欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践

欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践

1欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第1页!章概述

本书是一门实践性很强的综合控制技术课程，PLC是工业控制技术的重要手段之一，随着企业自动化程度的不断提高，已经得到越来越广泛的应用。目前这门课已经成为自动化与电气自动化等专业一门非常重要的专业课程。本门课包含PLC控制系统的工作原理、硬件系统、存储器系统、指令系统、编程方式、可编程之间的通信、人机接口和应用设计。以OMRON的CP1H为例作讲解。2欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第2页!可编程序控制器－当代工业自动化支柱之一3欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第3页!可编程序控制器－当代工业自动化支柱之一4欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第4页!可编程序控制器－当代工业自动化支柱之一5欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第5页!综合自动化系统组成ERP企业资源计划系统MES制造执行系统PCS生产控制系统故障诊断

现场控制系统（DCS,PLC,FCS）综合集成软件平台关系数据库实时监控软件平台实时数据库销售管理工艺计算特定先控软件模糊控制过程动态检测软测量计划排产优化调度质量监控成本管理数据校正实时优化人力资源财务管理库存管理企业信息集成设计建模软件预测函数控制设备管理工业电视监测6欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第6页!操作站控制站（器）…………IPC、数字调节器、PLC、专用控制器……功能：监控（工艺流程显示、表格显示、趋势显示、历史数据查询、报警信息的记录、手自动切换/手动操作、参数设置、其它功能）操作员站：一般操作功能（往往不包括系统中重要参数的设置）工程师站：全部功能·可以通过硬件区分（设置不同的计算机系统、设置不同的键盘等等）·通过操作人员所拥有的密码区分，硬件系统完全相同★★功能：信号的采集、运算（决策）、控制信号的输出、报警处理、网络通信（与其它控制站或者与操作站）……系统的设计硬件设计和实现★软件设计和实现7欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第7页!可编程序控制器简称ProgrammableController—PCPersonalComputer—PCProgrammableLogicController—PLC8欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第8页!继电器控制9欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第9页!可编程序控制器的发展历史代：从台可编程控制器诞生到70年代初期，是PLC的崛起阶段。其特点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器；首先在汽车工业得到大量应用；功能主要用于逻辑运算和定时、计数运算。代表有MODICON的PDP－084、ALLEN-BRADLEY的PDQ－II、DEC的PDP-14、日立公司的SCY-022。第二代：70年代初期到70年代末期，是PLC的成熟阶段。使PLC向大规模、高速度、高性能方向发展。存储器采用EPROM；代表是MODICON的PDP－184、PDP－284、PDP－384，西门子的S3系列。10欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第10页!1.3可编程序控制器的特点(1)应用简便应用灵活，安装简便；采取积木式硬件结构和模块化软件设计，适合工艺流程变更较多的场合。购买硬件前“软布线”，缩短开发周期。接线和配置都很方便。编程简化；PLC采用电气操作人员习惯的梯形图形式编程，直观易懂。程序开发速度快，程序的可读性强，软件维护简便。操作方便，维修容易。工程师编号操作说明书，操作人员短期培训就可以操作PLC系统。(2)可靠性高硬件方面：优质选件、合理的系统结构、加固简化安装，具有较强的抗振动性能。印刷电路板的设计、加工及其焊接采取严格的工艺，例如采取光隔、电磁屏蔽等。软件方面：设置警戒时钟WDT，程序出现死循环立即跳出，重启报警。PLC的MTBF超过4到5万小时，好的达到十几万小时以上。11欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第11页!数据处理；通信和联网；对控制系统进行监控；自诊断功能；存储功能；智能外围接口。(5)成熟的工控网络体系，通信便捷，易于远程实时监控低速网络：采用主从式通信，速率几Kbps到几Mbps，传输距离500到2500米；高速网络：采用令牌方式通信，速率1到10Mbps，传输距离500到1000米，网上结点可达到1024个。对于PLC网络及工业控制局域网而言，目前基本上形成了设备层网络、控制层网络和信息层网络。以欧姆龙PLC为例：12欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第12页!1.4PLC在工业自动化中的地位

和我国的发展现状常规领域：批量过程控制91%采PLC，计算机控制中79%采用PLC，单元控制领域由92%采用PLC。高技术领域：机器人控制29％使用PLC，人工智能21%采用PLC，可编程运动控制由45%采用PLC等。以PLC为基础的DCS站整个DCS的20.9%。举例：宝钢一、二期工程采用PLC875台之多。13欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第13页!用于机器人控制；对机器人同样可以选择PLC控制。例如：美国JEEP公司自动焊接生产线上使用29个机器人，每个机器人都是由一个PLC单独控制。用于组成多级控制系统；一些著名的PLC制造厂分别建立了自己的多层控制系统，向制造自动化通信协议MAP靠拢。以PLC为基础的集散控制系统(DCS)，以PLC为基础的监控和数据采集系统(SCADA)，以PLC为基础的柔性制造系统(FMS)，都体现了PLC的应用范围和水平。14欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第14页!手持式或简易式编程器，供电气人员使用；便携式图形编辑器，具有一定的功能和支持功能，价格适中；CRT图形编辑器，具有良好的功能和支持功能，价格较高；个人微机上开始使用PLC编程，需要适当的软件包，价格相对来说便宜。(3)强化PLC的联网通信能力PLC之间的联网通信，各制造厂家都有专门的数据通道；PLC和计算机之间的通信，一般都有各制造厂家制造专门的接口组件。(4)记忆容量增大，采用专门的集成电路实用性增强。过去容量最大是64KB，现在增加到500KB以上，甚至达到几MB、几十MB。15欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第15页!整体式PLC16欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第16页!PLC与其它工业控制器产品相互融合与个人计算机PC集散控制系统DCS计算机数控CNC17欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第17页!PLC与现场总线相结合基金会(FF)现场总线（FoundationFieldbus）ProfiBus(过程现场总线)LonWorks（局域操作网络）CAN（控制器局域网络）HART（可寻址远程变送器数据通路协议）协议18欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第18页!基于现场总线的现场级与车间级自动化系统19欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第19页!1.7常用的可编程序控制器系统(1)A-B公司的可编程序控制器的概况SLC－500系列。这是小型整体式PLC，属于PLC－5系列。PLC－5系列。中型到大型PLC，A－B公司的主推产品。PLC－5/250系列。结构最大，功能最强大的PLC。PLC－3系列。A－B公司的早期产品。PLC－2系列。A－B公司的早期产品。(2)OMRONC系列的可编程序控制器的概况特点1：梯形图和语句表并重，配置的指令系统较强，特别是提供功能指令，使得用户在使用的方便性和开发复杂控制系统能力方面都优于欧美的PLC。特点2：OMRONPLC配置的通信系统便宜、简单、实用，降低了整个PLC网络的造价。20欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第20页!(3)松下电工FP系列可编程序控制器的概况指令系统功能强。具有200多条高级指令。在FP系列PLC内置了速度快、性能好的处理器芯片。在高档机中采用RISC的CPU芯片。FP系列的PLC用户程序容量比较大。FP系列的PLC除了采用周期循环扫描的方式工作外，多条指令采用中断方式工作，使紧急任务可得到及时处理，为实现多任务调度与管理提供了方便。FP系列的PLC具有多种智能模块与多种复杂功能。FP系列的PLC都配有通信机制，构成PLC网络提供了方便。(4)三菱F系列的可编程序控制器的概况F系列的PLC属于整体式结构，共有三种类型不同的单元。F1、F2系列是在F系列的基础上开发出来的，属于小型整体机。21欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第21页!1.8可编程控制器基本结构和类型PLC是以微处理器为核心的一种特殊的工业用计算机，其结构与一般的计算机相类似，由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM、EPROM、EEPROM等）、输入接口、输出接口、I/O扩展接口、外部设备接口以及电源等组成。PLC通常分为模块式和整体式两种结构

1.8.1按照结构进行分类22欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第22页!整体式PLC(以CP1H为例)

其CPU单元中装配了20～40点的输入输出电路。它将模块式的各个单元集成为一体，不如模块式灵活但是使用方便。如果I/O点数不够用可用CPM1A系列扩展单元进行扩展，但最多不能超过7台。同样西门子的S7-200系列PLC也是整体式。23欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第23页!从存储器中读取指令。CPU从地址总线上给出存储地址，从控制总线上读命令，从数据总线上得到指令，并存入CPU内的指令寄存器中。执行指令。对寄存器中的指令操作进行译码，执行规定的操作。准备取下一条指令。CPU执行完一条指令后，根据条件可产生下一条指令的地址，以便取出和执行下一条指令。(1)中央处理器(CPU)CPU一般是由控制电路、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路连接。

不同型号PLC可能使用不同的CPU部件，所以指令系统也有可能不一样，指令固化在ROM中。CPU按照扫描方式工作，循环扫描。CPU主要功能由以下特点。24欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第24页!随机存储器RAM:是可以进行读写的存储器，读出时内容保持不变，写入时消除原来的信息。防止断电，PLC使用了专用电池对RAM供电。RAM中一般存放如下内容：用户程序：通过编程设备输入的程序经过预处理后，存放在从00000开始的地址区。逻辑变量：在RAM中若干个存储单元用来存放逻辑变量，就是输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器、定时器、计数器和移位寄存器。内部程序使用的工作单元。不同型号的PLC存储器的容量是不同的。2.电源部件电源部件就是将交流电转换成PLC工作所需要的直流电，目前大部份PLC采用开关式稳压电源供电，锂电池作为后备电源。25欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第25页!光电耦合器的特点：抗干扰能力特别好，因为输入和输出是靠光信号耦合的，在电气上完全隔离。微电脑输入接口电路由数据输入寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路组成。现场的输入信号经过光电耦合器送到输入数据寄存器，再通过数据总线送给CPU。(2)输出接口电路：微电脑输出接口电路和功率放大器组成。

微电脑输出接口一般由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成而成。CPU通过数据总线将要输出的信号放到输出寄存器中。功率放大电路是为了适应工业控制的要求，将输出的信号放大。PLC一般采用继电器输出或可控硅和晶体管。4.编程方式手持编程器：调试简单程序、现场修改参数及监视PLC工作工作情况；上位计算机中的专业软件，用于编写大型程序，可灵活修改、下载和在线调试，如CX－Programmer。26欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第26页!(1)输入部分

输入部分是收集被控设备的信息或者是操作命令。输入端子是PLC与外部开关(行程开关、转换开关、按钮开关)、敏感元件等交换信号的端口。输入继电器是连接到输入端的外部信号来驱动。(2)内部控制电路

是由用户根据控制要求编制的程序组成，作用是按用户程序的控制要求对输入信息进行运算处理，判断哪些信号需要输出，并将得到的结果输出给负载。PLC内部有定时器(TIM)、计数器(CNT)、辅助继电器等软器件。编程序时将这些软器件进行内部连线，完成控制要求。27欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第27页!28欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第28页!电机正反转控制电路29欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第29页!1．输入采样（刷新）阶段

在第n个扫描周期，首先进行的是读入现场信号即输入采样阶段，PLC依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入输入映像寄存器区（存储器输入暂存区）中相应的单元内。输入采样结束后，如果输入状态和数据发生变化，PLC不再响应，输入映像寄存器区中相应单元的状态和数据保持不变，要等到第（n＋1）个扫描周期才能读入。30欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第30页!电动机电器控制梯形图电动机PLC控制梯形图31欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第31页!32欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第32页!在编程设备上进行在线编程时，操作最多是80毫秒，重新输入时用户程序要屏蔽中断。在中断期间，将不产生扫描周期的报警。注意：程序在线编辑会延长I/O的响应时间，而在线编辑造成的扫描周期变长，系统又不发出报警，因此进行在线编辑的操作之前，必须确认I/O响应时间延缓不会给被控系统造成危险的后果。33欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第33页!5.I/O响应时间响应时间：PLC接收到一个输入信号以后，到控制信号输出所需的时间。(1)单个PLC的最小I/O响应时间当PLC恰好在更新输入的扫描阶段优先接收到一个输入信号时，响应最快。34欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第34页!1.9.2关于可编程控制器系统的快速性1．输入输出（I/O）刷新

(1)循环刷新CP1H系列的扫描速度是0.1ms/1K步（条件：基本指令占50%，MOV指令占30%，算术指令占20%），最长响应时间不到100ms。(2)定时刷新定时刷新是在用户程序执行阶段中，每隔一定时间对输入映像寄存器进行一次刷新，从而减小了滞后时间。(3)执行指令刷新欧姆龙公司的CP1H系列PLC有一条I/O刷新指令IORF(097)，用户可随时刷新指定的I/O单元。35欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第35页!2．中断

在循环扫描的各个阶段都可以响应中断信号。整体式PLC的内置输入端子兼有输入中断功能，而在模块式PLC中有专用的中断输入单元。（1）外部中断外部信号中断是指来自现场的信号所引发的中断，用以保证某些设备的快速响应。中断控制指令包括设置中断屏蔽、读中断屏蔽、清除中断、禁止中断及允许中断等指令。固定分配中断任务0～255。（2）定时中断定时中断是通过CPU单元的内藏定时器，在预定的时间产生中断。当内藏定时器预定的时间到时，其定时信号使CPU中断循环扫描，转而去执行一个指定的程序段，执行结束，CPU从中断点处继续向下循环扫描。36欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第36页!4．快速响应输入功能CP1H系列机中就设计了快速响应输入功能，XA型中0.00～0.03，1.00～1.03这8个输入端子为快速响应输入端子，PLC可以不受循环扫描的限制而随时捕捉最小宽度为50s的瞬间脉冲。37欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第37页!用户程序是用户根据自身的系统所编制的控制程序，使用厂家提供的梯形图、流程图、功能图、语句表（助记符语言）以及高级语言等进行编程。梯形图和语句表使用的较为普遍。38欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第38页!2．存储器容量PLC的存储器包括系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。系统程序存储器存放管理程序、标准子程序、调用程序、监控程序、检查程序以及用户指令解释程序，厂家在资料中给出的是用户存储器容量和数据存储器容量。用户存储器容量的大小决定了PLC可以容纳用户程序的长短和控制系统的水平。存储器容量和I/O点数是相适应的，厂家在资料中都会给出。3．扫描周期

通常用执行1K字程序或1K步程序所用的时间来表示扫描速度快慢，例如，CP1H系列的扫描速度是0.1ms/1K步（条件：基本指令占50%，MOV指令占30%，算术指令占20%）。39欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第39页!6．远程I/O单元（终端）和网络系统所谓远程I/O单元，就是具有通信接口的I/O单元和特殊I/O单元，这些单元通常称为终端，欧姆龙PLC的网络系统有多种类型（或称为级别），下面介绍其中的两种网络。（1）CompoBus/D（DeviceNet）网络

一种基本的设备级（器件级）网络，采用DeviceNet标准协议，由C200HW-DRM21型主站（亦称主单元）和从站（即远程I/O单元）组成，主站安装在CPU机架上或扩展I/O机架上，最多可连接50个从站，最多I/O点数为1600点。40欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第40页!可编程序控制器－当代工业自动化支柱之一41欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第41页!可编程序控制器－当代工业自动化支柱之一42欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第42页!操作站控制站（器）…………IPC、数字调节器、PLC、专用控制器……管理层计算机……操作站控制站（器）…………IPC、数字调节器、PLC、专用控制器……43欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第43页!1.1可编程序控制器的定义可编程序控制器(IEC1987)是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来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的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。

可编程序控制器(ProgrammableController)是从20世纪60年代末开始发展期来的工业控制装置，它是以微处理器和单片机为核心的一种工业控制的专用微机。简称PLC。44欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第44页!1.2可编程序控制器的历史继电器控制系统的明显缺点： 体积大，可靠性低，查找故障困难， 特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对生产工艺变化的适应性差。继电器控制系统的优点： 简单易懂、操作方便、价格便宜

计算机系统的优点： 功能完备、灵活性、通用性好45欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第45页!GM首先提出【可编程序控制器】设想编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压(美国电网电压110V)；输出采用115V交流电压，2A以上的容量能直接驱动电磁阀、交流接触器等负载；通用性强，扩展方便；能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB.1969年DEC(美国数字设备公司)研制出世界上台可编程序控制器46欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第46页!第三代：70年代末期到80年代中期,是PLC的成熟阶段。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等；数学运算功能得到较大的扩充，可靠性进一步提高。代表是美国GOULD的M84，884。第四代：80年代中期到今，是PLC由单片机控制向系统化控制的加速发展阶段。配备了符合国际现场总线标准的通信接口，实现不同系统的互连或与局域网连成的整体分布系统。在软件方面，采用了与PLC相匹配的标准的软件系统，并且向上兼容，增加了高级编程语言。代表是OMRON的CS1、西门子的S5和S7系列等。47欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第47页!(3)抗干扰性能好，环境适应性强PLC直接针对工业环境而设计的，在相当宽的环境温度(0-55或0－60度)、湿度(相对湿度小于90%)，以及机械振动、冲击，在规定的电源电压与频率变化、电源瞬时中断、电源电压降低下，都能正常工作。(4)功能完善条件控制；限时控制；计数控制；步进控制；A/D和D/A转换；48欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第48页!设备层网络(见P5的图1-1)是针对自动化系统底层设备的操作和管理网络。负责对底层设备的控制、信息采集和传送。目前设备层网络主要有Profitbus总线、CAN总线和DeviceNet网络等。(2)控制层网络主要负责对处在中间层的各个控制器进行数据传送与控制。代表是欧姆龙的ControllerLink网络和美国ROCKWELL公司的ControlNet网络。(3)信息层网络主要用于对多层网络的信息进行操作与处理。该层网络主要关注报文传输的高速性以及高容量的数据是否能共享。一般都采用以太网(Ethernet)技术，是个开放的、全球公认的用于信息层互联的标准，通信速率高，可达到100bit/s。49欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第49页!1.5可编程控制器的应用用于开关量的逻辑控制；取代继电器控制装置、取代顺序控制和程序控制。可以用于单机控制也可以用于多机群控以及生产自动化控制。用于闭环过程控制；PLC一般都配有PID控制子程序，或者是把PID功能独立出来。用于锅炉、造纸、冶炼、位置和速度控制。用于机械加工的数字控制；PLC能把机械加工中的数字控制(NC)和计算机控制(CNC)组成一体，实现数值控制。50欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第50页!1.6可编程控制器的发展趋势(1)更快的处理速度，多CPU结构和容错系统；大型和超大型PLC正向大容量和高速化发展，趋向采用计算能力巨大，时钟频率更高的CPU芯片;采用多CPU能提高机器的可靠性;提高系统的处理能力、响应速度，以及模块化程度。多CPU技术的重要应用是容错系统。有的公司研制了三重冗余PLC系统或者是双机热备份系统。及时诊断故障，研制了智能可编程I/O系统。(2)PLC具有计算机功能，编程语言与工具日趋标准化和高级化；PLC在处理复杂运算、通信和打印报表等功能效率低、灵活性差，尤其是通信时显得笨拙。运用于PLC的高级语言有BASIC、PASCAL、C、FORTRAN等。PLC的编程工具有如下几种：51欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第51页!(5)开发新型特殊功能模块

智能I/O组件是一种带微处理器的功能组件，一般执行预处理或闭环控制、开环控制的功能，运行参数往往由PLC下装，工作节拍与PLC的扫描周期无关。模拟I/O组件，执行A/D和D/A信号转换功能；PID回路控制组件，有通用和专用的PID组件，用于PLC下装和PID参数进行闭环控制；通信组件执行与数据总线的连接；机械运动控制组件，用增量型编码器或循环编码器检测机械位置，使PLC输出信号控制机械运动；其他I/O智能组件，如高速计数等。(6)向小型化、高性能的整体发展52欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第52页!模块式PLC53欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第53页!大力开发智能I/O模块模拟量I/O、高速计数输入、中断输入、机械运动控制、热电偶输入、条形码阅读器、多路BCD输入/输出、模糊控制器、PID回路控制、通信模块54欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第54页!传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统55欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第55页!增强通信联网能力56欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第56页!57欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第57页!(5)西门子公司的S5、S7系列的可编程序控制器S5系列是早期的产品。S7系列是当前的主推产品。S7－200：是小型系列的PLC，包括CPU221、CPU224、CPU226等。S7－300：是中型PLC，包括CPU312、CPU313、CPU314、CPU315等。S7－400：是大型和超大型PLC，包括CPU412、CPU414、CPU416、CPU417、CPU417H。FX2系列PLC是在1991年的基础上开发出来的高性能小型整体式PLC，具有1个16位微处理器和一个专用的逻辑处理器。58欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第58页!所谓模块，就是按照功能将电路进行分类，每一种功能制成一块电路板，通常称为模板，每块模板置于工程塑料外壳内，成为独立的单元，如CPU单元、输入单元、输出单元、特殊I/O单元、通信单元以及电源单元等。

例如OMRON的C200Hα系列，西门子的S7－300、400系列。模块式PLC59欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第59页!1.8.2可编程序控制器的基本结构1.中央处理机包括中央处理器(CPU)和存储器(Memory)组成。60欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第60页!只读存储器ROM：由PLC厂家写入的系统程序，永远驻留在PLC内部。系统程序包括检查程序：PLC加电后，检查PLC各部件是否正常。翻译程序：将键入的控制程序变成微电脑指令组成的程序，还可以进行语法检查。监控程序：总控程序，根据用户的需要调用相应的内部程序。(2)存储器(Memory)

存储器是用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量及其它一些信息。

系统程序是用来控制和完成PLC各种功能的程序，是由PLC制造厂家用相应CPU指令系统编写，固化到ROM中。用户程序存储器用来存放由编程设备输入的用户程序。是根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序。61欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第61页!3.输入、输出部分

输入、输出部分是PLC与被控设备相联接的接口电路。现场设备输入给PLC的各种控制信号(开关量和模拟量信号)通过输入接口电路将这些信号转换成中央处理器能够接收和处理的信号。输出接口是将CPU送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，来驱动外部设备(电磁阀、接触器)。(1)输入接口电路：光电耦合电路和微电脑输入接口电路

采用光电耦合电路的目的是防止现场的强电干扰进入PLC。关键部件是光电耦合器，一般是由发光二极管和光电三极管组成。工作原理是：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。光电三极管就在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关，在线型工作区，输出信号与输入信号成线性关系。62欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第62页!1.8.3可编程序控制器的工作原理1.可编程序控制器的等效电路63欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第63页!(3)输出部分

输出部分的作用是驱动外部负载。输出端子是PLC向外部负载输出信号的端子。PLC输出继电器的触点与输出端子相连，通过输出端子驱动外部负载。输出继电器除了提供实际使用的常开触点外，还提供PLC内部使用的许多对常开和常闭软触点，数量不限于编程。PLC输出还有晶体管输出(直流)和可控硅输出(交流)。64欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第64页!2.可编程序控制器的工作方式与工作过程

PLC是按照循环扫描的工作方式，在系统软件控制下，顺序扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向各输出点发出相应的控制信号，任意时刻他只能执行一条指令，即PLC是以”串行“的方式工作，避免了继电器接触控制系统中出现的触点竞争和时序失配问题。

系统上电以后，CPU首先进行初始化工作，包括清除内部辅助继电器区和复位所有的定时器，以便用户程序使用。

CPU指令用户的程序是从梯形图左母线开始由左到右、从上到下逐个扫描每个梯形图的每个元素，进行计算，此时CPU和映象区进行数据交换，读取输入数据，送出输出信号。当CPU执行到END指令时，此次扫描用户程序结束。65欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第65页!PLC是采用CPU的工业用控制器，与普通计算机有相似之处，属于串行工作方式，PLC采用了与普通计算机工作方式差别较大的“循环扫描”工作方式。所谓扫描，就是CPU从条指令开始执行程序，直到最后一条（结束指令）。扫描过程分为3个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新3个阶段，这3个阶段称为一个扫描周期。对于继电器控制电路，根据工艺要求，操作人员可能随时进行操作，因此，PLC只扫描一个周期是无法满足要求的，必须周而复始地进行扫描，这就是循环扫描。在扫描时间小于继电器动作时间的情况下，继电器硬逻辑电路并行工作方式和PLC的串行工作方式的处理结果是相同的。66欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第66页!2．用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，CPU将指令逐条调出并执行，其过程是从梯形图的第1个梯级开始自上而下依次扫描用户程序，在每一个梯级，又总是按先左后右、先上后下的顺序扫描用户程序。在这一阶段，除了输入映像寄存器的内容保持不变外，其他映像寄存器的内容会随着程序的执行而变化，排在上面的梯形图指令的执行结果会对排在下面的凡是用到状态或数据的梯形图起作用。67欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第67页!3．输出刷新阶段输出刷新阶段亦称写输出阶段，CPU将输出映像寄存器的状态和数据传送到输出锁存器，再经输出电路的隔离和功率放大，转换成适合于被控制装置接收的电压或电流或脉冲信号，驱动接触器、电磁铁、电磁阀及各种执行器，这时，才是PLC的真正的输出。PLC在一个扫描周期内除了完成上述3个阶段的任务外，还要完成内部诊断、通信、公共处理以及输入输出服务等辅助任务。68欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第68页!3.PLC的扫描周期(1)扫描周期和系统的可靠性扫描周期的长短取决于系统的配置、I/O点数、所用的编程指令以及是否有外部设备。当CP1H处于运行模式时，利用CX-P软件的监控功能或者利用手持编程器的监视操作，可以读出扫描周期的最大值和当前值。在PLC内部，监控定时器用来检测扫描周期并和设定值进行比较，若超出了监控定时器的设定值，则产生FALS9F错误并停机。用户可以使用指令WDT进行修改扫描时间以适应较多的I/O点数的系统。69欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践共77页，您现在浏览的是第69页!4.中断在循环扫描的过程中，会遇到必须对某个信息进行立即处理，以加快响应速度的情况，需要引入中断功能。(1)外部信号中断是指来自现场的信号所引发的中断，用以保证某些设备的快速响应。比如特殊I/O单元、内插板中断等。(2)定时中断通过CPU单元的内置定时器，在预定的时间产生中断。(3)I/O中断模块式PLC配有专用的中断单元，实现中断功能。(4)快速响应输入弥补扫描的不足，而设计。