可编程控制器技术应用
‘壹’ 可编程控制器工业控制应用的基本模式提示了PLC应用的哪些根本点
-1、简述可编程的定义
答：可编程控制器是取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成控制而设计的装置，具有逻辑运算、定时、计数等功能，用于开关量控制、实际能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC。
87年新定义：
可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算操作。并通过数字式和模拟式的输入、输出、控制各种类型的机械或生产过程。
1-2、可编程控制器的主要特点有哪些？
答：可靠性高，PLC平均无故障时间达10万小时；控制功能强，具有数值运算、PID调节；数据通信、中断处理，对步进电机、数控机床、工业机器人实施控制；组建灵活：随时可扩展各种功能；操作方便：三种语言（LAD、STL、FBD）编程。
1-3、可编程控制器有哪几种分类方法?
答：按I/O点数分类：
小型机I/O＜256点；中型机I/O在256~1024之间；大型机I/O＞1024点；
按结构分类：整体结构和模块结构；
按用途分类：有通用型和专用型。
1-4、小型PLC发展方向有哪些？
答：小型PLC向微型化和专业化方向发展：集成度更高、体积更小、质量更高更可靠、功能更强、应用更广泛。
第二章、可编程控制器构成原理
2-1、PLC由哪几部分组成？
答：PLC由五大部分组成：①、中央处理器CPU；②、存储器；③、基本I/O接口电路；④、接口电路，即I/O扩展和通讯部分；⑤、电源（+5V、+24V的产生。
2-2、PLC的I/O接口电路有哪几种形式?
答：PLC的输入部分，有三种接口电路：①、干结点式；②直流输入式；③、交流输入式。
PLC的输出部分，有三种接口电路：①、继电器式；②、晶体管式；③、晶闸管式
输入、输出电路均采用光电隔离形式，以便保护PLC内部电路不受伤害。
2-3、PLC的主要技术指标有哪些？
答：PLC的主要技术指标如下：
①、I／O点数、一般以输入、输出端子总和给出；
②、存储容量，有系统、用户、数据三种存储器，即用户可用资源；
③、扫描速度，即扫描周期，表示PLC运算精度和运行速度；
④、可扩展性：可扩展I／O接口、模数处理、温度处理、通讯、高速处理。
⑤、指令系统：要求指令功能丰富；
⑥、通讯功能：要与其它智能设备之间的通讯。
第三章、S7－200系列可编程控制器
3-1、S7系列PLC有哪些子系列?
答：西门子公司的S7西能系列可编程控制器有三个子系列：
①、S7-200PLC 属小型机
②、S7-300PLC属中型机
③、S7-400PLC 属大型机
3-2、CPU22X系列PLC有哪些型号?
答:西门子公司CPU22X系列PLC有如下型号：见表3.1 P12
①、CPU221
②、CPU222
③、CPU224
④、CPU226
⑤、CPU226X
3-3、S7-200 PLC有哪些输出方式？各适应什么类型地负载？
答：S7-200PLC输出方式有两大类：继电器输出；晶体管输出。
继电器输出可带电机类电感、电容等负载，晶体管输也可带电阻性负载。
3-4、CPU22系列PLC的用户程序下载后放在什么存储器中，掉电后是否会丢失？
答：当用户程序下载到PLC后，用户程序、CPU组态、配置、程序数据送入RAM存储区、V寄存器和M寄存器中；下电时又自动将V寄存器和M寄存器的内容拷贝到EEPROM中，永久保存，程序和数据不会丢失。
3-5、S7-200 CPU的一个机器周期分为哪几个阶段?各执行什么操作？
答： S7-200 CPU的一个机器周期分为5个阶段：
①、读输入阶段，将数字量输入的状态送入输入映像寄存器；对于模拟量输入，需经A/D转换后送入输入映像寄存器；
②、执行程序，按梯形图（程序）顺序执行、允许对I/O量处理、响应中断。
③、处理通信请求，PLC从通信口收/发信息；
④、CPU自诊断。检查硬件故障和I/O状态；
⑤、写输出，每个扫描周期的结尾，CPU把输出映像寄存器的内容送到对应的输出点上。
3-6、S7-200 CPU有哪些工作模式?在脱机时如何改变工作模式？联机操作时，改变工作模式的最佳方法是什么？
答：S7-200CPU 有两种工作模式：
①、STOP（停止），CPU停止工作，不执行程序，PC机可向PLC下载程序和系统设置；
②、RUN （运行），运行用户程序。
脱机时改变工作模式的方法：
①、把PLC工作开关打到“RUN”位置，启动程序运行；
②、把PLC工作开关打到“STOP”位置，停止程序运行。
③、把PLC工作开关打到“TERM”位置，暂停。程序暂时停止运行，由软件改变工作状态，在联机时，用STEP7-Micro/Win32 软件设置PLC工作方式，即在“PLC”菜单下，点击“RUN”，PLC运行；点击“STOP”，PLC停止运行。
3-7、S7-200 有哪几种寻址方式?
答：S7-200有三种寻址方式：
①、立即寻址：立即数在指令中以常数出现。例：JMP 20
②、直接寻址：直接使用存储器或元件地址编号。例：LD I0.1
③、间接寻址：使用地址指针来存取存储器中的数据。例：MOVW ＊AC，AC0
3-8、S7-200PLC有哪些内部元器件？各元件地址分配和操作数范围怎么定？
答：S7-200 PLC有13种内部元器件，操作数范围按元器件后带字符而定：B、字节；W、字；D、双字。它们规定了操作数范围。内部元器件如下：
①、I：输入映像寄存器 I0.0-I15.7
②、Q：输出映像寄存器 Q0.0-Q15.7
③、M：内部标志寄存器 M0.0-M31.7
④、SM：特殊标志寄存器 SM0.0-.SM179.7
⑤、S：顺序控制寄存器 S0.0-S31.7
⑥、V:变量寄存器 VB0-VB10239
⑦、L：局部变量寄存器 LB0-LB63
⑧、T：定时器 T0-T255
⑨、C：计数器 C0-C255
⑩、AI：模拟量输入映像寄存器 AIW0-AIW62
⑾、AQ：模拟量输出映像寄存器 AQW0-AQW62
⑿、AC：累加器 AC0-AC3
⒀、HC：高速计数器 HC0-HC5
3-9、S7-200PLC有哪几种扩展模块？最大可扩展的I/O地址范围是多大?
答：S7-200 PLC扩展模块有：
①、数字量扩展模块：EM221、EM222、EM223；
②、模拟量扩展模块：EM231、EM232、EM235；
③、通信模块 ：EM227；
④、现场设备扩展模块：CP243；
最左可扩展7个模块、I/O点可达128点。
3-10、梯形图程序能否转换成语句表程序?所有语句表程序能否转换成梯形图程序？
答：STEP7-Micro/Win32编程软件具有梯形图程序和语句表指令的相互转换功能，也就是梯形图程序能转换成语句表程序；但语句表程序中有些语句不能转换成梯形图：例：END
第四章、STEP7-Micro/Win32编程软件的安装与使用
4-1、对变化缓慢的输入信号能否采用数字滤波?数字滤波设置的最大延时时间为多少?
答：PLC允许部分或全部主机数字输入量有选择地设置输入滤波器，对输入噪声脉冲干扰进行抑制。最大滤波延迟时间为12.8ms（范围：0.2-12.8ms），默认延迟时间为6.4ms。对于输入信号变化缓慢或高速变化信号，一般不用数字滤波。
4-2、输入脉冲过窄时（小于一个机器扫描周期），采用什么方法可以不丢失脉冲?
答：当数字量输入脉冲过窄、未保持到输入采样阶段的输入脉冲信号可能会丢失。为克服此问题，需采用脉冲捕捉功能。脉冲截取后，输入状态的改变被锁存，并保持到下一次输入更新为止。（如图4-10、P40所示）
4-3、编译快捷键的功能是什么？
答：采用“编译快捷键”，会在编译后，可在显示器下方的输出窗口显示编译结果，并能明确指出出错的网络段，可以根据出错提示对程序进行修改，然后再次编译，直至无误为止。
4-4、简述SIMATIC指令与IEC指令的设置方法。
答：SIMATIC和IEC两指令的设置方法是：拉开工具采单，打开选项目录，在弹出的对话框中选择指令系统。例如，选择SIMATIC指令、记忆表选国际（不选SIMATIC），即选中了西门子指令系统。选IEC1131-3也用周样方法。
4-5、简述网络段的拷贝方法
答：网络段的复制：将光标拖到网络段，按住左键不放，拖动光标或用SHIFT+上、下移动键，选择单个或多个网络并变“黑”，然后单击“编辑\复制”，再移动光标到所需处，再单击“粘帖”即可。
4-6、用帮助系统查找STEP7-Micro/Win32编辑软件主要支持哪些快捷键?
答：该编辑软件的快捷键支持有：
①、F4、弹出触点菜单；
②、F6、弹出线圈下拉菜单；
③、F9、弹出指令合下拉菜单。
4-7、简述系统块配置中脉冲截取位的功能，以及脉冲截取的原理。
答：在系统块界面下、点击“脉冲截取位”标签，进入脉冲捕捉功能选项，如图所示：
7 6 5 4 3 2 1 0
I0
I1
在对应选框中的某位点击一下、即该位便设置了脉冲捕捉，否则，系统默认所有点不为脉冲捕捉。
‘贰’ PLC(可编程逻辑控制器)用途
PLC是一种可编程的控制器，相当于一种控制设备，主要用于工业自动化等领域，大都采用梯形图编程，也可以用组态软件。其特点是非常可靠。
PLC是可编程逻辑控制器，是Program Logic Controler的缩写，它是一个广泛的概念，需要硬件和软件共同实现，关键还是在于编程实现。主要用在工业自动化控制。
‘叁’ plc可编程控制器的发展及应用
1. 什么是PLC？
国际电工委员会（IEC）在1987年2月颁布了PLC的标准草案（第三稿），草案对PLC作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子装置，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、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或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的外围设备都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。
2. PLC可编程控制器的产生
2.1 随着半导体技术，尤其是微型计算机和微处理器技术的发展，在20世纪70年代初期、中期，设计制造出可编程逻辑控制器PLC，它能完成顺序控制，仅有逻辑运算、定时、计数等控制功能。
2.2 20世纪70年代末至80年代初，可编程控制器的处理速度大提高，增加了许多特殊功能，使得可编程控制器不仅可以进行逻辑控制，还可以对模拟量进行控制。
2.3 20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器为核心的可编程控制器也得到迅猛发展，其功能越来越强。PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节、数据处理和数据通信功能。
2.4 1985年1月国际电工委员会(IEC)制定了PLC的标准。
3. PLC的特点
3.1 可靠性高，抗干扰能力强
3.2 通用性强，使用方便
3.3 采用模块化结构，系统组合灵活方便
3.4 编程语言简单、易学，便于掌握
3.5 系统设计周期短
3.6 对生产工艺以身试法适应性强
3.7 安装简单、调试方便、维护工作量小
4. 可编程控制器的分类
4.1 按输入/输出点数分
a) 小型机：小型PLCI/O总点数在256点以下，用户程序存储容量在4KB左右。
b) 中型机：中型PLCI/O总点数在256∽2048点之间，用户程序存储容量在8KB左右。
c) 大型机：大型PLCI/O总点数在2048点以上，用户程序存储容量在16KB以上。
4.2 按结构形式分
a) 整体式
b) 模块式
3) 按生产厂家分
在全世界有上百家PLC制造商，其中占PLC市场80%以上的生产公司是：德国的西门子（SIEMENS）公司、法国的施耐德（SCHNEIDER）自动化公司、日本的欧姆龙（OMRON）和三菱公司。
5. PLC的应用
5.1 开关量逻辑控制
5.2 模拟量控制
5.3 过程控制
5.4 定时和计数控制
5.5 顺序控制
5.6 数据处理
5.7 通信和联网
6. PLC的发展趋势
6.1 系列化、模块化
6.2 小型机功能强化
6.3 中、大型机高速度、高功能、大容量
6.4 低成本
6.5 多功能
7. 可编程控制器技术性能指标
7.1 I/O点数
I/O点数是指PLC外部I/O端子的总数。如FX毓的I/O点数最多为256。
7.2 扫描速度
一般指执行指令的时间，单位是μs/步，有时也以执行1000步指令的时间计，单位为ms/千步，通常为10ms，小型PLC的扫描时间可能大于40s。
7.3 内存容量
通常以PLC所能存放用户程序的多少来衡量。
7.4 指令系统
PLC指令的多少是衡量其软件功能强弱的主要指标。PLC具有的指令种类越多，它的软件功能则超强。
7.5 内部寄存器
寄存器的配置情况是衡量PLC硬件功能的一个指标。这些寄存器主要用以存放变量状态、结果和数据等。
‘肆’ 可编程控制器原理及应用
可编程控制器（PLC）的工作有两个要点：入出信息变换、可靠物理实现，入出信息变换主要由运行存储于PLC内存中的程序实现。这程序既有系统的（这程序又称监控程序，或操作系统），又有用户的。系统程序为用户程序提供编辑与运行平台，同时，还进行必要的公共处理，如自检，I/O刷新，与外设、上位计算机或其它PLC通讯等处理。用户程序由用户按照控制的要求进行设计。什么样的控制，就有什么样的用户程序。
可靠物理实现主要通过输入（I， INPUT）及输出（O， OUTPUT）电路。每一输入点或输出点就有一个I或O电路。而且，总是把若干个这样电路集成在一个模块（或箱体）中，然后再由若干个模块（或箱体）集成为PLC完整的I/O系统（电路）。尽管这些模块相当多，占了PLC体积的大部分，但由于它们都是由高度集成化的，所以，PLC的体积还是不太大的。
输入电路时刻监视着输入点的（通、ON或断、OFF）状态，并将此状态暂存于它的输入暂存器（还可能有别的称谓）中。每一输入点都有一个与其对应的输入暂存器。
输出电路有输出锁存器（还可能有别的称谓）。它也有两个状态，高、低电位状态，并可锁存。同时，它还有相应的物理电路，可把这个高、低电位的状态传送给输出点。每一输出点都有一个与其对应的输出锁存器。
这里的输入暂存器及输出锁存器实际是PLC的I/O电路的寄存器。它们与PLC内存交换信息通过PLC I/O总线及运行PLC的系统程序实现。
把输入暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称为输入继电器，或称软触点，或称为过程映射输入寄存器（the process-image input register）。这些位（bit）置成1，表示触点通，置成0为触点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入点的状态。
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈，或称为过程映射输出寄存器（the process-image output register）。通过PLC I/O总线及运行系统程序，输出继电器的状态将映射给输出锁存器。这个映射的完成也称输出刷新。
PLC除了有可接收开关信号的输入电路，有时，还有接收模拟信号的输入电路（称模拟量输入单元或模块）。只是后者先要进行模、数转换，然后，再把转换后的数据存入PLC相应的内存单元中。
如要产生模拟量输出，则要配有模拟量输出电路（称模拟量输出模块或单元）。靠它对PLC相应的内存单元的内容进行数、模转换，并产生输出。
这样，用户所要编的程序只是，PLC输入有关的内存区到输出有关的内存区的变换。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的。
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简介：可编程控制器技术与应用一书是可编程控制器是随着继电器控制技术和计算机控制技术的发展而迅速发展起来的工业控制器。早期的可编程控制器主要用来代替继电器，实现逻辑运算、定时等处理。它以开关量的形式输出，控制各种类型的生产机械或生产过程。
‘陆’ 可编程控制器应用技术的目录
第1章可编程控制器概述
1.1 可编程控制器的产生和定义
1.2 PLC的特点与应用领域
1.2.1 PLC的特点
1.2.2 PLC的应用领域
1.3 PLC的分类
1.4 PLC与其他控制系统的比较
1.5 PLC的发展趋势
习题
第2章位操作指令
2.1 实训1：电动机的正反转控制
2.1.1 控制要求
2.1.2 资源分配
2.1.3 硬件接线
2.1.4 控制程序
2.2 位操作指令
2。2.1 触点指令
2.2.2 线圈指令
2.2.3 触点块及堆栈操作指令
2.2.4 其他指令
2.3 相关知识：PLC的工作原理
2.3.1 PLC的硬件构成
2.3.2 PLC的编程元件
2.3.3 PLC寻址方式
2.3.4 PLC循环扫描原理
2‘3.5 PLC的性能指标
2.4 实训2：多地点控制
2.4.1 控制要求
2.4.2 资源分配
2.4.3 硬件接线
2.4.4 控制程序
习题
第3章定时器与计数器指令
3.1 实训3：交通信号灯控制
3.1.1 控制要求
3.1.2 资源分配
3.1.3 控制程序
3.2 定时器与计数器指令
3.2.1 定时器指令
3.2.2 计数器指令
3.3 相关知识：西门子PLC的硬件资源
3.3.1 西门子PLC的发展
3.3.2 PLC的安装
3.3.3 PLC的工作模式
3.3.4 CPU模块技术指标
3.3.5 扩展模块
3.4 实训4：全自动洗衣机的控制
3.4.1 基本原理
3.4.2 控制要求
3.4.3 资源分配
3.4.4 控制程序
习题
第4章 数据处理指令
4.1 实训5：天塔之光
4.1.1 控制要求
4.1.2 资源分配
4.1.3 控制程序...
‘柒’ 可编程控制器的性能指标有哪些
可编程控制器的性能指标：
1、输入/输出点数
可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数。
2、存储容量
PLC的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。
3、扫描速度
可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。
4、指令系统
指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。用户应根据实际控制要求选择合适指令功能的可编程控制器。
5、通信功能
通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成为PLC产品水平的重要衡量指标之一。
(7)可编程控制器技术应用扩展阅读：
可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PC或PLC是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。
可编程控制器是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置。PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。
‘捌’ 可编程控制器原理及应用
可编程控制器原理：采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。
可编程控制器应用：PLC采用微电子技术来完成各种控制功能，在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构，按照一定规律进行动作。其主要功能有顺序逻辑控制、运动控制、定时控制、记数控制、步进控制、数据处理、模、数和数、模转换、通信及联网等
可编程控制器是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置。
(8)可编程控制器技术应用扩展阅读
从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；
从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向 。
计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
‘玖’ 可编程逻辑控制器主要在哪些行业里广泛应用
中国电子信息产业集团有限公司（中国电子）6月24日在京发布由中国电子第六研究所自主研发的国产可编程逻辑控制器。
项目负责人之一、中国电子第六研究所副所长丰大军介绍，目前国内主要的相关市场份额由欧、美、日系品牌三分天下。2014年12月，中国电子启动了N型可编程逻辑控制器的研制工作。截至目前，该系列产品已获取相关知识产权35项，其中发明专利15项，从CPU芯片到PLC操作系统等核心部件、组件全部基于国产技术自主研发，软件实现完全自主化开发且兼容国产体系。