可编程序控制器技术与应用

① 可编程控制器简介

可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。

随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，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。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。

一、PLC的结构及各部分的作用

可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。

1．中央处理单元（CPU）

CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。

2．存储器（RAM、ROM）

存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。

3．输入输出单元（I/O单元）

I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。

4．电源

PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。

5．编程器

编程器是PLC的最重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。

二、PLC的工作原理

PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

1．输入处理

输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通端状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。

2．程序执行

根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。遇到程序跳转指令，根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。

3．输出处理

程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。

三、PLC编程语言

1．梯形图编程语言

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电器控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的，形象、直观、实用。

梯形图的设计应注意以下三点：

（一）梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈与右母线相联。

（二）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。

（三）输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点可供内部编程使用。

2．语句表编程语言

指令语句表示一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，但比汇编语言易懂易学。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。

3．控制系统流程图编程图

控制系统流程图是一种较新的编程方法。它是用像控制系统流程图一样的功能图表达一个控制过程，目前国际电工协会(IEC)正在实施发展这种新式的编程标准。

第二章 基本指令简介

基本指令如表所示

名 称
助记符
目 标 元 件
说 明

取指令
LD
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
常开接点逻辑运算起始

取反指令
LDN
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
常闭接点逻辑运算起始

线圈驱动指令
=
Q、M、SM、T、C、V、S、L
驱动线圈的输出

与指令
A
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
单个常开接点的串联

与非指令
AN
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
单个常闭接点的串联

或指令
O
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
单个常开接点的并联

或非指令
ON
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
单个常闭接点的并联

置位指令
S
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
使动作保持

复位指令
R
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
使保持复位

正跳变
ED
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
输入信号上升沿产生脉冲输出

负跳变
EU
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
输入信号下降沿产生脉冲输出

空操作指令
NOP
无
使步序作空操作

一、标准触点 LD、A、O、LDN、AN、ON、

LD，取指令。表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。

LDN，取反指令。表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。

A，与指令。用于单个常开接点的串联。

AN，与非指令。用于单个常闭接点的串联。

O，或指令。用于单个常开接点的并联。

ON，或非指令。用于单个常闭接点的并联。

二、正、负跳变 ED、EU

ED，在检测到一个正跳变（从OFF到ON）之后，让能流接通一个扫描周期。

EU，在检测到一个负跳变（从ON到OFF）之后，让能流接通一个扫描周期。

三、输出 =

=，在执行输出指令时，映像寄存器中的指定参数位被接通。

四、置位与复位指令S、R

S，执行置位(置1)指令时，从bit或OUT指定的地址参数开始的N个点都被置位。

R，执行复位(置0)指令时，从bit或OUT指定的地址参数开始的N个点都被复位。

置位与复位的点数可以是1-255，当用复位指令时，如果bit或OUT指定的是T或C时，那么定时器或计数器被复位，同时当前值将被清零。

五、空操作指令NOP

NOP指令不影响程序的执行，执行数N（1-255）。

第三章 可编程控制器梯形图设计规则

1．触点的安排

梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。

2．串、并联的处理

在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。

3．线圈的安排

不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。

4．不准双线圈输出

如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输出无效，只有最后一次才有效，所以不应出现双线圈输出。

5．重新编排电路

如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。

6．编程顺序

对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从最左边触点开始，由上之下向右进行编程，再把程序逐段连接起来。

② plc编程器

可编程序控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计。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、计时和算术运算操作的指令，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。由于其具有可靠性高、编程简单、使用方便、通用性好以及适应工业现场恶略环境等特点，所以应用极为广泛。
可编程序控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是工业控制专用计算机。因此，它的组成与一般的微型计算机基本相同，也是由中央处理单元（CPU）、存储器（EEPROM、RAM）、输入/输出（I/O）接口、电源等组成。
（1）输入部件
输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现场信号进入PLC的桥梁。该部件接收来自主令元件、检测元件的信号。
其输入方式有两种：一种是数字量输入，另一种是模拟量输入。
（2）输出部件
输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作（如电机的启、停、正/反转，设备的转动、移动、升降等）。
同样输出的方式也有数字量输出和模拟量输出两种。
（3）中央处理器（CPU）
与一般的计算机控制系统一样，CPU是整个PLC系统的核心部件，它按照PLC中系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。其主要任务有：控制从编程器输入的用户程序及数据的接收与储存；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态和数据，并存入输入状态表或数据存储器中；诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器租调读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等;根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存表的内容，再经由输出部件实现输出控制、制表打印和数据通信等功能。
目前，PLC所采用的微处理器有以下三种：通用微处理器、单片微处理器、片位式微处理器。
（4）存储器
PLC中的存储器是用来存储系统程序、用户程序及数据的。目前，系统程序储存器通常由EPROM构成，用户程序储存器则由EPROM或EEPROM构成而用户数据储存器则由RAM构成。
（5）通信接口
为了实现通信功能，PLC中配有通信接口。通过这些通信接口，PLC可以与监视器、打印机以及其他PLC或计算机相连。
（6）智能I/O接口
为了满足更加复杂的控制功能需求，PLC配有多种智能I/O接口。如位置闭环控制模板、高速计数模板等。通常这类智能模板都拥有自身的处理器系统。
（7）I/O扩展接口
当用户所需的输入/输出（I/O）点数超过PLC基本单元的输入/输出点数时，就需要对系统进行扩展。I/O扩展接口就是用来连接中心基本单元与扩展单元的。
（8）编程器
编程器的作用是用来供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视的。编程器一般分为简易型和智能型两类。简易型只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入。而智能型编程器（又称图形编程器），不但可以连机编程，而且还可以脱机编程。操作方便且功能强大。
（9）其他部件
通常PLC还可配有盒式磁带机、打印机、EPROM写入器等其他外部设备。
PLC的工作原理：可编程序控制器是采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作的。即可编程序控制器运行时，CPU根据用户程序储存器中的用户程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描。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，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
可编程序控制器的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
（1）输入采样阶段
PLC在输入采样阶段,首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其存入(写入)各对应的输入状态锁存器中,即刷新输入.随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。在程序执行阶段,即使输入状态有变化,输入状态存储器的内容也不会改变。变化了的输入状态只能在下一个扫描周期的输入采样阶段被读入。
（2）程序执行阶段
PLC在程序执行阶段,按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,所需要的执行条件可从输入状态寄存器和当前输出状态寄存器中读入,经过相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态存储器中。所以,输出状态存储中所有的内容随着程序的执行而改变。
（3）输出刷新阶段
当所有的指令执行完毕后,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定方式(继电器、晶体管或晶闸管)输出,驱动相应的输出设备工作,这就是PLC的实际输出。经过这三个阶段,完成一个扫描周期。对于小型PLC,由于采用这种集中采样,集中输出的方式,使得在每一个扫描周期中,只对输入状态采样一次,对输出状态刷新一次,在一定程度上降低了系统的响应速度,即存在输入/输出滞后的现象。但从另一个角度看,却大大提高了系统的抗干扰能力,是可靠性增强。另外PLC几毫秒至几十微妙的响应延迟对一般工业系统的控制是无关紧要的。
PLC的工作过程一般可分为四个扫描阶段：
1）一般扫描阶段，在此阶段PLC复位WDT，检查I/O总线和程序存储器。
2）执行外设命令扫描阶段，在此阶段PLC执行编程器、图形编程器等外设输入的命令。
3）执行用户程序扫描阶段。
4）数据输入/输出扫描阶段。
PLC的编程语言：与计算机一样，PLC的操作是按其程序要求进行的，而程序是用程序语言表达的。PLC是工业自动控制的专用装置其主要使用者是广大工程技术人员及操作维护人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，采用了具有自身特色的编程语言或方式。
国际电工委员会（IEC）于1994年公布了PLC的编程语言标准（IEC1131-3），该标准定义了5种PLC编程语言的表达方式：梯形图LAD、语句表STL、功能块图FBD、结构文本ST、顺序功能图SFC。
（1）梯形图LAD
梯形图是在传统的继电器控制系统原理图的基础上演变而来的，在形式上类似于继电器控制电路。它继承了传统的继电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，使得程序直观易懂。大多数厂家生产的PLC都采用梯形图语言编程。
（2）语句表STL
语句表是与计算机汇编语言相类似的助记符表达方式，它由操作码和操作熟练部分组成。
（3）功能块图FBD
功能块图是一种与逻辑控制电路图结构相类似的图形编程语言。它类似于“与”、“或”、“非”的逻辑电路结构的编程方式。一般来说，用这三种逻辑能够表达所有的
控制逻辑。
（4）顺序功能图SFC
顺序功能图又叫做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，同时也是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。
PLC的控制功能：
（1）开关量控制
开关量控制是PLC的基本控制领域，它可取代传统的继电器控制系统。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。如机床电器控制、汽车、化工等自动生产线的控制。
（2）模拟量的控制
目前，很多PLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量的I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。随着PLC规模的扩大，控制的路已从几个增加到几十个甚至上百个，可以组成复杂的闭环控制系统。PLC的模拟量控制功能已广泛应用于工业生产的各个行业。
（3）运动控制
运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、机器人等各种机械设备上。
（4）数据处理
现代的PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作并能够对数据进行采集、分析和处理。
（5）通信联网
通信联网是指PLC与PLC之间、PLC和上位计算机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机的RS—232或RS—422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们连成网络，可实现相互间的信息交流，构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。
PLC的性能指标：
（1）用户程序存储容量
用户程序存储容量是衡量PLC存储用户程序的一项指标，通常以字为单位表示。每16位相邻的二进制数为一个字，1024个字为1K。对于一般的逻辑操作指令，每条指令占一个字；定时/计数、移位指令每条占2个字；数据操作指令每条占2～4个字。
（2）I/O总点数
I/O总点数是PLC可接受输入信号和输出信号的数量。PLC的输入和输出量有开关量和模拟量两种。对于开关量，其I/O总点数用最大I/O点数表示；对于模拟量，I/O总点数用最大I/O通道数表示。
（3）扫描速度
扫描速度是指PLC扫描1K字用户程序所需的时间，通常以ms/K字为单位表示。也有些PLC也以us/步来表示扫描速度。
（4）指令种类
指令种类是衡量PLC软件功能强弱的重要指标，PLC具有的指令越多，说明其软件功能越强。
（5）内部寄存器的配置及容量
PLC内部有许多寄存器用于存放变量状态、中间结果、定时计数等数据，其数量的多少、容量的大小，直接关系到用户编程时的方便灵活与否。因此，内部寄存器的配置及容量也是衡量PLC硬件功能的一个指标。
（6）特殊功能
PLC除了基本功能外，还有很多特殊功能，如自诊断功能、通信联网功能、监控功能、高速计数功能，远程I/O和特殊功能模块等。特殊功能越多，则PLC系统配置、软件开发就越灵活，越方便，适应性越强。因此，特殊功能的强弱，种类的多少也是衡量PLC技术水平高低的一个重要指标。

③ 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。

④ 请问可编程序控制器的编程器有何用处呢

PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。DCS集散系统: DCS英文全称 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全称为集散型控制系统。DCS可以解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散,而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。DCS一般由五部份组成：1：控制器2：I/O板3：操作站4：通讯网络5：图形及遍程软件。

⑤ 什么是PLCPLC有什么特点

PLC控制系统，Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

PLC的特点

1、能够设置不同类型产品的工位数量及位置参数，并能够在线监控运行过程；

2、:设备操作灵活方便，能够实现启动与暂停，自动与手动模式切换,计数与清零,气缸下压时间调整等；

3、螺丝的自动排放，送料，固定，由机器一次性自动完成，不需人工辅助；

4、高速的生产节拍，可实现单工位速度不低于 1-1.5 件/秒。定位精度高，位置误差不大于 0.02 毫米；

(5)可编程序控制器技术与应用扩展阅读：

21世纪，PLC控制器会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；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。

目前的计算机集散控制系统DCS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。

⑥ PLC是什么具体有些什么用途

PLC一般指可编程逻辑控制器。

作用有：

1、开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

2、模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3、运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4、过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。

大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5、数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。

这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6、通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

(6)可编程序控制器技术与应用扩展阅读：

一、PLC简介：

可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，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，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

二、起源：

美国汽车工业生产技术要求的发展促进了PLC的产生，20世纪60年代，美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时，发现继电器、接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差，于是提出了着名的“通用十条”招标指标。

1969年，美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器(PDP一14)，在通用汽车公司的生产线上试用后，效果显着；1971年，日本研制出第一台可编程控制器(DCS-8)；

1973年，德国研制出第一台可编程控制器；1974年，我国开始研制可编程控制器：1977年，我国在工业应用领域推广PLC。

最初的目的是替代机械开关装置(继电模块)。然而，自从1968年以来，PLC的功能逐渐代替了继电器控制板，现代PLC具有更多的功能。其用途从单一过程控制延伸到整个制造系统的控制和监测。

网络 可编程逻辑控制器

⑦ 可编程控制器的主要应用范围是什么

目前，可编程控制器PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。x0dx0a开关量的逻辑控制x0dx0a 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。x0dx0a模拟量控制x0dx0a 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。x0dx0a运动控制x0dx0a PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。x0dx0a过程控制x0dx0a 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。x0dx0a数据处理x0dx0a 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。x0dx0a通信及联网x0dx0a PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。