第1章 概 述 1.1 PLC的基本概念与基本结构 1.1.1 PLC的基本概念 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 1.1.2 PLC的基本结构 图1-1 PLC控制系统示意图 1.2 PLC的特点与应用领域 1.2.1 PLC的特点 1. 编程方法简单易学 2. 功能强，性能价格比高 3. 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 4. 可靠性高，抗干扰能力强 5. 系统的设计、安装、调试工作量少 6. 维修工作量小，维修方便 7. 体积小，能耗低 1.2.2 PLC的应用领域 1. 开关量逻辑控制 2. 运动控制 3. 闭环过程控制 4. 数据处理 5. 通信联网 第2章 PLC的硬件与工作原理 2.1 PLC的硬件 2.1.1 PLC的物理结构 PLC的物理结构：整体式、模块式 I/O LED状态LED系统错误/诊断(SF/DIAG)RUN(运行)STOP(停止)可选卡插槽存储器卡时钟卡电池卡前盖下面有模式选择开关(RUN/STOP)模拟电位器扩展端口编CLP用应程及用及应程C编接线端子排PL通信口用于在DIN导轨上安装的卡子 图2-1 S7-200 CPU模块的外形图 2.1.2 CPU模块中的存储器 存储器分类与特点：RAM、ROM、EPROM、EEPROM 2.1.3 I/O模块 图2-3 输入电路 图2-4 继电器输出电路 图2-5 场效应管输出电路 2.2 PLC的工作原理 2.2.1 用触点和线圈实现逻辑运算 图2-6 基本逻辑电路 图2-7 异步电动机控制电路 2.2.2 PLC的操作模式 RUN模式执行用户程序，“RUN” LED亮。 STOP模式不执行用户程序，可将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。TERM(终端)模式与通信有关。 CPU模块上的模式开关在RUN位置时，上电自动进入RUN模式。 PC - PLC之间建立起通信连接后，若模式开关在RUN或TERM位置, 可用编程软件中的命令改变CPU的工作模式。 2.2.3 PLC的工作原理 图2-8 扫描过程 中断程序的处理与立即I/O指令可提高响应速度。 图2-9 PLC外部接线图与梯形图 LD I0.1 O Q0.0 AN I0.2 = Q0.0 图2-9中的梯形图完成的逻辑运算为 Q0.0 (I0.1Q0.0)I0.2 外部输入电路接通时, 对应的输入映像寄存器为ON(1状态), 梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开。 梯形图中Q0.0的线圈“通电”，对应的硬件继电器的常开触点闭合，接在标号为0.0的端子的外部负载工作。 2.3 S7-200CN系列PLC 西门子PLC的分类：S7、M7、C7、WinAC。 2.3.1 S7-200的特点 1．功能强，有PID参数自整定、配方、数据归档等功能。 2．先进的程序结构 3．灵活方便的寻址方法 4．功能强大、使用方便的编程软件 5．简化复杂编程任务的向导功能 6．强大的通信功能 7．品种丰富的配套人机界面 8．有竞争力的价格 9．完善的网上技术支持 2.3.2 CPU模块 CPU 221/222/224/226 集成I/O点：10/14/24/40点；程序空间4096～24576B。 最大DI/DO 256/256点；最大AI/AO 35/32点；最多7个扩展模块。 定时器/计数器256/256点；高速计数器4/6点30kHz，2点20kHz高速输出； 模拟电位器1/2个，实时钟，1/2个RS-485接口； 4点输入中断，2个定时中断 (1～255ms)。 CPU 224XP：2AI、1AO，2通信口，高速输入200kHz、高速输出100kHz。 PPI、MPI、自由通信口协议和PROFIBUS点对点协议； 使用STEP 7-Micro/WIN 32编程软件。 2.3.3 数字量扩展模块 数字量I/O：8DI、16DI、4DO、8DO、4/4、8/8、16/16、32/32DI/DO。 输入有24V DC和230V AC两种，输出有24V DC和继电器型。 2.3.4 模拟量扩展模块与热电偶热电阻扩展模块 模拟量模块的作用：A/D转换与D/A转换。 模拟量I/O：12位4AI、2AO、4AI/1AO；15位4路热电偶、2路热电阻模块。 模拟量输入模块有多种量程（与模块型号有关），用模块上的DIP开关设置量程。 图2-10 模拟量输入数据字的格式 【例2-2】压力变送器（0～10MPa）的输出信号为DC 4～20mA，模拟量输入模块将0～20mA转换为0～32 000的数字量，即0～10 000 kPa对应于数字量6400～32 000，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。 解：4～20mA的模拟量对应于数字量6 400～32 000，压力的计算公式为 (100000)100P(N6400)(N6400)(kPa)(320006400)256 模拟量输出模块的量程有10V和0～20mA两种： 图2-11 模拟量输出数据字的格式 2.3.6 STEP 7-Micro/WIN编程软件与显示面板简介 1．STEP 7-Micro/WIN编程软件 2．显示面板 (1) 文本显示器TD-200C和TD-400C (2) S7-200专用的触摸屏：TP 070、TP 170 micro、TP 177 micro和K-TP 178micro。 2.4 I/O地址分配与外部接线 2.4.1 本机I/O与扩展I/O的地址分配 图2-13 CPU 224XP的本地和I/O地址分配举例 2.4.2 S7-200的外部接线 图2-14 交流电源系统的外部接线 图2-15 直流电源系统的外部接线 感性负载的处理，电阻、电感和白炽灯的区别。 图2-16 感性输出电路的处理 2.1 填空 (1) PLC主要由 、 、 和 组成。 (2) 继电器的线圈“断电”时，其常开触点 ，常闭触点 。 (3) 外部输入电路接通时，对应的输入过程映像寄存器I为 状态，梯形图中对应的常开触点 ，常闭触点____。 (4) 若梯形图中输出Q的线圈“断电”，对应的输出过程映像寄存器为 状态，在修改输出阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈 ，其常开触点 ，外部负载 。
