西门子SM421数字量模块

   理论课教学中要使用多媒体教学手段，利用多种计算机技术制作以PPT为主体的电子课件，借助多媒体技术，用生动丰富的画面和美妙动听的音乐效果吸引学生的注意力，激发学生的学习，同时可以教学的效率。PLC的外部接线（包括主电路接线）首先讲原理图，结合实验、实训、实习讲解装配图与实际连线图，要让学生体会课堂上的原理图、实验中的接线与实训、实习中的接线的区别与联系，教会学生善于理论联系实践，以理论指导实践，以实践验证理论。

PLC的选型在PLC设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。一、输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。 　　实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。二、存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。 　　存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。 　　设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。三、控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 　　(一)运算功能简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。 　　随着开放的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。 　　大多数应用，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。(二)控制功能控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。 　　PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用**的智能输入输出单元完成所需的控制功能，PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。 　　PLC的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合，通信距离应装置实际要求。 　　(三)通信功能大中型PLC应支持多种现场总线和通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信，应是开放的通信网络。PLC的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。 　　PLC的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）**PLC网络（各厂商的**PLC通信网络）。 　　为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。(四)编程功能离线编程：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。 　　完成编程后，编程器切换到运行，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程可成本，但使用和调试不方便。在线编程：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。 　　这种成本较高，但调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。五种化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。 　　选用的编程语言应遵守其（IEC，同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以特殊控制的控制要求。(五)诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，诊断分内诊断和外诊断。 　　通过对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 　　(六)处理速度PLC采用扫描工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该，造成数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、等有关。 　　目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。 　　四、机型的选择(一)PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。(二)输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。 　　(三)电源的选择PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。(四)存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。 　　(五)冗余功能的选择1．控制单元的冗余(1)重要的单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。(2)在需要时也可选用PLC硬件与热备构成的热备冗余、2重化或3重化冗余容错等。2．I/O接口单元的冗余(1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。 　　(2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。(六)经济性的考虑选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，终选出较满意的产品。 　　输入输出点数对价格有直接影响。每一块输入输出卡件就需一定的费用。当点数到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应，因此，点数的对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。 　　在估算和选用时应充分考虑，使整个控制有较合理的性能价格比。

设计PLC控制时的故障防范在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制，可编程序控制器能在恶劣的工作下正常工作，但其构成的控制由于设计、安装、等因素有时会出现故障。 　　1、一个中使用的成熟技术至少应占到75%以上“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；二是设计工作人员对于需要使用的技术要有或有它的能力。 　　有些问题是在设计时考虑不周造成的。根据实践中的和教训，本文阐述可编程序控制设计时应注意的问题。设计与配置一个可编程序控制选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产控制，一旦做出来，要长久使用下去，难以找到机会反复修改。 　　设计的硬件和编程，其中某些缺欠，可能一直隐藏在已完成的中。若遇到发生作用的条件，后果难以预料。2、的硬件结构和网络要简明而清晰硬件结构不要追求繁琐，网络组态不要追求交叉因素太多，要力求使用可编程序控制器自身配置的组网能力。 　　3、控制的功能和的功能应严格划分界限由于可编程序控制器组成的控制中的实时性要求很高，而网络通信是允许暂时失去通信联系，过后自己能重新恢复，但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。 　　另外，在用多个可编程序控制器组成一个大时，对于主控制的关键命令，除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外有使用它的I/O点做成的硬件联锁，特别是两者之间“急停”的处理；虽然两个都在自身的通信扫描中互相变换着“停止”或“急停”命令，但因一方在急停故障时已经停止运行，另一方并。 　　在组成I/O机箱配套的模板时，建议型号简单，力求一致，模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多，从目前机箱的制造和配线工艺来看，输入与输出配线密度不能太高。可编程序控制器控制关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其送入可编程序控制器，这样可取得设备安全保护的时间。 　　4、可编程序控制器的程序要简明且可读用户的编写是“平铺直叙”，用户可看成是一个有序的“黑盒子”系列，每个“黑盒子”按照结构化语言划分，可分为几种典型的语句。每个语句、手法可能十分，但一定要明确。 　　在设计与编写这些语句时，若使用不易推理的逻辑关系太多，或者语句因素太多，特殊条件太多，就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此，一个可编程控制器的用户的可读性，即编写的能为大多数人读懂，能理解可编程控制器在执行这个语句时，“发生了什么”是十分重要的。 　　每一段程序力求功能单一而流畅，这是在使用和时的重要条件。5、可编程序控制在硬件和上的预置，有运行检测的关键条件可编程序控制配置了彩形工作站/屏幕，但从价格及反映现场状态的时间来看，屏幕尚不方便。 　　关键的故障，或者在关键的机械设备附近，可配置一些指示灯，它们可以用数字量输出做成，用来程序的正常运行，或用来调试程序，在指示灯旁配以功能标牌，可帮助操作人员确认可编程序控制的正常运行和及时反映故障。 　　6、设计大中型可编程序控制时不要耗尽它的硬件和资源对于设计的新，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在编制时，同样要估计用户对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器，计数器/定时器的使用，要留有余地。 　　因为在调试和运行后，总会被修改、补充，甚至重新编制。已编制的让人无法修改和完善，在工程上是不实际的。7、合理地配置可编程序控制器的冗余可编程序控制可能做出多种的冗余，处理器的双机热备、冷备冗余是常见的。 　　另外，双冗余，即处理器和全部的输入、输出、组网通信完全冗余，其价格和实用性虽然在许多工程项目中难以被人接受，但在有毒、有害的化工生产这种冗余很有必要。在设计中，要使配置冗余较为经济而又实用，力求使故障缩小在本设备身上。 　　不要因某一设备发生故障，引起工艺流程中相关设备运行或状态受到冲击。以上阐述的几个方面，是在可编程序控制总体方案设计时，要格外的问题，只有在设计时，考虑周到，投入运行之后，设计人员才能少些遗憾。 　　存贮器1或01或01或0……——可存放n个开关量——(有n个单人房的)旅馆位容器(位存贮单元)1或0——只可存放1个开关量——单人房PLC用户眼里PLC的优点（代表个人意见）：①能适应工厂……PLC“抗扰、抗震、防尘”措施做得比②由程序控制，工作可靠……PLC平均无故障工作时间长，长达3。 　　

PLC梯形图编程的特点与优势1)PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器(即硬件继电器)，而是在中使用的编程元件。 　　每一编程元件与PLC存储器中元件映像寄存器的二个存储单元相对应。以辅助继电器为例，如果该存储单元为0状态，梯形图中对应的编程元件的线圈“断电”，其常开触点断开，常闭触点闭合，称该编程元件为0状态，或称该编程元件为OFF(断开)。 　　该存储单元如果为1状态，对应编程元件的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称该编程元件为l状态，或称该编程元件为ON(接通)。2)根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑解算。 　　逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左至右的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。3)梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。 　　4)输入继电器的状态地取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。PLC硬件的简化框图

     S7-200 主机的特殊功能模块有多种类型，例如：功能模块有EM253位置控制模块、EM277 Profibus-DP模块、EM241调制解调器模块、CP243-1以太网模块、CP243-2 AS-I接口模块等。

在S7-200的许多指令中，都可以使用常数值。常数可以是字节、字或者双字。S7-200以二进制数的形式存储常数，可以分别表示十进制数、十六进制数、ASCII码或者实数（浮点数）。S7-200指令中的常数表示法如表1所示。

表1  S7-200指令中的常数表示法

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S7-200 PLC编程中的寻址

在S7-200系列中，寻址分为两种：直接寻址和间接寻址。直接寻址是指在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，直接查找数据。间接寻址是指使用地址指针来存取存储器中的数据，使用前，首先将数据所在单元的内存地址放入地址指针寄存器中，然后根据此地址存取数据。本书仅介绍直接寻址。

     直接寻址时，操作数的地址应按规定的格式表示。指令中数据类型应与指令相符匹配。

    在S7-200系列中，可以按位、字节、字和双字对存储单元进行寻址。寻址时，数据地址以代表存储区类型的字母开始，随后是表示数据长度的标记，然后是存储单元编号；对于按位寻址，还需要在分隔符后位编号。

    在表示数据长度时，分别用B、W、D字母作为字节、字和双字的标识符。

1）字节寻址（8 bit）

   字节寻址由存储区标识符、字节标识符、字节地址组合而成。如VB100，其字节寻址如图所示。

   字节寻址的格式：［区域标识］［字节标识符］.［字节地址］

2）字寻址（16 bit）

    字寻址由存储区标识符、字标识符及字节起始地址组合而成。如VW100，其字寻址如图所示。

    字寻址的格式：［区域标识］［字标识符］.［字节起始地址］

3）双字寻址（32 bit）

    双字寻址由存储区标识符、双字标识符及字节起始地址组合而成。如VD100，其双字寻址如图所示。

   双字寻址的格式：［区域标识］［双字标识符］.［字节起始地址］

    为使用方便和使数据与存储器单元长度统一，S7-200系列中，一般存储单元都具有位寻址、字节寻址、字寻址及双子寻址4种寻址。寻址时，不同的寻址情况下，选用同一字节地址作为起始地址时，其所表示的地址空间是不同的。

    在S7-200中，一些存储数据**的存储单元不支持位寻址，主要有模拟量输入/输出、累加器、定时器和计数器的当前值存储器等。而累加器不论采用何种寻址，都要占用32位，模拟量单元寻址时均以偶数标志。此外，定时器、计数有当前值存储器及位存储器，属于同一个器件的存储器采用同一标号寻址。

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S7-200PLC的输入继电器使用简介

输入继电器用来接受外部传感器或开关元件发来的，是专设的输入映像寄存器。它只能由外部驱动程序驱动。在每次扫描周期的开始，CPU总对物理输入进行采样，并将采样值写入输入映像寄存器中。输入继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。它有4种寻址即可以按位、字节、字或双字来存取输入映像寄存器中的数据。

    位：            I〔字节地址］．［位地址〕 如：I0.1

    字节、字或双字： I［长度］［起始字节地址］  如：IB3    IW4    ID0

  二代S7-200（CPU22x）系列也分几个主要的硬件版本。6ES721x-xxx21-xxxx是21版；6ES721x-xxx22-xxxx是22版。22版与21版相比，硬件、都有改进。22版向下兼容21版的功能。22版与21的主要区别是：21版CPU的口通讯速率300、600被22版的57600、115200所取代，22版不再支持300和600波特率 ，22版不再有智能模块位置的

 在逻辑运算中通常需要一些存储中间操作信息的元件，它们并不直接驱动外部负载，只起中间状态的暂存作用，类似于继电器中的中间继电器。在S7-200系列PLC 中，可以用位存储器作为控制继电器来存储中间操作状态和控制信息。一般以位为单位使用。

PLC控制设计的基本原则是什么任何一种电气控制都是为了实现生产设备或生产的控制要求和工艺需要，从而产品和生产效率。 　　因此，在设计PLC应用时，应遵循以下基本原则：1．充分发挥PLC功能限度地被控对象的控制要求。2．在控制要求的前提下，力求使控制简单、经济、使用及维修方便。3．保证控制安全可靠。 　　4．应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的型号、I／O点数和存储器容量等内容时，应留有适当的余量，以利于的和扩充。设计PLC应用时，首先是进行PLC应用的功能设计，即根据被控对象的功能和工艺要求，明确必须要做的工作和因此*的条件。 　　然后是进行PLC应用的功能分析，即通过分析功能，提出PLC控制的结构形式，控制的种类、数量，的规模、布局根据分析的结果，具体的确定PLC的机型和的具体配置。PLC控制设计可以按以下步骤进行。 　　1．熟悉被控对象，制定控制方案分析被控对象的工艺及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，确定被控对象对PLC控制的控制要求。2．确定I／O设备根据的控制要求，确定用户所需的输入(如按钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如器、电磁阀、指示灯等)由此确定PLC的I／O点数。 　　4．分配PLC的I／O地址根据生产设备现场需要，确定控制按钮，选择开关、器、电磁阀、指示灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量；根据所选的PLC的型号列出输入／输出设备与PLC输入输出端子的对照表，以便绘制PLC外部I／O接线图和编制程序。 　　3．选择PLC选择时主要包括PLC机型、容量、I／O模块、电源的选择。5．设计及硬件进行PLC程序设计，进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行，因此，PLC控制的设计周期可大大缩短，而对于继电器必须先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工设计。 　　6．联机调试联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。开始时，先不带上输出设备（器线圈、指示灯等负载）进行调试。利用编程器的监控功能，采分段调试的进行。各部分都调试正常后，再带上实际负载运行。 　　通常只需修改部分程序即可，全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。7．整理技术文件包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。 　　

S7-300的基本位逻辑指令位逻辑指令的运算结果用两个二进制数字1和0来表示。 　　语句表STL表示的基本位逻辑指令lAAnd逻辑“与”lANAndNot逻辑“与非”lOOr逻辑“或”lONOrNot逻辑“或非”lXExclusiveOr逻辑“异或”lXNExclusiveOrNot逻辑“异或非”l=Assign赋值指令lNOTNegateRLORLO取反lSETSetRLO(=1。 　　可以对布尔操作数（BOOL）的状态扫描并完成逻辑操作。逻辑操作结果称为RLO(resultoflogicoperation)。边沿识别指令。位逻辑指令的运算规则：“先与后或”。可以用括号将需先运算的部分括起来，运算规则为：“先括号内，后括号外”。 　　梯形图LAD表示的基本位逻辑指令l---||---NormallyOpenContact(Address)常开触点l---|/|---NormallyClosedContact(Address)常闭触点l---(SE)SeRLOintoBRMemory将RLO的状态保存到BRlXORBitE。 　　状态字的作用——西门子S7系列PLC状态字用于表示CPU执行指令时所具有的状态。一些指令是否执行或以何执行可能取决于状态字中的某些位；执行指令时也可能改变状态字中的某些位，也能在位逻辑指令或字逻辑指令中访问并检测他们。 　　状态字的结构如下：31……………9876543210BRCC1CC0OSOVORSTARLO（1）**检测位（）状态字的位0称为**检测位。若位的状态为0，则表明一个梯形逻辑网络的开始，或指令为逻辑串的条指令。 　　CPU对逻辑串条指令的检测（称为**检测）产生的结果直接保存在状态字的RLO位中，经过检测存RLO中的0或1被称为**检测结果。位在逻辑串的开始时总是0，在逻辑串指令执行中位为1，输出指令或与逻辑运算有关的转移指令（表示一个逻辑串结束的指令）将清0。 　　（2）逻辑操作结果（RLO）状态字的位1称为逻辑操作结果RLO（ResultofLogicOperation）。该位存储逻辑指令或算术比较指令的结果。在逻辑串中，RLO位的状态能够表示有关流的信息。 　　RLO的状态为1，表示有流（通）；为0，表示无流（断）。可用RLO触发跳转指令。（3）状态位（STA）状态字的位2称为状态位。状态位不能用指令检测，它只是在程序中被CPU解释并使用。如果一条指令是对存储区操作的位逻辑指令，则无论是对该位的读或写操作，STA总是与该位的值取得一致；对不访问存储区的位逻辑指令来说，STA位没有意义，此时它总被置为1。 　　（4）或位（OR）状态字的位3称为或位（OR）。在先逻辑“与”后逻辑“或”的逻辑串中，OR位暂存逻辑“与”的操作结果，以便进行后面的逻辑“或”运算。其它指令将OR位清0。（5）溢出位（OV）状态字的位4称为溢出位。 　　溢出位被置1，表明一个算术运算或浮点数比较指令执行时出现错误（错误：溢出、操作、不规范格式）。后面的算术运算或浮点数比较指令执行结果正常的话OV位就被清0。（6）溢出状态保持位（OS）状态字的位5称为溢出状态保持位（或称为存储溢出位）。 　　OV被置1时OS也被置1；OV被清0时OS仍保持。所以它保存了OV位，可用于指明在先前的一些指令执行中是否产生过错误。只有下面的指令才能复位OS位：JOS（OS=1时跳转）；块调用指令和块结束指令。（7）条件码1（CC1）和条件码0（CC0）状态字的位7和位6称为条件码1和条件码0。 　　算术运算后的CC1和CC0CClCCO算术运算无溢出整数算术运算有溢出浮点数算术运算有溢出00结果＝0整数加时产生负范围溢出平缓下溢01结果＜0乘时负范围溢出；加、减、取负时正溢出负范围溢出10结果＞0乘、除时正溢出；加、减时负溢出正范围溢出11－在除时除数为0操作比较、移位和循环移位、字逻辑指。 　　这两位结合起来用于表示在累加器1中产生的算术运算或逻辑运算结果与0的大小关系；比较指令的执行结果或移位指令的移出位状态。详见表和表。它将字处理程序与位处理联系起来，在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作结果是否正确（异常）。 　　将BR位加入程序后，无论字操作结果如何，都不会造成二进制逻辑链中断。在LAD的方块指令中，BR位与ENO有对应关系，用于表明方块指令是否被正确执行：如果执行出现了错误，BR位为0，ENO也为0；如果功能被正确执行，BR位为1，ENO也为1。 　　在用户编写的FB和FC程序中，必须对BR位进行，当功能块正确运行后使BR位为1，否则使其为0。使用STL指令SE或LAD指令——（SE），可将RLO存入BR中，从而达到BR位的目的。当FB或FC执行无错误时，使RLO为1并存入BR，否则，在BR中存入0。 　　

PLC的硬件组成PLC的硬件主要由处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。 　　其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、计算机等外设连接。对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图1所示；对于模块式PLC，各部件封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上，其组成框图如图2所示。 　　无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。图1整体式PLC组成框图图2模块式PLC组成框图尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。 　　1．处理单元（CPU）同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU随机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等)。 　　小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。目前，小型PLC为单CPU，而中、大型PLC则大多为双CPU，甚至有些PLC中多达8个CPU。 　　对于双CPU，一般一个为字处理器，一般采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的**芯片。字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，内部定时器，扫描时间，处理字节指令以及对总线和位处理器进行控制等。 　　位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,了PLC的速度，使PLC更好地实时控制要求。在PLC中CPU按程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面：1）接收从编程器输入的用户程序和数据。 　　2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。4）从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。5）根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。 　　有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。2．存储器存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中，存储器主要用于存放程序、用户程序及工作数据。 　　程序是由PLC的制造厂家编写的，和PLC的硬件组成有关，完成诊断、命令解释、功能子程序调用、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。 　　用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。3．输入/输出单元输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。 　　由于外部输入设备和输出设备所需的电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信息只能是电平，所以I/O接口要实现这种转换。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波功能，以PLC的抗能力。另外，I/O接口上通常还有状态指示，工作状况直观，便于。 　　PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口，有各种各样功能的I/O接口供用户选用。I/O接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型：直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口，其基本原理电路如图3所示。 　　图3开关量输入接口a）直流输入b）交流输入c）交/直流输入常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型：是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出，其基本原理电路如图4所示。继电器输出接口可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，低；而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快，高，但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。 　　图4开关量输出接口a）继电器输出b）晶体管输出c）晶闸管输出PLC的I/O接口所能接受的输入个数和输出个数称为PLC输入/输出（I/O）点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。当的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对进行扩展。 　　4．通信接口PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。PLC与打印机连接，可将信息、参数等输出打印；与器连接，可将控制图像显示出来；与其它PLC连接，可组成多机或连成网络，实现更大规模控制。 　　与计算机连接，可组成多级分布式控制，实现控制与相结合。远程I/O也必须配备相应的通信接口模块。5．智能接口模块智能接口模块是一的计算机，它有自己的CPU、程序、存储器以及与PLC总线相连的接口。 　　它作为PLC的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调下地进行工作。PLC的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。6．编程装置编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。 　　它是、应用、PLC不可缺少的工具。编程装置可以是**编程器，也可以是配有**编程包的通用计算机。**编程器是由PLC厂家生产，该厂家生产的某些PLC产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。 　　**编程器有简易编程器和智能编程器两类。简易型编程器只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插在PLC的编程插座上，或者用**电缆与PLC相连，以方便编程和调试。 　　有些简易编程器带有存储盒，可用来储存用户程序，如三菱的FX-20P-E简易编程器。智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台**便携式计算机，如三菱的GP-80FX-E智能型编程器。它既可联机编程，又可脱机编程。 　　可直接输入和编辑梯形图程序，使用更加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。大多数智能编程器带有磁盘驱动器，提供录音机接口和打印机接口。**编程器只能对厂家的几种PLC进行编程，使用范围有限，价格较高。 　　同时，由于PLC产品不断更新换代，所以**编程器的生命周期也十分有限。因此，现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置，用户只要购买PLC厂家提供的编程和相应的硬件接口装置。这样，用户只用较少的投资即可高性能的PLC程序。 　　基于个人计算机的程序功能强大。它既可以编制、修改PLC的梯形图程序，又可以运行、打印文件、等。配上相应的还可实现数据采集和分析等许多功能。7.电源PLC配有开关电源，以供内部电路使用。 　　与普通电源相比，PLC电源的性好、抗能力强。对电网提供的电源度要求不高，一般允许电源电压在其额定值±15%的范围内波动。许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。8.其它外部设备除了以上所述的部件和设备外，PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。 　　EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。为了使调试好用户程序不易丢失，经常用EPROM写入器将PLC内RAM保存到EPROM中。PLC内部的半导体存储器称为内存储器。 　　有时可用外部的磁带、磁盘和用半导体存储器作成的存储盒等来存储PLC的用户程序，这些存储器件称为外存储器。外存储器一般是通过编程器或其它智能模块提供的接口，实现与内存储器之间相互传送用户程序。人/机接口装置是用来实现操作人员与PLC控制的对话。 　　半智能型CRT人/机接口装置可长期安装在控制台上，通过通信接口接收来自PLC的信息并在CRT上显示出来；而智能型终端人/机接口装置有自己的微处理器和存储器，能够与操作人员快速交换信息，并通过通信接口与PLC相连，也可作为的节点接入PLC网络。 　　简单、普遍的人/机接口装置由安装在控制台上的按钮、转换开关、拨码开关、指示灯、LED显示器、声光器等器件构成。对于PLC，还可采用半智能型CRT人/机接口装置和智能型终端人/机接口装置。

siemens PLC200的特殊标志位（）

 特殊标志位为用户提供一些特殊的控制功能及信息，用户对操作的一些特殊要求也要通过通知。特殊标志位分为只读区和可读可写区两部分。

    只读区特殊标志位，用户只能使用其触点，如：

    0.0    RUN监控，PLC 在RUN状态时，0.0总为1。

    0.1    初始化脉冲，PLC由STOP转为RUN时，0.1接通一个扫描周期。

    0.2    当RAM中保存的数据丢失时，0.2接通一个扫描周期。

    0.3    PLC 上电进入RUN时，0.3 接通一个扫描周期。

    0.4    该位提供了一个周期为1 min，占空比为0.5的时钟。

    0.5    该位提供了一个周期为1 S，占空比为0.5的时钟。

    0.6    该位为扫描时钟，本次扫描置1，下次扫描置0，交替循环。可作为扫描计数器的输入。

    0.7    该位指示CPU工作开关的位置，0=TERM，1=RUN。通常用来在RUN状态下启动口通信。

    可读可写特殊标志位用于特殊控制功能，如用于口设置的B30，用于定时中断时间设置的B34/B35，用于高速计数器设置的B36～B62，用于脉冲输出和脉冲调制的B66～B85等。

在S7-200 CPU中，计数器用于累计从输入端或内部元件送来的脉冲数。它有增计数器、减计数器及增/减计数器3种类型。由于计数器扫描周期的，当需要对高频计数时可以用高频计数器（HSC）。

计数器有以下两种寻址形式。

    ●当前值寻址：16位有符号整数，存储累计脉冲数。

    ●计数器位寻址：根据当前值和预置值的比较结果置位或者复位。同定时器一样，两种寻址使用同样的格式，即C+计数器编号。

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