【文章內(nèi)容簡介】 放用戶數(shù)據(jù)注意：PC 的用戶存儲器通常以字（ 16 位/字）為單位來表示存儲容量。系統(tǒng)程序直接關(guān)系到 PC 的性能，不能由用戶直接存取，所以，通常 PC 產(chǎn)品資料中所指的存儲器形式或存儲方式及容量，是指用戶程序存儲器而言。（3）I/O 輸入/輸出部件（I/O 模塊：接口電路、I/O 映像存儲器）I/O 輸入 / 輸出部件 ——CPU 與現(xiàn)場 I/O 裝置或其他外部設(shè)備之間的連接部件。PLC 提供了各種操作電平與驅(qū)動能力的 I/O 模塊，以及各種用途的 I/O 組件供用戶選用：輸入/ 輸出，電平轉(zhuǎn)換，電氣隔離，串/并行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)傳送， A/D、D/A 轉(zhuǎn)換，誤碼校驗(yàn)，其他功能模塊。I/O 模塊可與 CPU 放在一起，也可遠(yuǎn)程放置。通常，I/O 模塊上還具有狀態(tài)顯示和 I/O 接線端子排。(4) 編程器等外部設(shè)備編程器——PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的工具。作用：用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試、檢查和監(jiān)視。通過鍵盤和顯示器去檢測 PLC 內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)。通過通訊端口與 CPU 聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)與 PLC 的人機(jī)對話。分類：簡單型——只能聯(lián)機(jī)編程；只能用指令清單編程 智能型——既可聯(lián)機(jī)（Online） ，也可脫機(jī)（Offline）編程；可以采用指令清單（語句表） 、梯形圖等語言編程。?？芍苯右噪娔X作為編程器，安裝相關(guān)的編程軟件編程。注意：編程器不直接加入現(xiàn)場控制運(yùn)行。一臺編程器可開發(fā)、監(jiān)護(hù)許多臺 PLC 的工作。其他外設(shè)：磁盤、光盤、EPROM 寫入器（用于固化用戶程序） 、打印機(jī)、圖形監(jiān)視系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)等等。(5) 電源內(nèi)部電源——開關(guān)穩(wěn)壓電源，供內(nèi)部電路使用；大多數(shù)機(jī)型還可以向外提供DC24V 穩(wěn)壓電源，為現(xiàn)場的開關(guān)信號、外部傳感器供電。外部電源——可用一般工業(yè)電源，并備有鋰電池（備用電池） ，使外部電源故障時內(nèi)部重要數(shù)據(jù)不致丟失。 PLC 的工作原理最初研制生產(chǎn)的 PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文15兩者的運(yùn)行方式是不相同的：繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）不會立即動作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時才會動作。 為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動作時間一般在 100ms 以上，而 PLC 掃描用戶程序的時間一般均小于 100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式—掃描技術(shù)。這樣在對于 I/O 響應(yīng)要求不高的場合，PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 （1） 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 （2） 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖） 。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 （3） 輸出刷新階段 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文16當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 PLC 的真正輸出。 PLC 的特點(diǎn)及功能 PLC 的特點(diǎn)高可靠性 所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 10~20ms。各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥 直接連接；另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 （1）采用模塊化結(jié)構(gòu) （2）編程簡單易學(xué) （3）安裝簡單維修方便 PLC 不需要專門的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接即可投入運(yùn)行各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 PLC 的功能 PLC 的功能 ：沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文17（1） 數(shù)據(jù)采集與輸出。（2） 控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時、計(jì)數(shù)等。（3） 數(shù)據(jù)處理功能。包括基本數(shù)學(xué)運(yùn)算、比較、對字節(jié)的運(yùn)算、PID 運(yùn)算、濾波等。（4） 輸入/輸出接口調(diào)理功能。　具有 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換功能，通過 I/O 模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運(yùn)動等測量接口。（5） 通信、聯(lián)網(wǎng)功能?！‖F(xiàn)代 PLC 大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有 RS232 或RS485 接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程 I/O 控制，多臺 PLC 可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構(gòu)成時，可由一臺計(jì)算機(jī)與多臺 PLC 構(gòu)成集中管理、分散控制的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說的 SCADA 系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠(yuǎn)程端也可以采用 PLC 作現(xiàn)場機(jī)。（6） 支持人機(jī)界面功能。提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/ 過程工作必需的信息。允許操作者和 PC 系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。（7） 編程、調(diào)試等，并且大部分支持在線編程3．3 西門子 S7200 PLCS7200 的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使 S7200 成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。它集成 6 輸入/4 輸出共 10 個數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，無 I/O 擴(kuò)展能力。擁有 6K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，4 個獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器，2 路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出以及 1 個 RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如： 沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動系統(tǒng)等。 S7200 PLC CPU 簡介沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文18圖 S7200 CPU 外型S7200 CPU 將一個微處理器、一個集成的電源和若干數(shù)字量 I/O 點(diǎn)集成在一個緊湊的封裝中，組成一個功能強(qiáng)大的 PLC。S7200 如圖 所示。西門子提供多種類型的 CPU，以適應(yīng)各種應(yīng)用的要求。不同類型的 CPU 具有不同的數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量等規(guī)格參數(shù)。S7200 PLC 系列是一種緊湊型可編程序控制器。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由構(gòu)成系統(tǒng)的CPU 模塊和豐富的擴(kuò)展模塊組成。它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求。S7200 除具有 PLC 基本的控制功能外，更在以下方面具有獨(dú)到之處，這些也是 S7200 PLC 普遍受歡迎的原因。(1) 功能強(qiáng)大的指令集(2) 豐富強(qiáng)大的通訊功能(3) 編程軟件的易用性(4) 不斷地創(chuàng)新目前，提供的 S7200 CPU 有：CPU 22CPU 22CPU 22CPU 226 和 CPU 226XM。S7200 CPU 規(guī)格如表 所列。表 S7200 CPU 規(guī)格特性 CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 CPU 226XM外形尺寸（mm） 90*80*62 90*80*62 *80*62 190*80*62 190*80*62程序存儲區(qū) 2048 字 2048 字 4096 字 4096 字 8192 字沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文19數(shù)據(jù)存儲區(qū) 1024 字 1024 字 2560 字 2560 字 5120 字掉電保護(hù)時間 50 小時 50 小時 190 小時 190 小時 190 小時本機(jī) I/O 6 入/4 出 8 入/6 出 14 入/10 出 24 入/16 出 24 入/16 出擴(kuò)展模塊數(shù)量 0 2 7 7 7高速計(jì)數(shù)器單相 4 路 30 KHz4 路 30 KHz6 路 30 KHz 6 路 30 KHz6 路 30 KHz雙相 2 路 20 KHz2 路 20 KHz4 路 20 KHz 4 路 20 KHz4 路 20 KHz脈沖輸出（DC） 2 路 20 KHz2 路 20 KHz2 路 20 KHz 2 路 20 KHz2 路 20 KHz模擬電位器 1 1 2 2 2實(shí)時時鐘 配時鐘卡 配時鐘卡 內(nèi)置 內(nèi)置 內(nèi)置通訊口 1 RS485 1 RS485 1 RS485 2 RS485 2 RS485浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 有I/O 映象區(qū) 256（128 入/128）布爾指令執(zhí)行速度對于每個型號，西門子提供直流（24V）和交流（ 120～220V ）兩種電源供電的CPU 類型。如 CPU 224 DC/DC/DC 和 CPU 224 AC/DC/Relay。每個類型都有各自的定貨號。DC/DC/DC：說明 CPU 是直流供電，直流數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)是晶體管直流電路的類型。AC/DC/Relay：說明 CPU 是交流供電，直流數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)是繼電器觸電的類型。 S7200 PLC 的通訊和網(wǎng)絡(luò)功能S7200 提供了多種通訊和網(wǎng)絡(luò)功能，包括 PPI 網(wǎng)絡(luò)通訊功能、ProfibusDP 網(wǎng)絡(luò)通訊功能、自由口通訊功能、以太網(wǎng)通訊功能和 Modem 遠(yuǎn)程通訊功能。S7200 編程軟件STEP7Micro/WIN32 以上版本提供了 USS 和 Modbus RTU 從站指令庫。USS 和Modbus RTU 從站指令庫都使用 S7200 CPU 的自由口通訊模式編程實(shí)現(xiàn)。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文20S7200 支持的 PPI、ProfibusDP、自由口通訊模式都是建立在 RS485 硬件的基礎(chǔ)上。4 電梯控制系統(tǒng)的 PLC 及變頻器選擇 電梯控制要求分析所涉及的電梯模型共有五層，電梯的每一層面均有升降及轎廂所在樓層的指示燈顯示；負(fù) 15 所對應(yīng)的指示燈表示樓層號，每層的樓廳均有輸入（分上行和下行）按鈕召喚電梯。工作中的電梯主要對各種呼梯信號和當(dāng)時的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，再確定下一個工作狀態(tài)，為此它要求具有自動選向、順向截梯、反向保號，外呼記憶，自動開/關(guān)門狀態(tài)，停梯消號，自動達(dá)層等功能。分析以上控制要求，將電梯控制要實(shí)現(xiàn)的功能羅列如下：（1） 開始時，電梯處于任意一層。（2） 當(dāng)有外呼梯信號到來時電梯響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，電梯停止運(yùn)行，電梯門打開，延時三秒后自動關(guān)門。（3） 當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，電梯應(yīng)該響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，電梯停止運(yùn)行，電梯門打開，延時三秒后自動關(guān)門。（4） 在電梯運(yùn)行過程中電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向呼梯信