【正文】 光電隔離器的使用．不同類(lèi)型的電源具有不同的地線。此外，根據(jù) PLC 的規(guī)模及所允許擴(kuò)展的接口模板數(shù)．各種 PLC 的電源種類(lèi)和容量往往是不同的。人機(jī)接口 ( HMI )n 人機(jī)接口 ( HMI )n 人機(jī)接口是用于實(shí)現(xiàn)操作人員與 PLC控制系統(tǒng)的對(duì)話和相互作用。人機(jī)接口最簡(jiǎn)單、最基本和最普遍的形式由安裝在控制臺(tái)上的按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、撥碼開(kāi)關(guān)、指示燈、 LED 數(shù)字顯示器和聲光報(bào)警等元件組成。它們用來(lái)指示 PLC的 I/O 系統(tǒng)狀態(tài)及各種信息，是可以是 PLC的數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出接口電路的一部分。小型 PLC一般采用這種人機(jī)接口接收并執(zhí)行操作員的命令。人機(jī)接口 ( HMI )n 人機(jī)接口 ( HMI )n 在大、中型 PLC控制系統(tǒng)中，常用帶有智能型的人機(jī)接口模塊．它們帶有彩色或單色的觸摸屏、有微處理器和存儲(chǔ)器等部件，自身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它被安裝在控制柜的面板上，或獨(dú)立地作為操作臺(tái)放在控制室里使用。它通過(guò)通信接口與 PLC相連，可以對(duì)其進(jìn)行編程。它的特點(diǎn)是使用圖形表達(dá)控制進(jìn)程、流程、虛擬的操作按鈕、儀表面等控制信息。使操作人員能方便地，快速地與 PLC交互控制操作指令與控制狀態(tài)信息。參考文獻(xiàn)《 機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)與控制 》 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理n 可編程控制器是一種專用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，因此．其工作原理建立在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上。但為了可靠地應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境下，便于現(xiàn)場(chǎng)電氣技術(shù)人員的使用和維護(hù)，它有著大量的接口器件、特定的監(jiān)控軟件、專用的編程器件。所以，不但其外觀不像計(jì)算機(jī)，它的操作使用方法、編程語(yǔ)言及工作過(guò)程與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也是有區(qū)別的。 控制邏輯實(shí)現(xiàn)方法n 由繼電器與交流接觸器組成的控制系統(tǒng)是通過(guò)繼電器激磁線圈和繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)、主令信號(hào)件觸點(diǎn)的不同連接組合，形成不同的控制邏輯。控制邏輯實(shí)現(xiàn)方法n 由可編程序控制器組成的控制系統(tǒng)則是通過(guò)控制程序（軟件）實(shí)現(xiàn)不同的控制邏輯。可編程序控制器控制器系統(tǒng)可分為 3個(gè)部分，即輸入部分、控制部分和輸出部分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 4—16 所示。PLC控制系統(tǒng)的組成可編程序控制器主令信號(hào)控制電器132輸入部分將外部多個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)組合的通斷變化狀態(tài)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字量數(shù)據(jù)信號(hào)輸入。 輸出部分主要是將內(nèi)部的數(shù)字量數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成能控制外部對(duì)象的多個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)組合，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制外部對(duì)象的通斷變化狀態(tài)?？刂撇糠种饕怯?PLC的 CPU模塊硬件電路和控制程序軟件組成。通過(guò)控制程序形成控制邏輯。 PLC控制系統(tǒng)的輸入部分n PLC 控制系統(tǒng)的輸入部分是采集輸入信號(hào)。輸入部分由外部輸入電路和 PLC輸入模塊組成。外部輸入信號(hào)經(jīng) PLC輸入接線端子連接輸入模塊的光電耦合電路、數(shù)據(jù)寄存器電路， PLC總線進(jìn)入CPU模塊；輸入部分主要是將外部多個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)組合的通斷變化狀態(tài)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字量數(shù)據(jù)信號(hào)輸入。PLC控制系統(tǒng)的控制部分n 控制部分主要是由 PLC的 CPU模塊硬件電路和控制程序軟件組成?？刂瞥绦蚴潜磉_(dá)控制邏輯的代碼，在 CPU模塊電路的控制下，運(yùn)行程序代碼，解讀控制程序；輸入端控制信號(hào)所表達(dá)的外部控制信號(hào)邏輯狀態(tài)，執(zhí)行程序代碼，產(chǎn)生輸出控制信號(hào)，送至輸出模塊，實(shí)現(xiàn)程序代碼所代表的控制邏輯。PLC 控制器系統(tǒng)的輸出部分n PLC 控制器系統(tǒng)的輸出部分是系統(tǒng)的執(zhí)行部件。輸出部分是由PLC輸出模塊與外部控制電器組成。 CPU模塊通過(guò) PLC總線、數(shù)據(jù)寄存器電路、光電耦合電路、驅(qū)動(dòng)電路輸出控制信號(hào)。因而輸出部分的功用是將 CPU內(nèi)部的數(shù)字量數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成能控制外部對(duì)象的多個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)組合，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制外部對(duì)象的通斷變化狀態(tài)?？删幊炭刂破鞯墓ぷ鬟^(guò)程n 可編程控制器的基本組成及工作原理與微型計(jì)算機(jī)相同，但其工作過(guò)程與微型計(jì)算機(jī)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）?？删幊绦蚩刂破鞯墓ぷ鬟^(guò)程有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：n 一。周期性順序掃描的循環(huán)工作模式；n 二。使用 I/O映像區(qū)的讀寫(xiě)外設(shè)模式。n 可編程控制器的工作過(guò)程n 可編程序控制器啟動(dòng)后，先進(jìn)行初始化操作，包括對(duì)工作內(nèi)存的初始化、復(fù)位所有的定時(shí)器、將輸入／輸出過(guò)程映像區(qū)清零，檢查 I/O單元連接是否完好，如有異常則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。初始化之后， PLC就進(jìn)入周期性順序掃描過(guò)程中。如圖 4—17 所示。周期性順序掃描、掃描周期n 周期性順序掃描n 周期性順序掃描是可編程控制器特有的工作方式。 PLC在運(yùn)行過(guò)程中，總是處在不斷循環(huán)的順序掃描過(guò)程中。每次掃描所用的時(shí)間稱為掃描時(shí)間，又稱為掃描周期或工作周期。n 周期性順序掃描含有幾個(gè)內(nèi)容，它們是：n 對(duì)外部 I/O模塊的輸入采樣操作、n 對(duì)外部 I/O模塊的輸出刷新操作、n 用戶程序執(zhí)行掃描操作、n 公共處理掃描操作。周期性順序掃描公共處理操作外部 I/O模塊的輸出刷新操作 外部 I/O模塊的輸入采樣操作 用戶程序執(zhí)行操作 I/O映像區(qū)n I/O映像區(qū)n 計(jì)算機(jī)工作時(shí)，微處理器在其內(nèi)部處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行程序時(shí)，指令運(yùn)行速度可以達(dá)到其主頻速度，但在讀寫(xiě)外部器件時(shí)，如 CPU模塊中的存儲(chǔ)器、其指令運(yùn)行速度下降很多。由于讀寫(xiě) I/O器件是通過(guò)PLC總線進(jìn)行的，這樣其讀寫(xiě)操作速度更加慢，可編程控制器的 I/O 點(diǎn)數(shù)較多，在程序執(zhí)行過(guò)程中，如對(duì) I/O設(shè)備頻繁操作，將使程序運(yùn)行速度下降，使周期性順序掃描周期超長(zhǎng)，嚴(yán)重影響 PLC的性能。I/O映像區(qū)n I/O映像區(qū)：對(duì)于每個(gè) I/O端點(diǎn)， PLC的存儲(chǔ)器中就有一個(gè)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器單元，就像是每個(gè) I/O端點(diǎn)的 “鏡像 ”。n I/O映像區(qū)分輸出過(guò)程映像塊和輸入過(guò)程映像塊。I/O映像區(qū)數(shù)字量輸入量模塊數(shù)字量輸出量模塊模擬量輸入量模塊模擬量輸出量模塊PAQPAIPIPQI/O映象區(qū)AQAI輸入過(guò)程映像塊輸出過(guò)程映像塊IQn I/O映像區(qū)：對(duì)于每個(gè) I/O端點(diǎn)， PLC的存儲(chǔ)器中就有一個(gè)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器單元，就像是每個(gè) I/O端點(diǎn)的 “鏡像 ”。n I/O映像區(qū)分輸出過(guò)程映像塊和輸入過(guò)程映像塊。I/O模塊的輸入采樣操作、與輸出刷新的操作n 在周期性順序掃描某個(gè)時(shí)段，將輸出過(guò)程映像塊內(nèi)的數(shù)據(jù)一次性地全部寫(xiě)至外部輸出模塊電路的數(shù)據(jù)寄存器中，形成一個(gè)稱為 “刷新 ”的操作。同時(shí)，將外部輸入模塊電路的數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容一一全部讀至輸入過(guò)程映像塊，形成一個(gè)稱為 “采樣 ”的操作。這樣可以控制程序運(yùn)行速度，進(jìn)而控制周期性順序掃描的時(shí)間不超時(shí)。I/O映像區(qū)數(shù)字量輸入量模塊數(shù)字量輸出量模塊模擬量輸入量模塊模擬量輸出量模塊PAQPAIPIPQI/O映象區(qū)AQAI輸入過(guò)程映像塊輸出過(guò)程映像塊IQn 將外部輸入模塊電路的數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容一一全部讀至輸入過(guò)程映像塊，形成一個(gè)稱為 “采樣 ”的操作。n 將輸出過(guò)程映像塊內(nèi)的數(shù)據(jù)一次性地全部寫(xiě)至外部輸出模塊電路的數(shù)據(jù)寄存器 ，形成一個(gè)稱為 “刷新 ”的操作。PLC輸入輸出過(guò)程信號(hào)流向數(shù)字量輸入量模塊數(shù)字量輸出量模塊PIPQ輸入采樣操作輸出刷新操作輸入信號(hào)器件輸出控制器件輸入過(guò)程映像塊輸出過(guò)程映像塊IQ執(zhí)行用戶程序n （ 2）用戶程序執(zhí)行掃描操作n 在每個(gè)掃描周期中， CPU 對(duì)用戶程序從頭至尾按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、從左至右的順序進(jìn)行掃描。每掃描到一條指令，所需要的輸入信息狀態(tài)均從輸入過(guò)程映像塊中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場(chǎng)的立即輸入信號(hào)。對(duì)其他編程元件的數(shù)據(jù)輸入，則是直接讀自 CPU模塊內(nèi)相關(guān)的存儲(chǔ)區(qū)。執(zhí)行用戶程序數(shù)字量輸入量模塊數(shù)字量輸出量模塊PIPQ讀數(shù)據(jù)操作寫(xiě)數(shù)據(jù)操作輸入信號(hào)器件輸出控制器件輸入過(guò)程映像塊輸出過(guò)程映像塊IQ執(zhí)行用戶程序n （ 2）用戶程序執(zhí)行掃描操作n 在執(zhí)行用戶程序中，每一次運(yùn)算的中間結(jié)果都立即寫(xiě)入 CPU模塊內(nèi)相關(guān)的存儲(chǔ)區(qū)，這樣該數(shù)據(jù)狀態(tài)馬上就可以被后面將要執(zhí)行的程序所利用。而對(duì)外部輸出器件的寫(xiě)數(shù)據(jù)操作，不是馬上執(zhí)行，而是將其結(jié)果寫(xiě)入輸出過(guò)程映像塊中，待輸出刷新階段時(shí)，對(duì)外部輸出模塊進(jìn)行寫(xiě)操作。公共處理掃描操作n （ 4）公共處理掃描操作n 公共處理包括 PLC自檢、執(zhí)行來(lái)自外設(shè)命令、對(duì)看門(mén)狗定時(shí)器 WDT ( watch Dog Timer ) 清零等。 n PLC 自檢 CPU 檢測(cè) PLC各器件的狀態(tài)，如出現(xiàn)異常再進(jìn)行診斷，并給出故障信號(hào)，或自行進(jìn)行相應(yīng)處理，這將有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。在 CPU 對(duì) PLC自檢結(jié)束后，就檢查是否有外設(shè)請(qǐng)求，如是否需要進(jìn)入編程狀態(tài)、是否需要通信服務(wù)、是否需要啟動(dòng)磁帶機(jī)或打印機(jī)等。WDT 技術(shù)n 采用 WDT 技術(shù)也是提高系統(tǒng)可靠性的一種有效措施，它是在 PLC內(nèi)部設(shè)置一個(gè)監(jiān)視定時(shí)器。這是一個(gè)硬件時(shí)鐘，是為了監(jiān)視 PLC的每次掃描時(shí)間而設(shè)置的，對(duì)它預(yù)先設(shè)定好規(guī)定時(shí)間，每個(gè)掃描周期內(nèi)都要監(jiān)視掃描時(shí)間是否超過(guò)規(guī)定值。如果程序運(yùn)行正常，則在每次掃描周期的公共處理階段對(duì) WDT進(jìn)行清零（復(fù)位），避免由于 PLC在執(zhí)行程序的過(guò)程中進(jìn)入死循環(huán)，或者由于PLC執(zhí)行非預(yù)定的程序而造成系統(tǒng)故障，從而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。n 如果程序運(yùn)行失常進(jìn)入死循環(huán)，則 WDT得不到按時(shí)清零而造成超時(shí)溢出，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)或停止 PLC工作?！?機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)與控制 》 西門(mén)子 S7200系列 PLC的編程基礎(chǔ)西門(mén)子 S7200系列 PLC的編程基礎(chǔ) n 可編程控制器的軟件及編程語(yǔ)言n 可編程序控制器的軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件?？删幊炭刂破骶幊谭椒ㄅc普通計(jì)算機(jī)編程方法大不一樣。本節(jié)主要介紹可編程控制器編程所需的一些基本概念和約定；重點(diǎn)闡述了編程語(yǔ)言的形式、指令結(jié)構(gòu)、程序結(jié)構(gòu)類(lèi)型和組件等編程基本知識(shí)，通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，使讀者理解可編程序控制器的指令結(jié)構(gòu)、程序結(jié)構(gòu)類(lèi)型和組件要素，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)創(chuàng)造基本條件。系統(tǒng)軟件 n 系統(tǒng)軟件n 可編程控制器的系統(tǒng)軟件就是 PLC的系統(tǒng)管理程序，也可稱之為可編程控制器的操作系統(tǒng)。它是由 PLC的制造廠家編制的，用于控制可編程控制器本身的運(yùn)行。系統(tǒng)軟件對(duì)用戶是不透明的。n 系統(tǒng)管理程序具有下述幾個(gè)功能。n 管理系統(tǒng)的運(yùn)行、上載用戶程序、生成用戶程序的工作環(huán)境，如各程序段內(nèi)的存儲(chǔ)位置、存儲(chǔ)空間的安排。系統(tǒng)軟件n （ 1）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運(yùn)行、管理控制可編程序控制器周期循環(huán)掃描工作，對(duì)各個(gè)運(yùn)行內(nèi)容進(jìn)行時(shí)間上的分配管理。 n （ 2）負(fù)責(zé)可編程序控制器存儲(chǔ)空間的管理，生成用戶工作環(huán)境。通過(guò)它將用戶程序的各個(gè)程序代碼段讀入 PLC內(nèi)存；將程序內(nèi)的各個(gè)編程元件、數(shù)據(jù)參數(shù)的存儲(chǔ)地址轉(zhuǎn)化為實(shí)際的數(shù)據(jù)格式、與 PLC內(nèi)物理存放地址。n （ 3）負(fù)責(zé)系統(tǒng)自檢，包括系統(tǒng)出錯(cuò)檢驗(yàn)、用戶程序語(yǔ)法檢驗(yàn)、句法檢驗(yàn)、看門(mén)狗定時(shí)器運(yùn)行等。可編程控制器應(yīng)用軟件n 可編程控制器應(yīng)用軟件的基本功能是提供用戶的編程軟件，指用戶根據(jù)自己的控制要求編寫(xiě)的用戶程序。由于可編程控制器的應(yīng)用場(chǎng)合是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，它的主要用戶是電氣技術(shù)人員，所以其編程語(yǔ)言的形式、編程方法要適合使用者的接受水平和應(yīng)用習(xí)慣。因而它既不同于 VB、 VC等高級(jí)語(yǔ)言，又不同于匯編語(yǔ)言。可編程控制器通常使用梯形圖，邏輯功能圖、順序功能圖、流程圖及高級(jí)語(yǔ)言、指令語(yǔ)句表等多種編程語(yǔ)言，以適合不同專業(yè)背景的電氣技術(shù)人員使用。n 計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行的是機(jī)器語(yǔ)言 —— 由 “0”、 “1”組成的程序代碼。用機(jī)器語(yǔ)言編程無(wú)疑是一件枯燥、麻煩且令人生畏的工作。因而為 PLC用戶設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言則是簡(jiǎn)單易學(xué)?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^(guò)應(yīng)用軟件中的指令解釋功能，將用戶程序代碼逐條翻譯成對(duì)應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言。載入 PLC中。 應(yīng)用軟件 n 可編程控制器的應(yīng)用軟件是指用戶根據(jù)自己的控制要求編寫(xiě)的用戶程序。由于可編程控制器的應(yīng)用場(chǎng)合是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，它的主要用戶是電氣技術(shù)人員，所以其編程語(yǔ)言與通用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語(yǔ)言，又不同于匯編語(yǔ)言，它要滿足易于編寫(xiě)和易于調(diào)試的要求，還要考慮現(xiàn)場(chǎng)電氣技術(shù)人員的接受水平和應(yīng)用習(xí)慣。因此，可編程控制器通常使用梯形圖語(yǔ)言，又稱繼電器語(yǔ)言，更有人稱之為電工語(yǔ)言。n 另外．為滿足各種不同形式的編程需要，根據(jù)不同的編程器和支持軟件，還可以采用指令語(yǔ)句表、邏輯功能圖、順序功能圖、流程圖及高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程。 n 編程語(yǔ)言n 可編程控制器的編程語(yǔ)言有多種形式，作為標(biāo)準(zhǔn)配置的語(yǔ)言是梯形圖邏輯指令、指令語(yǔ)句表指令、邏輯功能圖指令 3種。下面逐一說(shuō)明。梯形圖編程語(yǔ)言 ( LAD )n 梯形圖編程語(yǔ)言又稱梯形圖邏輯指令 , 它是以圖形元素表達(dá)控制指令、以圖形方式連接 ,構(gòu)成程序段，形成控制邏輯。梯形圖邏輯指令格式如下：n 元素指令：用不含地址或參數(shù)的單個(gè)元素表示控制邏輯。如反向信號(hào)流單元指令。n 帶地址的元素指令：以單個(gè)元素加地址的形式表示控制邏輯。如常開(kāi)觸點(diǎn)單元指令。 n 帶地址和數(shù)值的元素指令：以單個(gè)元素加地址和數(shù)值的形式表示控制邏輯n 梯形圖編程語(yǔ)言 ( LAD )n 帶參數(shù)的方塊圖指令：用帶有輸入