可编程序控制器及应用-课件.ppt

1、可编程序控制器及应用可编程序控制器及应用 可编程序控制器及应用可编程序控制器及应用一、课程设置一、课程设置v34学时学时 实验实验4 学分学分2 专业方向课专业方向课(选修选修)二、教学内容二、教学内容1.了解了解PLC的硬件结构的硬件结构,工作原理工作原理.2.掌握软件指令系统和控制功能掌握软件指令系统和控制功能,软件编程技巧软件编程技巧.教材教材:廖常初廖常初.PLC编程及应用编程及应用 2版版.机工出版社机工出版社三、教学要求三、教学要求现代工业控制三大支柱（现代工业控制三大支柱（PLC;NC;ROBOT)之一。v成绩：平时成绩：平时20%（作业（作业10%、出勤、出勤10%）期末）期末

2、80%。目目 录录第第1章章 概概 述述v 定义v 分类v 特点v 应用领域v 国内外状况v 发展趋势第第1章章 概概 述述11 可编程序控制器的定义可编程序控制器的定义v可编程序控制器可编程序控制器(Programmable Controller)简称简称为为PC v可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Cntroller)。简称为简称为PLC v一一、可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史v20世纪世纪70年代前年代前 继电器接触器控制系统继电器接触器控制系统v优点：结构简单、价格低廉。优点：结构简单、价格低廉。v缺点：灵活性差、可靠性低。缺点：灵活

3、性差、可靠性低。v 1968年美国最大的汽车制造厂家年美国最大的汽车制造厂家通用汽车通用汽车公司公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本设想，业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本设想，即即v (1)能用于工业现场。能用于工业现场。v (2)能改变其控制能改变其控制“逻辑逻辑”，而不需要变动组成它的，而不需要变动组成它的元件和修改内部接线。元件和修改内部接线。v (3)出现故障时易于诊断和维修。出现故障时易于诊

4、断和维修。v 1969年，美国数字设备公司年，美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上研制出了世界上第一台第一台PLC。并在。并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。公司汽车生产线上首次应用成功。（逻辑、计时、计数）（逻辑、计时、计数）1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC国际电工委员会（IEC）于 1982.11月;1985.1和987.2发布了可编程序控制器标准草案的第1，2，3稿。在第3稿中对可编程序控制器作了如下的定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，可编程序控制器是一种数字运算操作的

5、电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的专为在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，控制各种类型的机数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计其功能的原则设计。”v定义强调了PLC是：v

6、1 数字运算操作的电子系统数字运算操作的电子系统也是一种计算也是一种计算机机v 2 专为在工业环境下应用而设计专为在工业环境下应用而设计v 3 面向用户指令面向用户指令编程方便编程方便v 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作v 5 数字量或模拟量输入输出控制数字量或模拟量输入输出控制v 6 易与控制系统联成一体易与控制系统联成一体v 7 易于扩充易于扩充v v1.2 v（1）按）按 IO点数分类点数分类vIO点数小于点数小于 32为微型为微型PLC；vIO点数在点数在32128为微小型为微小型PLC；vIO点数在点数在128256为为小型小型PLC；

7、vIO点九在点九在2561024为为中型中型PLC；vIO点数大于点数大于1024为为大型大型PLC；vIO点数在点数在4000以上为超大型以上为超大型PLC。v以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限不点数，且划分界限不是固定不变的。是固定不变的。（2）按结构形式分类）按结构形式分类整体式整体式PLC：又称单元式或箱体式。整体式又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱部件都集中装在一个机箱内。一般小型内。一般小型PLC采用这种结构。采用这种结构。模块式模块式PLC：将将PLC各部分分成若干个单独的模各部分分成若干个单独的模块，

8、如块，如 CPU模块、模块、I0模块、电源模块和各种功模块、电源模块和各种功能模块。模块式能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结采用模块式结构，有的小型构，有的小型PLC也采用这种结构。也采用这种结构。有的有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为将整体式和模块式结合起来，称为叠装叠装式式PLC。电源模块CPU模块底 板IO模块模块式模块式1.3 PLC的特点优点：1编程方法简单易学编程方法简单易学2可靠性高可靠性高,抗干扰能力强抗干扰能力强 3通用性强通用性强4系统的设计、安装、调试工作量少系统

9、的设计、安装、调试工作量少 5维修工作量小，维修方便维修工作量小，维修方便6体积小，能耗低体积小，能耗低 v1.主要是主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。相同。v2.编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。互不兼容。vSIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基等公司已经开发出以

10、个人计算机为基础，在础，在Windows平台下，结合平台下，结合IEC11313国际国际标准的新一代开放体系结构标准的新一代开放体系结构的PLC。1.4 PLC的应用领域的应用领域 PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。经验表明，80 以上的工业控制可以使用PLC来完成。主要有以下几个方面：1.数字量逻辑控制数字量逻辑控制2.运动控制运动控制3.闭环过程控制闭环过程控制4.数据处理数据处理5.通信联网通信联网1.4 PLC的国内外现状的国内外现状v1969年美国研制出世界上第一台PLC以后，日本、德国、法

11、国等国相继研制了各自的PLC。v70年代中期，PLC进入了实用化阶段。v70年代末和 80年代初，PLC进入了成熟阶段。美国PLC发展得最快：v1984年有48家，生产150多种PLC；v1987年有63家，生产243种PLC；v1996年有70余家，生产近300种PLC。v著名厂家有AB（AllenBradley）艾伦一布拉德利公司，MODICON莫迪康公司，GEFSNUC公司，TI（Texas Instrument）德州仪器公司，WESTHOUSE Electric西屋电气公司，IPM（International Parallel Machines）国际并行机器公司等。欧洲PLC的厂家有6

12、0余家:西门子（Siemens）于1973年研制出第一台PLC。v法国的TE(Telemecanique）(施耐德）v瑞士的Selectron公司等。1971年，日本从美国引进PLC技术，由日立公司研制成功日本第一台PLC。日本生产PLC的厂家有40余家：v三菱电机(MITSUBISHI),欧姆龙(OMRON),v富士电机（Fuji Electric）,东芝（TOSHIBA）,v光洋（KOYO),松下电工（MEW）,v和泉（IDEC）,夏普(SHARP）,v安川等公司。我国在 70年代末和 80年代初开始引进PLC。我国早期独立研制PLC的单位有：北京机械工业自动化研究所，上海工业自动化仪表研

13、究所，大连组合机床研究所，成都机床电器研究所，中科院北京计算机所及自动化所，长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司，上海自力电子设备厂等单位。以上诸单位都没有形成规模化生产v辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产PLC；v无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC;v中美合资的厦门 AB公司生产的PLC；v上海香岛机电公司引进技术生产的PLC;v上海OMRON公司;v西安Siemens公司等。1.5PLC的发展趋势v（1）向高速度、大存储容量方向发展 （CPU处理速度nS级；内存2M字节）v（2）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型）v（3）产品更加规范化、标准化（硬件、软件兼容的PLC

14、）v（4）分散型、智能型、与现场总线兼容的I0v（5）加强联网和通信的能力v（6）控制的开放和模块化的体系结构OMAC（open Modular Architecture for Control 1993年中国PLC市场排行榜上的世界十大厂家：美国 AB公司（AllenBradley）德国西门子公司（Siemens）美国GEFanuc公司美国的莫迪康（Modicon）和法国的TE电器公司日本欧姆公司（OMRON）日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI）日本富士电机株式会社（Fuji Electric）日本东芝公司（TOSHIBA）日本的光洋电子（KOYO）和中国的华光电子(CKE）日本松下

15、电工株式会社（MEW）：Matsushita Electric Works Ltd）根据美国 Automation Research Co（ARC）的商情调查，在1994年PLC市场上，最大的5家PLC制造商是:SIEMENS，AllenBradly，（Rockwell)AEG Schneider，三菱电机,OMRON(立石电机）（1996年中国PLC市场）第二章第二章PLCPLC基本组成和工作原理基本组成和工作原理 PLC的基本组成PLC的工作原理的工作原理2.1 PLC的基本组成的基本组成v1.中央处理单元（中央处理单元（CPU）：）：(1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令从程序存

16、储器读取程序指令，编译、执行指令(2)将各种输入信号取入将各种输入信号取入(3)把运算结果送到输出端把运算结果送到输出端(4)响应各种外部设备的请求响应各种外部设备的请求 v（1）通用处理器：8086、80286、80386v（2）单片机芯片：8031、8096v（3）位片式微处理器：AMD-2900v小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPUv中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPUv大型PLC多采用高速位片式微处理器v2.存储器存储器：v作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。v系统程序：决定系统程序：决定PLC的基本智能，由厂家的基本智能，由厂

17、家设计，并存入设计，并存入ROM、EEPROM。用户不能。用户不能修改。修改。v用户程序：根据要求，用用户程序：根据要求，用PLC的编程语言，的编程语言，编制的程序，用户用编程器写入编制的程序，用户用编程器写入RAM或或EEPROM。类型类型 (1)随机存取存储器随机存取存储器(RAM)用户可以用编程装置读用户可以用编程装置读出出RAM中的内容，也可中的内容，也可以将用户程序写入以将用户程序写入RAM，它是易失性的存储器，它是易失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。它的电源中断后，储存的信息将会丢失。(2)只读存储器只读存储器(ROM)ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易的内容

18、只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。ROM一般用来存放可编程序控制器的系统程序。一般用来存放可编程序控制器的系统程序。(3)可 电 擦 除 可 编 程 的 只 读 存 储 器可 电 擦 除 可 编 程 的 只 读 存 储 器(EEPROM)它是非易失性的，但是可以用编程装置它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程兼有对它编程兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比间比RAM长得多。长得多。EEPROM用来存放用户用来存放用户程序和需长

19、期保存的重要数据。程序和需长期保存的重要数据。3.输入、输出接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。输出三种形式：继电器-低速大功率 可控硅-高速大功率 晶体管-高速小功率（1）输入接口电路：）输入接口电路：采用采用光电耦合器，防止强电干扰。光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流电源直流电源输入端子输入端子+P

20、LCXn+24V发光二极管发光二极管继电器输出继电器输出（2）输出接口电路：）输出接口电路：以以继电器形式为例继电器形式为例：PLC内内部部电电路路内内部部电电路路J+交流电源或交流电源或直流电源直流电源YCOM-4.电源单元v把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。源。v有的电源单元还向外提供有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供隔离直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。可编可编程序控制器使用程序控制器使用220V交流电源或交流电源或24V直流电源。内直流电源。内部的开关电源为

21、各模块提供部的开关电源为各模块提供DC 5V、12V、24V等直流电源。等直流电源。可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。各种接口、高功能模块：各种接口、高功能模块：便于扩展便于扩展 小型机：小型机：一体机。有接口可扩展。一体机。有接口可扩展。Power in a Small Package!电源模块CPU模块IO模块底 板中、大型机：中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。编程设备可以是

22、专用编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可的手持式的编程器；也可以是安装了专门的编程通以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。讯软件的个人计算机。5.编程设备编程设备用户可以通过键盘输用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运入和调试程序；另外在运行时，还可以对整个控制行时，还可以对整个控制过程进行监控。过程进行监控。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4

23、(DELT)CLR手持式的编程器手持式的编程器1）.手持式编程器：不能直接输人和编辑手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。因此又叫做指令编程器。2）.编程软件编程：在屏幕上直接生成和编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。的相互转换。PLC的物理结构PLC的外部接线2.2 2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理2.2.1可编程序控制器的工作模式可编程序控制

24、器的工作模式工作模式工作模式：STOP：创建和编辑用户程序，设置创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功的硬件功能，并可下栽到能，并可下栽到PLC。RUN:执行用户程序实现控制功能。执行用户程序实现控制功能。改变工作模式改变工作模式:1.用模式开关用模式开关2.用编程软件用编程软件3.在程序中插入在程序中插入stopPLC在在RUN状态时，执行一次的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其状态时，执行一次的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为典型值为1100ms。2.2.2PLC的工作原理建立I/O映像区输入点总有输入映象区的某一输入点总有输入映象区的某一位与之相对应位与之相对应 I/O映象区的

25、大小与系统控映象区的大小与系统控制的规模有关制的规模有关 PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区对应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上对应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。PLC在执行用户程序时所需在执行用户程序时所需“输入继电器输入继电器”、“输出继输出继电器电器”的数据取用于的数据取用于I/O映象区，而不直接与外部设备发映象区，而不直接与外部设备发生关系生关系。PLC工作过程定期检查用户程序存储器、定期检查用户程序存储器、I/O单元的连接、单元的连接、I/O总线是否正常，定期复位监控定时器总线是否正常，定

26、期复位监控定时器WDTPLC之间以及之间以及PLC与与PC之间；之间；PLC与其他带与其他带微处理器的智能装置通信微处理器的智能装置通信编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机 以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果存入输出映象区对应位中存入输出映象区对应位中 扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区；扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区；结果存入输出映象区，直至传送到外部被控设结果存入输出映象区，直至传送到外部被控设备。备。清除内部继电器区，复位定时器等，并进行自诊清除内部继电器区，复位定时器等，并进行自诊断，

27、对电源、断，对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进内部电路、用户程序的语法进行检查。行检查。用户程序的循环扫描过程 可编程序控制器对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段。输入、输出延迟响应 输入电路滤波时间，它由输入电路滤波时间，它由RC滤波电路的时间常数决定。滤波电路的时间常数决定。改变时间常数可调整输入延迟时间。改变时间常数可调整输入延迟时间。PLC循环扫描的工作方式循环扫描的工作方式 用户程序中语句的安排用户程序中语句的安排 PLC对输入采样、输出刷新的集中处理方式对输入采样、输出刷新的集中处理方式 输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方

28、式有关。输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。继电器输出方式的滞后时间为继电器输出方式的滞后时间为10ms左右；双向晶闸管输出左右；双向晶闸管输出方式，在接通负载时滞后时间约为方式，在接通负载时滞后时间约为1ms，切断负载时滞后，切断负载时滞后时间小于时间小于10ms；晶体管输出方式的滞后时间小于；晶体管输出方式的滞后时间小于1ms。是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。CPU读读输输入入输入输出延迟时

29、间最短响应时间输入输入/输输出刷出刷新时新时间间最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间CPU读读输输入入输入输入/输输出刷出刷新时新时间间输入输出延迟时间最长响应时间最长响应时间=输入延迟时间+两个扫描时间+输出延迟时间2.3 S7-2002.3 S7-200系列可编程序控制器系列可编程序控制器S7-200 CPU1.基本单元(S7-200 CPU模块)基本单元（S7-200CPU模块）也称为主机，它包括一个中央处理单元（CPU）、电源、数字量输入输出单元。基本单元可以构成一个独立的控制系统。组成vCPU模块的顶部端子盖内：电源及输出端子v底部端子盖内：输入端子及传感器电源 v

30、中部右侧前盖内：CPU工作方式开关 （RUN/STOP）、模拟调节电位器和扩展I/O接口 v左侧：状态指示灯LED、存储卡、及通讯 口 v状态指示灯状态指示灯 显示CPU的工作方式、本机 I/O的状态、系统错误状态。存储卡（EEPOM卡）可以存储CPU程序。vRS-485的串行通讯端口的串行通讯端口 PLC主机实现人一机对话、机机对话的通道。实现PLC与上位计算机的连接，实现PLC与PLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。v扩展接口扩展接口 PLC主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。（主机与扩展模块）（主机与扩展模块）

31、2.个人计算机（PC）或编程器 个人计算机（PC）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。要求个人计算机CPU为80586或更高的处理器，16M内存（最低要求为：CPU80486，8M内存）。3STEP7-Micro/WIN32编程软件 STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本基本功能功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。编程软件的使用环境使用环境：支持Windows的应用软件。4通讯电缆通讯电缆 通讯电缆是PLC用来与个人计算机（PC）实现通讯的。可以用PC/PPI电缆（RS232RS485），也可用一个通讯处理

32、器（CP）和多点接口（MP1）电缆，或者用一块MPI卡及随MP1卡提供的一根通讯电缆。5人机界面人机界面 人机界面人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。基本功能v操作员面板和触摸屏：过程状态和过程控 制的可视化。可以用Protool软件组 态它们的显 示与控制功能 v文本显示器：文本显示和实施操作。还可以扩展PLC的输入、输出端子数2.3.2S7-200PLC主机简介主机简介v S7-200 CPU22X系列产品：系列产品：CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU226模块、C

33、UP226XM模块。v CPU226模块I/O总点数总点数为40点（24/16 点），可带7个扩展模块；v 用户程序存储器容量容量为6.6K字；v 内置高速计数器，具有PID控制的功能；v 有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口；v 具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议的通讯能力。CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41.32M 1.5 1.62.

34、32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC120/240 VAC2.3.3 S7-200 PLC的接口模块的接口模块 S7-200 PLC的接口模块有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。一、数字量模块数字量模块1.数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号（ON/OFF）。输入设备输入设备：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。a.直流输入模块外部接线图：.2.3.6.71M.0.12M.4.5.+直流输入模块（EM221 824VDC）有8个数字量输入端子。接线图中，8个数字量输入点分成2组。1M、2M分别是2组

35、输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个24VDC电源。b交流输入模块外部接线图：ON 0N4NNL1NL1.0 1N 1N.1 2N 2N.2 3N 3N.3.4 5N 5N.5 6N 6N.6 7N 7N.7有8个分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用二个接线端子。它们各自使用1个独立的交流电源（由用户提供）。这些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分隔式的）2.数字量输出模块 分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指

36、示灯等。每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。a.直流输出模块外部接线图：.1M 1L+.0.1.2.32M 2L+.4.5.6.7+直流输出模块（EM222 824VDC），有8个数字量输出点，接线图中8个数字量输出点分成2组。1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V的电流。b交流输出模块 外部接线图：NL1OLL1N.0.44-11OL4L1L1L.I2L2L.23L5L5L.56L6L.67L 交流输出模块交流输出模

37、块（EM2228120V/230VAC），有8个分隔式数字量输出点，接线图中每个输出点占用二个接线端子，且它们各自都由用户提供一个独立的交流电源，这些交流电源可以不同相。c.交、直流输出模块（继电器输出方式）外部接线图：交直流输出模块（EM222 8继电器）有8个输出点，分成2组，1L、2L是每组输出点的公共端。每组需用户提供一个外部电源（可以是直流或交流电源）。M.3.7.2.6L(+)N(-).1L.0.1L+2L.4.5L(+)N(-)3 数字量输入输出模块v组合模块或输入输出模块组合模块或输入输出模块：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点。v特点特点：使系统配置更加灵活v例如例

38、如：若有CPU 226：主机I/O 24/16；欲扩展至27/19；缺 3/3；配 I/O 4/4。数字量输入输出模块的输入电路及输出电路的类型与上述介绍的相同。在同一块模块上，输入、输出电路类型的组合有多种多样，用户可根据控制需求选用。二、模拟量模块（二、模拟量模块（A/D）模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块。1.模拟量输入模块（A/D）作用作用：PLC只能接收数字量信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模/数（A/D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数（A/D）转换。组成组成

39、滤波内部电路A/D光电耦合v由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组成。v光电耦合器起防止电磁干扰的作用。v对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器。使用及特性使用及特性 v一般先用信号变送器把它们变换成统一的标准信号（如4-20mA的直流电流信号，1-5V的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块。v模拟量输入模块（EM231）具有4个模拟量输入通道。外部接线图：外部接线图：模块上部共有12个端子，每3个点为一组，共4组。每组可作为一路模拟量的输入通道（电压信号或电流信号），电压信号用两个端子（A+、A），电流信号用3个端子（RC，C+，C），

40、其中RC与C+端子短接。未用的输入通道应短接（B+、B）。该模块需要直流24V供电（M、L+端）。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电，也可由用户提供外部电源。右端分别是校准电位器和配置DIP设定开关。2.模拟量输出模块（D/A）模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器D/A和信号驱动等环节组成。光电耦合器防止电磁干扰。内部电路驱动信号光电耦合D/A外部接线图：左端起的每3个点为一组，共二组。每组可作为一路模拟量输出（电压或电流信号）。第一组V0端接电压负载、I0端接电流负载，M0为公共端。第二组的接法与第一组类同。该模块需要直流24V供电。3.模拟量输入输出模块（EM235）v

41、EM235具有4个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道。v模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，技术参数基本相同。v电压输入范围有所不同，单极性为010V、05V、01V、0500mv、0100mv、050mv。双极性为10V、5V、2.5V、1V、500mV、250mv、100mv、50mv、25mv。v该模块的模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块。技术参数也基本相同。v该模块需要直流24V供电。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电。也可由用户提供外部电源。2.3.4 本机本机I0与扩展与扩展lO 本本机机IO有固定的地址，扩展有固定的地址，扩展I0点的地址由模点的地址

42、由模块的类型和模块在同类块的类型和模块在同类IO模块链中的位置来决定。模块链中的位置来决定。规则：规则：1）同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。）同类型输入或输出点的模块进行顺序编址。2）数字量）数字量I0模块的地址以字节模块的地址以字节(8位位)为单位，为单位，未用的位不会分配给未用的位不会分配给I0链中的后续模块。链中的后续模块。3）模拟量扩展模块以）模拟量扩展模块以2字节递增的方式来分配地字节递增的方式来分配地址。址。CPU224的的I0地址分配举例。地址分配举例。第第3 3章可编程序控制器程序设计基础章可编程序控制器程序设计基础PLCPLC的编程语言与程序结构的编程语言与程序结构存储

43、器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式位逻辑指令位逻辑指令定时器与计数器指令定时器与计数器指令3 31 1 可编程序控制器的编程语言与程序结构可编程序控制器的编程语言与程序结构3.1.1 可编程序控制器编程语言的国际标准可编程序控制器编程语言的国际标准1994年年5月月 可编程序控制器标准可编程序控制器标准(IECll31).组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户指南和通信。指南和通信。编程语言标准。编程语言标准。(IECll313)(1)顺序功能图顺序功能图(Sequential Function Chart)。(2)梯形图梯形

44、图(Ladder Diagram)。(3)功能块图功能块图(Function Block Diagram)。(4)指令表指令表(Instruction List)。(5)结构文本结构文本(structured Text)1顺序功能图顺序功能图(SFC)这是一种位于其他编程语言之上的图形语这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。言，用来编制顺序控制程序。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作是顺序功能图中的三种程。步、转换和动作是顺序功能图中的三种

45、主要元件。可以用顺序功能图来描述系统的主要元件。可以用顺序功能图来描述系统的功能。功能。2梯形图(LAD)组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。特点特点:1）沿用继电器这一名称，但不是真实）沿用继电器这一名称，但不是真实 继电继电器，而是软件中编程元件。器，而是软件中编程元件。2）假想的）假想的“能流能流”(POWeY Flow)，从左向从左向右流动。右流动。3）逻辑解算，从左至右，从上至下。）逻辑解算，从左至右，从上至下。4）线圈放在最右边，触点可无限次使用。）线圈放在最右边，触点可无限次使用。v 3功能块图功能块图(FBD)v 4语句表（语句表（S

46、TL）v 指令表程序：一种与微机的汇编语言指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。中的指令相似的助记符表达式。v 5结构文本结构文本(ST)v 结构文本结构文本(ST)是为是为IECll313标准创标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。写的程序非常简洁和紧凑。32存储器的数据类型与寻址方式存储器的数据类型与寻址方式321数据在存储器中存取的方式数据在存储器中存取的方式 1位、字节、字和双字位、字节、字和双字位位(bit)：二进制数的二进制数的1位只

47、有位只有O和和1两种不同的两种不同的取值。取值。字节字节(Byte)：8位二进制数组位二进制数组成成1个字节。个字节。字字(Word)：两个字节。两个字节。双字双字（Double Word）：）：两个字。两个字。2数据的存取方式数据的存取方式 I3.2 IB3(图图3-5)。VBl00 VWl00 VDl00322不同存储区的寻址不同存储区的寻址 1输入过程映像寄存器输入过程映像寄存器(I)(I0.0-I15.7)，在每个扫描周期的开始，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。寄存器中。I、O、V、M、S、SM、L均

48、可按位、字节、均可按位、字节、字和双字来存取字和双字来存取v2输出过程映像寄存器输出过程映像寄存器(Q)v(QO.OQ15.7)，在扫描周期的末尾，在扫描周期的末尾，CPU将将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载后者驱动外部负载。v3变量存储区变量存储区(v)v 程序执行的过程中存放中间结果，或用来程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。保存与工序或任务有关的其他数据。4位存储区位存储区(M)(MO.0M31.7)作为控制继电器用来存储中作为控制继电器用来存储中间操作状态或其他控制信息间操作状态或其他控制信

49、息。5特殊存储器特殊存储器(SM)特殊存储器用于特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息，与用户之间交换信息，如如SMO.O、SMO.l、SMO.4和和SMO.5 6局部存储器局部存储器(L)S7-200有有64个字节的局部存储器，其中个字节的局部存储器，其中60个个可以作为暂时存储器，或给子程序传递参数。可以作为暂时存储器，或给子程序传递参数。7定时器存储区定时器存储区(T)S7-200有三种时基增量分别为有三种时基增量分别为1ms、lOms和和lOOms定时器，定时器的当前值寄存器是定时器，定时器的当前值寄存器是16位有位有符号整数，用于存储定时器累计的时基增量符号整数，用于存储定时器累计的

50、时基增量，定时定时器位用来描述定时器的延时动作触电状态。器位用来描述定时器的延时动作触电状态。8计数器存储区计数器存储区(c)计数器用来累计其计数输入端脉冲电平由低到计数器用来累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数，高的次数，CPU提供加计数器、减计数器和加减计提供加计数器、减计数器和加减计数器。数器。9顺序控制继电器顺序控制继电器(s)顺序控制继电器顺序控制继电器(SCR)位用于组织机器的顺序操位用于组织机器的顺序操作，作，SCR提供控制程序的逻辑分段提供控制程序的逻辑分段。10模拟量输入模拟量输入(AI)S7-200将现实世界连续变化的模拟量将现实世界连续变化的模拟量(如温度、压如温度、压