可編程序控制器技術與應用

① 可編程控制器簡介

可編程式控制制器是60年代末在美國首先出現，當時叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執行邏輯判斷、計時、計數等順序控制功能。PLC的基本設計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優點和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點結合起來，控制器的硬體是標準的、通用的。根據實際應用對象，將控制內容編成軟體寫入控制器的用戶程序存儲器內。控制器和被控對象連接方便。

隨著半導體技術，尤其是微處理器和微型計算機技術的發展，到70年代中期以後，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都採用了中、大規模甚至超大規模的集成電路，這時的PLC已不再是邏輯判斷功能，還同時具有數據處理、PID調節和數據通信功能。

可編程式控制制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它採用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算，順序控制、定時、計算和算術運算等操作的指令，並通過數字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用微處理器的優點。

可編程式控制制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產工藝，因此可在初步設計階段選用可編程式控制制器，在實施階段再確定工藝過程。另一方面，從製造生產可編程式控制制器的廠商角度看，在製造階段不需要根據用戶的訂貨要求專門設計控制器，適合批量生產。由於這些特點，可編程式控制制器問世以後很快受到工業控制界的歡迎，並得到迅速的發展。目前，可編程式控制制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的應用。

一、PLC的結構及各部分的作用

可編程式控制制器的結構多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結構。通常由中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等幾個部分組成。

1．中央處理單元（CPU）

CPU作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的晶元上。CPU通過地址匯流排、數據匯流排、控制匯流排與存儲單元、輸入輸出介面電路連接。CPU的功能有以下一些：從存儲器中讀取指令，執行指令，取下一條指令，處理中斷。

2．存儲器（RAM、ROM）

存儲器主要用於存放系統程序、用戶程序及工作數據。存放系統軟體的存儲器稱為系統程序存儲器;存放應用軟體的存儲器稱為用戶程序存儲器；存放工作數據的存儲器稱為數據存儲器。常用的存儲器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進行讀寫操作的隨機存儲器存放用戶程序，生成用戶數據區，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導體存儲器，可用鋰電池做備用電源。掉電時，可有效地保持存儲的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲器。用這些類型存儲器固化系統管理程序和應用程序。

3．輸入輸出單元（I/O單元）

I/O單元實際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的介面部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入介面的輸入器件是各種開關、按鈕、感測器等。PLC的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。

4．電源

PLC電源單元包括系統的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉換成內部工作電壓。PLC內有一個穩壓電源用於對PLC的CPU單元和I/O單元供電。

5．編程器

編程器是PLC的最重要外圍設備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監視PLC的工作狀態。除此以外，在個人計算機上添加適當的硬體介面和軟體包，即可用個人計算機對PLC編程。利用微機作為編程器，可以直接編制並顯示梯形圖。

二、PLC的工作原理

PLC採用循環掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先後順序存放，CPU從第一條指令開始執行程序，直到遇到結束符後又返回第一條，如此周而復始不斷循環。PLC的掃描過程分為內部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當PLC處於停狀態時，只進行內部處理和通信操作服務等內容。在PLC處於運行狀態時，從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執行、程序輸出，一直循環掃描工作。

1．輸入處理

輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態，並將讀入的信息存入內存中所對應的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進入程序執行階段。在程序執行時，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號發生變化，其映象寄存器的內容也不會發生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。

2．程序執行

根據PLC梯形圖程序掃描原則，按先左後右先上後下的步序，逐句掃描，執行程序。遇到程序跳轉指令，根據跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態時，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應輸入端子狀態，從輸出映象寄存器讀出對應映象寄存器，根據用戶程序進行邏輯運算，存入有關器件寄存器中。對每個器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內容，會隨著程序執行過程而變化。

3．輸出處理

程序執行完畢後，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態，在輸出處理階段轉存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅動外部負載。

三、PLC編程語言

1．梯形圖編程語言

梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，它是在電器控制系統中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變來的，形象、直觀、實用。

梯形圖的設計應注意以下三點：

（一）梯形圖按從左到右、從上到下的順序排列。每一邏輯行起始於左母線，然後是觸點的串、並聯接，最後是線圈與右母線相聯。

（二）梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是「概念電流」，從左流向右，其兩端沒有電源。這個「概念電流」只是形象地描述用戶程序執行中應滿足線圈接通的條件。

（三）輸入繼電器用於接收外部輸入信號，而不能由PLC內部其它繼電器的觸點來驅動。因此，梯形圖中只出現輸入繼電器的觸點，而不出現其線圈。輸出繼電器輸出程序執行結果給外部輸出設備，當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅動輸出設備，而要通過輸出介面的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現。輸出繼電器的觸點可供內部編程使用。

2．語句表編程語言

指令語句表示一種與計算機匯編語言相類似的助記符編程方式，但比匯編語言易懂易學。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分組成。

3．控制系統流程圖編程圖

控制系統流程圖是一種較新的編程方法。它是用像控制系統流程圖一樣的功能圖表達一個控制過程，目前國際電工協會(IEC)正在實施發展這種新式的編程標准。

第二章 基本指令簡介

基本指令如表所示

名 稱
助記符
目 標 元 件
說 明

取指令
LD
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
常開接點邏輯運算起始

取反指令
LDN
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
常閉接點邏輯運算起始

線圈驅動指令
=
Q、M、SM、T、C、V、S、L
驅動線圈的輸出

與指令
A
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
單個常開接點的串聯

與非指令
AN
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
單個常閉接點的串聯

或指令
O
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
單個常開接點的並聯

或非指令
ON
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
單個常閉接點的並聯

置位指令
S
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
使動作保持

復位指令
R
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
使保持復位

正跳變
ED
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
輸入信號上升沿產生脈沖輸出

負跳變
EU
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
輸入信號下降沿產生脈沖輸出

空操作指令
NOP
無
使步序作空操作

一、標准觸點 LD、A、O、LDN、AN、ON、

LD，取指令。表示一個與輸入母線相連的常開接點指令，即常開接點邏輯運算起始。

LDN，取反指令。表示一個與輸入母線相連的常閉接點指令，即常閉接點邏輯運算起始。

A，與指令。用於單個常開接點的串聯。

AN，與非指令。用於單個常閉接點的串聯。

O，或指令。用於單個常開接點的並聯。

ON，或非指令。用於單個常閉接點的並聯。

二、正、負跳變 ED、EU

ED，在檢測到一個正跳變（從OFF到ON）之後，讓能流接通一個掃描周期。

EU，在檢測到一個負跳變（從ON到OFF）之後，讓能流接通一個掃描周期。

三、輸出 =

=，在執行輸出指令時，映像寄存器中的指定參數位被接通。

四、置位與復位指令S、R

S，執行置位(置1)指令時，從bit或OUT指定的地址參數開始的N個點都被置位。

R，執行復位(置0)指令時，從bit或OUT指定的地址參數開始的N個點都被復位。

置位與復位的點數可以是1-255，當用復位指令時，如果bit或OUT指定的是T或C時，那麼定時器或計數器被復位，同時當前值將被清零。

五、空操作指令NOP

NOP指令不影響程序的執行，執行數N（1-255）。

第三章 可編程式控制制器梯形圖設計規則

1．觸點的安排

梯形圖的觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。

2．串、並聯的處理

在有幾個串聯迴路相並聯時，應將觸點最多的那個串聯迴路放在梯形圖最上面。在有幾個並聯迴路相串聯時，應將觸點最多的並聯迴路放在梯形圖的最左面。

3．線圈的安排

不能將觸點畫在線圈右邊，只能在觸點的右邊接線圈。

4．不準雙線圈輸出

如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次，則稱為雙線圈輸出。這時前面的輸出無效，只有最後一次才有效，所以不應出現雙線圈輸出。

5．重新編排電路

如果電路結構比較復雜，可重復使用一些觸點畫出它的等效電路，然後再進行編程就比較容易。

6．編程順序

對復雜的程序可先將程序分成幾個簡單的程序段，每一段從最左邊觸點開始，由上之下向右進行編程，再把程序逐段連接起來。

② plc編程器

可編程序控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)是一種數字式運算操作的電子系統，專為工業環境應用而設計。它採用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計時和算術運算操作的指令，並通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。由於其具有可靠性高、編程簡單、使用方便、通用性好以及適應工業現場惡略環境等特點，所以應用極為廣泛。
可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）是一種以微處理器為核心的工業通用自動控制裝置，其實質是工業控制專用計算機。因此，它的組成與一般的微型計算機基本相同，也是由中央處理單元（CPU）、存儲器（EEPROM、RAM）、輸入/輸出（I/O）介面、電源等組成。
（1）輸入部件
輸入部件是PLC與工業生產現場被控對象之間的連接部件，是現場信號進入PLC的橋梁。該部件接收來自主令元件、檢測元件的信號。
其輸入方式有兩種：一種是數字量輸入，另一種是模擬量輸入。
（2）輸出部件
輸出部件也是PLC與現場設備之間的連接部件，其功能是控制現場設備進行工作（如電機的啟、停、正/反轉，設備的轉動、移動、升降等）。
同樣輸出的方式也有數字量輸出和模擬量輸出兩種。
（3）中央處理器（CPU）
與一般的計算機控制系統一樣，CPU是整個PLC系統的核心部件，它按照PLC中系統程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進行工作。其主要任務有：控制從編程器輸入的用戶程序及數據的接收與儲存；用掃描的方式通過I/O部件接收現場的狀態和數據，並存入輸入狀態表或數據存儲器中；診斷電源、PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等；PLC進入運行狀態後，從存儲器租調讀取用戶指令，經過命令解釋後按指令規定的任務進行數據傳送、邏輯或算術運算等;根據運算結果，更新有關標志位的狀態和輸出寄存表的內容，再經由輸出部件實現輸出控制、製表列印和數據通信等功能。
目前，PLC所採用的微處理器有以下三種：通用微處理器、單片微處理器、片位式微處理器。
（4）存儲器
PLC中的存儲器是用來存儲系統程序、用戶程序及數據的。目前，系統程序儲存器通常由EPROM構成，用戶程序儲存器則由EPROM或EEPROM構成而用戶數據儲存器則由RAM構成。
（5）通信介面
為了實現通信功能，PLC中配有通信介面。通過這些通信介面，PLC可以與監視器、列印機以及其他PLC或計算機相連。
（6）智能I/O介面
為了滿足更加復雜的控制功能需求，PLC配有多種智能I/O介面。如位置閉環控制模板、高速計數模板等。通常這類智能模板都擁有自身的處理器系統。
（7）I/O擴展介面
當用戶所需的輸入/輸出（I/O）點數超過PLC基本單元的輸入/輸出點數時，就需要對系統進行擴展。I/O擴展介面就是用來連接中心基本單元與擴展單元的。
（8）編程器
編程器的作用是用來供用戶進行程序的輸入、編輯、調試和監視的。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。簡易型只能聯機編程，且往往需要將梯形圖轉化為機器語言助記符後才能送入。而智能型編程器（又稱圖形編程器），不但可以連機編程，而且還可以離線編程。操作方便且功能強大。
（9）其他部件
通常PLC還可配有盒式磁帶機、列印機、EPROM寫入器等其他外部設備。
PLC的工作原理：可編程序控制器是採用「順序掃描、不斷循環」的方式進行工作的。即可編程序控制器運行時，CPU根據用戶程序儲存器中的用戶程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環掃描。如果無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執行用戶程序，直到程序結束，然後重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態的刷新等工作。
可編程序控制器的掃描工作過程可分為輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段。
（1）輸入采樣階段
PLC在輸入采樣階段,首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態或輸入數據讀入,並將其存入(寫入)各對應的輸入狀態鎖存器中,即刷新輸入.隨即關閉輸入埠,進入程序執行階段。在程序執行階段,即使輸入狀態有變化,輸入狀態存儲器的內容也不會改變。變化了的輸入狀態只能在下一個掃描周期的輸入采樣階段被讀入。
（2）程序執行階段
PLC在程序執行階段,按用戶程序指令存放的先後順序掃描執行每條指令,所需要的執行條件可從輸入狀態寄存器和當前輸出狀態寄存器中讀入,經過相應的運算和處理後,其結果再寫入輸出狀態存儲器中。所以,輸出狀態存儲中所有的內容隨著程序的執行而改變。
（3）輸出刷新階段
當所有的指令執行完畢後,輸出狀態寄存器的通斷狀態在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中,並通過一定方式(繼電器、晶體管或晶閘管)輸出,驅動相應的輸出設備工作,這就是PLC的實際輸出。經過這三個階段,完成一個掃描周期。對於小型PLC,由於採用這種集中采樣,集中輸出的方式,使得在每一個掃描周期中,只對輸入狀態采樣一次,對輸出狀態刷新一次,在一定程度上降低了系統的響應速度,即存在輸入/輸出滯後的現象。但從另一個角度看,卻大大提高了系統的抗干擾能力,是可靠性增強。另外PLC幾毫秒至幾十微妙的響應延遲對一般工業系統的控制是無關緊要的。
PLC的工作過程一般可分為四個掃描階段：
1）一般掃描階段，在此階段PLC復位WDT，檢查I/O匯流排和程序存儲器。
2）執行外設命令掃描階段，在此階段PLC執行編程器、圖形編程器等外設輸入的命令。
3）執行用戶程序掃描階段。
4）數據輸入/輸出掃描階段。
PLC的編程語言：與計算機一樣，PLC的操作是按其程序要求進行的，而程序是用程序語言表達的。PLC是工業自動控制的專用裝置其主要使用者是廣大工程技術人員及操作維護人員，為了滿足他們的傳統習慣和掌握能力，採用了具有自身特色的編程語言或方式。
國際電工委員會（IEC）於1994年公布了PLC的編程語言標准（IEC1131-3），該標準定義了5種PLC編程語言的表達方式：梯形圖LAD、語句表STL、功能塊圖FBD、結構文本ST、順序功能圖SFC。
（1）梯形圖LAD
梯形圖是在傳統的繼電器控制系統原理圖的基礎上演變而來的，在形式上類似於繼電器控制電路。它繼承了傳統的繼電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入輸出形式，使得程序直觀易懂。大多數廠家生產的PLC都採用梯形圖語言編程。
（2）語句表STL
語句表是與計算機匯編語言相類似的助記符表達方式，它由操作碼和操作熟練部分組成。
（3）功能塊圖FBD
功能塊圖是一種與邏輯控制電路圖結構相類似的圖形編程語言。它類似於「與」、「或」、「非」的邏輯電路結構的編程方式。一般來說，用這三種邏輯能夠表達所有的
控制邏輯。
（4）順序功能圖SFC
順序功能圖又叫做狀態轉移圖，它是描述控制系統的控制過程、功能和特性的一種圖形，同時也是設計PLC順序控製程序的一種有力工具。
PLC的控制功能：
（1）開關量控制
開關量控制是PLC的基本控制領域，它可取代傳統的繼電器控制系統。在單機控制、多機群控和自動生產線控制方面都有很多成功的應用實例。如機床電器控制、汽車、化工等自動生產線的控制。
（2）模擬量的控制
目前，很多PLC都具有模擬量處理功能，通過模擬量的I/O模塊可對溫度、壓力、速度、流量等連續變化的模擬量進行控制，而且編程和使用都很方便。隨著PLC規模的擴大，控制的路已從幾個增加到幾十個甚至上百個，可以組成復雜的閉環控制系統。PLC的模擬量控制功能已廣泛應用於工業生產的各個行業。
（3）運動控制
運動控制是指PLC對直線運動或圓周運動的控制，也稱為位置控制，現在一般都使用專用的運動控制模塊來完成。目前，PLC的運動控制功能廣泛應用在金屬切削機床、機器人等各種機械設備上。
（4）數據處理
現代的PLC都具有不同程度的數據處理功能，能夠完成數學運算（函數運算、矩陣運算、邏輯運算）、數據的移位、比較、傳遞、數值的轉換和查表等操作並能夠對數據進行採集、分析和處理。
（5）通信聯網
通信聯網是指PLC與PLC之間、PLC和上位計算機或其他智能設備間的通信，利用PLC和計算機的RS—232或RS—422介面、PLC的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們連成網路，可實現相互間的信息交流，構成「集中管理、分散控制」的多級分布式控制系統，建立工廠的自動化網路。
PLC的性能指標：
（1）用戶程序存儲容量
用戶程序存儲容量是衡量PLC存儲用戶程序的一項指標，通常以字為單位表示。每16位相鄰的二進制數為一個字，1024個字為1K。對於一般的邏輯操作指令，每條指令佔一個字；定時/計數、移位指令每條佔2個字；數據操作指令每條佔2～4個字。
（2）I/O總點數
I/O總點數是PLC可接受輸入信號和輸出信號的數量。PLC的輸入和輸出量有開關量和模擬量兩種。對於開關量，其I/O總點數用最大I/O點數表示；對於模擬量，I/O總點數用最大I/O通道數表示。
（3）掃描速度
掃描速度是指PLC掃描1K字用戶程序所需的時間，通常以ms/K字為單位表示。也有些PLC也以us/步來表示掃描速度。
（4）指令種類
指令種類是衡量PLC軟體功能強弱的重要指標，PLC具有的指令越多，說明其軟體功能越強。
（5）內部寄存器的配置及容量
PLC內部有許多寄存器用於存放變數狀態、中間結果、定時計數等數據，其數量的多少、容量的大小，直接關繫到用戶編程時的方便靈活與否。因此，內部寄存器的配置及容量也是衡量PLC硬體功能的一個指標。
（6）特殊功能
PLC除了基本功能外，還有很多特殊功能，如自診斷功能、通信聯網功能、監控功能、高速計數功能，遠程I/O和特殊功能模塊等。特殊功能越多，則PLC系統配置、軟體開發就越靈活，越方便，適應性越強。因此，特殊功能的強弱，種類的多少也是衡量PLC技術水平高低的一個重要指標。

③ 可編程式控制制器工業控制應用的基本模式提示了PLC應用的哪些根本點

-1、簡述可編程的定義

答：可編程式控制制器是取代繼電器控制線路，採用存儲器程序指令完成控制而設計的裝置，具有邏輯運算、定時、計數等功能，用於開關量控制、實際能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC。

87年新定義：

可編程邏輯控制器是專為在工業環境下應用而設計的一種數字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編製程序的控制器。它能夠存儲和執行命令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算操作。並通過數字式和模擬式的輸入、輸出、控制各種類型的機械或生產過程。

1-2、可編程式控制制器的主要特點有哪些？

答：可靠性高，PLC平均無故障時間達10萬小時；控制功能強，具有數值運算、PID調節；數據通信、中斷處理，對步進電機、數控機床、工業機器人實施控制；組建靈活：隨時可擴展各種功能；操作方便：三種語言（LAD、STL、FBD）編程。

1-3、可編程式控制制器有哪幾種分類方法?

答：按I/O點數分類：

小型機I/O＜256點；中型機I/O在256~1024之間；大型機I/O＞1024點；

按結構分類：整體結構和模塊結構；

按用途分類：有通用型和專用型。

1-4、小型PLC發展方向有哪些？

答：小型PLC向微型化和專業化方向發展：集成度更高、體積更小、質量更高更可靠、功能更強、應用更廣泛。

第二章、可編程式控制制器構成原理

2-1、PLC由哪幾部分組成？

答：PLC由五大部分組成：①、中央處理器CPU；②、存儲器；③、基本I/O介面電路；④、介面電路，即I/O擴展和通訊部分；⑤、電源（+5V、+24V的產生。

2-2、PLC的I/O介面電路有哪幾種形式?

答：PLC的輸入部分，有三種介面電路：①、干結點式；②直流輸入式；③、交流輸入式。

PLC的輸出部分，有三種介面電路：①、繼電器式；②、晶體管式；③、晶閘管式

輸入、輸出電路均採用光電隔離形式，以便保護PLC內部電路不受傷害。

2-3、PLC的主要技術指標有哪些？

答：PLC的主要技術指標如下：

①、I／O點數、一般以輸入、輸出端子總和給出；

②、存儲容量，有系統、用戶、數據三種存儲器，即用戶可用資源；

③、掃描速度，即掃描周期，表示PLC運算精度和運行速度；

④、可擴展性：可擴展I／O介面、模數處理、溫度處理、通訊、高速處理。

⑤、指令系統：要求指令功能豐富；

⑥、通訊功能：要與其它智能設備之間的通訊。

第三章、S7－200系列可編程式控制制器

3-1、S7系列PLC有哪些子系列?

答：西門子公司的S7西能系列可編程式控制制器有三個子系列：

①、S7-200PLC 屬小型機

②、S7-300PLC屬中型機

③、S7-400PLC 屬大型機

3-2、CPU22X系列PLC有哪些型號?

答:西門子公司CPU22X系列PLC有如下型號：見表3.1 P12

①、CPU221

②、CPU222

③、CPU224

④、CPU226

⑤、CPU226X

3-3、S7-200 PLC有哪些輸出方式？各適應什麼類型地負載？

答：S7-200PLC輸出方式有兩大類：繼電器輸出；晶體管輸出。

繼電器輸出可帶電機類電感、電容等負載，晶體管輸也可帶電阻性負載。

3-4、CPU22系列PLC的用戶程序下載後放在什麼存儲器中，掉電後是否會丟失？

答：當用戶程序下載到PLC後，用戶程序、CPU組態、配置、程序數據送入RAM存儲區、V寄存器和M寄存器中；下電時又自動將V寄存器和M寄存器的內容拷貝到EEPROM中，永久保存，程序和數據不會丟失。

3-5、S7-200 CPU的一個機器周期分為哪幾個階段?各執行什麼操作？

答： S7-200 CPU的一個機器周期分為5個階段：

①、讀輸入階段，將數字量輸入的狀態送入輸入映像寄存器；對於模擬量輸入，需經A/D轉換後送入輸入映像寄存器；

②、執行程序，按梯形圖（程序）順序執行、允許對I/O量處理、響應中斷。

③、處理通信請求，PLC從通信口收/發信息；

④、CPU自診斷。檢查硬體故障和I/O狀態；

⑤、寫輸出，每個掃描周期的結尾，CPU把輸出映像寄存器的內容送到對應的輸出點上。

3-6、S7-200 CPU有哪些工作模式?在離線時如何改變工作模式？聯機操作時，改變工作模式的最佳方法是什麼？

答：S7-200CPU 有兩種工作模式：

①、STOP（停止），CPU停止工作，不執行程序，PC機可向PLC下載程序和系統設置；

②、RUN （運行），運行用戶程序。

離線時改變工作模式的方法：

①、把PLC工作開關打到「RUN」位置，啟動程序運行；

②、把PLC工作開關打到「STOP」位置，停止程序運行。

③、把PLC工作開關打到「TERM」位置，暫停。程序暫時停止運行，由軟體改變工作狀態，在聯機時，用STEP7-Micro/Win32 軟體設置PLC工作方式，即在「PLC」菜單下，點擊「RUN」，PLC運行；點擊「STOP」，PLC停止運行。

3-7、S7-200 有哪幾種定址方式?

答：S7-200有三種定址方式：

①、立即定址：立即數在指令中以常數出現。例：JMP 20

②、直接定址：直接使用存儲器或元件地址編號。例：LD I0.1

③、間接定址：使用地址指針來存取存儲器中的數據。例：MOVW ＊AC，AC0

3-8、S7-200PLC有哪些內部元器件？各元件地址分配和操作數范圍怎麼定？

答：S7-200 PLC有13種內部元器件，操作數范圍按元器件後帶字元而定：B、位元組；W、字；D、雙字。它們規定了操作數范圍。內部元器件如下：

①、I：輸入映像寄存器 I0.0-I15.7

②、Q：輸出映像寄存器 Q0.0-Q15.7

③、M：內部標志寄存器 M0.0-M31.7

④、SM：特殊標志寄存器 SM0.0-.SM179.7

⑤、S：順序控制寄存器 S0.0-S31.7

⑥、V:變數寄存器 VB0-VB10239

⑦、L：局部變數寄存器 LB0-LB63

⑧、T：定時器 T0-T255

⑨、C：計數器 C0-C255

⑩、AI：模擬量輸入映像寄存器 AIW0-AIW62

⑾、AQ：模擬量輸出映像寄存器 AQW0-AQW62

⑿、AC：累加器 AC0-AC3

⒀、HC：高速計數器 HC0-HC5

3-9、S7-200PLC有哪幾種擴展模塊？最大可擴展的I/O地址范圍是多大?

答：S7-200 PLC擴展模塊有：

①、數字量擴展模塊：EM221、EM222、EM223；

②、模擬量擴展模塊：EM231、EM232、EM235；

③、通信模塊 ：EM227；

④、現場設備擴展模塊：CP243；

最左可擴展7個模塊、I/O點可達128點。

3-10、梯形圖程序能否轉換成語句表程序?所有語句表程序能否轉換成梯形圖程序？

答：STEP7-Micro/Win32編程軟體具有梯形圖程序和語句表指令的相互轉換功能，也就是梯形圖程序能轉換成語句表程序；但語句表程序中有些語句不能轉換成梯形圖：例：END

第四章、STEP7-Micro/Win32編程軟體的安裝與使用

4-1、對變化緩慢的輸入信號能否採用數字濾波?數字濾波設置的最大延時時間為多少?

答：PLC允許部分或全部主機數字輸入量有選擇地設置輸入濾波器，對輸入雜訊脈沖干擾進行抑制。最大濾波延遲時間為12.8ms（范圍：0.2-12.8ms），默認延遲時間為6.4ms。對於輸入信號變化緩慢或高速變化信號，一般不用數字濾波。

4-2、輸入脈沖過窄時（小於一個機器掃描周期），採用什麼方法可以不丟失脈沖?

答：當數字量輸入脈沖過窄、未保持到輸入采樣階段的輸入脈沖信號可能會丟失。為克服此問題，需採用脈沖捕捉功能。脈沖截取後，輸入狀態的改變被鎖存，並保持到下一次輸入更新為止。（如圖4-10、P40所示）

4-3、編譯快捷鍵的功能是什麼？

答：採用「編譯快捷鍵」，會在編譯後，可在顯示器下方的輸出窗口顯示編譯結果，並能明確指出出錯的網路段，可以根據出錯提示對程序進行修改，然後再次編譯，直至無誤為止。

4-4、簡述SIMATIC指令與IEC指令的設置方法。

答：SIMATIC和IEC兩指令的設置方法是：拉開工具采單，打開選項目錄，在彈出的對話框中選擇指令系統。例如，選擇SIMATIC指令、記憶表選國際（不選SIMATIC），即選中了西門子指令系統。選IEC1131-3也用周樣方法。

4-5、簡述網路段的拷貝方法

答：網路段的復制：將游標拖到網路段，按住左鍵不放，拖動游標或用SHIFT+上、下移動鍵，選擇單個或多個網路並變「黑」，然後單擊「編輯\復制」，再移動游標到所需處，再單擊「粘帖」即可。

4-6、用幫助系統查找STEP7-Micro/Win32編輯軟體主要支持哪些快捷鍵?

答：該編輯軟體的快捷鍵支持有：

①、F4、彈出觸點菜單；

②、F6、彈出線圈下拉菜單；

③、F9、彈出指令合下拉菜單。

4-7、簡述系統塊配置中脈沖截取位的功能，以及脈沖截取的原理。

答：在系統塊界面下、點擊「脈沖截取位」標簽，進入脈沖捕捉功能選項，如圖所示：

7 6 5 4 3 2 1 0

I0

I1

在對應選框中的某位點擊一下、即該位便設置了脈沖捕捉，否則，系統默認所有點不為脈沖捕捉。

④ 請問可編程序控制器的編程器有何用處呢

PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它採用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。DCS集散系統: DCS英文全稱 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全稱為集散型控制系統。DCS可以解釋為在模擬量迴路控制較多的行業中廣泛使用的，盡量將控制所造成的危險性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術產品。DCS一般由五部份組成：1：控制器2：I/O板3：操作站4：通訊網路5：圖形及遍程軟體。

⑤ 什麼是PLCPLC有什麼特點

PLC控制系統，Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，專為工業生產設計的一種數字運算操作的電子裝置，它採用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。

PLC的特點

1、能夠設置不同類型產品的工位數量及位置參數，並能夠在線監控運行過程；

2、:設備操作靈活方便，能夠實現啟動與暫停，自動與手動模式切換,計數與清零,氣缸下壓時間調整等；

3、螺絲的自動排放，送料，固定，由機器一次性自動完成，不需人工輔助；

4、高速的生產節拍，可實現單工位速度不低於 1-1.5 件/秒。定位精度高，位置誤差不大於 0.02 毫米；

(5)可編程序控制器技術與應用擴展閱讀：

21世紀，PLC控制器會有更大的發展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用於可編程式控制制器的設計和製造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現；從產品規模上看，會進一步向超小型及超大型方向發展；從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業控制場合的需求.

從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言；從網路的發展情況來看，可編程式控制制器和其它工業控制計算機組網構成大型的控制系統是可編程式控制制器技術的發展方向。

目前的計算機集散控制系統DCS中已有大量的可編程式控制制器應用。伴隨著計算機網路的發展，可編程式控制制器作為自動化控制網路和國際通用網路的重要組成部分，將在工業及工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用。

⑥ PLC是什麼具體有些什麼用途

PLC一般指可編程邏輯控制器。

作用有：

1、開關量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用於單台設備的控制，也可用於多機群控及自動化流水線。

2、模擬量控制

在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程式控制制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程式控制制器用於模擬量控制。

3、運動控制

PLC可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用於開關量I/O模塊連接位置感測器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。

如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用於各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

4、過程式控制制

過程式控制制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制演算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。

大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程式控制制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

5、數據處理

現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的採集、分析及處理。

這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們列印製表。

數據處理一般用於大型控制系統，如無人控制的柔性製造系統；也可用於過程式控制制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

6、通信及聯網

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網路發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網路系統。新近生產的PLC都具有通信介面，通信非常方便。

(6)可編程序控制器技術與應用擴展閱讀：

一、PLC簡介：

可編程邏輯控制器是種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它採用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。

二、起源：

美國汽車工業生產技術要求的發展促進了PLC的產生，20世紀60年代，美國通用汽車公司在對工廠生產線調整時，發現繼電器、接觸器控制系統修改難、體積大、雜訊大、維護不方便以及可靠性差，於是提出了著名的「通用十條」招標指標。

1969年，美國數字化設備公司研製出第一台可編程式控制制器(PDP一14)，在通用汽車公司的生產線上試用後，效果顯著；1971年，日本研製出第一台可編程式控制制器(DCS-8)；

1973年，德國研製出第一台可編程式控制制器；1974年，我國開始研製可編程式控制制器：1977年，我國在工業應用領域推廣PLC。

最初的目的是替代機械開關裝置(繼電模塊)。然而，自從1968年以來，PLC的功能逐漸代替了繼電器控制板，現代PLC具有更多的功能。其用途從單一過程式控制制延伸到整個製造系統的控制和監測。

網路 可編程邏輯控制器

⑦ 可編程式控制制器的主要應用范圍是什麼

目前，可編程式控制制器PLC在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。x0dx0a開關量的邏輯控制x0dx0a 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用於單台設備的控制，也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。x0dx0a模擬量控制x0dx0a 在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程式控制制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程式控制制器用於模擬量控制。x0dx0a運動控制x0dx0a PLC可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用於開關量I/O模塊連接位置感測器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用於各種機械、機床、機器人、電梯等場合。x0dx0a過程式控制制x0dx0a 過程式控制制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制演算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程式控制制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。x0dx0a數據處理x0dx0a 現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的採集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們列印製表。數據處理一般用於大型控制系統，如無人控制的柔性製造系統；也可用於過程式控制制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。x0dx0a通信及聯網x0dx0a PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網路發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網路系統。新近生產的PLC都具有通信介面，通信非常方便。