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第二章PLC概述
2.1 plc的定义、组成及特点
2.1.1 PLC的定义
PLC一直在快速发展中，因此到现在为止，还未能对其下一个十分确切的定义。1987年2月，国际电工委员会（IEC）对可编程控制器（PLC）的定义是：可编程控制器是一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等指令，并通过数字式和模块式输入/输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。 2.1.2 PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如下图2.1所示：
图2.1 PLC硬件结构
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2.1.3 PLC的特点
1、软硬件功能强
PLC的功能非常强大，其内部具备很多功能，如时序、计数器、主控继电器、移位寄存器及中间寄存器等，能够方便地实现延时、锁存、比较、跳转和强制I/O等功能。PLC不仅可进行逻辑运算，算术运算，数据转换以及顺序控制，还可实现模拟运算、显示、监控、打印及报表生成等功能，并具有完善的输入输出系统。
2、使用维护方便
PLC不需要像用计算机控制那样在输入输出接口上做大量的工作。PLC的输入接口和输出接口是已经按不同需求做好的，可直接与控制现场的设备相连的接口。
3、运行稳定可靠
由于PLC采用了微电子技术，大量的开关动作有无触点的半导体电路来完成，同时还采用了屏蔽，滤波，隔离等抗干扰措施，所以其平均无故障时间在2万小时以上。4、组织灵活
可编程控制器品种很多,小型PLC为整体结构，并外接I/O扩展机箱构成PLC控制系统。中大型PLC采用分体模块式结构，设有各种专有功能模块（开关量、模拟量输入/输出模块、位控模块、伺服、步进驱动模块等）供选用和组合。
2.2 PLC工作原理
2.2.1循环扫描的特点：
1、输入映像寄存器的内容是由设备驱动的，在程序执行过程中的一个周期内输入映像寄存器的值保持不变，CPU采用集中输入的控制思想，只能使用输入映像寄存器的值来控制程序的执行。
2、扫描周期周而复始地进行，读输入、输出和用户程序是否执行是可控的。 3、对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不同的执行结果。 4、各个电路和不同扫描阶段会造成输入和输出延迟，这是PLC的主要缺点。
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2.2.2 PLC中的存储器：
PLC中的存储器按用途分为系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器。
1、用户程序存储器用来存储根据控制要求而编制的用户应用程序。 2、用来存储工作数据的区域称为工作数据区。
3、系统程序存储器中存放的是厂家根据其选用的PLC的指令的系统编写的系统程序，它决定了PLC的功能，用户不能更改其内容。
2.3 PLC的编程语言
PLC是通过程序对系统进行控制的，作为一种专用计算机，为了适应其应用领域，一定有其专用的语言。PLC的编程语言有多种，如梯形图、语句表、功能图等。梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器控制电路形象、直观的优点；语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能，是PLC用户程序的基础元素。
2.4 PLC的分类及性能指标
2.4.1按I/O点数容量分类：
1、小型机（I/O点数小于256点）
典型的小型机有SIEMENS公司的S7-200系列。 2、中型机（I/O点数在256—1024之间）
典型的中型机有SIEMENS公司的S7-300系列、OMRON公司的C200H系列。 3、大型机（I/O点数在1024点以上）
典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400、OMRON公司的CVM1和CS1系列。 2.4.2按结构形式分：
根据PLC结构形式的不同，PLC主要可分为整体式和模块式两类。 1、整体式结构
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微型和小型PLC一般为整体式结构。如西门子的S7-200。 2、模块式结构
目前大、中型PLC都采用这种方式。如西门子的S7-300和S7-400系列。 2.4.3 PLC的性能指标：
1、I/O点数
I/O点数，即PLC面板上的I/O端子的个数。I/O点数越多，外部可以连接的I/O器件就越多，控制规模就越大。它是衡量PLC性能的重要指标之一。
2、存储容量
这里专指用户存储器的存储容量，它决定了用户所编程序的长短。大、中、小型PLC的存储容量变化范围一般为2KB～2MB。
3、扫描速度
扫描速度是指PLC执行程序的快慢，是一个重要的性能指标，体现了计算机控制取代继电器控制的稳合程度。可编程控制器采用循环扫描的工作方式。
4、指令系统
它是衡量PLC能力强弱的标志，决定了PLC的处理能力、控制能力的强弱。限定了计算机发挥运算功能、完成复杂控制的能力。
5、通信功能
通信有PLC之间的通信和PLC与计算机或其它设备之间的通信。主要涉及通信模块、通信接口、通信协议、通信指令等。
6、扩展能力
扩展能力包括I/O点数的扩展（如图3.1所示）和PLC功能的扩展两方面的内容。 7、特殊功能单元
特殊功能单元种类多，也可以说PLC的功能多。典型的特殊功能单元有模拟量、模糊控制连网等功能。
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