PLC的基本工作原理及其S7-200编程
第一章 实验基础入门篇
1.1 PLC入门知识
1.1.1概述
可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，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，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计
PLC与传统的继电器逻辑相比： 1、 可靠性高、逻辑功能强、体积小。
2、 在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合，PLC 无需增加硬设备。
3、随着要求的变更PLC对程序修改方便。继电器线路要想改变控制功能，必须变更硬接线，灵活性差。
4、 具有网络通讯功能，可附加高性能模块对模拟量进行处理，实现各种复杂控制功能。
PLC与工业控制计算机相比
1、PLC继承了继电器系统的基本格式和习惯，对于有继电器系统方面知识和经验的人来说，尤其是现场的技术人员，学习起来十分方便。
2、PLC一般是由电气控制器的制造厂家研制生产，各厂家的产品不通用。工业控制机是由通用计算机推广应用发展起来的，一般由微机厂、芯片及板卡制造厂开发生产。它在硬件结构方面的突出优点是总线标准化程度高，产品兼容性强。 3、PLC的运行方式与工业控制机不同，微机的许多软件不能直接使用。工业控制机可使用通用微机的各种编程语言，对要求快速、实时性强、模型复杂的工业对象的控制占有优势。但它要求使用者具有一定的计算机专业知识。 1.1.2PLC的系统结构 编程器
上位计算机 图形监控系统打印机
EPROM写入器盒式磁带机
条码判读机
限位开关
手动开关编码器输入接口 中央处理单元 (CPU)输出接口外部设备接口存储器系统程序用户程序数据I/O扩展接口I/O扩展单元电磁阀继电器指示灯蜂鸣器数字开关
1.2 PLC各部分的作用
1.2.1 CPU
? 诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。 ? 采集现场的状态或数据，并送人PLC的寄存器中。 ? 逐条读取指令，完成各种运算和操作。 ? 将处理结果送至输出端。
? 响应各种外部设备的工作请求。 1.2.1存储器
? 系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。
PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。 ? 用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一
般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。
注意： PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户
程序存储器而言的。 1.1.1 输入输出接口电路
? 输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等
现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。 ? 输出接口电路：采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需
要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。
1.2.2电源
PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备提供标准电源。 1.2.3输入输出I／0扩展接口
若主机单元的I／O点数不能满足需要时，可通过此接口用扁平电缆线将I／O扩展单元与主机相连，以增加I／O点数。PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。
1.3 PLC的基本工作原理
与微机等待命令的工作方式不同，PLC采用循环扫描的工作方式
CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。 一个扫描周期主要分为三个阶段： 1. 输入刷新阶段 2. 程序执行阶段 3. 输出刷新阶段
用 户 输 入 设 备
输 入 端 子 输 入 锁 存 器 输 入 映 象 寄 存 器 读 程序 执行 输 出 写 映 象 寄 读 存 器 输 出 锁 存 器 输 出 端 子 用 户 输 出 设 备 输入刷新输入刷新 程序执行 一个扫描周期 输出刷新 由于输入刷新阶段是紧接输出刷新阶段后马上进行的，所以亦将这两个阶段统称为I／O刷新阶段。实际上，除了执行程序和I／O刷新外，PLC还要进行各种错误检测(自诊断功能)并与编程工具通讯，这些操作统称为“监视服务”。一般在程序执行后进行。
扫描周期的长短主要取决于程序的长短。
由于每一个扫描周期只进行一次I／0刷新，故使系统存在输入、输出滞后现象。这对于一般的开关量控制系统不但不会造成影响，反而可以增强系统的抗干扰能力。但对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时采用一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应滞.
S7-200 PLC系统是紧凑型可编程序控制器。系统的硬件构架由成系统的CPU模块和丰富的扩展模块组成。它能够满足各种设备的自动化控制需求。S7-200除具有PLC基本的控制功能外，更在如下方面具有独到之处。 ? 功能强大的指令集
指令内容包括位逻辑指令、计数器、定时器、复杂数学运算指令、PID指令、字符串指令、时钟指令，以及和智能模块配合的专用指令等。 ? 丰富强大的通讯功能
S7-200提供了近10种通讯方式以满足不同的应用需求，从简单的S7-200之间的通讯到S7-200通过PROFIBUS-DP网络通讯，甚至到S7-200通过以太网通讯。在联网需要已日益成为必需的今天，强大的通讯无疑会使S7-200为更多的用户服务。可以说，S7-200的通讯功能已经远远超过了小型PLC的整体通讯水平。
? 编程软件的易用性
STEP7-MICRO/WIN32编程软件为用户提供了开发、编辑和监控的良好编程环境。全中文的界面、中文的在线帮助信息、WINDOWS的界面网络以及丰富的编程向导，能使用户快速进入状态，得心应手。
PLC的基本工作原理及其S7-200编程(DOC)
