重庆西门子授权PLC模块总代理

工业控制计算机PLC

从广义上讲，PLC实质上是一种以数字控制为主要特征的工业控制计算机，由硬件和软件两部分组成。与一般的计算机相比，它具有强的与工业控制相连接的接口,编程语言直接适用于控制要求。因此，在硬件结构上，PLC与计算机的组成十分相似，主要包括*处理器(CPU)、存储器、I/O接口、电源等。PLC的基本组成如图2-1所示。

工业控制计算机PLC内部组成及作用

1.CPU

CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥 PLC有条不紊地进行工作，其主要任务如下:

(1)当PLC处于编程状态时，控制从编程器输入的用户程序和数据的接收与存储。

(2)当PLC处于运行状态时，用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中:PILC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后，按指令规定的任务进行数据传送、存取、变换、处理、执行逻辑或算术运算等；根据运算结果，新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。

(3)监视PLC的工作状态，诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。

不同型号PLC的CPU芯片是不同的，采用通用CPU 芯片的有:8031、8051、8086、80286、M68000等；采用位片式微处理器的有:AM2900、AM2901、AM2903等；也有采用厂家自行设计的**CPU芯片的，如西门子公司的S7-200系列PLC均采用该公司自行研制的**芯片。CPU 芯片的性能关系到 PLC处理控制信号的能力与速度，通常CPU 位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。PLC中常用的通用微处理器有8位和16位的。随着芯片技术的不断发展，PLC所用的CPU芯片档次也越来越高。

小型PLC大多采用8位微处理器或单片机；中型PLC大多采用16位微处理器、单片机或采用CPU；大型PLC则多采用高速微处理器。采用双CPU 的 PLC中，其中一个CPU作为主处理器，主要用于处理字节操作指令，控制系统总线，监视扫描时间，管理内部计数器/定时器、I/O接口、编程接口等，以及协调位处理器。另一个CPU则作为从处理器，用来处理位操作指令，完成源程序向目标代码程序的转换等。

2.存储器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不可以访问和修改。系统程序相当于 PC的操作系统，它关系到 PLC的性能，同时，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序、系统监控程序、标准程序模块与系统调用以及各种系统参数等。其中，系统程序质量的好坏，很大程度上决定了PLC的性能，其内容主要包括三部分:一部分为系统管理程序，主管控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作。二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将 PLC的编程语言变为机器语言指令，再由CPU 执行这些指令。三部分为标准程序模块与系统调用，包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成I/O及特殊运算等的子程序。PLC的具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。

用户存储器包括用户程序存储器(程序区)、功能存储器(数据区)和参数区。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序；用户程序存储器根据需要可选择不同的存储器单元类型。用户功能存储器是用来存放(记忆)用户程序中使用的 ON/OFF状态、数值数据等，它构成PLC的各种内部器件，也称“软元件”。参数区主要存放CPU 组态数据，例如，I/OCPU 组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等。用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映PLC性能的重要指标之一。

PLC梯形图程序设计的常用方法——转换法
转换法：就是将继电器电路图转换成与原有功能相同的PLC内部的梯形图。这种等效转换是一种简便快捷的编程方法，其一，原继电控制系统经过长期使用和考验，已经被能完成系统要求的控制功能；其二，继电器电路图与PLC的梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此根据继电器电路图来设计梯形图简便快捷；其三，这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了原有系统的外部特性，操作人员不用改变长期形式的操作习惯。
（1） 基本方法。
根据继电器电路图来设计PLC的梯形图时，关键是要抓住它们的一一对应关系，即控制功能的对应、逻辑功能的对应以及继电器硬件元件和PLC软件元件的对应。
（2） 转换设计的步骤。
1） 了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。
2） 确定PLC的输入信号和输出信号，画出PLC的外部接线图。
3） 确定PLC梯形图中的继电器（M）和定时器（T）的元件号。
4） 根据上述对应关系画出PLC的梯形图并进一步优化使梯形图既符合控制要求又具有合理性、条理性和可靠性。

 PLC系统中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。 

    （1）系统存储器 

    系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能改。它使PLC具有基本的功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏很大程度上决定了PLC的性能。

    （2）用户存储器 

    用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和数据存储器（数据区）两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务采用PLC编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同（可以是RAM、EPROM或EEPROM存储器），其内容可以由用户修改或增删。用户数据存储器可以用来存放（记忆）用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指标之一。

    为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。

    工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。

    由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。 

    存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器或可擦除可编程的只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。