班長帶你學西門子PLC：了解PLC，PLC系統概述

PLC控制系統是在傳統的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業控制裝置，目的是用來取代繼電器、執行邏輯、記時、計數等順序控制功能，建立柔性的程式控制系統。具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。

一、PLC概述

PLC內部工作方式一般是採用循環掃描工作方式，在一些大、中型的PLC中增加了中斷工作方式。當用戶將用戶程序調試完成後，通過編程器將其程序寫入PLC存儲器中，同時將現場的輸入信號和被控制的執行元件相應的連接在輸入模塊的輸入端和輸出模塊的輸出端，接著將PLC工作方式選擇為運行工作方式，後面的工作就由PLC根據用戶程序去完成，右圖是PLC執行過程框圖。PLC在工作過程中，主要完成六個模塊的處理。

二、德國西門子PLC概述

德國西門子（SIEMENS）公司生產的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產線等領域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網路通信能力，功能更強，可靠性高。S7系列PLC產品可分為微型PLC（如S7-200），小規模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

三、PLC的硬體構成

1、電源組件

電源組件用於提供PLC運行所需的電源，可將外部電源轉換為供PLC內部與案件適用的電源。

2.微處理器CPU及存儲器組件

微處理器CPU是PLC的核心器件，CPU因生產廠商各有不同，有採用市場銷售的標準晶元，也有採用可編程序控制器專用晶元。

存儲器組件有兩種：ROM和RAM。

3.輸入及輸出組件

輸入和輸出組件是PLC與工業生產現場交換數據的界面，與普通計算機不同，PLC的工作環境比較差，需要較強抗干擾能力，輸入和輸出組件既是為此設計。

四、PLC的產品分類

可編程式控制制器是由現代化生產的需要而產生的，可編程序控制器的分類也必然要符合現代化生產的需求。

一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結構特點去分類。

1、控制規模

可以分為大型機、中型機和小型機。

1）小型機：

小型機的控制點一般在256點之內，適合於單機控制或小型系統的控制。

西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數字量248點；模擬量35路 。

2）中型機:

中型機的控制點一般不大於2048點,可用於對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監控，它適合中型或大型控制系統。

西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數字量1024點；模擬量128路 ；網路PROFIBUS；工業乙太網；MPI。

3）大型機：

大型機的控制點一般大於2048點,不僅能完成較複雜的算術運算還能進行複雜的矩陣運算。它不僅可用於對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監控。

西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；存貯器512k ；I/O點12672；

五、PLC的工作原理

當PLC投入運行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入採樣、用戶程序執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。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重複執行上述三個階段。

1、輸入採樣

在輸入採樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，並將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入採樣結束後，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈衝信號，則該脈衝信號的寬度必須大於一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

2、用戶程序執行

在用戶程序執行階段，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構成的控制線路，並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據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

當掃描用戶程序結束後，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。

同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，採用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯並行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所佔用的時間對整個運行來說可以忽略，那麼二者之間就沒有什麼區別了。

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