浙江西門子S7-1200PLC模塊代理（一級）

PLC編程入門圖解

1.PLC的定義

可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。

2.PLC的分類

PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對于PLC，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。

2.1.按結(jié)構(gòu)形式分類

根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。

（1）整體式PLC

整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，如圖所示。具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成，基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等；擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等，而沒有CPU?；締卧蛿U展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。

（2）模塊式PLC

模塊式PLC將PLC的各組成部分分別做成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上，如圖所示。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。

還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂的疊裝式PLC。疊裝式PLC的CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行連接的，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。

2.2.按功能分類

根據(jù)PLC的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。

（1）低檔PLC

低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較及通信等功能，主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。

（2）中檔PLC

中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序及通信聯(lián)網(wǎng)等功能；有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。

（3）高檔PLC

高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)工廠自動化。

2.3.按I/O點數(shù)分類

根據(jù)PLC的I/O點數(shù)多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。

（1）小型PLC

小型PLC的I/O點數(shù)小于256，具有單CPU及8位或16位處理器，用戶存儲器容量為4KB以下。例如：三菱FX0S系列。

（2）中型PLC

中型PLC的I/O點數(shù)在256～2048，具有雙CPU，用戶存儲器容量為2～8KB。

（3）大型PLC

大型PLC的I/O點數(shù)大于2048，具有多CPU及16位或32位處理器，用戶存儲器容量為8～16KB。

世界上，PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派，一個流派是美國產(chǎn)品，一個流派是歐洲產(chǎn)品，一個流派是日本產(chǎn)品。美國和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國引進(jìn)的，對美國的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。

常見的西門子PLC如表所示。

二、PLC的功能及應(yīng)用領(lǐng)域

PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點及計算機靈活、方便的優(yōu)點而設(shè)計制造和發(fā)展的，這就使PLC具有許多其他控制器所無法相比的特點。

1.PLC的功能

PLC是以微處理器為核心，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，具有可靠性高、體積小、功能強、程序設(shè)計簡單、靈活通用及維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點，因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機器人和CAD/CAM）之一。根據(jù)PLC的特點，可以將其功能形式歸納為以下幾種類型。

（1）開關(guān)量邏輯控制

PLC具有強大的邏輯運算能力，可以實現(xiàn)各種簡單和復(fù)雜的邏輯控制。這是PLC的基本也廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代了傳統(tǒng)的繼電器接觸器的控制。

（2）模擬量控制

PLC中配置有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊。A/D模塊能將現(xiàn)場的溫度、壓力、流量、速度等模擬量轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字量，再經(jīng)PLC中的微處理器進(jìn)行處理（微處理器處理的只能是是數(shù)字量），然后進(jìn)行控制；或者經(jīng)D/A模塊轉(zhuǎn)換后變成模擬量，然后控制被控對象，這樣就可實現(xiàn)PLC對模擬量的控制。

（3）過程控制

現(xiàn)代大中型的PLC一般都配備了PID控制模塊，可進(jìn)行閉環(huán)過程控制。當(dāng)控制過程中某一個變量出現(xiàn)偏差時，PLC能按照PID算法計算出正確的輸出，進(jìn)而控制調(diào)整生產(chǎn)過程，把變量保持在整定值上。目前，許多小型PLC也具有PID控制功能。

（4）定時和計數(shù)控制

PLC具有很強的定時和計數(shù)功能，它可以為用戶提供幾十甚*百、上千個定時器和計數(shù)器。其計時的時間和計數(shù)值可以由用戶在編寫用戶程序時任意設(shè)定，也可以由操作人員在工業(yè)現(xiàn)場通過編程器進(jìn)行設(shè)定，進(jìn)而實現(xiàn)定時和計數(shù)的控制。如果用戶需要對頻率較高的信號進(jìn)行計數(shù)，可以選擇高速計數(shù)模塊。

（5）順序控制

在工業(yè)控制中，可采用PLC步進(jìn)指令編程或用移位寄存器編程來實現(xiàn)順序控制。

（6）數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代的PLC不僅能進(jìn)行算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、排序及查表等操作，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)顯示和打印等，它具有很強的數(shù)據(jù)處理能力。

（7）通信和聯(lián)網(wǎng)

現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS-232或RS-485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制。多臺PLC彼此間可以聯(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可以實現(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。通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或?qū)Ｓ械耐ㄐ艆f(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。

2.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。

（1）開關(guān)量的邏輯控制

這是PLC基本，也是廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代了傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制；既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線，如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線及電鍍流水線等。

（2）模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使PLC處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使PLC用于模擬量控制。

（3）運動控制

PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用的運動控制模塊，可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品幾乎都具有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

（4）過程控制

過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制，在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法，大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行的PID子程序。

（5）數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表及位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，進(jìn)而完成一定的控制操作；也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

（6）通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC生產(chǎn)廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

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