

39、元件映像寄存器的内容随程序的执行在改变，前一 步的结算结果随即作为下一步的结算条件，这一点步的结算结果随即作为下一步的结算条件，这一点与输入映像寄存器完全不同。与输入映像寄存器完全不同。 程序的执行是由上而下进行的，所以各梯线中的继程序的执行是由上而下进行的，所以各梯线中的继电器线圈不可能同时改变状态。电器线圈不可能同时改变状态。3.3.3 可编程控制器的工作特点可编程控制器的工作特点执行用户程序的结果要保持到下一个扫描周执行用户程序的结果要保持到下一个扫描周期的用户程序执行阶段。在编写应用程序时，期的用户程序执行阶段。在编写应用程序时，务必要注意务必要注意PLCPLC的这种循环扫描工作方式，

40、不的这种循环扫描工作方式，不少应用程序的错误就是由于忽视了这个问题少应用程序的错误就是由于忽视了这个问题而造成的。而造成的。特点：特点： 批处理批处理 执行程序时，对输入执行程序时，对输入/输出的存取通常是通过映象输出的存取通常是通过映象寄存器，而不是实际的寄存器，而不是实际的I/O点，这样做有以下好处：点，这样做有以下好处：（1）程序执行阶段的输入值是固定的，程序执行完）程序执行阶段的输入值是固定的，程序执行完后再用输出映象寄存器的值更新输出点，使系统的后再用输出映象寄存器的值更新输出点，使系统的运行稳定。运行稳定。（2）用户程序读写）用户程序读写I/O映象寄存器比读写映象寄存器比读写I/O

41、点快得点快得多，这样可以提高程序的执行速度。多，这样可以提高程序的执行速度。（3）I/O点必须按位来存取，而映象寄存器可按点必须按位来存取，而映象寄存器可按位、字节、字或双字来存取，灵活性好。位、字节、字或双字来存取，灵活性好。3.3.3 可编程控制器的工作特点可编程控制器的工作特点3.4 可编程控制器的软件基础可编程控制器的软件基础3.4.1 系统监控程序系统监控程序系统监控程序执行过程分为以下几部分：系统监控程序执行过程分为以下几部分： 初始化程序；初始化程序； CPUCPU自诊断；自诊断； 通信信息处理；通信信息处理； 输入刷新；输入刷新； 用户程序执行；用户程序执行； 输出刷新；输出刷

42、新； 外部设备服务。外部设备服务。 3.4.2 用户应用程序用户应用程序梯形图：第一编程语言。梯形图：第一编程语言。（1 1）两种继电器的区别：）两种继电器的区别：物理继电器：与元件之间的连接需要通过硬接线来实现物理继电器：与元件之间的连接需要通过硬接线来实现PLCPLC的继电器：软继电器。实质是的继电器：软继电器。实质是PLCPLC内部的寄存器位。内部的寄存器位。 PLCPLC梯形图中的线称为软接线即程序来实现的。梯形图中的线称为软接线即程序来实现的。常用语言常用语言 ：LAD，STL，FBD1. 梯形图梯形图编程语言编程语言(LAD)SB1KMSB2KM继电器控制系统的梯形图继电器控制系统

43、的梯形图PLC梯形图梯形图IO.O( )I0.1Q0.0Q0.0 3.4.2 用户应用程序用户应用程序（2 2）两种梯形图的区别：）两种梯形图的区别：继电器电路：母线中有电流通路。线是真正的线硬线继电器电路：母线中有电流通路。线是真正的线硬线PLCPLC梯形图：梯形图： 母线中无电流通路。母线中无电流通路。 PLCPLC中线是不存在的中线是不存在的软线（即程序），也看不见。电流也是不存在的。软线（即程序），也看不见。电流也是不存在的。（3 3）实现控制功能的手段不同）实现控制功能的手段不同继电器控制：硬接线继电器控制：硬接线PLCPLC控制：控制： 程序软接线程序软接线 3.4.2 用户应用程

44、序用户应用程序几点说明：几点说明：(1) 梯形图中的继电器不是梯形图中的继电器不是“硬硬”继电器，是继电器，是 PLC 存储器的一个存储单元。当写入该单元的逻辑状存储器的一个存储单元。当写入该单元的逻辑状态为态为“1”时，则表示相应继电器的线圈接通，其动时，则表示相应继电器的线圈接通，其动合触点闭合，动断触点断开。合触点闭合，动断触点断开。 (2) 梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行一逻辑行(或称梯级或称梯级)起始于左母线，然后是触点的起始于左母线，然后是触点的串、并联连接，最后是线圈与右母线相联。串、并联连接，最后是线圈与右母线相联。(3

45、) 梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这，从左流向右，其两端没有电源。这个个“概念电流概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行只是用来形象地描述用户程序执行中满足线圈接通的条件。中满足线圈接通的条件。 3.4.2 用户应用程序用户应用程序(4) 输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其他继电器的触点来驱动。因此，梯形图内部其他继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继

46、电器输出程序执行结果给外部输出设备。当梯出继电器输出程序执行结果给外部输出设备。当梯形图中的输出继电器线圈接通时，就有信号输出，形图中的输出继电器线圈接通时，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。电器、晶体管或晶闸管才能实现。 3.4.2 用户应用程序用户应用程序2. . 语句表编程语言（语句表编程语言（STLSTL） 这种编程语气类似计算机的汇编语言，用助记这种编程语气类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能。不同厂家的符来表示各种指令的功能。不同厂家的PLCPLC使用使用的助记符一般不同

47、。的助记符一般不同。3.4.2 用户应用程序用户应用程序IO.O( )I0.1Q0.0Q0.0语句表：语句表：LD I0.0O Q0.0AN I0.1= Q0.03.4.2 用户应用程序用户应用程序3. 3. 其他编程语言其他编程语言 功能块图语言功能块图语言(FBD),(FBD),顺序功能图顺序功能图(SFC)(SFC)及结构及结构文本文本(ST),(ST),可实现复杂的逻辑运算可实现复杂的逻辑运算. .其中其中FBDFBD采用采用布尔逻辑代码布尔逻辑代码. .I0.0Q0.0I0.1ANDORQ0.03.5 可编程控制器的性能指标及分类可编程控制器的性能指标及分类术语：术语： 位位( (B

48、it)Bit)、数字数字( (DigitDigit) )、字节、字节( (Byte)Byte)及字及字( (Word)Word)。位：位： 指二进制数的一位，仅有指二进制数的一位，仅有1 1、0 0两种取值。一个位对两种取值。一个位对 应应PLCPLC的一个继电器，某位的状态为的一个继电器，某位的状态为1 1或或0 0，分别对应该分别对应该继电器线圈得电（继电器线圈得电（ONON）或失电或失电( (OFF)OFF)。3.3.5.1 5.1 可编程控制器的主要性能指标可编程控制器的主要性能指标3.5.1 可编程控制器的主要性能指标可编程控制器的主要性能指标数字：数字： 4 4位二进制数构成一个数字，这个数可以是位二进制数构成一个数字，这个数可以是000000001001(1001(十进制数十进制数) )，也可是，也可是00000000一一1111(1111(十六进制数十六进制数) )。字节：字节： 2 2个数字或个数字或8 8位二进制数构成一个字节，位二进制数构成一个字节，字：字： 2 2个字节构成一个字。个字节构成一个字。1. 输入输入/ /输出点数输出点数 可编程控制器的可编程控制器的I/OI/O点数指外部输入、输出点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的端子数量的总和。它是描述的PLCPLC大小的一个重大小的一个重要的参数。要的参数。2. 存储容量