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PLC的两种基本工作模式及扫描过程

在通信服务阶段，PLC与其它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。

  当PLC处于停止(STOP)模式时，只执行以上的操作。PLC处于运行(RUN)模式时，还要完成另外三个阶段的操作。

    在PLC的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。PLC梯形图中的其他编程元件也有对应的映像存储区，它们统称为元件映像寄存器。

   在输入处理阶段，PLC把所有外部输入电路的接通，断开状态读入输入映像寄存器。 外部输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为l状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开。外部输入触点电路断开时，对应的输入映像寄存器为0状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。

    某一编程元件对应的映像寄存器为l状态时，称该编程元件为ON，映像寄存器为0状态时，称该编程元件为OFF。

    在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。

   PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按步序号顺序排列。在没有跳转指令时，CPU从条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束之处。在执行指令时，从输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件的0／1状态读来，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入到对应的元件映像寄存器中，因此，各编程元件的映像寄存器(输入映像寄存器除外)的内容随着程序的执行而变化。

    在输出处理阶段，CP／7将输出映像寄存器的0／1状态传送到输出锁存器。梯形图中某一输出继电器的线圈“通电”时，对应的输出映像寄存器为1状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。

    若梯形图中输出继电器的线圈“断电”，对应的输出映像寄存器为0状态，在输出处理阶段之后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。

继电器的结构和工作原理及其在电机控制中的应用举例

继电器的结构和工作原理

      l-2a是继电器结构示意图，它主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧组成。继电器有两种不同的触点，在线圈断电时处于断开状态的触点称为常开触点(如图1-2中的触3，4)，处于闭合状态的触点称为常闭触点(如图1-2中的触点1，2)。

当线圈通电时，电磁铁产生磁力，吸引衔铁，使常闭触点断开，常开触点闭合。线圈电流消失后，复位弹簧使衔铁返回原来的位置，常开触点断开，常闭触点闭合。图l-2b是继电器的线圈、常开触点和常闭触点在电路图中的符号。一只继电器可能有若干对常开触点和常闭触点。在继电器电路图中，一般用相同的由字母、数字组成的文字符号(如KA2)来标注同一个继电器的线圈和触点。

接触器在电机控制中的应用

是用交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路和有关的波形图。接触器的结构和工作原理与继电器的基本相同，区别仅在于继电器触点的额定电流较小，而接触器是用来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电流为几十安至几千安的异步电动机。按下起动按钮SBl，它的常开触点接通，电流经过SBl的常开触点和停止按钮SB2、作过载保护用的热继电器FR的常闭触点，流过交流接触器KM的线圈，接触器的衔铁被吸合，使主电路中的3对常开触点闭合，异步电动机M的三相电源被接通，电动机开始运行，控制电路中接触器KM的常开触点同时接通。放开起动按钮后，SBl的常开触点断开，电流经KM的常开触点和SB2、FR的’常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运行。KM的常开触点实现的这种功能称为“自锁”或“自保持”，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能。

在电动机运行时按停止按钮SB2，它的常闭触点断开，使KM的线圈失电，KM的主触点断开，异步电动机的三相电源被切断，电动机停止运行i同时控制电路中KM的常开触点断开。当停止按钮SB2被放开，其常闭触点闭合后，KM的线圈仍然失电，电动机继续保持停止运行状态。图1.3给出了有关信号的波形图，图中用高电平表示1状态(线圈通电、按钮被按下)，用低电平表示0状态(线圈断电、按钮被放开)。

PLC的容量选择两个方面的技巧

PLC的容量选择  PLC的容量包括I／O点数和用户存储容量两个方面。

1．I／O点数

PLC的I／O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I／O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用I／O点少，但留有一定的备用量。通常I／O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％－15％的备用量来确定。

2．用户存储容量

用户存储容量是指PLC用于存储用户程序的存储器容量。需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短决定。

一般可按下式估算，再按实际需要留适当的余量（20％－30％）来选择。

存储容量=开关量I／O点总数X10十模拟量通道数X100绝大部分PLC均能满足上式要求。应当要注意的是：当控制系统较复杂。数据处理量较大时，可能会出现存储容量不够的问题，这时应对待。

PLC的机型选择基本原则

机型选择的基本原则是在满足功能要求及可靠、维护方便的前提下，力争佳的性能价格比。

1．合理的结构型式

整体式PLC的每一个I／O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，所以一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便，I／O点数量、输入点数与输出点数的比例、I／O模块的种类等方面，选择余地较大。维修时只要更换模块，判断故障的范围也很方便。因此，模块式PLC一般适用于较复杂系统和环境差（维修量大）的场合。

2．安装方式的选择

根据PLC的安装方式，系统分为集中式、远程I／O式和多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I／O硬件，系统反应快、成本低。大型系统经常采用远程I／O式，因为它们的装置分布范围很广，远程I／O可以分散安装在I／O装置附近，I／O连线比集中式的短，但需要增设驱动器和远程I／O电源。多台联网的分布式适用于多台设备分别立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但要附加通信模块。

3．相当的功能要求

一般小型（低档）PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A／D和D／A单元。具有加减算术运算。数据传送功能的增强型低档PLC。

对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或PLC。但是中、PLC价格较贵，一般大型机主要用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。

4．响应速度的要求

PLC的扫描工作方式引起的延迟可达2－3个扫描周期。对于大多数应用场合来说，PLC的响应速度都可以满足要求，不是主要问题。然而对于某些个别场合，则要求考虑PLC的响应速度。为了减少PLC的I／O响应的延迟时间，可以选用扫描速度高的PLC，或选用具有高速I／O处理功能指令的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。

5．系统可靠性的要求

对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。

6．机型统一

一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑以下三个方面的问题：

（l）同一机型的PLC，其编程方法相同，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。

（2）同一机型的PLC，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。

（3）同一机型的PLC，其设备通用，资源可共享，易于联信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。

 6ES72211BF320XB0 SM1221 数字量输入模块, 8 输入24V DC 6ES72211BH320XB0 SM1221 数字量输入模块, 16 输入24V DC 6ES72221HF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出继电器 6ES72221BF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出24V DC 6ES72221XF320XB0 SM1222 数字量输出模块, 8输出切换继电器 6ES72221HH320XB0 SM1222 数字量输出模块, 16输出继电器 6ES72221BH320XB0 SM1222 数字量输出模块, 16输出24V DC 6ES72231PH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入24V DC/ 8输出继电器 6ES72231BH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入24V DC/ 8输出24V DC 6ES72231PL320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 16输入24V DC/ 16输出继电器 6ES72231BL320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 16输入24V DC/ 16输出24V DC 6ES72231QH320XB0 SM1223 数字量输入输出模块 8输入120/230V AC/ 8输出继电器 模拟量 扩展 6ES72314HD320XB0 SM1231 模拟量输入模块 4AI 13位分辩率 6ES72315ND320XB0 SM1231 模拟量输入模块 4AI 16位分辩率 6ES72314HF320XB0 SM1231 模拟量输入模块 8AI 13位分辩率 6ES72315PD320XB0 SM1231 热电阻模块 4RTD 16位分辩率 6ES72315QD320XB0 SM1231 热电偶模块 4TC 16位分辩率 6ES72315PF320XB0 SM1231 热电阻模块 8RTD 16位分辩率 6ES72315QF320XB0 SM1231 热电偶模块 8TC 16位分辩率 6ES72324HB320XB0 SM1232 模拟量输出模块 2AO 14位分辩率 6ES72324HD320XB0 SM1232 模拟量输出模块 4AO 14位分辩率 6ES72344HE320XB0 SM1234 模拟量输入输出模块 4AI/2AO 通信模块 6ES72411CH320XB0 CM1241 RS485 /422通讯模块 6ES72411AH320XB0 CM1241 RS232通讯模块 6ES72411CH301XB0 CB1241 RS485信号板通讯模块 6ES72784BD320XB0 SM1278 I/O Link Master 信号板 模块 6ES72213AD300XB0 SB1221 数字量信号板模块,支持5V DC输入信号, 4输入 5V DC,高频率200KHZ 6ES72213BD300XB0 SB1221 数字量信号板模块,支持24V DC输入信号,4输入 24V DC ,高频率200KHZ 6ES72221AD300XB0 SB1222 数字量信号板模块 支持5V DC 输出信号, 4输出 5V DC,高频率200KHZ 6ES72221BD300XB0 SB1222 数字量信号板模块 4输出 24V DC 0.1A 高频率200KHZ 6ES72230BD300XB0 SB1223 数字量信号板模块 2输入24V DC/ 2输出24V DC 6ES72233AD300XB0 SB1223 数字量信号板查模块,支持5V DC输入信号,2输入 5V DC/2输出 5V DC 0.1A,高频率200KHZ 6ES72233BD300XB0 SB1223 数字量信号板模块,支持24 V DC输入信号, 2输入24V DC/ 2输出24V DC 0.1 A ,高频率200KHZ 6ES72324HA300XB0 SB1232, 模拟量信号板模块, 1AO 6ES72314HA300XB0 SB1231, 模拟量信号板模块, 1AI, 10位分辩率, (0-10V) 6ES72315PA300XB0 SB1231, 热电阻信号板模块,1 RTD 类型: Platinum (Pt) 6ES72315QA300XB0 SB1231, 热电偶信号板模块,1 TC1 类型: J, K