西门子PLC总代理商接口模块

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PLC的内存分配及I/O点数

 在使用PLC之前，深入了解PLC内部寄存器的配置和功能，以及I/O分配情况对使用者来说是至关重要的。下面是一般PLC产品的内部寄存器区划分情况∶

  每个区分配一定数量的内存单元，并按不同的区命名编号。下面分别介绍各个区。

  ①I/O继电器区 I/O区的寄存器可直接与PLC外部的输入、输出端子传递信息。这些I/O寄存器在PLC中具有“继电器”的功能，即它们有自己的“线圈”和“触点”。故PLC中又常称这一寄存器区为“I/O继电器区”。每个I/O寄存器由一个字(16个bit)组成，每个bit位对应PLC的一个外部端子，称作一个I/O点。I/O寄存器的个数乘以16等于PLC总的I/O点数。如某PLC有10个I/O寄存器，则该PLC共有160个I/O点。在程序中，每个I/O点又都可以看成是一个“软继电器”，有常开触点，也有常闭触点。同一个命名的触点可以反复使用，其使用次数不限。这里的“软继电器”实际上就是PLC内部的逻辑电路或只是一些存储的逻辑量。在PLC中常常用这样的逻辑量代替实际的物理器件，用这种“软继电器”代替“硬继电器”可以大大减少外部接线，增加系统设计的灵活性，便于实现柔性制造系统(FMS)。这可以说是“继电器-接触器控制”设计上的一个革命，也是PLC之所以能逐渐取代传统“继电器-接触器”控制的一个重要原因。

  不同厂家的PLC对I/O寄存器有不同的编号，有的以X、Y分别表示输入、输出端，以下标数字进行编号还有的用序号为输入、输出分区编号。不同型号的PLC配置有不同数量的I/O点，一般小型的PLC主机有十几至几十个I/O点。若一台PLC主机的I/O点数不够，可进行I/O扩展。一般I/O扩展模块中只有I/O接口电路、驱动电路，而没有CPU。它只能通过接口与主机相连使用，不能单使用。PLC的大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。

  ②内部通用继电器区 这个区的寄存器与I/O区结构相同，既能以字为单位(16个bit)使用，也能以位为单位(1个bit)使用。不同之处在于它们只能在PLC内部位用，而不能直接进行输入/输出控制。其作用与中间继电器相似，在程序控制中可存放中间变量。

  ③数据寄存器区 这个区的寄存器只能按字使用，不能按位使用。一般只用来存放各种数据。

  ④特殊继电器、寄存器区 这两个区中的继电器和寄存器的结构并无特殊之处，也是以字或位为一个单元，但它们都被系统内部占用，用于某些特殊目的，如存放各种标志、标准时钟脉冲、计数器和定时器的设定值和经过值、自诊断的错误信息等。这些区的继电器和寄存器一般不能由用户任意占用。

  ⑤系统寄存器区 系统寄存器一般用来存放各种重要信息和参数，如各种故障检测信息、各种特殊功能的控制参数以及PLC产品出厂设定值。这些信息和参数PLC的正常工作。在某些PLC产品中，这些寄存器是以十进制数进行编号的，它们各自存放着不同的信息。这些信息有的可以进行修改，有的是不能修改的。当需要修改系统寄存器时，使用特殊的命令，这些命令的使用方法见有关的使用手册。而通过用户程序，不能读取和修改系统寄存器的内容。

  上面介绍了PLC的内部寄存器及I/O点的概念，这对使用者是十分重要的。但对于具体的寄存器及I/O编号和分配使用情况，则结合具体机型进行针对性的学习和掌握，才有实际意义。

通用型PLC的硬件基本结构如图1所示，它是一种通用的可编程控制器，主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出（I/O）模块及电源组成。

主机内各部分之间均通过总线连接。总线分为电源总线、控制总线、地址总线和数据总线。各部件的作用如下：

 （1）中央处理单元CPU

 PLC的CPU与通用微机的CPU一样，是PLC的核心部分，它按PLC中系统程序赋予的功能，接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；用扫描方式查询现场输入装置的各种信号状态或数据，并存入输入过程状态寄存器或数据寄存器中；诊断电源及PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误等；在PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路；分时、分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，再由输出状态寄存器的位状态或数据寄存器的有关内容实现输出控制、制表打印、数据通信等功能。以上这些都是在CPU的控制下完成的。PLC常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。

    （2）存储器

存储器（简称内存），用来存储数据或程序。它包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

PLC配有系统程序存储器和用户程序存储器，分别用以存储系统程序和用户程序。系统程序存储器用来存储监控程序、模块化应用功能子程序和各种系统参数等，一般使用EPROM；用户程序存储器用作存放用户编制的梯形图等程序，一般使用RAM，若程序不经常修改，也可写入到EPROM中；存储器的容量以字节为单位。系统程序存储器的内容不能由用户直接存取。因此一般在产品样本中所列的存储器型号和容量，均是指用户程序存储器。

    （3）输入/输出（I/O）模块

    I/O模块是CPU与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平和输出驱动能力的I/O模块供用户选用。I/O模块要求具有抗干扰性能，并与外界绝缘因此，多数都采用光电隔离回路、消抖动回路、多级滤波等措施。I/O模块可以制成各种标准模块，根据输入、输出点数来增减和组合。I/O模块还配有各种发光二极管来指示各种运行状态。

    （4）电源

PLC配有开关式稳压电源的电源模块，用来对PLC的内部电路供电。

（5）编程器

编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它经过接口与CPU联系，完成人机对话。

编程器分简易型和智能型两种。简易型编程器只能在线编程，它通过一个接口与PLC连接。智能型编程器即可在线编程又可离线编程，还以远离PLC插到现场控制站的相应接口进行编程。智能型编程器有许多不同的应用程序软件包，功能，适应的编程语言和方法也较多。