S7200 PLC編程及應(yīng)用

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1、S7-200S7-200 PLC PLC編程編程及及應(yīng)用應(yīng)用安徽理工大學(xué)電氣工程系安徽理工大學(xué)電氣工程系5/4/20241CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理后一頁后一頁返回返回第2章 PLCPLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2.1 2.1 PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)2.2 2.2 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理 2.3 S7-200S7-200系列可編程序控制器性能簡介系列可編程序控制器性能簡介系列可編程序控制器性能簡介系列可編程序控制器性能簡介 2.4 2.4 可編程序控制器的安裝可編程序控制器的安裝可編程序

2、控制器的安裝可編程序控制器的安裝 5/4/20242CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2.1 PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)2.1.1 2.1.1 基本基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2.1.2 2.1.2 可編程序控制器的物理可編程序控制器的物理結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2.1.3 2.1.3 CPUCPU模塊模塊2.1.4 2.1.4 I/OI/O模塊模塊2.1.5 2.1.5 可編程序控制器的外部接可編程序控制器的外部接線線 返回返回5/4/20243CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 各種各種PLC的具體的具體結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，但其基本原理相同但其基本原理相同，都是以微處理器為核

3、，都是以微處理器為核心的電子電氣系統(tǒng)。心的電子電氣系統(tǒng)。PLC各種功能的實現(xiàn)，各種功能的實現(xiàn)，不僅基于其硬件的作用，而且要靠其軟件不僅基于其硬件的作用，而且要靠其軟件的支持。的支持。PLC內(nèi)部主要由內(nèi)部主要由CPU模塊模塊、輸入模塊、輸入模塊、輸出模塊、編程器輸出模塊、編程器等等幾部分組成。幾部分組成。返回返回后一頁后一頁前一頁前一頁2.1.1 2.1.1 基本結(jié)基本結(jié)構(gòu)構(gòu)模擬量輸入模擬量輸入模擬量輸入模擬量輸入行程開關(guān)行程開關(guān)行程開關(guān)行程開關(guān)繼電器接點繼電器接點繼電器接點繼電器接點各種開關(guān)各種開關(guān)各種開關(guān)各種開關(guān)CPUROM、RAM電源部件電源部件輸輸出出接接口口輸輸入入接接口口外設(shè)接口外設(shè)

4、接口照明照明電磁裝置電磁裝置執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)編程器編程器打印機打印機采用光電采用光電隔離裝置隔離裝置繼電器、可控硅、繼電器、可控硅、晶體管電路晶體管電路后一頁后一頁前一頁前一頁5/4/20245CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理后一頁后一頁前一頁前一頁 在可編程序控制器控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。1 1 1 1 CPUCPUCPUCPU模塊模塊模塊模塊后一頁后一頁前一頁前一頁 輸輸入入(Input)模模塊塊和和輸輸出出(Output)模模塊塊簡簡稱稱為為IO模模塊塊，它它們們是是系系統(tǒng)統(tǒng)的的眼眼、耳耳、手手、腳腳，是是聯(lián)聯(lián)系系外外部

5、部現(xiàn)現(xiàn)場場和和CPU模模塊塊的的橋橋梁。梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號輸入模塊用來接收和采集輸入信號輸入模塊用來接收和采集輸入信號輸入模塊用來接收和采集輸入信號。數(shù)數(shù)字字量量(或或稱稱開開關(guān)關(guān)量量)輸輸入入模模塊塊用用來來接接收收從從按按鈕鈕、選選擇擇開開關(guān)關(guān)、數(shù)數(shù)字字撥撥碼碼開開關(guān)關(guān)、限限位位開開關(guān)關(guān)、接接近近開開關(guān)關(guān)、光光電電開開關(guān)關(guān)、壓壓力力繼繼電電器器等來的數(shù)字量輸入信號等來的數(shù)字量輸入信號；模模模模擬擬擬擬量量量量輸輸輸輸入入入入模模模模塊塊塊塊用用用用來來來來接接接接收收收收電電電電位位位位器器器器、測測測測速速速速發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)電電電電機機機機和和和和各各各各種種種種變變變變送送送

6、送器器器器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)字字字字量量量量輸輸輸輸出出出出模模模模塊塊塊塊用用用用來來來來控控控控制制制制接接接接觸觸觸觸器器器器、電電電電磁磁磁磁閥閥閥閥、電電電電磁磁磁磁鐵鐵鐵鐵、指指指指示示示示燈燈燈燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥

7、、變頻器等執(zhí)行裝置。模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。2 2I IO O模塊模塊后一頁后一頁前一頁前一頁 CPUCPU模模模模塊塊塊塊的的的的工工工工作作作作電電電電壓壓壓壓一一一一般般般般是是是是DC DC 5V5V，而而可可編編程程序序控控制制器器的的輸輸輸輸入入入入輸輸輸輸出出出出信信信信號號號號電電電電壓壓壓壓一一一一般般般般較較較較高高高高，如如如如DC DC 24V24V和和和和AC AC 220V220V。從從外外部部引引入入的的尖尖峰峰電電壓壓和和干干擾擾噪噪聲聲可可能能損損壞壞CPU模模塊塊中中的的元元器器件件，或或影影響響可可編編程程序序控控制制器器的的正正常

8、常工工作作。在在在在I IOO模模模模塊塊塊塊中中中中，用用用用光光光光耦耦耦耦合合合合器器器器、小小小小型型型型繼繼繼繼電電電電器器器器等等等等器件來隔離外部輸入電路和負(fù)載器件來隔離外部輸入電路和負(fù)載器件來隔離外部輸入電路和負(fù)載器件來隔離外部輸入電路和負(fù)載。IO模模塊塊除除了了傳傳遞遞信信號號外外，還還有有電電平平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換與隔離的作用與隔離的作用。后一頁后一頁前一頁前一頁 編編程程裝裝置置用用來來生生成成用用戶戶程程序序，并并對對它它進(jìn)進(jìn)行行編編輯輯、檢檢查查和和修修改改。手手手手持持持持式式式式編編編編程程程程器器器器不不能能直直接接輸輸入入和和編編輯輯梯梯形形圖圖，只只只只能能能能輸輸輸

9、輸入入入入和和和和編編編編輯輯輯輯指指指指令令令令表表表表程程程程序序序序，因因此此又又叫叫做做指指指指令令令令編編編編程程程程器器器器。它它的的體體積積小小，價價格格便便宜宜，一一般般用用來來給小型可編程序控制器編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維修。給小型可編程序控制器編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維修。使使用用編編編編程程程程軟軟軟軟件件件件可可可可以以以以在在在在屏屏屏屏幕幕幕幕上上上上直直直直接接接接生生生生成成成成和和和和編編編編輯輯輯輯梯梯梯梯形形形形圖圖圖圖、指指指指令令令令表表表表、功功功功能能能能塊塊塊塊圖圖圖圖和和和和順順順順序序序序功功功功能能能能圖圖圖圖程程程程序序序序，并并并并可可

10、可可以以以以實實實實現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)不不不不同同同同編編編編程程程程語語語語言言言言的的的的相相相相互互互互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換換換。程程程程序序序序被被被被編編編編譯譯譯譯后后后后下下下下載載載載到到到到可可可可編編編編程程程程序序序序控控控控制制制制器器器器，也也也也可可可可以以以以將將將將可可可可編編編編程程程程序序序序控控控控制制制制器器器器中中中中的的的的程程程程序序序序上上上上傳傳傳傳到到到到計計計計算算算算機機機機。程程序序可可以以存存盤盤或或打打印印，通通過過網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，還還可可以以實實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送?，F(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送?？煽梢砸杂糜糜糜镁幘幘幘幊坛坛坛誊涇涇涇浖O(shè)設(shè)設(shè)設(shè)置置置置可可可可編

11、編編編程程程程序序序序控控控控制制制制器器器器的的的的各各各各種種種種參參參參數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)。通通通通過過過過通通通通信信信信，可可可可以以以以顯顯顯顯示示示示梯梯梯梯形形形形圖圖圖圖中中中中觸觸觸觸點點點點和和和和線線線線圈圈圈圈的的的的通通通通斷斷斷斷情情情情況況況況，以以以以及及及及運運運運行行行行時時時時可可可可編編編編程程程程序序序序控控控控制器內(nèi)部的各種參數(shù)，對于查找故障非常有用制器內(nèi)部的各種參數(shù)，對于查找故障非常有用制器內(nèi)部的各種參數(shù)，對于查找故障非常有用制器內(nèi)部的各種參數(shù)，對于查找故障非常有用。給給S7-200編編程程時時，應(yīng)應(yīng)配配備備一一臺臺安安裝裝有有STEP7-MicroSTE

12、P7-MicroWIN WIN 3232編編程程軟軟件件的的計計算算機機和和一一根根連連接接計計算算機機和和可可編編程程序序控控制制器器的的PCPCPPIPPI通通通通信信信信電電電電纜纜纜纜。該該軟軟件件可可以以在在網(wǎng)網(wǎng)站站W(wǎng)WWadsiemenscomcnS7-200下載。下載。3 3編程裝置編程裝置后一頁后一頁前一頁前一頁 可可編編程程序序控控制制器器使使用用220V交交流流電電源源或或24V直直流流電電源源。內(nèi)內(nèi)部部的的開開關(guān)關(guān)電電源源為為各各模模塊塊提提供供DC 5V、12V、24V等等直直流流電電源源。小小小小型型型型可可可可編編編編程程程程序序序序控控控控制制制制器器器器一一一一

13、般般般般都都都都可可可可以以以以為為為為輸輸輸輸入入入入電電電電路路路路和和和和外外外外部部部部的的的的電電電電子子子子傳傳傳傳感感感感器器器器(如如如如接接接接近近近近開開開開關(guān)關(guān)關(guān)關(guān))提提提提供供供供2424V V直直直直流流流流電電電電源源源源，驅(qū)驅(qū)動動可可編編程程序序控控制制器器負(fù)負(fù)載載的的直直流流電電源源一一般由用戶提供。般由用戶提供。4 4電源電源后一頁后一頁前一頁前一頁 2.1.2 2.1.2 可編程序控制器的物理可編程序控制器的物理結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將可編程序控制器分為根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將可編程序控制器分為根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將可編程序控制器分為根據(jù)硬

14、件結(jié)構(gòu)的不同，可以將可編程序控制器分為整整整整體式體式體式體式、模塊式模塊式模塊式模塊式和和和和混合式混合式混合式混合式。返回返回后一頁后一頁前一頁前一頁1 1整體式可編程序控制器整體式可編程序控制器 整體式整體式又叫做又叫做單元式單元式或或箱體式箱體式，它的體積小、價格低，小型可，它的體積小、價格低，小型可編程序控制器一般采用整體式結(jié)構(gòu)。編程序控制器一般采用整體式結(jié)構(gòu)。整體式可編程序控制器將整體式可編程序控制器將CPUCPU模塊、模塊、I IO O模塊和電源裝在一個模塊和電源裝在一個箱型機殼內(nèi)，稱為基本單元箱型機殼內(nèi)，稱為基本單元，S7-200S7-200S7-200S7-200稱為稱為稱為

15、稱為CPUCPUCPUCPU模塊模塊模塊模塊。“前蓋前蓋”下面下面有有RUNRUNSTOPSTOP開關(guān)，模擬量電位器和擴展開關(guān)，模擬量電位器和擴展I IO O連接器。連接器。S7-200S7-200系列系列可編程序控制器提供多種具有不同可編程序控制器提供多種具有不同I IO O點數(shù)的點數(shù)的CPUCPU模塊和數(shù)字量、模塊和數(shù)字量、模擬量模擬量I I0 0擴展模塊供用戶選用擴展模塊供用戶選用。CPUCPUCPUCPU模塊和擴展模塊用扁平電纜模塊和擴展模塊用扁平電纜模塊和擴展模塊用扁平電纜模塊和擴展模塊用扁平電纜連接，可選用全輸入型或全輸出型的數(shù)字量連接，可選用全輸入型或全輸出型的數(shù)字量連接，可選用

16、全輸入型或全輸出型的數(shù)字量連接，可選用全輸入型或全輸出型的數(shù)字量I I I I0 0 0 0擴展單元來改變擴展單元來改變擴展單元來改變擴展單元來改變輸入輸出的比例。輸入輸出的比例。輸入輸出的比例。輸入輸出的比例。整體式可編程序控制器還配備有許多專用的整體式可編程序控制器還配備有許多專用的特殊功能模塊特殊功能模塊特殊功能模塊特殊功能模塊，如，如模擬量輸入輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊模擬量輸入輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊模擬量輸入輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊模擬量輸入輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等，使可等，使可編程序控制器的編程序控制器的功能得到擴展功能得到

17、擴展功能得到擴展功能得到擴展。后一頁后一頁前一頁前一頁 大大、中中型型可可編編程程序序控控制制器器(如如S7-300和和S7-400系系列列)一一般般采采用用模模塊塊式式結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，用用搭搭積積木木的的方方式式組組成成系系統(tǒng)統(tǒng)，它它由由機機架架和和模模塊塊組組成成(見見圖圖)。模模塊塊插插在在模模塊塊插插座座上上，后后者者焊焊在在機機架架中中的的總總線線連連接接板板上上?？煽删幘幊坛绦蛐蚩乜刂浦破髌鲝S廠家家備備有有不不同同槽槽數(shù)數(shù)的的機機架架供供用用戶戶選選用用，如如果果一一個個機機架架容容納納不不下下所所選選用用的的模模塊塊，可可以以增增設(shè)設(shè)一一個個或或數(shù)數(shù)個個擴擴展展機機架架，各各機機架架之

18、間用之間用I0擴展電纜相連擴展電纜相連。用用戶戶可可以以選選用用不不不不同同同同檔檔檔檔次次次次的的的的CPUCPU模模模模塊塊塊塊、品品品品種種種種繁繁繁繁多多多多的的的的I IOO模模模模塊塊塊塊和和和和特特特特殊殊殊殊功功功功能能能能模模模模塊塊塊塊，對對硬硬件件配配置置的的選選擇擇余余地地較較大大，維維修修時時更更換換模模塊塊也也很方便。很方便。整整體體式式可可編編程程序序控控制制器器每每一一IO點點的的平平均均價價格格比比模模塊塊式式的的便便宜宜，在在小小型型控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中一一般般采采用用整整體體式式結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。但但是是模模塊塊式式可可編編程程序序控控制制器器的的硬硬件件組組態(tài)態(tài)

19、方方便便靈靈活活，I IOO點點點點數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)的的的的多多多多少少少少、輸輸輸輸入入入入點點點點數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)與與與與輸輸輸輸出出出出點點點點數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)的的的的比比比比例例例例、I IOO模模模模塊塊塊塊的的的的種種種種類類類類和和和和塊塊塊塊數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)、特特特特殊殊殊殊I I0 0模模模模塊塊塊塊的的的的使使使使用用用用等等等等方方方方面面面面的的的的選選選選擇擇擇擇余余余余地地地地都都都都比比比比整整整整體體體體式式式式可可可可編編編編程程程程序序序序控控控控制制制制器器器器大大大大得得得得多多多多，維維修修時時更更換換模模塊塊、判判斷斷故故障障范范圍圍也也很很方方便便，因因此此較較復(fù)復(fù)雜雜的的、要要

20、求求較較高高的的系系統(tǒng)統(tǒng)一般選用模塊式可編程序控制器。一般選用模塊式可編程序控制器。2 2模塊式可編程序控制器模塊式可編程序控制器5/4/202414CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理后一頁后一頁前一頁前一頁 S7-300模塊式模塊式PLC S7-400S7-400模塊式模塊式模塊式模塊式PLCPLC 2 21 13 3 CPUCPU模塊模塊 CPU是是PLC的核心，一切邏輯運算及判斷都的核心，一切邏輯運算及判斷都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我們常說的電腦芯片。它就是我們常說的電腦芯片。(1)將各種輸入信號取入存儲器將各種輸入信號取入存

21、儲器將各種輸入信號取入存儲器將各種輸入信號取入存儲器。(2)(2)執(zhí)行指令。執(zhí)行指令。執(zhí)行指令。執(zhí)行指令。(3)(3)把結(jié)果送到輸出端。把結(jié)果送到輸出端。把結(jié)果送到輸出端。把結(jié)果送到輸出端。(4)(4)響應(yīng)各種外部設(shè)備的請求響應(yīng)各種外部設(shè)備的請求響應(yīng)各種外部設(shè)備的請求響應(yīng)各種外部設(shè)備的請求。后一頁后一頁前一頁前一頁1 1 CPUCPU芯片芯片返回返回 CPU模模塊塊主主要要由由由由微微微微處處處處理理理理器器器器(CPUCPU芯芯芯芯片片片片)和和和和存存存存儲器組成儲器組成儲器組成儲器組成?？删幊绦蚩刂破魇褂孟铝形⑻幚??？删幊绦蚩刂破魇褂孟铝形⑻幚?1)通通用用微微處處理理器器。如如Inte

22、l公公司司的的8086、80186到到Pentium系列芯片：系列芯片：(2)單單片片微微處處理理器器(單單片片機機)。如如Intel公公司司的的MCS-96系列單片機。系列單片機。(3)位片式微處理器位片式微處理器。如。如AMD 2900系列位片系列位片式微處理器。式微處理器。5/4/202417CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理存儲器存儲器ROMROM：存放系統(tǒng)程序和用戶已調(diào)好的程序存放系統(tǒng)程序和用戶已調(diào)好的程序RAMRAM：用戶正調(diào)試的程序。用戶正調(diào)試的程序。系統(tǒng)程序：系統(tǒng)程序：是控制和完成是控制和完成是控制和完成是控制和完成PLCPLC各種功能的程序，各種功能的程序，各種功能的程序，各

23、種功能的程序，如：檢查程序、監(jiān)控程序等。如：檢查程序、監(jiān)控程序等。如：檢查程序、監(jiān)控程序等。如：檢查程序、監(jiān)控程序等。后一頁后一頁前一頁前一頁2.2.存儲器存儲器EEROMEEROM：存放用戶程序和需長期保存的存放用戶程序和需長期保存的 重要數(shù)據(jù)重要數(shù)據(jù)5/4/202418CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 用戶程序：用來存放用戶編寫的程序、用戶程序：用來存放用戶編寫的程序、各種邏輯數(shù)據(jù)、計算結(jié)果等。各種邏輯數(shù)據(jù)、計算結(jié)果等。PLC的存儲器按功能可分為以下幾個區(qū)：的存儲器按功能可分為以下幾個區(qū)：1)用戶程序存儲器區(qū)：用戶程序存儲器區(qū)：是用來存放用戶編是用來存放用戶編寫的程序，其存儲容量的大小是

24、用寫的程序，其存儲容量的大小是用“步步”來來表示的，如：表示的，如：2048步的程序存儲器就表示可步的程序存儲器就表示可存存2048步程序。步程序。2)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器區(qū)：字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器區(qū)：用來存放用戶各種數(shù)學(xué)用來存放用戶各種數(shù)學(xué)運算結(jié)果，字長為運算結(jié)果，字長為8位或位或16位。位。后一頁后一頁前一頁前一頁5/4/202419CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理3)輸入輸入/輸出繼電器區(qū)：輸出繼電器區(qū)：它是位數(shù)據(jù)區(qū)，可它是位數(shù)據(jù)區(qū)，可對其進(jìn)行位操作。對其進(jìn)行位操作。每一位每一位是一個是一個接點接點，對應(yīng)對應(yīng)外部的一個輸入外部的一個輸入/輸出端子輸出端子，接點應(yīng)為何種狀，接點應(yīng)為何種狀態(tài)就由位是態(tài)就由位

25、是0還是還是1決定，也就是說該區(qū)是輸決定，也就是說該區(qū)是輸入入/輸出繼電器接點的邏輯映像區(qū)，只對該區(qū)輸出繼電器接點的邏輯映像區(qū)，只對該區(qū)的相應(yīng)位進(jìn)行操作，就可對輸入的相應(yīng)位進(jìn)行操作，就可對輸入/輸出繼電器輸出繼電器進(jìn)行控制。我們說該區(qū)有進(jìn)行控制。我們說該區(qū)有“物理繼電器物理繼電器”與與之對應(yīng)。之對應(yīng)。后一頁后一頁前一頁前一頁5/4/202420CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理4)輔助繼電器區(qū)：輔助繼電器區(qū)：該區(qū)無該區(qū)無“物理繼電器物理繼電器”與與之對應(yīng)，即無硬接點，它是一個之對應(yīng)，即無硬接點，它是一個“軟繼電器軟繼電器”，是，是“邏輯繼電器邏輯繼電器”，不向外設(shè)輸出信號，在，不向外設(shè)輸出信號

26、，在程序中起邏輯轉(zhuǎn)換作用，正是這種程序中起邏輯轉(zhuǎn)換作用，正是這種“邏輯繼電邏輯繼電器器”使得可編程控制器與繼電接觸控制產(chǎn)生了使得可編程控制器與繼電接觸控制產(chǎn)生了本質(zhì)的區(qū)別。本質(zhì)的區(qū)別。5)保持繼電器區(qū)：保持繼電器區(qū)：該區(qū)與該區(qū)與M區(qū)功能相同，差區(qū)功能相同，差別僅在于該區(qū)的狀態(tài)在別僅在于該區(qū)的狀態(tài)在PLC掉電后其狀態(tài)仍掉電后其狀態(tài)仍保持不變。編號與保持不變。編號與M區(qū)相同。區(qū)相同。后一頁后一頁前一頁前一頁5/4/202421CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理6)時間繼電器時間繼電器T區(qū)：區(qū)：該時間繼電器也是該時間繼電器也是“軟繼電器軟繼電器”，可以利用它產(chǎn)生不同的延時。，可以利用它產(chǎn)生不同的延時

27、。此外，此外，PLC還有計數(shù)器還有計數(shù)器C，步控制器步控制器S，特特殊繼電器殊繼電器F等。等。后一頁后一頁前一頁前一頁5/4/202422CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2.1.4 2.1.4 I/OI/O模塊模塊 各各各各I IOO點的通斷狀態(tài)用點的通斷狀態(tài)用點的通斷狀態(tài)用點的通斷狀態(tài)用發(fā)光二極管顯示發(fā)光二極管顯示發(fā)光二極管顯示發(fā)光二極管顯示，外，外，外，外部接線一般接在模塊面板的接線端子上。某些模部接線一般接在模塊面板的接線端子上。某些模部接線一般接在模塊面板的接線端子上。某些模部接線一般接在模塊面板的接線端子上。某些模塊使用塊使用塊使用塊使用可拆卸的插座型端子板可拆卸的插座型端子板可拆

28、卸的插座型端子板可拆卸的插座型端子板，不需斷開端子板，不需斷開端子板，不需斷開端子板，不需斷開端子板上的外部連線，就可以迅速地更換模塊。點數(shù)多上的外部連線，就可以迅速地更換模塊。點數(shù)多上的外部連線，就可以迅速地更換模塊。點數(shù)多上的外部連線，就可以迅速地更換模塊。點數(shù)多的的的的高密度高密度高密度高密度I IOO模塊的外部接線一般用插座連接模塊的外部接線一般用插座連接模塊的外部接線一般用插座連接模塊的外部接線一般用插座連接，用戶可選用連接插座的電纜和端子板。用戶可選用連接插座的電纜和端子板。用戶可選用連接插座的電纜和端子板。用戶可選用連接插座的電纜和端子板。返回返回5/4/202423CH2 PL

29、C的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 輸輸入入電電路路中中設(shè)設(shè)有有RCRC濾濾濾濾波波波波電電電電路路路路，以以防防止止由由于于輸輸入入觸觸點點抖抖動動或或外外部部干干擾擾脈脈沖沖引引起起錯錯誤誤的的輸輸入入信信號號。濾濾波波電電路路延延遲遲時時間間的的典典型型值值為為1020ms(信信號號上上升升沿沿)和和2050ms(信信號號下下降降沿沿)，輸輸入入電電流為數(shù)毫安。流為數(shù)毫安。下圖是某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖，圖中只下圖是某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖，圖中只畫出了畫出了一路輸入電路一路輸入電路，1 1MM是同一輸入組內(nèi)各輸入信號的公共點是同一輸入組內(nèi)各輸入信號的公共點是同一輸入組內(nèi)各輸

30、入信號的公共點是同一輸入組內(nèi)各輸入信號的公共點。S7-200可以用可以用CPUCPU模塊輸出的模塊輸出的模塊輸出的模塊輸出的 24 24V V直流電源作為輸入回路的電直流電源作為輸入回路的電直流電源作為輸入回路的電直流電源作為輸入回路的電源源源源(見圖見圖)，它還可以為接近開關(guān)、光電開關(guān)之類的傳感器提供，它還可以為接近開關(guān)、光電開關(guān)之類的傳感器提供24V直流電源。直流電源。1 1輸入模塊輸入模塊5/4/202424CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 當(dāng)當(dāng)圖圖中中的的外外接接觸觸點點接接通通時時，光光耦耦合合器器中中兩兩個個反反并并聯(lián)聯(lián)的的發(fā)發(fā)光光二二極極管管亮亮，光光敏敏三三極極管管飽飽和和導(dǎo)

31、導(dǎo)通通；外外接接觸觸點點斷斷斷斷開開開開時時時時，光光光光耦耦耦耦合合合合器器器器中中中中的的的的發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)光光光光二二二二極極極極管管管管熄熄熄熄滅滅滅滅，光光光光敏敏敏敏三三三三極極極極管管管管截截截截止止止止。信信號號經(jīng)經(jīng)內(nèi)內(nèi)部部電電路路傳傳送送給給CPU模塊。顯然，可以改變圖中輸入回路的電源極性。模塊。顯然，可以改變圖中輸入回路的電源極性。交交流流輸輸入入方方式式適適合合于于在在有有油油霧霧、粉粉塵塵的的惡惡劣劣環(huán)環(huán)境境下下使使用用，輸入電壓有輸入電壓有110V、220V兩種。兩種。直流輸入電路的延遲時間較短，可以直接與接近開關(guān)、光直流輸入電路的延遲時間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)

32、等電子輸入裝置連接。電開關(guān)等電子輸入裝置連接。5/4/202425CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2 2輸出模塊輸出模塊 輸輸出出模模塊塊的的功功率率放放大大元元件件有有驅(qū)驅(qū)驅(qū)驅(qū)動動動動直直直直流流流流負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)載載載載的的的的大大大大功功功功率率率率晶晶晶晶體體體體管管管管和和和和場場場場效效效效應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)管管管管、驅(qū)驅(qū)驅(qū)驅(qū)動動動動交交交交流流流流負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)載載載載的的的的雙雙雙雙向向向向晶晶晶晶閘閘閘閘管管管管，以以及及既既可可可可以以以以驅(qū)驅(qū)驅(qū)驅(qū)動動動動交交交交流流流流負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)載載載載又又又又可可可可以以以以驅(qū)驅(qū)驅(qū)驅(qū)動動動動直直直直流流流流負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)載載載載的的的的小小小小型型型型繼繼繼繼電電

33、電電器器器器。輸輸出出電電流流的的典典型型值值為為05-2A，負(fù)負(fù)載電源由外部現(xiàn)場提供。載電源由外部現(xiàn)場提供。輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)，例如，例如S7-200的繼電器輸出電路可以驅(qū)動的繼電器輸出電路可以驅(qū)動2A的電阻性負(fù)載，的電阻性負(fù)載，但是只能驅(qū)動但是只能驅(qū)動200W的白熾燈。輸出電路一般分為的白熾燈。輸出電路一般分為若干組，對每一組的總電流也有限制。額定輸出電若干組，對每一組的總電流也有限制。額定輸出電流還與溫度有關(guān)，溫度升高時額定輸出電流減小，流還與溫度有關(guān)，溫度升高時額定輸出電流減小

34、，有的可編程序控制器提供了有關(guān)的曲線。有的可編程序控制器提供了有關(guān)的曲線。5/4/202426CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 圖圖是是繼繼繼繼電電電電器器器器輸輸輸輸出出出出電電電電路路路路。繼繼繼繼電電電電器器器器同同同同時時時時起起起起隔隔隔隔離離離離和和和和功功功功率率率率放放放放大大大大作作作作用用用用，每每每每一一一一路路路路只只只只給給給給用用用用戶戶戶戶提提提提供供供供一一一一對對對對常常常常開開開開觸觸觸觸點點點點。與與觸觸點點并并聯(lián)聯(lián)的的RC電電路和壓敏電阻用來消除觸點斷開時產(chǎn)生的電弧。路和壓敏電阻用來消除觸點斷開時產(chǎn)生的電弧。繼繼繼繼電電電電器器器器輸輸輸輸出出出出模模

35、模模塊塊塊塊的的的的使使使使用用用用電電電電壓壓壓壓范范范范圍圍圍圍廣廣廣廣，導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)通通通通壓壓壓壓降降降降小小小小，承承承承受受受受瞬瞬瞬瞬時時時時過過過過電電電電壓壓壓壓和和和和過過過過電電電電流流流流的的的的能能能能力力力力較較較較強強強強，但但但但是是是是動動動動作作作作速速速速度度度度較較較較慢慢慢慢，壽壽壽壽命命命命(動動動動作作作作次次次次數(shù)數(shù)數(shù)數(shù))有有有有一一一一定定定定的的的的限限限限制制制制。如如果果系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸出出量量的的變變化化不不是是很很頻頻繁，建議優(yōu)先選用繼電器型的。繁，建議優(yōu)先選用繼電器型的。5/4/202427CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 圖圖是是使使用

36、用用用場場場場效效效效應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)管管管管(MOSFET)MOSFET)的的的的輸輸輸輸出出出出電電電電路路路路。輸輸輸輸出出出出信信信信號號號號送送送送給給給給內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)部部部部電電電電路路路路中中中中的的的的輸輸輸輸出出出出鎖鎖鎖鎖存存存存器器器器，再再再再經(jīng)經(jīng)經(jīng)經(jīng)光光光光耦耦耦耦合合合合器器器器送送送送給給給給場場場場效效效效應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)管管管管，后后后后者者者者的的的的飽飽飽飽和和和和導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)通通通通狀狀狀狀態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)和和和和截截截截止止止止?fàn)顮顮顮顟B(tài)態(tài)態(tài)態(tài)相相相相當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)于于于于觸觸觸觸點點點點的的的的接接接接通通通通和和和和斷斷斷斷開開開開。圖圖中中的的穩(wěn)穩(wěn)壓壓管管用用來來抑抑制制關(guān)關(guān)斷斷過過

37、電電壓壓和和外外部部的的浪浪涌涌電電壓壓，以以保保護(hù)護(hù)場效應(yīng)管。場效應(yīng)管輸出電路的工作頻率可達(dá)場效應(yīng)管。場效應(yīng)管輸出電路的工作頻率可達(dá)20kHz。晶體管型與雙向晶閘管型模塊分別用于直流負(fù)載和交流晶體管型與雙向晶閘管型模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載，它們的可靠性高，反應(yīng)速度快，壽命長，但是過載能負(fù)載，它們的可靠性高，反應(yīng)速度快，壽命長，但是過載能力稍差。力稍差。5/4/202428CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 除了輸入模塊和輸出模塊，還有一種既有除了輸入模塊和輸出模塊，還有一種既有除了輸入模塊和輸出模塊，還有一種既有除了輸入模塊和輸出模塊，還有一種既有輸入電路又有輸出電路的模塊，輸入、輸出

38、的點輸入電路又有輸出電路的模塊，輸入、輸出的點輸入電路又有輸出電路的模塊，輸入、輸出的點輸入電路又有輸出電路的模塊，輸入、輸出的點數(shù)一般相同，這種模塊使用戶確定可編程序控制數(shù)一般相同，這種模塊使用戶確定可編程序控制數(shù)一般相同，這種模塊使用戶確定可編程序控制數(shù)一般相同，這種模塊使用戶確定可編程序控制器的硬件配置更為方便。器的硬件配置更為方便。器的硬件配置更為方便。器的硬件配置更為方便。5/4/202429CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2 21 15 5 可編程序控制器的外部接可編程序控制器的外部接線線 圖圖是是CPU222模模塊塊的的外外部部接接線線圖圖，8個個輸輸入入點點I0.0I0.7I

39、0.0I0.7分分為為兩兩組組，1M和和2M分分別別是是兩兩組組輸輸入入點點內(nèi)內(nèi)部部電電路路的的公公共共端端。L+L+和和和和MM端端端端子子子子分分分分別別別別是是是是模模模模塊塊塊塊提提提提供供供供的的的的2424V V直直直直流流流流電電電電源源源源的的的的正正正正極極極極和和和和負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)極極極極，可可用用該該電電源源作作為為輸輸入入電電路路的的電電源源(見見圖圖)。24V直直流流電電源源還還可可以以用用于于外外部部的的電電子子傳感器。傳感器。1L和和2L分分別別是是兩兩組組輸輸出出點點內(nèi)內(nèi)部部電電路路的的公公共共端端。如如果果是是繼繼電電器器輸輸出出，輸輸出回路可使用出回路可使用AC

40、220V電源電壓。電源電壓?？删幊绦蚩刂破鞯慕涣麟娫唇釉诳删幊绦蚩刂破鞯慕涣麟娫唇釉诳删幊绦蚩刂破鞯慕涣麟娫唇釉诳删幊绦蚩刂破鞯慕涣麟娫唇釉贚1(L1(相線相線相線相線)和和和和N(N(零線零線零線零線)端端端端，此外還有保，此外還有保護(hù)接地護(hù)接地(PE)端子。端子。CPU222模塊的外部接線模塊的外部接線返回返回5/4/202430CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2 22 21 1 用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運算用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運算 2.2 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理 2 22 22 2 可編程序控制器的工作方式可編程序控制器的工作方式 2 22 23 3 可編程序控制

41、器的工作原可編程序控制器的工作原理理 2 22 24 4 輸入輸出滯后時間輸入輸出滯后時間 返回返回5/4/202431CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2 22 21 1 用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運算用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運算 在在數(shù)數(shù)字字量量控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中，變變量量僅僅有有兩兩種種相相反反的的工工作作狀狀態(tài)態(tài)，如如高高電電平平和和低低低低電電電電平平平平、繼繼電電器器線線圈圈的的通通電電和和斷斷斷斷電電電電、觸觸點點的的接接通通和和斷斷斷斷開開開開，可可用用邏邏輯輯代代數(shù)數(shù)中中的的1和和0 0來來表表示示它它們們。在在波波形形圖圖中中，用高電平表示用高電平表示l狀態(tài)，用低電平表示狀態(tài)，用低

42、電平表示0狀態(tài)。狀態(tài)?！芭c與”、“或或”、“非非”邏邏輯輯運運算算的的輸輸入入輸輸出出關(guān)關(guān)系系如如下下表表所所示示，用用繼繼電電器器電電路路或或梯梯形形圖圖可可以以實實現(xiàn)現(xiàn)“與與”、“或或”、“非非”邏邏輯輯運運算算(見見圖圖)。用用多多個個觸觸點點的的串串、并并聯(lián)聯(lián)電電路路可可以以實實現(xiàn)現(xiàn)復(fù)復(fù)雜雜的的邏邏輯輯運運算算，例例如如下下圖圖中中的的繼繼電電器器電電路路實實現(xiàn)現(xiàn)的的邏邏輯輯運運算可用邏輯代數(shù)式表示為：算可用邏輯代數(shù)式表示為：返回返回5/4/202432CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理邏輯運算關(guān)系表邏輯運算關(guān)系表邏輯運算關(guān)系表邏輯運算關(guān)系表 圖圖圖圖 基本邏輯運算基本邏輯運算基本邏輯

43、運算基本邏輯運算 a)a)與與與與 b)b)或或或或 c)c)非非非非5/4/202433CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 上上上上式式式式左左左左邊邊邊邊的的的的KMKM與與與與圖圖圖圖中中中中的的的的線線線線圈圈圈圈相相相相對對對對應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)，右右右右邊邊邊邊的的的的KMKM與與與與KMKM的的的的常常常常開開開開觸觸觸觸點點點點相相相相對對對對應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)，/SB2SB2與與與與SB2SB2的的的的常常常常閉閉閉閉觸觸觸觸點點點點相相相相對對對對應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)。在在在在繼繼繼繼電電電電器器器器電電電電路路路路圖圖圖圖和和和和梯梯梯梯形形形形圖圖圖圖中中中中，線線線線圈圈圈圈的的的的狀狀狀狀態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)

44、是是是是輸輸輸輸出出出出量量量量或或或或被被被被控控控控量量量量，觸觸觸觸點點點點的的的的狀狀狀狀態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)是是是是輸輸輸輸入入入入量量量量。繼繼電電器器的的線線圈圈通通電電時時，其其常常開開觸觸點點接接通通，常常閉閉觸觸點點斷斷開開；線線圈圈斷斷電電時時，其其常常開開觸觸點點斷斷開開，常常閉閉觸觸點點閉閉合合。梯梯形形圖圖中中的的位位操操作作元元件件(如如可可編編程程序序控控制制器器的的輸輸出出Q00)的的觸觸點和線圈也有類似的關(guān)系。點和線圈也有類似的關(guān)系。接接觸觸器器的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和工工作作原原理理與與繼繼電電器器的的基基本本相相同同，區(qū)區(qū)別別僅僅在在于于繼繼電電器器觸觸點點的的額額定定電電

45、流流較較小小(如如幾幾十十毫毫安安)，而而接接觸觸器器是是用用來來控控制制大大電電流流負(fù)負(fù)載載的的，例例如如它它可可以以控控制制額額定定電電流流為為幾幾十十安安培至上千安培的異步電動機。培至上千安培的異步電動機。5/4/202434CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理異步電動機控制電路異步電動機控制電路5/4/202435CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2 22 22 2 可編程序控制器的工作方式可編程序控制器的工作方式 可可編編程程序序控控制制器器有有兩兩種種工工作作方方式式，即即RUN(運運行行)方方式式與與STOP(停止停止)方式。方式。在在RUNRUN方方方方式式式式，通通通通過過過過

46、執(zhí)執(zhí)執(zhí)執(zhí)行行行行反反反反映映映映控控控控制制制制要要要要求求求求的的的的用用用用戶戶戶戶程程程程序序序序來來來來實實實實現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)控控控控制制制制功功功功能能能能。在在CPU模模塊塊的的面面板板上上用用“RUN”LED顯顯示示當(dāng)當(dāng)前前的的工工作作方方式。式。在在STOPSTOP方方方方式式式式，CPUCPU不不不不執(zhí)執(zhí)執(zhí)執(zhí)行行行行用用用用戶戶戶戶程程程程序序序序，可可可可用用用用編編編編程程程程軟軟軟軟件件件件創(chuàng)創(chuàng)創(chuàng)創(chuàng)建建建建和和和和編編編編輯輯輯輯用用用用戶戶戶戶程程程程序序序序，設(shè)設(shè)置置可可編編程程序序控控制制器器的的硬硬件件功功能能，并并將將用用戶戶程程序和硬件設(shè)置信息下載到可編程序控制器

47、。序和硬件設(shè)置信息下載到可編程序控制器。如果如果有致命錯誤，在消除它之前不允許從停止方式進(jìn)入運有致命錯誤，在消除它之前不允許從停止方式進(jìn)入運有致命錯誤，在消除它之前不允許從停止方式進(jìn)入運有致命錯誤，在消除它之前不允許從停止方式進(jìn)入運行方式行方式行方式行方式?？删幊绦蚩刂破鞑僮飨到y(tǒng)儲存?？删幊绦蚩刂破鞑僮飨到y(tǒng)儲存非致命錯誤供用戶檢查，非致命錯誤供用戶檢查，非致命錯誤供用戶檢查，非致命錯誤供用戶檢查，但不會從運行方式自動進(jìn)人停止方式。但不會從運行方式自動進(jìn)人停止方式。但不會從運行方式自動進(jìn)人停止方式。但不會從運行方式自動進(jìn)人停止方式。返回返回1 1 1 1 工作方式工作方式工作方式工作方式5/4/

48、202436CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2 2用方式開關(guān)改變工作方式用方式開關(guān)改變工作方式 CPU模塊上的方式開關(guān)在模塊上的方式開關(guān)在STOP位置時將停止用戶程序的運行；在位置時將停止用戶程序的運行；在RUN位置時，將啟動用戶程序的運行。位置時，將啟動用戶程序的運行。方式開關(guān)在方式開關(guān)在方式開關(guān)在方式開關(guān)在STOPSTOP或或或或TERM(terminalTERM(terminal，終端終端終端終端)位置時，電源通電后位置時，電源通電后位置時，電源通電后位置時，電源通電后CPUCPU自動進(jìn)入自動進(jìn)入自動進(jìn)入自動進(jìn)入STOPSTOP方式方式方式方式；在在在在RUNRUN位置時，電位置時，電

49、位置時，電位置時，電源通電后自動進(jìn)入源通電后自動進(jìn)入源通電后自動進(jìn)入源通電后自動進(jìn)入RUNRUN方式。方式。方式。方式。3 3用用STEP7-MicroSTEP7-MicroWIN32WIN32編程軟件改變工作方式編程軟件改變工作方式 在在用用編編程程軟軟件件控控制制CPU的的工工作作方方式式之之前前，首首先先應(yīng)應(yīng)在在編編程程軟軟件件與與可可編編程程序序控控制制器器之之間間建建立立起起通通信信連連接接，并并將將方方式式開開關(guān)關(guān)設(shè)設(shè)置置在在RUN或或TERM位位置置。允允允允許許許許用用用用編編編編程程程程軟軟軟軟件件件件改改改改變變變變CPUCPU的的的的工工工工作作作作方方方方式式式式。在在

50、軟軟件件中中單單擊擊工工具具條條上上的的運運行行按按鈕鈕可進(jìn)入運行方式，單擊停止按鈕可進(jìn)入停止方式?？蛇M(jìn)入運行方式，單擊停止按鈕可進(jìn)入停止方式。選選擇擇PLC一一運運行行”菜菜單單命命令令可可進(jìn)進(jìn)入入運運行行方方式式，選選擇擇PLC一一停停止止”菜菜單單命令可進(jìn)入停止方式。命令可進(jìn)入停止方式。4 4在程序中改變工作方式在程序中改變工作方式 在程序中插入在程序中插入STOPSTOP指令，可使指令，可使指令，可使指令，可使CPUCPU由由由由RUNRUN方式進(jìn)入方式進(jìn)入方式進(jìn)入方式進(jìn)入STOPSTOP方式方式方式方式。5/4/202437CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2 22 23 3 可編程

51、序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理 可編程序控制器通電后，需要可編程序控制器通電后，需要對硬件和軟件做一些初始對硬件和軟件做一些初始對硬件和軟件做一些初始對硬件和軟件做一些初始化的工作化的工作化的工作化的工作。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)各種輸。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)各種輸入信號，入信號，初始化后反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)，初始化后反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式掃描工作方式掃描工作方式掃描工作方式。讀取輸入讀取輸入執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序智能模塊通信智能模塊通信通信信息處理通信信

52、息處理自診斷檢查自診斷檢查修改輸出修改輸出讀取輸入讀取輸入智能模塊通信智能模塊通信通信信息處理通信信息處理自診斷檢查自診斷檢查修改輸出修改輸出RUN狀態(tài)狀態(tài)STOP狀態(tài)狀態(tài)返回返回5/4/202438CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 在在可可編編程程序序控控制制器器的的存存儲儲器器中中，設(shè)設(shè)置置了了一一片片區(qū)區(qū)域域來來存存放放輸輸入入信信號號和和輸輸出出信信號號的的狀狀態(tài)態(tài)，它它們們分分別別稱稱為為輸輸入入映映像像寄寄存存器器和和輸輸出出映映像像寄寄存存器器。CPU以以字字節(jié)節(jié)(8位位)為為單單位位來來讀讀寫寫輸入輸出輸入輸出(IO)映像寄存器。映像寄存器。在在讀讀取取輸輸入入階階段段，可可

53、編編程程序序控控制制器器把把所所有有外外部部數(shù)數(shù)字字量量輸輸入入電電路路的的ONOFF(I0)狀狀態(tài)態(tài)讀讀人人輸輸入入映映像像寄寄存存器器。外外接接的的輸輸入入電電路路閉閉合合時時，對對應(yīng)應(yīng)的的輸輸入入映映像像寄寄存存器器為為 1狀狀態(tài)態(tài)，梯梯形形圖圖中中對對應(yīng)應(yīng)的的輸輸入入點點的的常常開開觸觸點點接接通通，常常閉閉觸觸點點斷斷開開。外外接接的的輸輸入入電電路路斷斷開開時時，對對應(yīng)應(yīng)的的輸輸入入映映像像寄寄存存器器為為0狀狀態(tài)態(tài)，梯梯形形圖圖中中對對應(yīng)應(yīng)的的輸輸入入點點的的常常開開觸觸點點斷斷開開，常常閉閉觸觸點點接接通通。圖圖29 掃描過程掃描過程 1 1讀取輸入讀取輸入5/4/202439

54、CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2.2.執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序 可可編編程程序序控控制制器器的的用用戶戶程程序序由由若若干干條條指指令令組組成成，指指令令在在存存儲儲器器中中按按順順序序排排列列。在在RUN工工作作方方式式的的程程序序執(zhí)執(zhí)行行階階段段，在在沒沒有有跳跳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)指指令令時時，CPU從從第第一一條條指指令令開開始始，逐逐條條順順序序地地執(zhí)執(zhí)行行用用戶戶程程序序，直直至至遇遇到到結(jié)結(jié)束束(END)指指令令。遇遇到到結(jié)結(jié)束指令時，束指令時，CPU檢查系統(tǒng)的智能模塊是否需要服務(wù)。檢查系統(tǒng)的智能模塊是否需要服務(wù)。在執(zhí)行指令時，從在執(zhí)行指令時，從I0映像寄存器或別的位元件的映映像寄存器或別的

55、位元件的映像寄存器讀出其像寄存器讀出其01狀態(tài)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)狀態(tài)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運算，運算的結(jié)果寫入到相應(yīng)的映像寄存器中。的邏輯運算，運算的結(jié)果寫入到相應(yīng)的映像寄存器中。因此，因此，各映像寄存器各映像寄存器(只讀的輸入映像寄存器除外只讀的輸入映像寄存器除外)的內(nèi)的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化容隨著程序的執(zhí)行而變化。5/4/202440CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 在在程程序序執(zhí)執(zhí)行行階階段段，即即使使外外部部輸輸入入信信號號的的狀狀態(tài)態(tài)發(fā)發(fā)生生了了變變化化，輸輸入入映映像像寄寄存存器器的的狀狀態(tài)態(tài)也也不不會會隨隨之之而而變變，輸輸入入信信號號變變化化了了的的狀狀態(tài)

56、態(tài)只只能能在在下下一一個個掃掃描描周周期期的的讀讀取取輸輸入入階階段段被被讀讀人人。執(zhí)執(zhí)行行程程序序時時，對對輸輸入入輸輸出出的的存存取取通通常常是是通通過過映映像像寄寄存存器器，而不是實際的而不是實際的I0點，這樣做有以下好處：點，這樣做有以下好處：(1)程程序序執(zhí)執(zhí)行行階階段段的的輸輸入入值值是是固固定定的的，程程序序執(zhí)執(zhí)行行完完后后再再用用輸出映像寄存器的值更新輸出點，使系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。輸出映像寄存器的值更新輸出點，使系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。(2)用用戶戶程程序序讀讀寫寫I0映映像像寄寄存存器器比比讀讀寫寫I0點點快快得得多多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。(3)IO點

57、點必必須須按按位位來來存存取取，而而映映像像寄寄存存器器可可按按位位、字字節(jié)節(jié)、字或雙字來存取，靈活性好。字或雙字來存取，靈活性好。5/4/202441CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理3 3通信處理通信處理 在在智智能能模模塊塊通通信信處處理理階階段段，CPU模模塊塊檢檢查查智智能能模模塊塊是是否否需需要要服服務(wù)務(wù)，如如果果需需要要，讀讀取取智智能能模模塊塊的的信信息息并并存存放放在在緩緩沖沖區(qū)區(qū)中中，供供下下一一掃掃描描周周期期使使用用。在在通通信信信信息息處處理理階階段段，CPU處處理理通通信信口口接接收收到到的的信信息息，在在適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡臅r時候候?qū)⑿判畔⑾鱾魉退徒o給通通信請求方。信

58、請求方。4 4CPUCPU自診斷測試自診斷測試 自診斷測試包括定期檢查自診斷測試包括定期檢查EEPROM、用戶程序存儲器、用戶程序存儲器、IO模塊狀態(tài)以及模塊狀態(tài)以及IO擴展總線的一致性，將監(jiān)控定時器擴展總線的一致性，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。5/4/202442CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理5 5修改輸出修改輸出 CPU執(zhí)執(zhí)行行完完用用戶戶程程序序后后，將將輸輸出出映映像像寄寄存存器器的的01狀狀態(tài)態(tài)傳傳送送到到輸輸出出模模塊塊并并鎖鎖存存起起來來。梯梯形形圖圖中中某某一一輸輸出出位位的的線線圈圈“通通電電”時時，對對應(yīng)應(yīng)的的輸輸出出映映

59、像像寄寄存存器器為為1狀狀態(tài)態(tài)。信信號號經(jīng)經(jīng)輸輸出出模模塊塊隔隔離離和和功功率率放放大大后后，繼繼電電器器型型輸輸出出模模塊塊中中對對應(yīng)應(yīng)的的硬硬件件繼繼電電器器的的線線圈圈通通電電，其其常常開開觸觸點點閉閉合合，使使外外部部負(fù)負(fù)載載通通電電工工作作。若若梯梯形形圖圖中中輸輸出出點點的的線線圈圈“斷斷電電”，對對應(yīng)應(yīng)的的輸輸出出映映像像寄寄存存器器中中存存放放的的二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)為為0，將將它它送送到到繼繼電電器器型型輸輸出出模模塊塊，對對應(yīng)應(yīng)的的硬硬件件繼繼電電器器的的線線圈圈斷斷電電，其常開觸點斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。其常開觸點斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。當(dāng)當(dāng)CPU的工作方式從的工

60、作方式從RUN變?yōu)樽優(yōu)镾TOP時，數(shù)字量輸出被置時，數(shù)字量輸出被置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持當(dāng)時的狀態(tài)為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持當(dāng)時的狀態(tài)(見見8.2節(jié)節(jié))。默認(rèn)的設(shè)置是將數(shù)字量輸出清零，模擬量輸出保持最后寫的值。默認(rèn)的設(shè)置是將數(shù)字量輸出清零，模擬量輸出保持最后寫的值。5/4/202443CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理6 6中斷程序的處理中斷程序的處理 如果在程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時立即執(zhí)行中如果在程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時立即執(zhí)行中斷程序，中斷程序可能在掃描周期的任意點上被執(zhí)行。斷程序，中斷程序可能在掃描周期的任意點上被執(zhí)行。7 7立即立即I IO O處

61、理處理 在程序執(zhí)行過程中使用立即在程序執(zhí)行過程中使用立即I0指令可以直接存取指令可以直接存取IO點。用立即點。用立即I0指令讀輸入點的值時，相應(yīng)的輸入映像寄存指令讀輸入點的值時，相應(yīng)的輸入映像寄存器的值未被更新。用立即器的值未被更新。用立即IO指令來改寫輸出點時，相應(yīng)的指令來改寫輸出點時，相應(yīng)的輸出映像寄存器的值被更新。輸出映像寄存器的值被更新。5/4/202444CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 下面用一個簡單的例子來進(jìn)一步說明可編程序控制下面用一個簡單的例子來進(jìn)一步說明可編程序控制器的掃描工作過程器的掃描工作過程 圖圖2-10中中的的可可編編程程序序控控制制器器控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)與與圖圖2

62、-8中中的的繼繼電電器器控控制制電電路路的的功功能能相相同同。起起動動按按鈕鈕SBl和和停停止止按按鈕鈕SB2的的常常開開觸觸點點分分別別接接在在編編號號為為0.1和和0.2的的輸輸人人端端，接接觸觸器器KM的的線線圈圈接接在在編編號號為為0.0的的輸輸出出端端。如如果果熱熱繼繼電電器器FR動動作作其其常常閉閉觸觸點點斷斷開開后后需需手手動動復(fù)復(fù)位位，可可將將FR的的常常閉閉觸觸點點與與接接觸觸器器KM的的線線圈圈串聯(lián)，這樣可以少用一個可編程序控制器的輸入點。串聯(lián)，這樣可以少用一個可編程序控制器的輸入點。圖圖2-10梯形圖中的梯形圖中的I01與與I02是輸入變量，是輸入變量，QO.0是輸是輸出

63、變量，它們都是梯形圖中的編程元件。出變量，它們都是梯形圖中的編程元件。I0.1與接在輸入端與接在輸入端子子0.1的的SBl的常開觸點和輸入映像寄存器，的常開觸點和輸入映像寄存器，I0.1相對應(yīng)，相對應(yīng)，Q0.0與接在輸出端子與接在輸出端子0.0的可編程序控制器內(nèi)的輸出電路和輸?shù)目删幊绦蚩刂破鲀?nèi)的輸出電路和輸出映像寄存器出映像寄存器Q0.0相對應(yīng)。相對應(yīng)。5/4/202445CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 PLC外部接線圖與梯形圖外部接線圖與梯形圖 異步電動機控制電路異步電動機控制電路5/4/202446CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 梯形圖以指令的形式儲存在可編程序控制器的用戶程序存梯

64、形圖以指令的形式儲存在可編程序控制器的用戶程序存儲器中，圖儲器中，圖210中的梯形圖與下面的中的梯形圖與下面的4條指令相對應(yīng)，條指令相對應(yīng)，“”之后是該指令的注釋。之后是該指令的注釋。LD I01 接在左側(cè)母線上的接在左側(cè)母線上的I01的常開觸點的常開觸點 O Q00 與與I01的常開觸點并聯(lián)的的常開觸點并聯(lián)的Q00的常開觸點的常開觸點 AN I02 與并聯(lián)電路串聯(lián)的與并聯(lián)電路串聯(lián)的I02的常閉觸點的常閉觸點 =Q00 Q00的線圈的線圈梯形圖完成的邏輯運算為梯形圖完成的邏輯運算為 Q0.0（Q0.0）I0.1I0.2返回返回5/4/202447CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 在在讀讀取取

65、輸輸入入階階段段，CPU將將SBl、SB2的的常常開開觸觸點點的的ONOFF狀狀態(tài)態(tài)讀讀人人相相應(yīng)應(yīng)的的輸輸入入映映像像寄寄存存器器，外外部部觸觸點點接接通通時時二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)1存存人人寄存器，反之存人寄存器，反之存人0。執(zhí)執(zhí)行行第第一一條條指指令令時時，從從輸輸入入映映像像寄寄存存器器I0.1中中取取出出二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)并并存人堆棧的棧頂，堆棧是存儲器中的一片特殊的區(qū)域。存人堆棧的棧頂，堆棧是存儲器中的一片特殊的區(qū)域。執(zhí)執(zhí)行行第第二二條條指指令令時時，從從輸輸出出映映像像寄寄存存器器Q0.0中中取取出出二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)，并并與與棧棧頂頂中中的的二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)相相“或或”(觸觸點點的的并并

66、聯(lián)聯(lián)對對應(yīng)應(yīng)“或或”運運算算)，運算結(jié)果存人棧頂。，運算結(jié)果存人棧頂。執(zhí)執(zhí)行行第第三三條條指指令令時時，取取出出輸輸入入映映像像寄寄存存器器I0.2中中的的二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)，因因為為是是常常閉閉觸觸點點，取取反反后后與與前前面面的的運運算算結(jié)結(jié)果果相相“與與”(電電路路的的串串聯(lián)對應(yīng)聯(lián)對應(yīng)“與與”運算運算)，然后存人棧頂。，然后存人棧頂。執(zhí)執(zhí)行行第第四四條條指指令令時時，將將棧棧頂頂中中的的二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)送送人人Q0.0的的輸輸出出映映像寄存器。像寄存器。在在修修改改輸輸出出階階段段，CPU將將各各輸輸出出映映像像寄寄存存器器中中的的二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)傳傳送送給給輸輸出出模模塊塊并并鎖鎖存存起起來來，如如果果輸輸出出映映像像寄寄存存器器Q0.0中中存存放放的的是二進(jìn)制數(shù)是二進(jìn)制數(shù)1，外接的，外接的KM線圈將通電，反之將斷電。線圈將通電，反之將斷電。5/4/202448CH2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 I0.1、I0.2和和Q0.0的的波波形形中中的的高高電電平平表表示示按按下下按按鈕鈕或或KM線線圈圈通通電電，當(dāng)當(dāng)tt1時時，讀讀人人輸輸入入映映像像寄寄存存器器I0.1和和I0.2的