【正文】 光電隔離器的使用．不同類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)接口是用于實現(xiàn)操作人員與 PLC控制系統(tǒng)的對話和相互作用。人機(jī)接口最簡單、最基本和最普遍的形式由安裝在控制臺上的按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、撥碼開關(guān)、指示燈、 LED 數(shù)字顯示器和聲光報警等元件組成。它們用來指示 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、有微處理器和存儲器等部件，自身就是一個微型計算機(jī)系統(tǒng)。它被安裝在控制柜的面板上，或獨(dú)立地作為操作臺放在控制室里使用。它通過通信接口與 PLC相連，可以對其進(jìn)行編程。它的特點是使用圖形表達(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)控制計算機(jī)，因此．其工作原理建立在計算機(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，不但其外觀不像計算機(jī)，它的操作使用方法、編程語言及工作過程與計算機(jī)控制系統(tǒng)也是有區(qū)別的。 控制邏輯實現(xiàn)方法n 由繼電器與交流接觸器組成的控制系統(tǒng)是通過繼電器激磁線圈和繼電器開關(guān)觸點、主令信號件觸點的不同連接組合，形成不同的控制邏輯。控制邏輯實現(xiàn)方法n 由可編程序控制器組成的控制系統(tǒng)則是通過控制程序（軟件）實現(xiàn)不同的控制邏輯?？删幊绦蚩刂破骺刂破飨到y(tǒng)可分為 3個部分，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控制電器132輸入部分將外部多個開關(guān)量信號組合的通斷變化狀態(tài)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字量數(shù)據(jù)信號輸入。 輸出部分主要是將內(nèi)部的數(shù)字量數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成能控制外部對象的多個開關(guān)量信號組合，通過驅(qū)動電路控制外部對象的通斷變化狀態(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。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開關(guān)量信號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；輸入端控制信號所表達(dá)的外部控制信號邏輯狀態(tài)，執(zhí)行程序代碼，產(chǎn)生輸出控制信號，送至輸出模塊，實現(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 PLC總線、數(shù)據(jù)寄存器電路、光電耦合電路、驅(qū)動電路輸出控制信號。因而輸出部分的功用是將 CPU內(nèi)部的數(shù)字量數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成能控制外部對象的多個開關(guān)量信號組合，通過驅(qū)動電路控制外部對象的通斷變化狀態(tài)?？删幊炭刂破鞯墓ぷ鬟^程n 可編程控制器的基本組成及工作原理與微型計算機(jī)相同，但其工作過程與微型計算機(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）。可編程序控制器的工作過程有兩個顯著特點：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)的讀寫外設(shè)模式。n 可編程控制器的工作過程n 可編程序控制器啟動后，先進(jìn)行初始化操作，包括對工作內(nèi)存的初始化、復(fù)位所有的定時器、將輸入／輸出過程映像區(qū)清零，檢查 I/O單元連接是否完好，如有異常則發(fā)出報警信號。初始化之后， PLC就進(jìn)入周期性順序掃描過程中。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。n 周期性順序掃描含有幾個內(nèi)容，它們是：n 對外部 I/O模塊的輸入采樣操作、n 對外部 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 計算機(jī)工作時，微處理器在其內(nèi)部處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行程序時，指令運(yùn)行速度可以達(dá)到其主頻速度，但在讀寫外部器件時，如 CPU模塊中的存儲器、其指令運(yùn)行速度下降很多。由于讀寫 I/O器件是通過PLC總線進(jìn)行的，這樣其讀寫操作速度更加慢，可編程控制器的 I/O 點數(shù)較多，在程序執(zhí)行過程中，如對 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，嚴(yán)重影響 PLC的性能。I/O映像區(qū)n I/O映像區(qū)：對于每個 I/O端點， PLC的存儲器中就有一個對應(yīng)的存儲器單元，就像是每個 I/O端點的 “鏡像 ”。n I/O映像區(qū)分輸出過程映像塊和輸入過程映像塊。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輸入過程映像塊輸出過程映像塊IQn I/O映像區(qū)：對于每個 I/O端點， PLC的存儲器中就有一個對應(yīng)的存儲器單元，就像是每個 I/O端點的 “鏡像 ”。n I/O映像區(qū)分輸出過程映像塊和輸入過程映像塊。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時段，將輸出過程映像塊內(nèi)的數(shù)據(jù)一次性地全部寫至外部輸出模塊電路的數(shù)據(jù)寄存器中，形成一個稱為 “刷新 ”的操作。同時，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程映像塊，形成一個稱為 “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間不超時。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輸入過程映像塊輸出過程映像塊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程映像塊，形成一個稱為 “采樣 ”的操作。n 將輸出過程映像塊內(nèi)的數(shù)據(jù)一次性地全部寫至外部輸出模塊電路的數(shù)據(jù)寄存器 ，形成一個稱為 “刷新 ”的操作。PLC輸入輸出過程信號流向數(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器件輸出控制器件輸入過程映像塊輸出過程映像塊IQ執(zhí)行用戶程序n （ 2）用戶程序執(zhí)行掃描操作n 在每個掃描周期中， CPU 對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)均從輸入過程映像塊中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。對其他編程元件的數(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)操作寫數(shù)據(jù)操作輸入信號器件輸出控制器件輸入過程映像塊輸出過程映像塊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)果都立即寫入 CPU模塊內(nèi)相關(guān)的存儲區(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。而對外部輸出器件的寫數(shù)據(jù)操作，不是馬上執(zhí)行，而是將其結(jié)果寫入輸出過程映像塊中，待輸出刷新階段時，對外部輸出模塊進(jìn)行寫操作。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)行來自外設(shè)命令、對看門狗定時器 WDT ( watch Dog Timer ) 清零等。 n PLC 自檢 CPU 檢測 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，或自行進(jìn)行相應(yīng)處理，這將有助于及時發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。在 CPU 對 PLC自檢結(jié)束后，就檢查是否有外設(shè)請求，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)置一個監(jiān)視定時器。這是一個硬件時鐘，是為了監(jiān)視 PLC的每次掃描時間而設(shè)置的，對它預(yù)先設(shè)定好規(guī)定時間，每個掃描周期內(nèi)都要監(jiān)視掃描時間是否超過規(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 WDT進(jìn)行清零（復(fù)位），避免由于 PLC在執(zhí)行程序的過程中進(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得不到按時清零而造成超時溢出，從而發(fā)出報警信號或停止 PLC工作?！?機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動與控制 》 西門子 S7200系列 PLC的編程基礎(chǔ)西門子 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。可編程控制器編程方法與普通計算機(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；重點闡述了編程語言的形式、指令結(jié)構(gòu)、程序結(jié)構(gòu)類型和組件等編程基本知識，通過本節(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)軟件對用戶是不透明的。n 系統(tǒng)管理程序具有下述幾個功能。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)的存儲位置、存儲空間的安排。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，對各個運(yùn)行內(nèi)容進(jìn)行時間上的分配管理。 n （ 2）負(fù)責(zé)可編程序控制器存儲空間的管理，生成用戶工作環(huán)境。通過它將用戶程序的各個程序代碼段讀入 PLC內(nèi)存；將程序內(nèi)的各個編程元件、數(shù)據(jù)參數(shù)的存儲地址轉(zhuǎn)化為實際的數(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)出錯檢驗、用戶程序語法檢驗、句法檢驗、看門狗定時器運(yùn)行等?？删幊炭刂破鲬?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的用戶程序。由于可編程控制器的應(yīng)用場合是工業(yè)現(xiàn)場，它的主要用戶是電氣技術(shù)人員，所以其編程語言的形式、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等高級語言，又不同于匯編語言。可編程控制器通常使用梯形圖，邏輯功能圖、順序功能圖、流程圖及高級語言、指令語句表等多種編程語言，以適合不同專業(yè)背景的電氣技術(shù)人員使用。n 計算機(jī)運(yùn)行時，執(zhí)行的是機(jī)器語言 —— 由 “0”、 “1”組成的程序代碼。用機(jī)器語言編程無疑是一件枯燥、麻煩且令人生畏的工作。因而為 PLC用戶設(shè)計的編程語言則是簡單易學(xué)。可編程序控制器通過應(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應(yīng)的機(jī)器語言。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的用戶程序。由于可編程控制器的應(yīng)用場合是工業(yè)現(xiàn)場，它的主要用戶是電氣技術(shù)人員，所以其編程語言與通用的計算機(jī)編程語言相比，具有明顯的特點，它既不同于高級語言，又不同于匯編語言，它要滿足易于編寫和易于調(diào)試的要求，還要考慮現(xiàn)場電氣技術(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言，又稱繼電器語言，更有人稱之為電工語言。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，還可以采用指令語句表、邏輯功能圖、順序功能圖、流程圖及高級語言進(jìn)行編程。 n 編程語言n 可編程控制器的編程語言有多種形式，作為標(biāo)準(zhǔn)配置的語言是梯形圖邏輯指令、指令語句表指令、邏輯功能圖指令 3種。下面逐一說明。梯形圖編程語言 ( LAD )n 梯形圖編程語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)的單個元素表示控制邏輯。如反向信號流單元指令。n 帶地址的元素指令：以單個元素加地址的形式表示控制邏輯。如常開觸點單元指令。 n 帶地址和數(shù)值的元素指令：以單個元素加地址和數(shù)值的形式表示控制邏輯n 梯形圖編程語言 ( LAD )n 帶參數(shù)的方塊圖指令：用帶有輸入