PLC應(yīng)用技術(shù)與技能訓(xùn)練(歐姆龍CP1E型)項目一PLC的基礎(chǔ)知識

工程一PLC的根底知識工作任務(wù)1PLC的產(chǎn)生、開展與特點工作任務(wù)2PLC的組成與工作原理工作任務(wù)3歐姆龍CP1E型PLC的規(guī)格工作任務(wù)4PLC編程軟件的使用工作任務(wù)5PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(4)可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)。

(5)具有數(shù)據(jù)通信功能。

(6)輸入可以是115VAC(美國電壓標(biāo)準(zhǔn))。

(7)輸出量為115VAC、2A以上，可以直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等。

(8)硬件維護方便，最好采用插件式結(jié)構(gòu)。

(9)當(dāng)需要擴展時，原有系統(tǒng)只需做很小的改動即可。

(10)用戶程序存儲器容量至少可以擴展到4KB。

于是可編程控制器應(yīng)運而生。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)上述要求研制出世界上第一臺可編程控制器，型號為PDP-14，并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功，取得了顯著的經(jīng)濟效益。當(dāng)時人們把它稱為可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC)。三、PLC的開展

1.PLC的開展過程

PLC從誕生至今，大體經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代，其開展過程大致如下：

1969—1972年是第一代PLC開展和應(yīng)用時期。此時期PLC的特點是CPU多采用1位微處理器，采用磁芯存儲器存儲，機種單一，沒有形成系列，功能簡單，僅具有邏輯控制、定時、計數(shù)功能。

1973—1975年是第二代PLC開展時期。此時期PLC的特點是使用了8位微處理器及半導(dǎo)體存儲器，產(chǎn)品逐步系列化，功能也有所增加，增加了數(shù)字運算、傳送、比較等功能，并能完成模擬量的控制。1976—1983年是第三代PLC開展時期。此時期PLC的特點是采用了高性能微處理器及位片式CPU，工作速度大幅度提高，同時向多功能和聯(lián)網(wǎng)方向開展，并具有較強的自診斷功能。

1984年至今是第四代PLC開展時期。此時期PLC的特點是CPU不僅全面使用了16位、32位微處理器，內(nèi)存容量也有了較大的增加，可直接用于一些規(guī)模較大的復(fù)雜控制系統(tǒng)，編程語言除了使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖外，還可以使用高級語言，而且外設(shè)也更加多樣化。四、PLC的分類

可編程控制器具有多種分類方式，了解這些分類方式有助于PLC的選型及應(yīng)用。

1.根據(jù)控制規(guī)模分類

PLC的控制規(guī)模是以所配置的輸入/輸出點數(shù)來衡量的。PLC的輸入/輸出點數(shù)說明了PLC可從外部接收多少個輸入信號和向外部發(fā)出多少個輸出信號，實際上也就是PLC的輸入、輸出端子數(shù)。根據(jù)I/O點數(shù)的多少可將PLC分為小型機、中型機和大型機。一般來說，點數(shù)多的PLC功能也相應(yīng)較強。3)大型機

I/O點數(shù)在1024點以上的PLC稱為大型機。大型PLC的功能更加完善，具有數(shù)據(jù)運算、模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視記錄、打印等功能。大型機的內(nèi)存容量超過640KB，監(jiān)控系統(tǒng)采用CRT顯示，能顯示表示生產(chǎn)過程的工藝流程、各種記錄曲線、PID調(diào)節(jié)參數(shù)選擇圖等。大型PLC能進行中斷控制、智能控制、遠(yuǎn)程控制等。

大型機的特點是I/O點數(shù)特別多，控制規(guī)模宏大，組網(wǎng)能力強，可用于大規(guī)模的過程控制，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，或者整個工廠的集散控制系統(tǒng)。

2.根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類

從結(jié)構(gòu)上看，PLC可分為整體式、模板式及分散式3種形式。

1)整體式

一般小型機多為整體式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)PLC的電源、CPU、I/O部件都集中配置在一個箱體中，有的甚至全部裝在一塊印刷電路板上。2)模板式

這種形式的PLC各局部以單獨的模板分開設(shè)置，如電源模板PS、CPU模板、輸入/輸出模板SM、功能模板FM及通信模板CP等。模板式PLC一般設(shè)有機架底板(也有的PLC為串行聯(lián)結(jié)，沒有底板)，在底板上有假設(shè)干插座，使用時，將各種模板直接插入機架底板即可。這種結(jié)構(gòu)的PLC配置靈活，裝備方便，維修簡單，易于擴展，可根據(jù)控制要求靈活配置所需模板，構(gòu)成功能不同的各種控制系統(tǒng)。一般大、中型PLC均采用這種結(jié)構(gòu)形式。

模板式PLC的缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，各種插件多，因而增加了造價本錢。3)分散式

所謂分散式的結(jié)構(gòu)，就是將PLC的CPU、電源、存儲器集中放置在控制室，而各I/O模板分散放置在各個工作站，由通信接口進行通信連接，由CPU集中指揮。3.根據(jù)用途分類

1)用于順序邏輯控制

早期的PLC主要用于取代繼電器控制電路，完成如順序、聯(lián)鎖、計時和計數(shù)等開關(guān)量的控制，因此順序邏輯控制是PLC最根本的控制功能，也是PLC應(yīng)用最多的場合。比較典型的應(yīng)用如自動電梯的控制、自動化倉庫的自動存取、各種管道上電磁閥的自動開啟和關(guān)閉、皮帶運輸機的順序啟動，或者自動化生產(chǎn)線的多機控制等，這些都是順序邏輯控制。要完成這類控制，不要求PLC有太多的功能，只要有足夠數(shù)量的I/O回路即可，因此可選用低檔的PLC。2)用于閉環(huán)過程控制

對于閉環(huán)控制系統(tǒng)，除了要用開關(guān)量I/O點實現(xiàn)順序邏輯控制外，還要有模擬量的I/O回路，以供采樣輸入和調(diào)節(jié)輸出，實現(xiàn)過程控制中的PID調(diào)節(jié)，形成閉環(huán)過程控制系統(tǒng)。而中期的PLC由于具有數(shù)值運算和處理模擬量信號的功能，可以設(shè)計出各種PID控制器。現(xiàn)在隨著PLC控制規(guī)模的增大,可控制的回路數(shù)已從幾個增加到幾十個甚至幾百個，因此可實現(xiàn)比較復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對溫度、壓力、流量、位置、速度等物理量的連續(xù)調(diào)節(jié)。比較典型的應(yīng)用如連軋機的速度和位置控制、鍋爐的自動給水、加熱爐的溫度控制等。3)用于多級分布式和集散控制系統(tǒng)

在多級分布式和集散控制系統(tǒng)中，除了要求所選用的PLC具有上述功能外，還要求其具有較強的通信功能，以實現(xiàn)各工作站之間的通信、上位機與下位機的通信，最終實現(xiàn)全廠自動化，形成通信網(wǎng)絡(luò)。由于近期的PLC產(chǎn)品都具有很強的通信和聯(lián)網(wǎng)功能，建立一個自動化工廠已成為可能。能勝任這種工作的可編程控制器稱為高檔PLC。五、PLC的特點及主要功能

1.PLC的一般特點

PLC的種類雖然千差萬別，但為了在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用，它們都有許多共同的特點。

1)抗干擾能力強，可靠性高

工業(yè)生產(chǎn)對電氣控制設(shè)備的可靠性要求是非常高的，要求具有很強的抗干擾能力，能在很惡劣的環(huán)境下(如溫度高,濕度大，金屬粉塵多，距離高壓設(shè)備近，有較強的高頻電磁干擾等)長期連續(xù)可靠地工作，平均無故障時間(MTBF)長，故障修復(fù)時間短。PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計的，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。可以說，沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備能夠到達(dá)PLC的可靠性。在PLC的設(shè)計和制造過程中，采取了精選元件及多層次抗干擾等措施，使PLC的平均無故障時間(MTBF)通常在10萬小時以上，有些PLC的平均無故障時間可以到達(dá)幾十萬小時以上，如三菱公司的F1、F2系列的MTBF可到達(dá)30萬小時，有些高檔機的MTBF還要高得多，這是其他電氣設(shè)備根本做不到的。

絕大多數(shù)用戶都將可靠性作為選取控制裝置的首要條件，因此PLC在硬件和軟件方面均采取了一系列抗干擾措施。PLC內(nèi)部還采用了電磁屏蔽措施，對電源變壓器、CPU、存儲器、編程器等主要部件采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。

在軟件方面，PLC也采取了很多特殊措施，設(shè)置了警戒時鐘(WatchingDogTimer，WDT)，系統(tǒng)運行時對WDT定時刷新，一旦程序出現(xiàn)死循環(huán)，使之能立即跳出，重新啟動并發(fā)出報警信號。還設(shè)置了故障檢測及診斷程序，用以檢測系統(tǒng)硬件是否正常，用戶程序是否正確，便于自動地做出相應(yīng)的處理，如報警、封鎖輸出、保護數(shù)據(jù)等。當(dāng)PLC檢測到故障時，可立即將現(xiàn)場信息存入存儲器，由系統(tǒng)軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被破壞。這樣，一旦檢測到外界環(huán)境正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的程序工作。3)通用性強，控制程序可變，使用方便

雖然PLC種類繁多，但是由于其產(chǎn)品逐漸系列化和模板化，且配有品種齊全的各種軟件，所以用戶可根據(jù)需求靈活組合各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計方面，只需確定PLC的硬件配置和I/O通道的外部接線。在PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號即可，不需要諸如繼電器之類的固體電子器件和大量繁雜的硬接線電路。在生產(chǎn)工藝流程改變，或生產(chǎn)線設(shè)備更新、或系統(tǒng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)的功能時，一般不必改變或很少改變I/O通道的外部接線，只要改變存儲器中的控制程序即可，這在使用傳統(tǒng)的繼電器控制時是很難想像的。PLC的輸入、輸出端子可直接與220VAC、24VDC等強電相連，并有較強的帶負(fù)載能力。在PLC運行過程中，在PLC的面板上(或顯示器上)可以顯示生產(chǎn)過程中用戶感興趣的各種狀態(tài)和數(shù)據(jù)，使操作人員做到心中有數(shù)，即使在出現(xiàn)故障甚至發(fā)生事故時，也能及時處理。

4)安裝簡單，維護方便

PLC的控制程序可通過編程器輸入到PLC的用戶程序存儲器中。編程器不僅能對PLC控制程序進行寫入、讀出、檢測、修改，還能對PLC的工作進行監(jiān)控，使得PLC的操作及維護都很方便。PLC還具有很強的自診斷能力，能隨時檢查出自身的故障，并顯示給操作人員，如I/O通道的狀態(tài)、RAM的后備電池的狀態(tài)、數(shù)據(jù)通信的異常、PLC內(nèi)部電路的異常等信息。正是通過PLC這種完善的診斷和顯示能力，當(dāng)PLC主機或外部的輸入裝置及執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，使操作人員能迅速檢查、判斷故障原因，確定故障位置，以便采取迅速有效的措施。如果是PLC本身的故障，在維修時只需要更換插入式模板或其他易損件即可完成，既方便又提高了效率。

有人曾預(yù)言，將來自動化工廠的電氣工人，將一手拿著螺絲刀，一手拿著編程器。這也是PLC得以迅速開展和廣泛應(yīng)用的重要因素之一。5)設(shè)計、施工、調(diào)試周期短

使用PLC完成一項控制工程時，由于其硬件、軟件齊全，設(shè)計和施工可同時進行。又由于PLC用軟件編程取代了繼電器硬接線實現(xiàn)控制功能，使得控制柜的設(shè)計及安裝接線工作量大為減少，從而縮短了施工周期。而且用戶程序大都可以在實驗室模擬調(diào)試，模擬調(diào)試好后再將PLC控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進行聯(lián)機統(tǒng)調(diào)，使得調(diào)試方便、快速、平安，因此大大縮短了設(shè)計和投運周期。6)易于實現(xiàn)機電一體化

因為PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振、防潮和耐熱能力強，使之易于安裝在機器設(shè)備內(nèi)部，制造出機電一體化產(chǎn)品。隨著集成電路制造水平的不斷提高，PLC體積進一步縮小，而功能卻進一步增強，與機械設(shè)備能有機地結(jié)合起來，在CNC和機器人的應(yīng)用中必將更加普遍，以PLC作為控制器的CNC設(shè)備和機器人裝置將成為典型的機電一體化產(chǎn)品。2)運動控制

在機械加工行業(yè)，PLC與計算機控制(CNC)集成在一起，用以完成機床的運動控制。很多PLC機制造廠家已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸的位置控制模板。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)傳送給模板，模板移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。當(dāng)每個軸移動時，位置控制模板保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，以確保運動平滑。目前，PLC已用于控制無心磨削、沖壓、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削、磨削等機械加工工序中。3)定時控制

PLC為用戶提供了一定數(shù)量的定時器，并設(shè)置了定時器指令，如OMRON公司的CPM1APLC，每個定時器可實現(xiàn)0.1～999.9s或0.01～99.99s的定時控制，SIEMENS公司的S7-200系列PLC可提供時基單位為0.1s，0.01s及0.001s的定時器，實現(xiàn)從0.001s到3276.7s的定時控制，也可按一定方式進行定時時間的擴展。采用PLC實現(xiàn)定時控制，定時精度高，定時設(shè)定方便、靈活，而且PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準(zhǔn)確的實時控制。4)計數(shù)控制

PLC為用戶提供了計數(shù)器，計數(shù)器可分為普通計數(shù)器、可逆計數(shù)器(增減計數(shù)器)、高速計數(shù)器等，用來完成不同用途的計數(shù)控制。當(dāng)計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值等于計數(shù)器的設(shè)定值，或在某一數(shù)值范圍時，將會發(fā)出控制命令。計數(shù)器的計數(shù)值可以在運行中被讀出，也可以在運行中進行修改。

5)步進控制

PLC為用戶提供了一定數(shù)量的移位存放器，用移位存放器可方便地完成步進控制功能，即在一道工序完成之后，自動進行下一道工序，一個工作周期結(jié)束后，自動進入下一個工作周期。有些PLC還專門設(shè)有步進控制指令，使得步進控制更為方便。6)數(shù)據(jù)處理

大局部PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，如日本三菱FXF2系列、歐姆龍C系列、西門子S7系列PLC等，能完成數(shù)據(jù)運算(如加、減、乘、除、乘方、開方等)、邏輯運算(如字與、字或、字異或、求反等)、移位、數(shù)據(jù)比較和傳送及數(shù)值的轉(zhuǎn)換等操作。7)模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換

在過程控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)中，存在溫度、壓力、流量、速度、位移、電流、電壓等連續(xù)變化的物理量(或稱模擬量)。過去，由于PLC用于邏輯運算控制，對于這些模擬量的控制主要靠儀表來控制(如果回路數(shù)較少)或分布式控制系統(tǒng)DCS(如果回路數(shù)較多)，目前，不但大、中型PLC都具有模擬量處理功能，甚至很多小型PLC也具有模擬量處理功能，而且編程和使用都很方便。對于模擬量I/O模板，要反映出它的輸入/輸出路數(shù)、信號范圍、分辨率、精度、轉(zhuǎn)換時間、外部輸入或輸出阻抗、輸出碼、通道數(shù)、端子連接、絕緣方式、內(nèi)部電源等情況。

3.編程器及編程軟件

反映這局部性能指標(biāo)有編程器形式(簡易編程器、圖形編程器或通用計算機)、運行環(huán)境(DOS或Windows)、編程軟件及是否支持高級語言等。4.通信功能

隨著PLC控制功能的不斷增強和控制規(guī)模的不斷增大，通信和聯(lián)網(wǎng)的能力成為衡量現(xiàn)代PLC的重要指標(biāo)。反映這局部指標(biāo)的主要有通信接口、通信模塊、通信協(xié)議及通信指令等。PLC的通信可分為兩類：一類是通過專用的通信設(shè)備和通信協(xié)議，在同一生產(chǎn)廠家的各個PLC之間進行的通信；另一類是通過通用的通信口和通信協(xié)議，在PLC與上位計算機或其他智能設(shè)備之間進行的通信。5.擴展性

PLC的可擴展性是指PLC的主機配置擴展模板的能力，它表達(dá)在兩個方面：一個是I/O(數(shù)字量I/O或模擬量I/O)的擴展能力，用于擴展系統(tǒng)的輸入/輸出點數(shù)；另一個是CPU模板的擴展能力，用于擴展各種智能模板，如溫度控制模板、高速計數(shù)器模板、閉環(huán)控制模板等，實現(xiàn)多個CPU的協(xié)調(diào)控制和信息交換。

如果只是一般性地了解PLC的性能，可簡單地用以下5個指標(biāo)來評價：CPU芯片、編程語言、用戶程序存儲量、I/O總數(shù)、掃描速度。顯然，假設(shè)CPU檔次高，編程語言完善，用戶程序存儲量大，I/O點數(shù)多，掃描速度快，那么說明這臺PLC的性能好，功能強，當(dāng)然價格也會較高。 工作任務(wù)2PLC的組成與工作原理

一、PLC的組成

PLC由中央處理器單元(CPU)、存儲器、輸入/輸出(I/O)單元、電源、其他接口及外設(shè)等組成，如圖1-1所示。圖1-1PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成下面結(jié)合圖1-1來說明PLC各個組成局部的功能。

1.中央處理器單元(CPU)

CPU是計算機的核心，因此它也是PLC的核心，起“心臟〞作用。CPU由控制器、運算器和存放器組成，這些電路集成在一個芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線與I/O接口電路相連接。

當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲器中后，CPU將會根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能(系統(tǒng)程序存儲器的解釋、編譯程序)，把用戶程序翻譯成PLC內(nèi)部所認(rèn)可的用戶編譯程序。輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲器或輸入映像存放器中，然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機地結(jié)合在一起，再把結(jié)果存入輸出映像存放器或工在模板式PLC中，CPU是一個專用模板。一般PLC的CPU模板上還有存放系統(tǒng)程序的ROM或EPROM、存放用戶程序或少量數(shù)據(jù)的RAM，以及譯碼電路、通信接口和編程器接口等。

在整體式PLC中，CPU是一塊集成電路芯片，通常是通用的8位或16位的微處理器，如Z80、Z80A、8085、6800等。采用通用和微處理器(Z80A)作CPU，其好處是這些微處理器及其配套的芯片普及、通用、價廉，有獨立的I/O指令，且指令格式短，有利于譯碼及縮短掃描周期。隨著大規(guī)模集成電路的開展，PLC采用單片機作CPU的越來越多，在小型PLC中，尤其以Intel公司的MCS-51、MCS-96系列作CPU的居多，它以高集成度、高可靠性、高功能、高速度及低價格的優(yōu)勢，正在占領(lǐng)小型PLC的市場。

目前，小型PLC均為單CPU系統(tǒng)，而大、中型PLC通常是雙CPU或多CPU系統(tǒng)。所謂雙CPU系統(tǒng)，是在CPU模板上裝有兩個CPU芯片，一個作為字處理器，另一個作為位處理器。字處理器是主處理器，它執(zhí)行所有的編程器接口的功能，監(jiān)視內(nèi)部定時器(WDT)及掃描時間，完成字節(jié)指令的處理，并對系統(tǒng)總線和微處理器進行控制。位處理器是從處理器，它主要完成對位指令的處理，可減輕字處理器負(fù)擔(dān)，提高位指令的處理速度，并將面向控制過程的編程語言(如梯形圖、流程圖)轉(zhuǎn)換成機器語言。在高檔的PLC中，常采用位片式微處理器(如AM2900、AM2901、AM2903)作CPU。由于位片式微處理器采用雙極型工藝，所以比一般的MOS型微處理器在速度上快一個數(shù)量級。位片的寬度有2位、4位、8位等，用幾個位片進行“級聯(lián)〞，可以組成任意字長的微機。另外，在位片式微處理器中，都采用微程序設(shè)計，只要改變微程序存儲器中的內(nèi)容，就可以改變機器的指令系統(tǒng)，因此，其靈活性很強。位片式微處理器易于實現(xiàn)“流水線〞操作，即重疊操作，能更有效地發(fā)揮其快速的特點。2.存儲器

1)存儲器的種類

PLC存儲器中配有兩種存儲系統(tǒng)，即用于存放系統(tǒng)程序的系統(tǒng)程序存儲器和存放用戶程序的用戶程序存儲器。

(1)系統(tǒng)程序存儲器。系統(tǒng)程序存儲器主要用來存儲PLC內(nèi)部的各種信息。在大型PLC中，系統(tǒng)程序存儲器可分為存放器、內(nèi)部存儲器和高速緩存存儲器；在中、小型PLC中，常把這3種功能的存儲器混合在一起，統(tǒng)稱為功能存儲器，簡稱為存儲器。一般系統(tǒng)程序是由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)監(jiān)控程序，不能由用戶直接存取。系統(tǒng)監(jiān)控程序主要由有關(guān)系統(tǒng)管理、解釋指令、標(biāo)準(zhǔn)程序及系統(tǒng)調(diào)用等程序組成。系統(tǒng)程序存儲器一般由PROM(只讀存儲器)或EPROM(可擦除只讀存儲器)構(gòu)成。

(2)用戶程序存儲器。由用戶編寫的程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲器中，用戶程序存儲器的容量不大，主要存儲PLC內(nèi)部的輸入、輸出信息，以及內(nèi)部繼電器、移位存放器、累加存放器、數(shù)據(jù)存放器、定時器和計數(shù)器的動作狀態(tài)。小型PLC的存儲容量較小，一般不超過8KB，中型PLC的存儲能力為2～64KB，大型PLC的存儲能力可到達(dá)幾百KB以上。我們一般講PLC的內(nèi)存大小，是指用戶程序存儲器的容量，用戶程序存儲器常用RAM(可讀可寫存儲器)構(gòu)成。為防止電源掉電時RAM中的信息喪失，常采用鋰電池作后備保護。假設(shè)用戶程序已完全調(diào)試好，且一段時期內(nèi)不需要改變功能，也可將其固化到EPROM中。注意：用戶程序存儲器中必須有局部RAM，用以存放一些必要的動態(tài)數(shù)據(jù)。

用戶程序存儲器一般分為程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)兩個區(qū)。程序存儲區(qū)用來存儲由用戶編寫的、通過編程器輸入的程序。數(shù)據(jù)存儲區(qū)用來存儲通過輸入端子讀取的輸入信號的狀態(tài)、準(zhǔn)備通過輸出端子輸出的輸出信號的狀態(tài)、PLC中各個內(nèi)部器件的狀態(tài)，以及特殊功能要求的有關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶程序很長或需存儲的數(shù)據(jù)較多時，PLC根本組成中的存儲器容量可能不夠用，這時可考慮選用較大容量的存儲器或進行存儲器擴展。很多PLC都提供了存儲器擴展功能，用戶可將新增加的存儲器擴展模板直接插入CPU模板中，有的PLC機將存儲器擴展模板插在中央基板上。在存儲器擴展模板上通常裝有可充電的鋰電池(或超級電容)，如果在系統(tǒng)運行過程中突然停電，RAM立即改由鋰電池(或超級電容)供電，使RAM中的信息不因停電而喪失，從而保證復(fù)電后系統(tǒng)可從掉電狀態(tài)開始恢復(fù)工作。(2)EPROM(只讀存儲器)。EPROM是一種可用紫外光擦除、在電壓為25V的供電狀態(tài)下寫入的只讀存儲器。使用時，寫入腳懸空或接+5V電源(窗口蓋上不透光的薄箔)，其內(nèi)容可長期保存。這類存儲器可根據(jù)不同需要與各種微處理器兼容，并且可以和MCS-51〖JP〗系列單片機直接兼容。EPROM一個突出的優(yōu)點是把輸出元件控制(OE)和片選控制(CE)分開，保證了良好的接口特性。由于EPROM具有采用單一+5V電源、可在靜態(tài)維持方式下工作以及快速編程等特點，因而它在存儲系統(tǒng)設(shè)計中，具有快速、方便和經(jīng)濟等一系列優(yōu)點。使用EPROM芯片時，要注意器件的擦除特性，當(dāng)把芯片放在波長約為4000A的光線下，且暴露在照明日光燈下，約需3年才能擦除，而在直射日光下，約1周就可擦除，這些特性在使用中要特別注意。為延長EPROM芯片的使用壽命,必須用不透明薄箔，貼在其窗口上，防止無意識擦除。當(dāng)真正需要對EPROM芯片進行擦除操作時，必須將芯片放在波長為2537A的短波紫外線下曝光，擦除的總光量(紫外光光強×曝光時間)必須大于15W·s/cm2。用12000μW/cm2紫外線燈，擦除的時間約為15～20min。在擦除操作時，需把芯片靠近燈管約1英寸處。有些燈在管內(nèi)放有濾色片，擦除前需把濾色片取出，才能進行擦除。EPROM用來固化完善的程序，寫入速度為毫秒級。固化是通過與PLC配套的專用寫入器進行的，不適宜屢次反復(fù)的撰寫。

(3)EEPROM(電可擦除可編程的只讀存儲器)。EEPROM是近年來被廣泛重視的一種只讀存儲器，它的主要優(yōu)點是能在PLC工作時“在線改寫〞，既可以按字節(jié)進行擦除和全新編程，也可進行整片擦除，且不需要專門的寫入設(shè)備，寫入速度比EPRPM快，寫入的內(nèi)容能在斷電情況下保持不變，而不需要保護電源。它不僅具有與RAM相似的高度適應(yīng)性，又保存了ROM不易喪失的特點。3.輸入/輸出接口單元

1)數(shù)字量輸入接口

來自現(xiàn)場的主令元件、檢測元件的信號經(jīng)輸入接口進入到PLC。主令元件的信號是指由用戶在控制鍵盤(或控制臺、操作臺)上發(fā)出的控制信號(如開機、關(guān)機、轉(zhuǎn)換、調(diào)整、急停等信號)。檢測元件的信號是指用檢測元件(如各種傳感器、繼電器的觸點，隨位開關(guān)、行程開關(guān)等元件的觸點)對生產(chǎn)過程中的參數(shù)(如壓力、流量、溫度、速度、位置、行程、電流、電壓等)進行檢測時產(chǎn)生的信號。這些信號有的是開關(guān)量(或數(shù)字量)，有的是模擬量，有的是直流信號，有的是交流信號，要根據(jù)輸入信號的類型選擇適宜的輸入接口。(1)直流輸入單元。直流輸入電路如圖1-2所示。為提高系統(tǒng)的抗干擾能力，各種輸入接口均采取了抗干擾措施，如在輸入接口內(nèi)帶有光電耦合電路，使PLC與外部輸入信號進行隔離。為消除信號噪聲，在輸入接口內(nèi)設(shè)置了多種濾波電路；為便于PLC的信號處理，輸入接口內(nèi)有電平轉(zhuǎn)換及信號鎖存電路；為便于與現(xiàn)場信號的連接，在輸入接口的外部設(shè)有接線端子排。圖1-2直流輸入電路圖1-2所示的輸入接口內(nèi)帶有光電耦合器電路，光電耦合器由兩個發(fā)光二極管和光電三極管組成。

發(fā)光二極管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。

光電三極管：在光信號的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號的強弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號與輸入信號有線性關(guān)系。

輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)閉合時，二極管發(fā)光，三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號；當(dāng)開關(guān)斷開時，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號，也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接收的數(shù)字信號。(2)交流輸入單元。交流輸入單元外接交流電源，電路如圖1-3所示。其中，電容C為隔直電容，R1和R2構(gòu)成分壓電路，光電耦合器中有兩個反向并聯(lián)的發(fā)光二極管。該電路可以接收外部的交流輸入電壓，其工作原理與直流輸入電路根本相同。圖1-3交流輸入電路2)數(shù)字量輸出接口

由PLC產(chǎn)生的各種輸出控制信號經(jīng)輸出接口去控制和驅(qū)動負(fù)載(如指示燈的亮或滅，電動機的啟動、停止或正、反轉(zhuǎn)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動、平移、升降，閥門的開閉等)。因為PLC的直接輸出帶負(fù)載能力有限，所以PLC輸出接口所帶的負(fù)載通常是接觸器的線圈、電磁閥的線圈、信號指示燈等。同輸入接口一樣，輸出接口的負(fù)載有的是直流量，有的是交流量，要根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇適宜的輸出接口。(1)數(shù)字量輸出模板的接線方式。數(shù)字量輸出模板與外部用戶輸出設(shè)備的接線方式可分為匯點式輸出接線和隔離式輸出接線兩種形式。匯點式輸出接線即所有輸入點共用一個公共端COM時，COM端內(nèi)帶有24VDC電源。隔離式輸出接線即采用光電耦合器，使輸出信號與電源隔開，以減少信號干擾。(2)數(shù)字量輸出接口的輸出方式。數(shù)字量輸出接口的輸出方式分為晶體管輸出型、雙向晶闡管(可控硅)輸出型及繼電器輸出型三種。晶體管輸出型適用直流負(fù)載或TTL電路，雙向晶闡管(可控硅)輸出型適用于交流負(fù)載，而繼電器輸出型既可用于直流負(fù)載，又可用于交流負(fù)載。使用時，只要外接一個與負(fù)載要求相符的電源即可，因而采用繼電器輸出型對用戶顯得更方便和靈活，但由于它是有觸點輸出，所以它的工作頻率不能很高，工作壽命不如無觸點的半導(dǎo)體元件長。同樣，為保證工作的可靠性和提高其抗干擾能力，在輸出接口內(nèi)要采用相應(yīng)的隔離措施，如光隔離和電磁隔離或隔離放大器等措施。①晶體管輸出單元。晶體管輸出電路如圖1-4所示。輸出電路采用三極管作為開關(guān)器件。圖1-4晶體管輸出電路②雙向晶閘管輸出單元。雙向晶閘管輸出電路如圖1-5所示。輸出電路采用光控雙向晶閘管作為開關(guān)器件。圖1-5雙向晶閘管輸出電路③繼電器輸出單元。繼電器輸出電路如圖1-6所示。其工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號1時，說明有電流流過,繼電器線圈有電流，常開觸點閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓；當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號0時，說明沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，常開觸點斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路轉(zhuǎn)化成一種信號使負(fù)載動作或不動作。圖1-6繼電器輸出電路④三種輸出方式的比較：

晶體管輸出：無觸點、壽命長、直流負(fù)載。

雙向晶閘管輸出：無觸點、壽命長、交流負(fù)載。

繼電器輸出：有觸點、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載。

3)模擬量輸入/輸出接口

小型PLC一般沒有模擬量輸入/輸出接口模板，或者只有通道數(shù)有限的8位A/DD/A模板；大、中型PLC可以配置成百上千的模擬量通道，它們的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器一般是10位或12位的。

模擬量I/O接口模板的模擬輸入信號或模擬輸出信號可以是電壓，也可以是電流；可以是單極性的，如0～5V、0～10V、1～5V、4～20mA，也可以是雙極性的，如±50mV、±5V、±10V、±20mA。一個模擬量I/O接口模板的通道數(shù)可能有2、4、8、16個，有的模板既有輸入通道，也有輸出通道。

(1)模擬量輸入接口模板。模擬量輸入接口模板的任務(wù)是將現(xiàn)場中被測的模擬量信號轉(zhuǎn)變成PLC可以處理的數(shù)字量信號。通常生產(chǎn)現(xiàn)場可能有多路模擬量信號需要采集，各模擬量的類型和參數(shù)都可能不同，這就需要在進入模板前，對模擬量信號進行轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，把它們變換成輸入模板能統(tǒng)一處理的電信號，經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進行多中選一，再將已選中的那路信號進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束進行必要處理后，送入數(shù)據(jù)總線供CPU存取，或存入中間存放器備用。(2)模擬量輸出接口模板。模擬量輸出模板的任務(wù)是將CPU模板送來的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號，用以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)對生產(chǎn)過程或裝置的閉環(huán)控制。

CPU對某一控制回路經(jīng)采樣、計算得出一個輸出信號。在模擬量輸出模板控制單元的指揮下，該輸出信號以數(shù)字量形式由數(shù)據(jù)總線經(jīng)緩沖器存入中間存放器，這個數(shù)字量信號再經(jīng)光電耦合器傳送給D/A轉(zhuǎn)換器。D/A轉(zhuǎn)換器是模擬量輸出模板的核心器件，它決定著該模板的工作耦合精度和速度。經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，控制信號已變?yōu)槟M量。通常，一個模擬量輸出模板可以控制多個回路，即模板具有多個輸出通道，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后的信號要送到哪個通道，由CPU控制多路開關(guān)來實現(xiàn)這一選擇功能。

4.擴展接口

PLC的擴展接口有兩個含義：一個是單純的I/O(數(shù)字量或模擬量I/O)擴展接口，它是為彌補原系統(tǒng)中I/O口有限而設(shè)置的，用于擴展輸入、輸出點數(shù)，當(dāng)用戶的PLC控制系統(tǒng)所需的輸入、輸出點數(shù)超過主機的輸入、輸出點數(shù)時，就要通過I/O擴展接口將主機與I/O擴展單元連接起來；另一個含義是CPU模板的擴充，它是在原系統(tǒng)中只有一塊CPU模板而無法滿足系統(tǒng)工作要求時使用的，該功能實現(xiàn)擴充CPU模板與原系統(tǒng)CPU模板，以及擴充CPU模板之間(多個CPU模板擴充)的相互控制和信息交換。5.通信接口

通信接口是專用于數(shù)據(jù)通信的一種智能模板，它主要用于“人-機〞對話或“機-機〞對話。PLC通過通信接口可以與打印機、監(jiān)視器相連，也可與其他的PLC或上位計算機相連，構(gòu)成多機局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或多級分布式控制系統(tǒng)，或?qū)崿F(xiàn)管理與控制相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。

通信接口有串行接口和并行接口兩種，它們都在專用系統(tǒng)軟件的控制下，遵循國際上多種標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議來工作。用戶應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)備要求選擇相應(yīng)的通信方式，并配置相應(yīng)的通信接口。

6.編程器

編程器用于用戶程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部繼電器狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它經(jīng)過編程器接口與CPU聯(lián)系，完成人機對話。可編程控制器的編程器一般由PLC生產(chǎn)廠家提供，它們只能用于某一生產(chǎn)廠家的某些PLC產(chǎn)品。

編程器一般分為兩種，一種是手持編程器，使用方便；另一種是計算機編程，通過PLC的RS232接口與計算機相連，然后敲擊鍵盤，通過編程軟件向PLC內(nèi)部輸入程序。1)手持編程器

手持編程器有一個大型的點陣式液晶顯示屏，它可以顯示梯形圖或語句表程序。手持編程器一般由微處理器、鍵盤、顯示器及總線接口組成，它可以直接生成和編輯梯形圖程序。編程器既可聯(lián)機在線編程，也可用助記符編程，并將用戶程序存儲在編程器自己的存儲器中。它既可以用梯形圖編程，也可用助記符編程(有的也可以用高級語言編程)，還可通過屏幕進行人機對話。程序可以很方便地與PLC的CPU模板互傳，也可以將程序?qū)懭隕PROM，并提供磁帶錄音機接口和磁盤驅(qū)動器接口，有的編程器本身就帶有磁盤驅(qū)動器。它還有打印機接口，能快速、清楚地打印梯形圖，也可以打印出語句表程序清單和編程元件表等。2)計算機編程器

由PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的專用編程器使用范圍有限，價格一般也比較高。在個人計算機不斷更新?lián)Q代的今天，出現(xiàn)了使用以個人計算機為根底的編程系統(tǒng)。PLC的生產(chǎn)廠家可能會把工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的個人計算機作為程序開發(fā)系統(tǒng)的硬件提供給用戶(大多數(shù)廠家只向用戶提供編程軟件，而個人計算機那么由用戶自己選擇)。由PLC生產(chǎn)廠家提供的個人計算機是做了改裝的，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場較惡劣的環(huán)境，如對鍵盤和機箱加以密封，并采用密封型的磁盤驅(qū)動器，以防止外部臟物進入計算機，而使敏感的電子元件失效。用PC作編程器的主要優(yōu)點是使用了價格較廉價的、功能很強的通用的個人計算機，有的用戶還可以使用現(xiàn)有的個人計算機。對于不同廠家和型號的PLC，只需要更換編程軟件即可。另一個優(yōu)點是可以使用一臺PC給所有的工業(yè)智能控制設(shè)備編程，還可以作為CNC、機器人、工業(yè)電視系統(tǒng)和各種智能分析儀器的軟件開發(fā)工具。

PC的PLC程序開發(fā)系統(tǒng)的軟件一般包括以下幾個局部。

(1)編程軟件，這是最根本的軟件，它允許用戶生成、編輯、存儲和打印梯形圖程序及其他形式的程序。

(2)文件編制軟件，它與程序生成軟件一起，可以對梯形圖中的每一個觸點和線圈加上文字注釋(英文或中文)，指出它們在程序中的作用，并能在梯形圖中提供附加的注釋，解釋某一段程序的功能，使程序容易閱讀和理解。(3)數(shù)據(jù)采集和分析軟件，在工業(yè)控制計算機中，該局部軟件功能已相當(dāng)普遍。PC可以從PLC控制系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)，并可用各種方法分析這些數(shù)據(jù)，然后將結(jié)果用條形統(tǒng)計圖或扇形統(tǒng)計圖的形式顯示在CRT上，這種分析處理過程是非?？斓?，幾乎是實時的。

(4)實時操作員接口軟件，這一類軟件對PC提供實時操作的人-機接口裝置，使PC被用來作為系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，通過CRT告訴操作人員系統(tǒng)的狀況和可能發(fā)生的各種報警信息。操作員可以通過操作員接口鍵盤(有時也可能直接用個人計算機的鍵盤)輸入各種控制指令，處理系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題。(5)仿真軟件，它允許工業(yè)控制計算機對工廠過程做系統(tǒng)仿真，過去這一功能只有大型計算機系統(tǒng)才有。它可以對現(xiàn)有的系統(tǒng)進行有效的檢測、分析和調(diào)試，也允許系統(tǒng)的設(shè)計者在實際系統(tǒng)建立之前，反復(fù)地對系統(tǒng)仿真。用這個方法可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，并加以修改，還可以縮短系統(tǒng)設(shè)計、安裝和調(diào)試的總工期，以防止不必要的浪費和因設(shè)計不當(dāng)而造成的損失。7.電源

PLC的外部工作電源一般為單相85～260VAC50/60Hz電源，也有采用24～26V直流電源的。使用單相交流電源的PLC，往往還能同時提供24V直流電源，供直流輸入使用。PLC對其外部工作電源的穩(wěn)定要求不高，一般可允許誤差為±15%左右。

PLC的內(nèi)部電源系統(tǒng)一般有三類：第一類是供PLC中的TTL芯片和集成運算放大器使用的根本電源(+5V和±15VDC電源)；第二類電源是供輸出接口使用的高壓電流的功率電源；第三類電源是鋰電池及其充電電源?？紤]到系統(tǒng)的可靠性及光電隔離器的使用，不同類電源應(yīng)具有不同的地線。此外，根據(jù)PLC的規(guī)模及允許擴展的接口模板數(shù)，各種PLC的電源種類和容量往往是不同的。

8.總線

總線是溝通PLC中各個功能模板的信息通道，它的含義并不單是各個模板插腳之間的連線，還包括驅(qū)動總線的驅(qū)動器及其保證總線正常工作的控制邏輯電路。對于一種型號的PLC而言，總線上各個插腳都有其特定的功能和含義，但對于不同型號的PLC而言，總線上各個插腳的含義不完全相同(到目前為止，國際上尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn))?？偩€上的數(shù)據(jù)都是以并行方式傳送的，傳送的速度和驅(qū)動能力與CPU模板上的驅(qū)動器有關(guān)。PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)〞的工作方式，如圖1-7所示。圖1-7PLC的工作方式1.PLC控制系統(tǒng)的等效工作電路

PLC控制系統(tǒng)的等效工作電路可分為輸入局部、內(nèi)部控制電路和輸出局部3局部。輸入局部用于采集輸入信號，輸出局部是系統(tǒng)的執(zhí)行部件。這兩局部與繼電器控制電路相同。內(nèi)部控制電路通過編程方法實現(xiàn)邏輯控制，用軟件編程代替繼電器的電路功能。

1)輸入局部

輸入局部由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號經(jīng)PLC輸入接線端子去驅(qū)動輸入繼電器的線圈，每個輸入端子與其相同編號的輸入繼電器有著唯一確定的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)外部的輸入元件處于接通狀態(tài)時，對應(yīng)的輸入繼電器線圈“得電〞。注意：這個輸入繼電器是PLC內(nèi)部的“軟繼電器〞，即前面介紹過的存儲器中的某一位，它可以提供任意多個動合觸點或動斷觸點，以供PLC內(nèi)部控制電路編程使用。

為使輸入繼電器的線圈得電，即讓外部輸入元件的接通狀態(tài)寫入與其對應(yīng)的根本單元中，輸入回路要有電源。輸入回路所使用的電源可以用PLC內(nèi)部提供的24V直流電源(其帶負(fù)載能力有限)供電，也可由PLC外部獨立的交流或直流電源供電。需要強調(diào)的是，輸入繼電器的線圈只能由來自現(xiàn)場的輸入元件(如控制按鈕、行程開關(guān)的觸點、晶體管的基極-發(fā)射極電壓、各種檢測及保護器件的觸點或動作信號等)來驅(qū)動，而不能用編程的方式來控制。因此，在梯形圖程序中，只能使用輸入繼電器的觸點，而不能使用輸入繼電器的線圈。

2)內(nèi)部控制電路

所謂內(nèi)部控制電路是由用戶程序形成的，用“軟繼電器〞來代替繼電器控制邏輯。其作用是按照用戶程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對輸入信號和輸出信號的狀態(tài)進行檢測、判斷、運算和處理，然后得到相應(yīng)的輸出。一般用戶程序是用梯形圖語言編制的，它看起來很像繼電器控制線路圖。在繼電器控制線路中，繼電器的觸點可瞬時動作，也可延時動作，而PLC梯形圖中的觸點是瞬時動作的。如果需要延時，可由PLC提供的定時器來完成，延時時間可根據(jù)需要在編程時設(shè)定，其定時精度及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于時間繼電器。在PLC中還提供了計數(shù)器、輔助繼電器(相當(dāng)于繼電器控制線路中的中間繼電器)及某些特殊功能的繼電器。PLC的這些器件所提供的邏輯控制功能，可在編程時根據(jù)需要來選用，且只能在PLC的內(nèi)部控制電路中使用。3)輸出局部(以繼電器輸出型PLC為例)

輸出局部是由在PLC內(nèi)部且與內(nèi)部控制電路隔離的輸出繼電器的外部動合觸點、輸出接線端子和外部驅(qū)動電路組成的，用來驅(qū)動外部負(fù)載。

PLC的內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器除了有為內(nèi)部控制電路提供編程用的任意多個動合、動斷觸點外，還為外部輸出電路提供了一個實際的動合觸點與輸出接線端子相連。

驅(qū)動外部負(fù)載電路的電源必須由外部電源來提供，電源種類及規(guī)格可根據(jù)負(fù)載要求去配備，只要在PLC允許的電壓范圍內(nèi)工作即可。綜上所述，我們可對PLC的等效電路做進一步簡化而深刻的理解，即將輸入局部等效為一個繼電器的線圈，將輸出局部等效為繼電器的一個動合觸點。

2.PLC的工作過程

雖然PLC的根本組成及工作原理與一般微型計算機相同，但它的工作過程與微型計算機卻有很大差異，這主要是由操作系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件的差異造成的。小型PLC的工作過程有兩個顯著特點：一個是周期性順序掃描，一個是集中批處理。

周期性順序掃描是PLC特有的工作方式，PLC在運行過程中，總是處在不斷循環(huán)的順序掃描過程中。每次掃描所用的時間稱為掃描時間，又稱為掃描周期或工作周期。

PLC的I/O點數(shù)較多，采用集中批處理的方法可以簡化操作過程，便于控制，提高系統(tǒng)可靠性。因此PLC的另一個主要特點就是對輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新實施集中批處理。這同樣是為了提高系統(tǒng)的可靠性。

當(dāng)PLC啟動后，先進行初始化操作，包括對工作內(nèi)存進行初始化，復(fù)位所有的定時器，將輸入/輸出繼電器清零，檢查I/O單元接口是否完好，如有異常那么發(fā)出報警信號。初始化完成之后，PLC就進入周期性掃描過程。小型PLC的工作掃描過程如圖1-8所示。

圖1-8小型PLC的工作掃描過程根據(jù)圖1-8，可將PLC的工作過程分為以下三個階段。

1)輸入采樣階段

輸入采樣階段是第一個集中批處理過程。在這個階段中，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，不管輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像存放器中。在當(dāng)前的掃描周期內(nèi)，用戶程序依據(jù)的輸入信號的狀態(tài)(ON或OFF)，均從輸入映像存放器中去讀取。而不管此時外部輸入信號的狀態(tài)是否變化。即使此時外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，也只能在下一個掃描周期的輸入采樣掃描階段去讀取。對于這種采集輸入信號的批處理，雖然嚴(yán)格上說每個信號被采集的時間有先有后，但由于PLC的掃描周期很短，這個差異對一般工程應(yīng)用可忽略，所以可認(rèn)為這些采集到的輸入信息是同時的。2)執(zhí)行用戶程序階段

執(zhí)行用戶程序階段是第二個集中批處理過程。在該階段，CPU對用戶程序按順序進行掃描。如果程序用梯形圖表示，那么總是按先上后下、從左至右的順序進行掃描。每掃描到一條指令，所需要的輸入信息的狀態(tài)均從輸入映像存放器中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。對其他信息，那么是從PLC的元件映像存放器中讀取。在執(zhí)行用戶程序中，每一次運算的中間結(jié)果都立即寫入元件映像存放器中，這樣該元素的狀態(tài)即刻會被后面將要掃描到的指令所利用。對輸出繼電器的掃描結(jié)果，也不是立即去驅(qū)動外部負(fù)載，而是將其結(jié)果寫入元件映像存放器中的輸出映像存放器中，待輸出刷新階段集中進行批處理。在該階段，除了輸入映像存放器外，各個元件映像存放器的內(nèi)容都是隨著程序的執(zhí)行而不斷變化的。

3)輸出處理階段

輸出處理階段是第三個集中批處理過程。當(dāng)CPU對全部用戶程序掃描結(jié)束后，會將元件映像存放器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時傳送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動各輸出繼電器所帶的負(fù)載。在輸出刷新階段結(jié)束后，CPU將進入下一個掃描周期。

3.PLC的掃描周期及滯后響應(yīng)

1)PLC的掃描周期

PLC的掃描周期與PLC的時鐘頻率、用戶程序的長短及系統(tǒng)配置有關(guān)。一般PLC的掃描時間僅為幾十毫秒，在輸入采樣和輸出刷新階段只需1～2ms，做公共處理也是在瞬間完成的，所以掃描時間的長短主要由用戶程序來決定。2)PLC的響應(yīng)時間

從PLC的輸入端有一個輸入信號發(fā)生變化到PLC的輸出端對該輸入變化做出反響，需要一段時間，這段時間稱為響應(yīng)時間或滯后時間。這種輸出對輸入在時間上的滯后現(xiàn)象，嚴(yán)格地說，影響了控制的實時性，但對于一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。如果需要快速響應(yīng)，可選用快速響應(yīng)模板、高速計數(shù)模板及采用中斷處理功能來縮短滯后時間。(1)響應(yīng)時間的快慢與以下因素有關(guān)：①輸入濾波器的時間常數(shù)(輸入延遲)。因為PLC的輸入濾波器是一個積分環(huán)節(jié)，因此，輸入濾波器的輸出電壓(即CPU模板的輸入信號)相對現(xiàn)場實際輸入元件的變化信號有一個時間延遲，這就導(dǎo)致了實際輸入信號在進入輸入映像存放器前有一個滯后時間。另外，如果輸入導(dǎo)線很長，由于分布參數(shù)的影響，也會產(chǎn)生一個“隱形〞濾波器的效果。②輸出繼電器的機械滯后(輸出延遲)。PLC的數(shù)字量輸出經(jīng)常采用繼電器觸點的形式輸出,而繼電器固有的動作時間會導(dǎo)致繼電器的實際動作相對線圈的輸入電壓的滯后效應(yīng)。如果采用雙向可控硅(雙向晶闡管)或晶體管的輸出方式，那么可減少滯后時間。③PLC的循環(huán)掃描工作方式。PLC的循環(huán)掃描工作方式是由PLC的工作方式?jīng)Q定的，要想減少程序掃描時間，必須優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，在可能的情況下，應(yīng)采用跳轉(zhuǎn)指令。④PLC對輸入采樣、輸出刷新的集中批處理方式。這也是由PLC的工作方式?jīng)Q定的。為加快響應(yīng)，目前有的PLC的工作方式采取直接控制方式，這種工作方式的特點是遇到輸入便立即讀取進行處理，遇到輸出那么把結(jié)果予以輸出；有的PLC采取混合工作方式，這種工作方式的特點是它只是在輸入采樣階段進行集中讀取(批處理)，在執(zhí)行程序時，遇到輸出時便直接輸出。后一種方式由于對輸入采用的是集中讀取，所以在一個掃描周期內(nèi)，同一個輸入即使在程序中有多處出現(xiàn)，也不會像直接控制方式那樣，可能出現(xiàn)不同的值；又由于這種方式的程序執(zhí)行與輸出采用的是直接控制方式，所以又具有直接控制方式輸出響應(yīng)快的優(yōu)點。

(2)最短響應(yīng)時間和最長響應(yīng)時間。由于PLC采用循環(huán)掃描工作方式，因此響應(yīng)時間與收到輸入信號的時刻有關(guān)。這里針對采用三個批處理工作方式的PLC，分析一下最短響應(yīng)時間和最長響應(yīng)時間。

①最短響應(yīng)時間：在一個掃描周期剛結(jié)束時就收到了有關(guān)輸入信號的變化狀態(tài)，那么下一掃描周期一開始這個變化信號就可以被采樣到，使輸入更新，這時響應(yīng)時間最短，即最短響應(yīng)時間=輸入延遲時間+1個掃描周期+輸出延遲時間②最長響應(yīng)時間：如果在1個掃描周期剛開始收到一個輸入信號的變化狀態(tài)，那么由于存在輸入延遲，在當(dāng)前掃描周期內(nèi)這個輸入信號對輸出不會起作用，要到下一個掃描周期快結(jié)束時的輸出刷新階段，輸出才會做出反響，這個響應(yīng)時間最長，即

最長響應(yīng)時間=輸入延遲時間+2個掃描周期+輸出延遲時間

如果用戶程序中的指令語句安排得不合理，那么響應(yīng)時間還要增大。4.PLC與繼電器控制系統(tǒng)、單片機的區(qū)別

1)PLC與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別

PLC的工作方式是串行，用“軟件〞；繼電器控制系統(tǒng)的工作方式是并行，用“硬件〞。

2)PLC與單片機的區(qū)別

PLC的工作方式是循環(huán)掃描；單片機的工作方式是待命或中斷。

PLC與其他控制裝置的比較如表1-1所示。表1-1PLC與其他控制裝置的比較圖1-9兩種梯形圖的比較由圖1-9可以看出，PLC的梯形圖在形式上類似于繼電器控制電路的梯形圖，只不過它用圖形符號 、 、 等連接而成。這些符號對應(yīng)的編程元件依次為常開觸點、常閉觸點、繼電器線圈。梯形圖按照自上而下、從左到右的順序排列，一般每個繼電器線圈對應(yīng)一個邏輯行。梯形圖的最左邊是起始母線，每一個邏輯行必須從起始母線畫起，然后是觸點的各種連接，最后終止于繼電器線圈。梯形圖的最右邊是終止母線，有時可以省去不畫。

2.語句表(STL)

語句表編程語言是一種與匯編語言類似的助記符編程語言，它使用容易記憶的英語縮寫單詞表示PLC的各種指令，使用編程器對PLC程序進行讀寫、修改和編輯等操作。不同廠家生產(chǎn)的PLC的語句表助記符有所不同，以歐姆龍的PLC為例，對應(yīng)圖1-9的語句表為：

LD 0.01

OR 100.00

ANDNOT 0.00

OUT 100.00語句表是用戶程序的根底，每個控制功能由一條或多條語句組成的用戶程序完成。每條語句都是規(guī)定CPU應(yīng)如何動作的指令，它的作用和一般的計算機指令相同。PLC的指令由操作碼和操作數(shù)組成，其格式為

操作碼 操作數(shù)

操作碼用來指定要執(zhí)行的功能，告訴CPU該進行什么操作；操作數(shù)是指定執(zhí)行該操作必需的數(shù)據(jù)，告訴CPU用什么數(shù)據(jù)或什么地方的數(shù)據(jù)來執(zhí)行該操作。3.邏輯功能圖(LFD)

邏輯功能圖是用“與〞、“或〞、“非〞等邏輯功能符號表達(dá)控制功能的圖形語言，與數(shù)字電路中的邏輯圖一樣，極易表現(xiàn)條件與結(jié)果之間的邏輯功能。這種編程語言根據(jù)信息流將各種功能塊加以組合，是一種逐步開展起來的新式編程語言，比較適合有數(shù)字電路知識根底的人使用。目前邏輯功能圖日益受到各PLC生產(chǎn)廠家的重視。

4.高級語言

對于大型PLC來說，點數(shù)多，控制對象復(fù)雜，所以可以使用像微型計算機一樣的結(jié)構(gòu)化編程語言，例如BASIC語言、C語言、PASCAL等高級語言。這種編程方式不僅能完成邏輯控制功能、數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)，還能很方便地與計算機通信聯(lián)網(wǎng)，從而形成由計算機控制的可編程序控制器系統(tǒng)。

表1-2CP1E型PLC的型號對于歐姆龍CP1E型PLC的CPU單元，電源中斷后以下的I/O存儲器區(qū)將變得不穩(wěn)定：DM區(qū)(D)(使用DM功能備份到EEPROM的字除外)，保持區(qū)(H)，計數(shù)器當(dāng)前值和完成標(biāo)志(C)，與時鐘功能有關(guān)的輔助區(qū)(A)。如要電源中斷后保持以上區(qū)中的數(shù)據(jù)，可將CP1W-BAT01電池(另售)安裝到N型CPU單元。注意：電池不能安裝到E型CPU單元。

2.歐姆龍CP1E型PLC的運行模式

CPU單元有以下三種運行模式：

(1)PROGRAM模式：PROGRAM模式不執(zhí)行程序。此模式可用于PLC設(shè)置中的初始設(shè)定、傳送梯形圖程序、檢查梯形圖程序以及為執(zhí)行梯形圖程序做準(zhǔn)備，如強制置位/復(fù)位。(2)MONITOR模式：此模式可執(zhí)行在線編輯、強制置位/復(fù)位，以及在執(zhí)行梯形圖程序時變更I/O存儲器的當(dāng)前值。此模式可用于試運行和調(diào)整。

(3)RUN模式：此模式可執(zhí)行梯形圖程序。在此模式中局部操作為無效。當(dāng)CPU單元置“ON〞時，此模式為初始值的啟動模式。

3.運行模式的變更

歐姆龍CP1E型PLC啟動后，運行模式可通過CX-Programmer進行變更。CPU單元置“ON〞時的缺省運行模式為RUN模式，假設(shè)要將啟動模式變更為PROGRAM模式或MONITOR模式，需通過CX-Programmer在PLC的啟動設(shè)置中設(shè)定所需的模式，如圖1-10所示。PLC啟動后運行模式的變更可選用以下步驟之一：

(1)在運行模式菜單中選擇PROGRAM、MONITOR或RUN模式。

(2)在工程樹形圖中右鍵點擊PLC，然后在運行模式菜單中選擇PROGRAMMONITOR或RUN模式。

圖1-10啟動后運行模式的變更二、CP1E型PLC數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能

在CP1E型PLC的CPU單元中的存儲器區(qū)，可從梯形圖程序讀取或?qū)懭氪鎯ζ?。存儲器區(qū)是由通過外部設(shè)備進行輸入/輸出區(qū)、用戶區(qū)及系統(tǒng)區(qū)構(gòu)成的，如圖1-11所示。圖1-11CPU單元中的存儲器區(qū)CP1E型PLC的數(shù)據(jù)存儲器區(qū)及元件功能分配如下：

1)CIO區(qū)(CIO0～CIO289)

在CIO區(qū)中，輸入位地址范圍為CIO0～CIO99，輸出位地址范圍為CIO100～CIO199，串行PLC鏈接地址范圍為CIO200～CIO289。CIO區(qū)中的位和地址為分配給CP1E的CPU單元的內(nèi)置I/O端子及擴展單元、擴展I/O單元。未分配的輸入字和輸出位可在程序中作為工作位使用。

2)工作區(qū)(W)

工作區(qū)為CPU單元內(nèi)部存儲器的一局部，可在編程中使用。與CIO區(qū)中的輸入位和輸出位不同，在此區(qū)中不可對外部設(shè)備的輸入/輸出進行刷新。在使用CIO區(qū)中其他字前，先將此區(qū)用于工作字和位。CP1E型PLCCPU單元的更新版本中也不會對此區(qū)分配新的功能，因此在編程時請先使用此區(qū)域中的字。

3)數(shù)據(jù)存儲器區(qū)(D)

此數(shù)據(jù)區(qū)用于一般數(shù)據(jù)存儲和處理，且僅可由字(16位)進行存取。

當(dāng)PLC置ON或運行模式切換(PROGRAM、RUN、MONITOR模式間切換)時，此區(qū)中字將保持其內(nèi)容。通過輔助區(qū)位可在內(nèi)置EEPROM備份存儲器中保持指定字。4)定時器區(qū)(T)

定時器區(qū)域分成定時器完成標(biāo)志和定時器當(dāng)前值(PV)兩個局部。最多可使用256個定時器，定時器編號范圍為T0～T255。

(1)定時器完成標(biāo)志。通過定時器編號，每個定時器完成標(biāo)志對應(yīng)一位。當(dāng)經(jīng)過設(shè)定的定時器時間時，完成標(biāo)志置ON。

(2)定時器當(dāng)前值(PV)。通過定時器編號，每個定時器當(dāng)前值(PV)對應(yīng)由一個字(16位)進行存取。根據(jù)定時器操作，當(dāng)前值(PV)增加或減少。5)計數(shù)器區(qū)(C)

計數(shù)器區(qū)域分成計數(shù)器完成標(biāo)志和計數(shù)器當(dāng)前值(PV)兩個局部。最多可使用256個計數(shù)器，計數(shù)器編號范圍為C0～C255。

當(dāng)PLC置ON或運行模式切換(PROGRAM、RUN、MONITOR模式間切換)時，此區(qū)中字將保持其內(nèi)容。

(1)計數(shù)器完成標(biāo)志。通過計數(shù)器編號，每個計數(shù)器完成標(biāo)志對應(yīng)一位。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的計數(shù)器值時，完成標(biāo)志置ON。

(2)計數(shù)器當(dāng)前值(PV)。通過計數(shù)器編號，每個計數(shù)器當(dāng)前值(PV)為對應(yīng)由一個字(16位)進行存取。根據(jù)計數(shù)器操作，當(dāng)前值(PV)增加或減少計數(shù)。6)輔助區(qū)(A)

此區(qū)中的字和位為已預(yù)先分配了功能。

7)條件標(biāo)志

條件標(biāo)志中包括表示指令執(zhí)行結(jié)果的標(biāo)志，以及常ON及常OFF標(biāo)志。條件標(biāo)志由全局符號(變量)指定，而非通過地址指定。例如，P_on。

8)時鐘脈沖

通過CPU單元的內(nèi)置定時器，可將時鐘脈沖置ON或OFF。時鐘脈沖置為由全局符號(變量)指定，而非通過地址指定。例如，P_0_02。三、I/O分配

歐姆龍PLC將存儲器中的輸入/輸出位分配稱為“I/O分配〞。擴展I/O單元上的輸入/輸出(I/O)為在CPU單元上內(nèi)置I/O分配字的后一字中分配I/O位。電源置“ON〞時，CPU單元將自動分配I/O位到已連接的擴展I/O單元/擴展單元。輸入位從CIO0開始進行分配，輸出位從CIO100開始分配，不可進行變更。

1.主機CPU單元I/O分配

CP1E型PLCCPU單元的輸入/輸出起始字是預(yù)先決定的。CIO0或CIO0和CIO1中輸入位及CIO100或CIO100和CIO101中輸出位，為自動分配到CPU單元的內(nèi)置I/O。通過系統(tǒng)分配的位的起始字及可連接的擴展單元/擴展I/O單元數(shù)，如表1-3所示。表1-3CPU單元I/O分配例如：40點I/O型CPU單元I/O分配如圖1-12所示。圖1-1240點I/O分配40點I/O型CPU單元輸入端子臺最多可分配24點輸入位。分配的位的范圍為：輸入位CIO0.00～CIO0.11(即CIO0中位00～11)、輸入位CIO1.00～CIO1.11(即CIO1中位00～11)。

此外，輸出端子臺為最多可分配16點輸出位。分配的位的范圍為：輸出位CIO100.00～CIO100.07(即CIO0中位00～07)、輸出位CIO101.00～CIO101.07(即CIO1中位00～07)。2.擴展單元／擴展I/O單元的分配

連接到CPU單元的擴展單元/擴展I/O單元將被自動分配輸入位和輸出位，分配字的起始地址從分配給CPU單元的字的下一字開始。例如，如果使用40點I/O型CPU單元，那么CIO0和CIO1為分配給輸入，CIO100和CIO101為分配給輸出，那么從CIO2開始的輸入字以及從CIO102開始的輸出字將根據(jù)單元的連接順序自動分配到擴展單元或擴展I/O單元。通過擴展I/O單元，可以擴展輸入、擴展輸出或擴展輸入及輸出。

I/O位從分配到前一擴展單元/擴展I/O單元或自動分配的CPU單元的下一字中位00開始分配輸入/輸出，以“CIOm〞表示輸入字，以“CIOn〞表示輸出字。擴展單元I/O分配如表1-4所示。表1-4擴展單元I/O分配例如：30點CPU單元擴展輸入單元和擴展輸出單元I/O分配如圖1-13所示。

如果連接擴展的輸入單元或擴展的輸出單元，那么未被使用的那個擴展I/O單元地址將分配給下一個輸入/輸出單元。圖1-1330點CPU單元擴展單元I/O分配 工作任務(wù)4PLC編程軟件的使用

一、歐姆龍PLC編程軟件CX-Programmer的使用步驟

在使用CX-Programmer編程軟件編制PLC程序前，首先要進行硬件上的設(shè)置及對該軟件的內(nèi)部設(shè)置。具體使用該軟件的步驟如下。

1.設(shè)置

1)硬件設(shè)置

硬件設(shè)置是建立PLC與計算機之間的通信連接，對于CP1E型PLC，應(yīng)先設(shè)置CPU部件上的DIP開關(guān)，然后再建立PLC與上位機的RS232串行通信連接，最后接通電源。2)軟件設(shè)置

(1)進入CX-Programmer軟件界面。在“開始〞菜單“程序〞選項中找到“OMRON〞，在彈出下一級子菜單中單擊“CX-Programmer〞圖標(biāo)，進入CX-P軟件界面?；蛘咧苯与p擊桌面上“CX-Programmer〞的快捷圖標(biāo) ，即可進入CX-Programmer軟件界面。

(2)點擊“文件〞菜單中的“新建〞命令，彈出“變更PLC〞對話框，如圖1-14所示，設(shè)定PLC的型號和CPU的型號，如圖1-15所示。也可以通過點擊“工具〞菜單中的“選項〞命令，在彈出的對話框中選擇“PLC〞選項卡來設(shè)定PLC型號及CPU型號。圖1-14變更PLC對話框圖1-15CPU類型設(shè)置對話框選擇完畢，點擊“確定〞按鈕，進入CX-Programmer的用戶主界面，如圖1-16所示。圖1-16CX-Programmer的用戶主界面3)工程工作區(qū)

在工程工作區(qū)中，通過顯示一個與工程相關(guān)的PLC和程序細(xì)節(jié)

的分層樹狀結(jié)構(gòu)來表示工程，如圖1-17所示。

從工具欄上面選擇“切換工程工作區(qū)〞按鈕可以激活此視圖，也可以再次選擇“切換工程工作區(qū)〞按鈕關(guān)閉工程工作區(qū)視圖?，F(xiàn)將工程工作區(qū)視圖中的符號說明如下：

(1)符號：PLC使用的所有全局和本地符號。

(2)設(shè)置：所有有關(guān)PLC的設(shè)置。

(3)內(nèi)存：內(nèi)存的數(shù)據(jù)值。

(4)擴展指令：擴展指令的賦值。圖1-17工程工作區(qū)視圖2.編程

(1)簡單指令。在菜單欄選擇梯形圖圖標(biāo)即可。

(2)查找指令。對于不太熟悉的指令可通過點擊“插入〞菜單中“指令〞命令來進行指令的查找操作。

(3)在線編輯。對于建立了通信連接的PLC，可以對其程序進行在線操作編輯。具體方法為：點擊“程序〞菜單“在線編輯〞中的“開始〞命令對程序進行編輯，然后再以同樣的方法選擇“發(fā)送修改〞，完成操作。

3.編譯

對編制好的程序要進行編譯操作，具體步驟為：選擇“程序〞菜單中的“編譯〞命令，即可完成編譯操作，并可顯示程序編譯結(jié)果。4.下載與運行

將程序及有關(guān)數(shù)據(jù)下載到PLC并轉(zhuǎn)入監(jiān)視或運行模式，具體操作步驟如下：

(1)選擇“PLC〞菜單，在彈出的菜單中點擊“在線工作〞命令。

(2)選擇“PLC〞菜單中的“傳送〞命令，在彈出的下一級菜單中選擇“到PLC〞命令，即可將程序下載到PLC中。

(3)選擇PLC的操作模式?？赏ㄟ^點擊“PLC〞菜單中“操作模式〞命令，在彈出的下一級菜單中選擇“監(jiān)視〞或“運行〞等工作模式。

5.存盤結(jié)束

選擇“文件〞菜單中“另存為〞命令，然后指定文件的保存路徑，單擊“保存〞按鈕，文件即被保存。二、CX-Programmer軟件編程舉例

1.建立一個新工程

一旦制定出工程要求，下一步要做的事情就是生成一個工程，并且為該工程定義設(shè)備條目。

建立一個新工程的步驟如下：

(1)選擇工具欄中的“新建〞按鈕；

(2)定義工程的設(shè)備條目，對于本例，可將PLC的類型設(shè)置為CP1E；

(3)保存工程，從工具欄中選擇“保存〞按鈕，即顯示CX-Programmer保存文件對話框；

(4)在“文件名稱〞欄中鍵入一個有效的文件名稱，然后單擊“保存〞按鈕來保存此工程，或選擇“取消〞按鈕放棄這一操作。當(dāng)一個新的PLC被添加到工程中時，將會創(chuàng)立空表及數(shù)據(jù)對象：本地符號表、全局符號表、I/O表、PLC內(nèi)存數(shù)據(jù)、PLC設(shè)置數(shù)據(jù)。

工程工作區(qū)將顯示新生成工程的內(nèi)容，梯形圖工作區(qū)顯示在圖形工作區(qū)，隨時可以編制程序。在梯形圖工作區(qū)中，當(dāng)前光標(biāo)的位置將以一個高亮的矩形塊來表示，稱為光標(biāo)。使用鼠標(biāo)和方向鍵能將光標(biāo)定位于圖表中的任何位置?？梢詮倪x擇菜單或者使用相關(guān)的快捷鍵在當(dāng)前光標(biāo)位置添加一個元素，一個元素可以定位于任意一個空的網(wǎng)格位置上，或者可以覆蓋任意的PLC類型。2.編寫梯形圖程序

編寫梯形圖程序包括生成符號和地址，創(chuàng)立一個梯形圖程序，編譯程序，把程序傳送到PLC，以及從PLC上傳程序等。

編寫程序定義一個彩燈控制。彩燈的控制規(guī)律如下：

(1)按下啟動按鈕，紅燈點亮；

(2)經(jīng)過5s后紅燈熄滅，同時綠燈點亮；

(3)再經(jīng)過5s后綠燈熄滅，同時紅燈再次被點亮。

如此循環(huán)，直至按下“停止〞按鈕為止。

生成一個梯形圖程序的重要一步就是對程序要訪問的那些PLC數(shù)據(jù)區(qū)進行定義。為了便于訪問，可以分配符號名稱，而不是每一次都訪問特定地址。一般按照以下步驟來生成符號：

(1)單擊圖表窗口，在工具欄中選擇“查看本地符號〞按鈕；

(2)從工具欄中選擇“插入符號〞按鈕，符號插入對話框?qū)⒈伙@示；

(3)在名稱欄中鍵入“紅燈〞；

(4)在地址欄中鍵入“100.00〞；

(5)將數(shù)據(jù)類型欄設(shè)置為“BOOL〞,表示一位(二進制數(shù))值；

(6)在注釋欄中輸入“彩燈1〞；

(7)選擇“確定〞按鈕以繼續(xù)進行。表1-5彩燈控制符號一覽表3.建立一個梯形圖程序

一個PLC程序既可以使用梯形圖，也可以使用助記符編程語言生成。梯形圖程序是在圖表窗口的圖表視圖中生成的。

生成一個梯形圖程序的步驟如下：

(1)確定在圖表工作區(qū)中顯示的梯形圖工作區(qū)；

(2)在梯形圖的開始放置一個常開觸點，選擇工具欄中的“新接點〞按鈕，然后在名稱或值列欄中選擇“啟動按鈕〞，之后點擊“確定〞按鈕。

(3)在“啟動按鈕〞的右側(cè)添加一個常閉觸點，把它分配給符號“停止按鈕〞。

(4)在“停止按鈕〞的右側(cè)，放置一個常閉觸點，把它分配給“紅燈定時完成〞。(5)在“紅燈定時完成〞接觸點的右邊，放置一個線圈

，把其分配給符號“紅燈〞。

(6)在“啟動按鈕〞的下方，放置一個新的常開觸點(在同一梯級里)，把它分配給符號“綠燈定時完成〞。

(7)在“綠燈定時完成〞觸點下方再放置一個新的常開觸點(在同一梯級)，把它分配給符號“紅燈〞。

(8)在下一級的始端放置一個新的常開觸點(如同上述)，將顯示新觸點對話框，把它分配給符號“紅燈〞。

(9)在工具欄選擇“新的PLC指令〞按鈕，并點擊接觸點的旁邊，這樣就添加一個新的指令，將顯示新指令對話框。(10)輸入指令“TIM〞，在操作數(shù)欄中輸入“紅燈定時器1〞和“定時器設(shè)定值〞兩個操作數(shù)。

(11)重新開始一個梯級，在梯級的始端放置一個常開觸點，把它分配給“紅燈定時完成〞。

(12)在“紅燈定時完成〞觸點右邊添加一個常閉觸點

，把它分配給符號“停止按鈕〞。

(13)在“停止按鈕〞的右邊放置一個常閉觸點，把它分配給符號“綠燈定時完成〞。

(14)在“綠燈定時完成〞觸點的右邊，放置一個線圈

，把它分配給符號“綠燈〞。

(15)在“紅燈定時完成〞觸點的下方放置一個新的常開觸點(同一梯級)，把它分配給符號“綠燈〞。(16)重新開始一個梯級，在梯級的開頭放置一個新的常開觸點，把它分配給符號“綠燈〞。

(17)點擊“新的PLC指令〞按鈕，輸入指令“TIM〞，在操作欄里輸入“綠燈定時器2〞和“定時器設(shè)定值〞兩個操作數(shù)，并選擇“確定〞按鈕接受剛剛在新指令對話框中的設(shè)置。(18)通過“新的PLC指令〞按鈕，在下一個梯級里添加“END〞。

通過上述操作所建立的梯形圖程序如圖1-18所示。圖1-18彩燈控制梯形圖程序4.檢查梯形圖程序

檢查梯形圖程序的步驟如下：

(1)確認(rèn)是在圖標(biāo)顯示區(qū)中顯示梯形圖程序。

(2)在工具欄選擇“查看本地符號〞按鈕，切換到符號表，從工具欄選擇“顯示地址引用工具〞按鈕，激活地址引用工具。

(3)通過選擇每一個符號，在圖表中移動光標(biāo)檢查其在程序中的用法，也可以在助記符視圖或梯形圖視圖中檢查。5.編譯程序

無論是在線程序還是離線程序，在生成和編輯過程中都不斷被檢查。在梯形圖中，程序錯誤以紅線出現(xiàn)，即如果在梯級中出現(xiàn)一個錯誤，在梯形圖梯級的左邊將會出現(xiàn)一道紅線。例如，在圖表窗口已放置一個元素，但是并沒有分配符號和地址，這種情形下就會出現(xiàn)紅線。

按照以下方法來編譯程序：在工具欄中選擇“編譯程序〞按鈕，輸出將顯示在輸出窗口的編譯標(biāo)簽下面，此時程序中所有的錯誤將被顯示出來。6.下載程序到PLC

在開始下載程序之前，必須要檢查工程中將要裝在程序的PLC類型和通信類型等信息，以確保這些信息是正確的，并且要和實際中使用的PLC類型相匹配，同時還要為相連接的PLC選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ蓬愋汀?/p>

下載程序到PLC的步驟如下：

(1)選擇工具欄中的“保存工程〞按鈕，保存當(dāng)前的工程。如果在此以前還未保存工程，那么就會顯示“保存CX-Programmer文件〞對話框。在文件名欄輸入文件名稱，然后選擇“保存〞按鈕，完成保存操作。(2)選擇工具欄中的“在線工作〞按鈕，與PLC進行連接，將出現(xiàn)一個對話框，如圖1-19所示，選擇“是〞按鈕。由于在線時一般不允許編輯，所以程序變成灰色。圖1-19PLC連接對話框(3)選擇工程工作區(qū)里的程序?qū)ο蟆?/p>

(4)選擇工具欄中的“編輯模式〞按鈕，把PLC的操作模式設(shè)為“編程〞。如果未做這一步，那么CX-Programmer軟件將自動把PLC設(shè)置成此模式。

(5)選擇工具欄上面的“傳送到PLC〞按鈕，將顯示“下載選項〞對話框，如圖1-20所示。圖1-20下載選項對話框(6)設(shè)置程序欄，并單擊“確定〞按鈕，將顯示下載PLC連接狀態(tài)選項對話框，如圖1-21所示。單擊“是〞按鈕，將顯示“下載成功〞對話框，如圖1-22所示。

單擊“確定〞按扭，程序下載完成。圖1-21PLC連接狀態(tài)圖1-22下載成功對話框7.從PLC上載程序

從PLC上載程序的步驟如下：

(1)選擇工程工作區(qū)中的PLC對象。

(2)選擇工具欄中的“從PLC傳送〞按鈕，工程樹中的第一個程序?qū)⒈痪幾g。如果PLC是離線狀態(tài)，那么將顯示確認(rèn)對話框，選擇“確認(rèn)〞按鈕與PLC連接，此時顯示“上載選項〞對話框，如圖1-23所示。圖1-23上載選項對話框(3)