西门子临汾PLC模块总代理

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西门子PLC工作原理以及内部构造介绍

西门子plc是一种应用于企业的计算机，全名为可编程控制器。 在西门子PLC投入运行时，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，西门子PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

中央处理器是西门子PLC正常工作的神经，当PLC投入运行时，它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

其次是存储器。存储器是存放系统软件的称之为系统程序存储器;存放应用程序的存储器则被我们成为是用户成粗存储器。

其三是电源。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

输入采样

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度大于一个扫描周期，才能在任何情况下，该输入均能被读入。

用户程序执行

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

输出刷新

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。

  在S7 -200中，涉及到的特殊功能有：实时时钟的设定和读取，中断处理，通信，高速计数，高速脉冲输出，PID控制等。

    S7-200 PLC增加了时钟功能。其中CPU221和CPU222都有时钟卡可以安装（也可以不装），CPU224和CPU226都有内置时钟。利用实时时钟指令可以方便地读取实时时钟的时间，也可以设定实时时钟的时间。S7 -200 PLC为实时时钟开辟了一个8个字节的时钟缓冲区存放当前的日期和时间数据，在PLC控制系统运行期间，可通过读实时时钟指令进行运行监视，或者作运行记录。

顺序控制继电器SCR( Sequence Control Relay)指令对于一个复杂的控制系统，尤其是顺序控制程序，由于内部的连锁、互动关系极其复杂，用梯形图或语句表方式编写通常要由熟练的电气工程师才能编制，这样的程序如果不加注释，其程序的可读性会大大降低，也为调试、试运行带来困难。

    近年来，许多PLC增加了顺序控制指令，用于编制复杂的顺序控制程序，利用这种方法，使初学者也很容易编写复杂的顺序控制程序。这种方法也为调试、运行带来许多难以言传的方便。

    S7-200 CPU含有256个顺序控制继电器(S0.0~S31.7)用于顺序控制，在顺序控制或步进控制中，常常将控制过程分成若干个顺序控制继电器( SCR)段，一个SCR段有时也称为一个控制功能步，简称步。每个SCR都是一个相对稳定的状态，都有段开始，段转移，段结束。在S7-200中，有3条简单的SCR指令与之对应。

    1)顺序控制指令

    ①段开始指令LSCR( Load Sequence Control Relay)。段开始指令的功能是标记一个SCR段（或一个步）的开始，其操作数是状态继电器Sx.y（范围为：S0.0~S31.7），Sx.y是当前SCR段的标志位，当Sx.y为1时，允许该SCR段工作。

    ②段转移指令SCRT( Sequence Control Relay Transition)。段转移指令的功能是将当前的SCR段切换到下一个SCR段，其操作数是下一个SCR段的标志位Sx.y（如S0.1）。当允许输入有效时，进行切换，即停止当前SCR段工作（复位），启动下一个SCR段工作（置位）。

    ③段结束指令SCRE( Sequece Control Relay End)。段结束指令的功能是标记一个SCR段（或一个步）的结束。段结束指令和段开始指令成对出现，否则无法下载程序。

    顺序控制指令的格式如图4-64所示。

    图4-64    顺序控制指令

    2) SCR指令的特点

    ①SCR指令的操作数（或编程元件）只能是状态继电器Sx.y；反之，状态继电器S可应用的指令并不于SCR，它还可以应用LD、LNN、A、AN、O、ON、=、S、R等指令。

    ②1个状态继电器Sx.y作为SCR段标志位，可以用于主程序、子程序或者中断程序中，但是只能使用1次，不能重复使用。

    ③在一个SCR段中，禁止使用循环指令FOR/NEXT、跳转指令JMP/LBL和条件结束指令END。

    3)状态流程图。状态流程图是用状态继电器（即S继电器）代表工程中的工序，一个工序的任务就是一个状态的控制过程（即一步），确定每步的启动条件和转换条件。每个立的步分别用方框表示，根据动作顺序用箭头将各个方框连接起来，在相邻的两步之间用短横线表示转换条件。在每步的右边画上要执行的控制程序。一个工序的完成就意味着一个状态的结束，另一状态的开始。

    在大中型PLC中，可直接使用S7-GRAPH语言处理比较复杂的顺序控制或步进控制问题。而在小型PLC的程序设计中，对于大量遇到的顺序控制或步进控制问题，如果能采用状态流程图的设计方法，再使用步进指令将很容易地转化成梯形图程序，就可完成比较复杂的顺序控制或步进控制任务。