上海西门子S7-400总代理

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可编程控制器是一种无触点设备，对用户来说，改变程序即可改变生产工艺，因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器，可以使得设计和调试变得简单容易。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。

我国从1974年也开始研制可编程控制器，1977年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域，并涌现出大批应用可编程控制器的新型设备。掌握可编程控制器的工作原理，具备设计、调试和维护可编程控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。1.2　可编程控制器的定义

国际电工委员会（iec）曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是：“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，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器的工作原理及主要技术指标1.4.1　可编程控制器的工作原理

结合plc的组成和结构分析plc的工作原理更容易理解。plc是采用周期循环扫描的工作方式，cpu连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。cpu对用户程序的执行过程是cpu的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期主要可分为：

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扫描周期主要可分为：

（1）读输入阶段。每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。在之后的用户程序执行的过程中，cpu访问输入映像寄存器区域，而并非读取输入端口的状态，输入信号的变化并不会影响到输入映像寄存器的状态，通常要求输入信号有足够的脉冲宽度，才能被响应。

（2）执行程序阶段。用户程序执行阶段，plc按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描，在这一阶段cpu从用户程序的条指令开始执行直到后一条指令结束，程序运行结果放入输出映像寄存器区域。在此阶段，允许对数字量i/o指令和不设置数字滤波的模拟量i/o指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。

（3）处理通信请求阶段。这是扫描周期的信息处理阶段，cpu处理从通信端口接收到的信息。

（4）执行cpu自诊断测试阶段。在此阶段，cpu检查其硬件、用户程序存储器和所有i/o模块的状态。

（5）写输出阶段。每个扫描周期的结尾，cpu把存在输出映像寄存器中的数据输出给数字量输出端点（写入输出锁存器中），更新输出状态。然后plc进入下一个循环周期，重新执行输入采样阶段，周而复始。

如果程序中使用了中断，中断事件出现，立即执行中断程序，中断程序可以在扫描周期的任意点被执行。

如果程序中使用了立即i/o指令，可以直接存取i/o点。用立即i/o指令读输入点值时，相应的输入映像寄存器的值未被修改；用立即i/o指令写输出点值时，相应的输出映像寄存器的值被修改。1.4.2　可编程控制器主要技术指标

可编程控制器的种类很多，用户可以根据控制系统的具体要求选择不同技术性能指标的plc。可编程控制器的技术性能指标主要有以下几个方面：

（1）i/o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。

厂家的产品手册上还提供plc的负载能力、外形尺寸、重量、保护等级、适用的安装和使用环境（如温度、湿度等性能指标参数），供用户参考。1.5　可编程控制器的分类、特点、应用及发展1.5.1　可编程控制器的分类

（1）按i/o点数和功能分类

可编程控制器用于对外部设备的控制，外部信号的输入、plc的运算结果的输出都要通过plc输入、输出端子来进行接线，输入、输出端子的数目之和被称作plc的输入、输出点数，简称i/o点数。

由i/o点数的多少可将plc分成小型、中型和大型。

小型plc的i/o点数小于256点，以开关量控制为主，具有体积小、价格低的优点。可用于开关量的控制、定时/计数的控制、顺序控制及少量模拟量的控制场合，代替继电器-接触器控制，在单机或小规模生产过程中使用。

中型plc的i/o点数在256～1024之间，功能比较丰富，兼有开关量和模拟量的控制能力，适用于较复杂系统的逻辑控制和闭环过程的控制。

大型plc的i/o点数在1024点以上。用于大规模过程控制、集散式控制和工厂自动化网络。

（2）按结构形式分类

plc可分为整体式结构和模块式结构两大类。

整体式是将存储器部件等组成部分集中于一体安装在印刷电路板上plccpu、、i/o，，并连同电源一起装在一个机壳内，形成一个整体，通常称为主机或基本单元。整体式结构的plc具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低的优点。一般小型或超小型plc多采用这种结构。

模块式plc是把各个组成部分做成独立的模块，如cpu模块、输入模块、输出模块、电源模块等。各模块作成插件式，并将组装在一个具有标准尺寸且带有若干插槽的机架内。模块式结构的plc配置灵活，装配和维修方便，易于扩展。一般大中型的plc都采用这种结构。

（3）按生产厂家分

plc的生产厂家很多，国内国外都有，其点数、容量、功能各有差异，但都自成系列，比较有影响的厂家有：

日本立石（omron）公司的c系列可编程控制器；