文档介绍：一、PLC的工作原理(各系列PLC基本工作原理相同,此处部分图示及介绍参考了基于西门子S7—200系列的PLC教材加以引用,作为知识的扩充,其中I0对应FX2N系列的X,Q0对应FX2N的Y等)。以图1中电动机的控制电路为例,该电路是以触点、线圈的组合实现启、保、停控制及热继电器保护控制,用PLC实现等效的电器控制逻辑非常方便,如图2所示,可以将PLC等效电路分成3部分,即输入部分、内部程序执行部分。它的梯形图程序与继电器系统电路图相似,所以梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称。z输入部分输入部分由外部输入电路、输入端子和输入继电器(内部软元件)组成,每个外部输入信号经由输入端子驱动相同编号的输入继电器。当外部信号状态为“1”时(外部触点处于闭合状态),对应的输入继电器状态为“1”,程序中与该元件对应的动合触点闭合(状态为“1”)、动断触点断开(状态为“0”)。同理,当外部输入信号断开时,相应的输入继电器状态为“0”、动断触点状态为“1”。输入部分的主要功能就是检测各外部输入信号的状态,并将结果存放到输入映像寄存器中。z内部程序执行过程PLC的程序是电器控制线路的软件实现,程序的执行过程相当于电器控制的逻辑运算过程。PLC按照用户程序规定的逻辑关系,对输入信号和输出信号的状态进行检测、判断、运算和处理,得到相应的输出,这些输出同样对应于PLC的某些内部软元件。z输出部分以继电器输出形式为例,输出部分由PLC内部输出及电器动合触点的分合来驱动外部负载。输出继电器的状态由程序执行结果决定。当内部软元件的逻辑运算结果为“1”时,相应的输出继电器得电,其动合触点闭合,接通外部负载电路。当外部运算结果为“0”时,相应的输出继电器的动合触点断开,切断外部驱动电路。总之,PLC是根据检测到的输入元件的状态及内部其他元件的顺序执行用户程序,然后将得到的结果输出至外部负载电路,以驱动相应的控制电路(继电器、接触器、电磁阀等),即运行和停止。可以由外设的钮子开关设置,也可以由编程软件设置,在程序编辑、修改、上载和下载时PLC应处在停止模式,在PLC执行控制时必须处在运行模式。运行和停止模式都有相应的状态指示灯指示。PLC采用循环扫描的工作方式,包括内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段,如图3所示。全过程扫描一次所需时间称为扫描周期。当处于RUN状态时,上述扫描周期不断循环。当处于STOP状态时,PLC只完成内部处理和通信服务。z内部处理阶段主要完成自检、自诊断及完成一些其他工作等,如检查CPU模块内部的硬件是否正常、将监控定时器复位等。z通信服务阶段PLC与其他的带微处理器的智能装置通信,响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容。z输入处理PLC在输入采样阶段,首先扫描所有输入端子,包括未接线的端子,将各输入状态信息存入内存中各对应的输入映像寄存器中。此时,输入映像寄存器被刷新。接着,进入程序执行阶段,在程序执行过程中用到的输入信息均来自输入映像寄存器,在程序执行阶段和输出刷新阶段,输入映像寄存器与外界隔离,无论输入信号如何变化,其内容保持不变,直到下一个扫描周期的输入采样阶段,才重新写入输入端的新内容。输入映像寄存器中的变量称为输入寄存器,一般用I或X表示,、、X001等,其状态分为有输入(“ON”或“1”)和没有输入(“OFF”和“0”)两种,而且完全由外界的输入端决定,不能由程序改变其状态。z程序执行在程序执行阶段,根据PLC梯形图程序扫描原则,PLC按先左后右、先上后下的步序语句逐句扫描。但遇到程序跳转指令,则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态时,PLC就从输入映像寄存器“读入”上一阶段采入的对应输入端子状态,从元件映像寄存器“读入”对应元件(软继电器)的当前状态。然后进行相应的运算,运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说,每一个元件(软继电器)的状态会随着程序执行过程而变化。z输出处理在输出刷新阶段,在所有指令执行完毕后,元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通/断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中,通过一定方式输出,驱动外部负载。可以通过图4所示的例子来进一步分析PLC的工作原理。图中的程序是用梯形图来表示的,梯形图是一种软件,是图形化的程序,但是实际上梯形图是以指令的形式储存在PLC的用户程序存储器中,图4中的梯形图程序与下面5条指令相对应。在输入处理阶段,CPU将SB1、SB2的动合触点、FR的动断触点的状态读入相应的输入映像寄存器,外部触点接通时存入寄存器的是二进制1,反之存入0。执行第1条指令时,