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第1章  可編程序控制器綜述

      ( PLC 的發(fā)展與應(yīng)用 )

1.1 可編程序控制器產(chǎn)生與發(fā)展

1.2 可編程序控制器的特點(diǎn)與分類

1.3 可編程序控制器的組成與工作過程

1.4 可編程序控制器的硬件基礎(chǔ)

1.5 可編程序控制器的軟件基礎(chǔ)

1.6 可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

1.7 可編程序控制器

1.1  可編程序控制器產(chǎn)生與發(fā)展

      可編程序控制器廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制。它通過用戶存儲的應(yīng)用程序來控制生產(chǎn)過程，具有可靠性高、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)�？删幊绦�

控制器是把計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，為工業(yè)自動化提供的幾乎完美的現(xiàn)代化自動控制裝置。

1.接線程序控制系統(tǒng)

     在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中，許多自動控制設(shè)備、自動化生產(chǎn)線，均需要配備電氣控制裝置。

    電氣控制裝置的輸入信號有按鈕、開關(guān)、時(shí)間繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器、過流過壓繼電器；電氣控制裝置的輸出信號有接觸器、繼電器、電

磁閥。這些信號只有閉合與斷開兩種工作狀態(tài)。這類物理量被稱為開關(guān)量或數(shù)字信號。

    另一類設(shè)備，其輸入信號是壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等信號，輸出信號是伺服電機(jī)、電動閥、距離、速度等控制信號。這類物理量是一

種連續(xù)變化量，叫做模擬量或模擬信號。

    

  以往的電氣控制裝置主要采用繼電器、接觸器或電子元件來實(shí)現(xiàn)，由連接導(dǎo)線將這些器件按照一定的工作程序組合在一起，以完成一定的控制功能，這

種控制叫做接線程序控制。

      接線程序控制的電氣裝置體積大，生產(chǎn)周期長，接線復(fù)雜，故障率高，可靠性差�？刂乒δ苈约幼儎樱�就需重新組合、改變接線。

2 .可編程序控制器產(chǎn)生

      1968年，美國通用汽車公司（GM）為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，提出一種設(shè)想：把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用、靈活等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的

簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置。這種通用控制裝置把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡化，采用面向控制

過程、面向?qū)ο蟮恼Z言編程。使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用，并提出十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)。

   美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)這一設(shè)想，于1969年研制成功了第一臺可編程序控制器PDP—14，并在汽車自動裝配線上試用獲得成功。該設(shè)備用計(jì)算機(jī)

作為核心設(shè)備。其控制功能是通過存儲在計(jì)算機(jī)中的程序來實(shí)現(xiàn)的，這就是人們常說的存儲程序控制。由于當(dāng)時(shí)主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故

稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）。

     

進(jìn)入80年代，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，也使得可編程序控制器逐步形成了具有特色的多種系列產(chǎn)品。系統(tǒng)中不僅使用了大量的開關(guān)量，也

使用了模擬量，其功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的應(yīng)用范圍。故稱為可編程序控制器（Programmable  Controller，簡稱PC）。但由于PC容易和個(gè)

人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，所以人們還沿用PLC作為可編程控制器的英文縮寫名字。 3.存貯程序控制系統(tǒng)

例如，有兩個(gè)開關(guān)K1、K2。控制要求，只有兩個(gè)開關(guān)都接通時(shí)小燈D1

才亮。當(dāng)D1亮２秒鐘后

小燈D2開始亮。當(dāng)開關(guān)

K3切斷時(shí)兩個(gè)小燈就同

時(shí)熄滅。

1) 接線程序控制

2）存貯程序控制

（PLC控制）

4 .可編程序控制器發(fā)展

      同計(jì)算機(jī)的發(fā)展類似，目前可編程序控制器正朝著兩個(gè)方向發(fā)展。

  一是朝著小型、簡易、價(jià)格低廉的方向發(fā)展。

      如OMRON公司的CQM1、 SIEMENS公司的S7-200一類可編程序控制器。

    這種可編程序控制器

  可以廣泛地取代繼電器

  控制系統(tǒng)，用于單機(jī)控

  制和規(guī)模比較小的自動

  化生產(chǎn)線控制。

二是朝著大型、高速、多功能和多層分布式全自動網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

      這類可編程序控制器一般為多處理器系統(tǒng)，有較大的存儲能力和功能很強(qiáng)的輸入輸出接口。系統(tǒng)不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，還具備數(shù)

值運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄顯示、計(jì)算機(jī)接口、數(shù)據(jù)傳送等功能，還能進(jìn)行中斷控制、智能控制、過程控制、遠(yuǎn)程控制等。

  通過網(wǎng)絡(luò)

  可以與上

  位機(jī)通訊，

  配備數(shù)據(jù)

  采集系統(tǒng)、

  數(shù)據(jù)分析

  系統(tǒng)、彩

  色圖像系

  統(tǒng)的操縱

  臺，可以

  實(shí)現(xiàn)自動

  化工廠的

  全面要求。

     

1. 2 可編程序控制器的特點(diǎn)與分類

      國際電工委員會（IEC）對可編程序控制器作了如下的規(guī)定：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它

采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各

種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備、都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”這段話完全道出了可

偏程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。

1. 可編程序控制器的特點(diǎn)

      可編程序控制所以被廣泛使用，是由它的突出的特點(diǎn)和優(yōu)越的性能分不開的。歸納起來，可編程序控制器主要具有以下特點(diǎn)。

  · 可靠性高

     例如三菱Ｆ１和Ｆ２可編程序控制器平均無故障時(shí)間可以達(dá)到30萬小時(shí)（約34年）。

  · 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

       在環(huán)境溫度-20℃~65℃、相對濕度為35％~85％情況下可正常工作。

  · 靈活通用

  · 使用方便、維護(hù)簡單

   整個(gè)連接過程僅需要一把螺絲刀即可完成。

2. 可編程序控制器的分類

            可編程序控制器是由現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。一般來說可以從三個(gè)角度對可編程序控

制器進(jìn)行分類。其一是從可編程序控制器的控規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類。

 (1) 按控制規(guī)模分類

   可編程序控制器可以分為大型機(jī)、中型機(jī)和小型機(jī)。

· 小型機(jī) :     小型機(jī)的控制點(diǎn)一般在256點(diǎn)之內(nèi),適合于單機(jī)控制或小型

           系統(tǒng)的控制。  

日本OMRON公司  CQM1

    處理速度       0.5~10ms/ 1k字

    存貯器     3.2~7.2k       

        數(shù)字量192點(diǎn)，模擬量44路

德國SIEMENS      S7-200  

    處理速度   0.8~1.2ms        

    存貯器     2k           

        數(shù)字量248點(diǎn)，模擬量35路 

· 中型機(jī):  中型機(jī)的控制點(diǎn)一般不大于2048點(diǎn),可用于對設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對多個(gè)下一級的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)

的控制。

日本OMRON公司  C200HG

    處理速度       0.15~ 0.6 ms/ 1k字

    存貯器     15.2~31.2k       

        數(shù)字量1184點(diǎn)

德國SIEMENS      S7-300  

    處理速度   0.8~1.2ms        

    存貯器     2k           

        數(shù)字量1024點(diǎn)，模擬量128路 

       網(wǎng)絡(luò)    PROFIBUS

                   工業(yè)以太網(wǎng)

                     MPI

· 大型機(jī)

大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于2048點(diǎn),不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。它不僅可用于對設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對多個(gè)下一級的可編

程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。

日本富士公司  F200    處理速度 2.5ms / 1k字

              存貯器32k            I/O點(diǎn)3200

日本OMRON    CV2000  處理速度 0.125ms / 1k字

              存貯器62k            I/O點(diǎn)2048

德國SIEMENS  S7-400   

                           處理速度 0.3ms / 1k字

             存貯器512k

                           I/O點(diǎn)12672

德國AEG          A500處理速度

                1.3ms / 1k字

             存貯器62k 64k

                           I/O點(diǎn)5088

（2）按控制性能分類

   可編程序控制器可以分為高檔機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)。

· 低檔機(jī)

      這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。

      比如，日本OMRON公司生產(chǎn)的C60P就屬于這一類。

· 中檔機(jī)

      這類可編程序控制器，具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運(yùn)算。工

作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

      比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。

· 高檔機(jī)

      這類可編程序控制器，具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和PID運(yùn)算，還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣

運(yùn)算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一

般做主站使用。

      比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。 （2）按結(jié)構(gòu)去劃分

· 整體式

         

   整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)都集成在一個(gè)單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個(gè)基本單元就是一臺完整的PLC�？刂泣c(diǎn)

數(shù)不符合需要時(shí)，可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。

· 組合式

             組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成若干個(gè)模塊，如

CPU模塊、輸入模塊、

輸出模塊、電源模塊等

等。其中各模塊功能比

較單一，模塊的種類卻

日趨豐富。比如，一些

可編程序控制器，

除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點(diǎn)是CPU、輸

入、輸出均為獨(dú)立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點(diǎn)選型自由、安裝調(diào)試、擴(kuò)展、維修方便。

· 疊裝式

            疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點(diǎn)搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。其特

點(diǎn)是CPU自成獨(dú)立的基本單元（由CPU和一定的I/O點(diǎn)組成），其它I/O模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時(shí)不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接，各個(gè)單元可以一

個(gè)個(gè)地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。

例：SIEMENS  S7系列PLC分類

小型機(jī) :

中型機(jī):

大型機(jī)

1.3  可編程序控制器的組成與工作過程

    1．可編程序控制器的組成

· 中央處理單元（CPU）

      是系統(tǒng)的核心部

  件，是由大規(guī)�；虺�

  大規(guī)模的集成電路微

  處理芯片構(gòu)成，

  主要  完成運(yùn)算和控

  制任務(wù)，可以接收并

  存貯從編程器輸入的

  用戶程序和數(shù)據(jù)。

      進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，

  用掃描的方式接收輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，從內(nèi)存逐條讀取用戶程序，通過解釋后按指令的規(guī)定產(chǎn)生控制信號。執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、比較和變換等

處理過程。完成用戶程序所設(shè)計(jì)的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制輸出設(shè)備。可編程序控制器中的中央處理單元多數(shù)使用８位到32位字長的單片

機(jī)。

· 存貯器單元

      按照物理性能存貯器可以分為兩類。

      隨機(jī)存貯器（RAM）由一系列寄存器陣組成，每位寄存器可以代表一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，在剛開始工作時(shí)，它的狀態(tài)是隨機(jī)的，只有經(jīng)過置“１”或

清“０”的操作后，它的狀態(tài)才確定。若關(guān)斷電源，狀態(tài)丟失。這種存貯器可以進(jìn)行讀、寫操作，主要用來存貯輸入輸出狀態(tài)，計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)以及系統(tǒng)組態(tài)參

數(shù)。為防止斷電后數(shù)據(jù)丟失，可采用后備電池進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)。

    

  只讀存貯器有兩種。一種是不可擦除ROM，這種存貯器只能寫入一次，不能改寫。另一種是可擦除EPROM和E2PROM ，這種存貯器經(jīng)過擦除以后還可以

重寫。其中EPROM只能用紫外線擦除內(nèi)部信息，E2PROM 可以用電擦除內(nèi)部信息。只讀存貯器主要用來存貯程序。

· 電源單元

    

  可編程序控制器配有開關(guān)電源，電源的交流輸入端一般都有脈沖吸收電路，交流輸入電壓范圍－般都比較寬，抗干擾能力比較強(qiáng)。有些可編程序控制器

還配有大容量電容作為數(shù)據(jù)后備，停電可以保持50小時(shí)。

      一般直流５Ｖ電源供可編程序控制器內(nèi)部使用，直流24Ｖ電源供輸入輸出端和各種傳感器使用。

· 輸入輸出單元

      輸入單元用于處理輸入信號，對輸入信號進(jìn)行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等，把輸入信號的邏輯值安全可靠地傳遞到可編程序控制器內(nèi)部。輸入單元有直流輸入模塊、交流輸入模塊和交直流輸入模塊。

      輸出單元用于把用戶程序的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出到可編程序控制器外部，輸出單元具有隔離PLC內(nèi)部電路和外部執(zhí)行元件的作用，還具有功率放大的作用。輸出單元有晶體管輸出模塊、可控硅輸出模塊和繼電器輸出模塊。

      功能模塊是一些智能化了的輸入和輸出模塊。比如，溫度檢測模塊、位置檢測模塊、位置控制模塊、PID控制模塊等。

      中央處理單元與輸入輸出設(shè)備的連接，是由輸入單元和輸出單元完成的。

· 接口單元

     接口單元包括擴(kuò)展接口、編程器接口、存貯器接口和通訊接口。

· 外部設(shè)備

   可編程序控制器的外部設(shè)備主要有編程器、文本顯示器、操作面板、打印機(jī)等等。

PLC最主要的方式是周期掃描方式。

可以細(xì)分成下面幾個(gè)過程。

· 上電處理過程

     PLC上電后，要進(jìn)行

  上電的初始化處理。

  占用的時(shí)間為T0 。

· 共同處理過程

  共同處理的主要任務(wù)是復(fù)位監(jiān)視計(jì)時(shí)器、檢查I/O總線、檢查掃描周期、檢查程序存儲器。該過程占用的時(shí)間為T1 。

· 通訊服務(wù)過程

    當(dāng)PLC和微機(jī)構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)或由PLC構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要有通訊服務(wù)過程。該過程占用的時(shí)間為T2 。

· 外設(shè)服務(wù)過程

    當(dāng)PLC接有外部設(shè)備如編程器、打印機(jī)等，則需要進(jìn)行外設(shè)服務(wù)過程。該過程占用的時(shí)間為T3 。

· 程序執(zhí)行過程

  該過程用于執(zhí)行用戶程序。從輸入映像區(qū)讀入輸入信息，根據(jù)用戶程序進(jìn)行運(yùn)算操作，并向輸出映像區(qū)送出控制信息。該過程占用的時(shí)間為T4。顯然T4

和PLC的速度、用戶程序長短及指令種類有關(guān)。

· I/O刷新過程

    這個(gè)過程可分為輸入信號刷新和輸出信號刷新。輸入信號刷新為輸入處理過程，輸出信號刷新為輸出處理過程。該過程占用時(shí)間為T5。顯然T5和可編程

序控制器所帶的輸入輸出模塊的種類和點(diǎn)數(shù)多少有關(guān)。

  可編程序控制器的掃描周期T和上述各個(gè)過程的關(guān)系錄為：

                   T=T1+T2+T3+T4+T5

· 關(guān)于PLC的時(shí)間滯后問題

  PLC對輸入和輸出信號的響應(yīng)是有延時(shí)的，這就是滯后現(xiàn)象。為了確保PLC在任何情況下都能正常無誤地工作，一般情況下，輸入信號的脈沖寬度必須大

于一個(gè)掃描周期T。

  還應(yīng)該注意一個(gè)問題是輸出信號的狀態(tài)是在輸出刷新時(shí)才送出的。因此，在一個(gè)程序中若給一個(gè)輸出端多次賦值時(shí)，中間狀態(tài)只改變輸出映像區(qū)。只有

最后一次賦的值才能送到輸出端。

1.4  可編程序控制器的硬件基礎(chǔ)

      可編程序控制器是用來執(zhí)行具體的控制，具體的工藝要求和具體的工作環(huán)境決定了可編程序控制器的選擇具體的I/O模塊和系統(tǒng)配置。

  1．可編程序控制器的接口模塊

      接口模塊負(fù)責(zé)把外部設(shè)備的信息轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收的信號，同時(shí)把CPU發(fā)送到外部設(shè)備的信號轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動外部設(shè)備的電平。接口模塊不僅能起

到轉(zhuǎn)換電平的作用，還可以起到外部設(shè)備的電信號與CPU的隔離作用，同時(shí)也可以起到抗干擾和濾波等作用。

（1）數(shù)字量輸入/輸出模塊

            直流輸入模塊                                        直流輸入模塊的輸入電路

 

交流輸入模塊                         交流輸入模塊的輸入電路

直流輸出模塊                              直流輸出模塊的輸出

(2)  模擬量輸入/輸出模塊

模擬量輸入模塊：

      模擬量輸入模塊又

叫A/D模塊。 A/D模塊把

模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

轉(zhuǎn)換速度和分辨率是A/D模

塊的重要指標(biāo)。

模擬量輸出模塊：

      模擬量輸出模塊又叫

D/A模塊。D/A模塊把數(shù)字信

號轉(zhuǎn)換成模擬信號。數(shù)字量

的位數(shù)和轉(zhuǎn)換速度是D/A模

塊的重要指標(biāo)。

(3)  功能模塊

高速計(jì)數(shù)器模塊：

      高速計(jì)數(shù)器可以對CPU 掃描速度無法控制的高速

  事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，可設(shè)置多種不同操作模式。

 （單相計(jì)  數(shù)器 ，雙向計(jì)數(shù)器 ，正交計(jì)數(shù)器 等多種

  工作模式。）

CT001-V1高速計(jì)數(shù)器有六種工作模式。

  線性計(jì)數(shù)方式，循環(huán)計(jì)數(shù)方式，予置方式，門式，

  鎖式，采樣方式。

  輸入的控制和 8路輸出通過I/O接口連接。

  門式:控制門IN1=ON時(shí)計(jì)數(shù)。

  鎖式：控制門IN1脈沖到計(jì)數(shù)，控制門IN2脈沖到鎖定

        當(dāng)前計(jì)數(shù)值。

  采樣方式：控制門IN1脈沖到計(jì)數(shù)，采樣時(shí)間到停止計(jì)

        數(shù)。

PID模塊：

      PID控制器管理輸出數(shù)值，以便將偏差(e)為零，使系

統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

      PID01可以有兩路輸入（電壓電流均可），可以通過

程序也可以通過參數(shù)設(shè)定器設(shè)定參數(shù)。兩路輸出量通過

輸出口輸出。

(4)   擴(kuò)展接口模塊

      擴(kuò)展接口模塊的作用是擴(kuò)大可編程序控制器規(guī)模

  的接口。一般來說擴(kuò)展接口模塊可以分為兩種，一種

  是近程擴(kuò)展接口，一種是遠(yuǎn)程擴(kuò)展接口。近程擴(kuò)展接

  口是為了擴(kuò)大可編程序控制器的控制規(guī)模，遠(yuǎn)程擴(kuò)展

  接口是為了增大可編程序控制器的控制距離。

 (5) 通訊接口模塊

      通訊接口模塊是微機(jī)和可編程序控器之間、可編

  程序控制器和可編程序控制器之間的通訊接口。

    2. 可編程序控制器的配置

   PLC的配置可分為三種：基本配置、近程擴(kuò)展配置和遠(yuǎn)程擴(kuò)展配置。

   (1) 可編程序控制器的基本配置

· 整體式PLC的基本配置

    具有整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器的配置是由基本單元自身構(gòu)成。這類可編程序控制器的編址一般在基本單元上都已給出。

例如：OMRON公司的C60P基本單元含32點(diǎn)輸入和28點(diǎn)輸出，編址是以字(16位)為單位連續(xù)的。其地址的表示分兩部分，第一部分為通道號，第二部分為位號。地址0012表示第0通道的第0位。

輸入信號的編址：

0000、0001、… 0014、0015

0100、0101、… 0114、0115

輸出信號的編址：

0500、0501、… 0511

0600、0601、… 0614、0615

· 疊裝式PLC的基本配置

  具有疊裝式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器的配置與整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器的基本配置是相同的。

例如SIEMENS公司的S7－200可編程序控制器的CPU224的基本單元內(nèi)含14點(diǎn)DC輸入，編址是以字節(jié)(8位)為單位連續(xù)的。其地址的表示分兩部分，第一部分

為字節(jié)號，第二部分為位號。地址I0.6表示輸入第0個(gè)字節(jié)的第0位。

輸入信號的編址：

I0.0、I0.1、…I0.6、I0.7

I1.0、I1.1、…I1.5

輸出信號的編址：

Q0.0、Q0.1、…Q0.6、Q0.7

Q1.0、Q1.1

  3)組合式PLC的基本配置

  例如，OMRON公司C200H

  采用8個(gè)I/O插槽底板構(gòu)成基

  本配置。

輸入輸出信號編址：

00000、00001、… 00014、00015

                   …

00700、00701、… 00714、00715

 (2) 可編程序控制器的近程擴(kuò)展配置

· 整體式結(jié)構(gòu)PLC的近程擴(kuò)展配置

    具有整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控

制器的配置是由一個(gè)基本單元和多

個(gè)擴(kuò)展單元構(gòu)成。如果控制點(diǎn)數(shù)不

符合需要，可再接一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展單元，直到滿足要求為止。這類可編程序控件器的編址一般在基本單元上都已給出，其擴(kuò)展單元的編址的通道號（有的可

編程序控制器指的是字節(jié)號）與基本單元連續(xù)。

· 疊裝式結(jié)構(gòu)PLC的近程擴(kuò)展配置

    這類可編程序控件器的編址一般在基本單元上都已給出，其擴(kuò)展單元的編址的通道號（有的可編程序控制器指的是字節(jié)號）與基本單元連續(xù)。

· 組合式結(jié)構(gòu)PLC的近程擴(kuò)展配置

      具有組合式結(jié)構(gòu)可編能序控制器的近

  程擴(kuò)配置可以由主機(jī)（基本單元）和一臺或

  多臺擴(kuò)展機(jī)組成。主機(jī)下面依次為１號擴(kuò)展

  機(jī)、２號擴(kuò)展機(jī)等等。

      OMRON公司C200H可編程序控制器

  主機(jī)能帶２個(gè)擴(kuò)展機(jī)，其編址方法是主機(jī)的

     I/O通道號從000到009通道，１號擴(kuò)展的I/O

  通道號從010到019通道，２號擴(kuò)展機(jī)的I/O通

  道號從020到029通道。

4. 可編程序控制器的遠(yuǎn)程擴(kuò)展配置

      當(dāng)有部分現(xiàn)場信號相對集中，而又與其他現(xiàn)場信號相距較遠(yuǎn)時(shí)，可采用遠(yuǎn)程擴(kuò)展方式。遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)主要用于擴(kuò)大控制距離。I/O模塊和部分功能模塊

可在遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)上使用。在遠(yuǎn)程方式下，遠(yuǎn)程I/O模塊作為遠(yuǎn)程主站可安裝在主機(jī)及其近程擴(kuò)展機(jī)上，遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)作為遠(yuǎn)程從站安裝在現(xiàn)場。

例如  OMRON公司的C200H可以有兩個(gè)遠(yuǎn)程主站，一個(gè)遠(yuǎn)程主站又可以帶５個(gè)從站遠(yuǎn)程擴(kuò)展。如果其配置為一臺主機(jī)帶二臺近程擴(kuò)展機(jī)，其中主機(jī)有一個(gè)

遠(yuǎn)程I/O模塊、１號擴(kuò)展擴(kuò)機(jī)有一個(gè)遠(yuǎn)程I/O模塊。主機(jī)帶３個(gè)從站，１號擴(kuò)展機(jī)帶２個(gè)從站。

      這個(gè)系統(tǒng)是這樣編址的，主機(jī)起始通道號為000、１號擴(kuò)展機(jī)起始通道號為010，２號擴(kuò)展機(jī)起始通道號為020。從站的編號為０到４。０號從站的起、

始通道號為050，１號從站的起始通道號為060，２號從站的起始通道號

  為070，

  ３號從站的

  起始通道號

  為080，

  ４號從站的

  起始通道號

  為090。

  當(dāng)然最大通

  道號應(yīng)在系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)定之內(nèi)。

1.5  可編程序控制器的軟件基礎(chǔ)

      可編程序控制器的軟件分為兩大部分，系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶程序。

  系統(tǒng)監(jiān)控程序是由可編程序控制器的制造者編制的，用于控制可編程序控制器本身的運(yùn)行。另一部分為用戶程序。它是由可編程序控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運(yùn)行。

1. 系統(tǒng)監(jiān)控程序

      系統(tǒng)監(jiān)控程序分成系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用幾部分。

· 系統(tǒng)管理程序

         系統(tǒng)管理程序是系統(tǒng)監(jiān)控程序中最重要的部分，整個(gè)可編程序控制器的運(yùn)行都由它主管。

其一是運(yùn)行管理，控制可編程序控制器何時(shí)輸入、何時(shí)輸出、何時(shí)運(yùn)算、何時(shí)自檢、何時(shí)通訊等等，進(jìn)行時(shí)間上的分配管理。

其二是進(jìn)行存貯空間的管理，即生成用戶環(huán)境，由它規(guī)定各種參數(shù)、程序的存放地址。將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)，存貯地址轉(zhuǎn)化為實(shí)際的數(shù)據(jù)格式和物理存放地址。它將

有限的資源變?yōu)橛脩艨芍苯邮褂玫闹T多元件。通過這部分程序，用戶看到的不是實(shí)際存貯地址，而是按照用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)排列的元件空間和程序存貯空間。其三是系統(tǒng)自

檢程序。它包括各種系統(tǒng)出錯(cuò)檢驗(yàn)、用戶程序語法檢驗(yàn)、警戒時(shí)鐘運(yùn)行等。在系統(tǒng)管理程序的控制下，整個(gè)可編程控制器就能有序地正確工作。

· 用戶指令解釋程序、編輯程序

      任何計(jì)算機(jī)最終都是根據(jù)機(jī)器語言來執(zhí)行的，而機(jī)器語言的編制又是非常麻煩的。例如，在可編程序控制器中可以采用梯形圖編程。將人們易懂的梯形圖程序變

為機(jī)器能識別的機(jī)器語言程序，這就是解釋程序的任務(wù)。  

· 標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用

          這部分是由許多獨(dú)立的程序塊組成的，各自能完成不同的功能，有些完成輸入、輸出，有些完成特殊運(yùn)算等�？删幊绦蚩刂破鞯母鞣N具體工作都是由這部分程序來

完成的。

      整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控程序是一個(gè)整體，它質(zhì)量的好壞很大程度上影響可編程序控制器的性能。因?yàn)橥ㄟ^改進(jìn)系統(tǒng)監(jiān)控程序就可在不增加任何硬設(shè)備的條件下改善可編程

序控制的性能。

 2. 用戶程序

      用戶程序是可編程序控制器的使用者編制的針對具體工程的應(yīng)用程序。編程語言可以是語句表、梯形圖、系統(tǒng)流程圖。

用戶程序是線性地存貯在系統(tǒng)監(jiān)控程序指定的存貯區(qū)間內(nèi)的，它的最大容量也是由系統(tǒng)監(jiān)控程序限制了的。

      可編程序控制器的編程和微型機(jī)的編程一樣，用戶程序需要一個(gè)編

程環(huán)境、一個(gè)程序結(jié)構(gòu)、一個(gè)編程方法。

(1) 用戶環(huán)境

      用戶環(huán)境也是由系統(tǒng)監(jiān)控程序生成的。它包括用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶

元件區(qū)、用戶程序存貯區(qū)、用戶參數(shù)、文件存貯區(qū)等．

· 用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

位數(shù)據(jù)：   這是一類邏輯量(1位二進(jìn)制數(shù))，其值為“０”或“１” ，它表示

           觸點(diǎn)的通、斷。觸點(diǎn)接通狀態(tài)為ON，觸點(diǎn)斷開狀態(tài)為OFF。

字節(jié)數(shù)據(jù)： 其位長為８位，其數(shù)制形式有多種形式。一個(gè)字節(jié)可以表示

           ８位二進(jìn)制數(shù)、２位十六進(jìn)制數(shù)、２位十進(jìn)制數(shù)。

字?jǐn)?shù)據(jù)：   其數(shù)制、位長、形式都有很多形式。

            一個(gè)字可以表示16位二進(jìn)制數(shù)、４位十六進(jìn)制數(shù)、４位十進(jìn)

            制數(shù)（BCD碼）。

· 用戶數(shù)據(jù)存貯區(qū)

      用戶使用的每個(gè)輸入輸出端，以及內(nèi)部的每一個(gè)存貯單元都稱為元

件。各種元件都有其固定的存貯區(qū)（例如輸入輸出映像區(qū)），即存貯地址

。如輸入輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)。 1.6  可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

      可編程序控制器有多種通訊模塊，利用這些通訊模塊，配以適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵾m配器可以構(gòu)成PLC-PLC網(wǎng)絡(luò)和微機(jī)-PLC網(wǎng)絡(luò)。

1 網(wǎng)絡(luò)主站與從站的概念

      有的設(shè)備如上位PC機(jī)、PG編程器等可以讀取其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，向其它節(jié)點(diǎn)寫入數(shù)據(jù)，對其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化。這類設(shè)備掌握了通訊的主動權(quán)，叫主站。還有些設(shè)

備只能讓主站讀取數(shù)據(jù)，讓主站寫入數(shù)據(jù)。而不能讀取其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，也無權(quán)向其它節(jié)點(diǎn)寫入數(shù)據(jù)，這類設(shè)備在這種通訊網(wǎng)絡(luò)中是被動的，把這類設(shè)備叫從站。

2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念

  PPI方式（PPI是一個(gè)主／從協(xié)議）。

  MPI方式（MPI可以是主／主

    協(xié)議，也可以是主／從

    協(xié)議。）

PROFIBUS方式（PROFIBUS協(xié)

    議用于分布式 I/O設(shè)備

    的高速通訊。）

3．網(wǎng)絡(luò)部件

      通訊接口

      網(wǎng)絡(luò)連接器

      網(wǎng)絡(luò)電纜

      網(wǎng)絡(luò)中繼器 

4．網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

           波特率，起始符，

           結(jié)束符，校驗(yàn)位，

           字符數(shù)…