0第2章PLC结构和工作原理

2.3可编程序控制器的编程语言和程序结构,2.3.1可编程序控制器的编程语言PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应编制用户程序的需要。PLC提供的编程语言通常有以下几种：梯形图、指令表和功能块图。下面以S7-200系列PLC为例加以说明。,1.梯形图(LAD)梯形图(LAD)编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。PLC的梯形图与继电器控制系统的梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。图2.8是一个典型的梯形图。左右两条垂直的线称作母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。,图2.8典型的梯形图,PLC的梯形图与继电气控制线路图的本质区别：,PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，但是这些继电器并不是真实的物理继电器，而是“软继电器”。,PLC梯形图中仍然保留了动合触点和动断触点的名称，这些触点的接通或断开，取决于其线圈是否得电。在梯形图中，当程序扫描到某个继电器触点时，就去检查其线圈是否“得电”，即去检查与之对应的那个存储单元的状态是“1”还是“0”。若该触点是动合触点，就取它的原状态；若该触点是动断触点就取它的反状态。,PLC的梯形图与继电气控制线路图的本质区别：,PLC梯形图中的各种继电器触点的串并联连接，实质上是将对应这些基本单元的状态依次取出来，进行“逻辑与”、“逻辑或”等逻辑运算。CPU对进行这些逻辑运算的次数是没有限制的，因此，在编程时可无限次使用各种继电器的触点，且可根据需要采用动合或动断的形式。注意：梯形图程序中同一个继电器号的线圈只能使用一次。,继电器控制线路中，左、右两侧的母线为电源线，在电源线中间的各个支路上都加有电压，当某个或某些支路满足接通条件时，就会有电流流过触点和线圈；而在PLC梯形图，左侧（或两侧）的垂线为逻辑母线，每一个支路均从逻辑母线开始，到线圈或其他输出功能结束。,梯形图的一个关键概念是“能流”(PowerFlow)，这仅是概念上的“能流”。在梯形图图中，把左边的母线假想为电源“火线”，而把右边的母线假想为电源“零线”。如果有“能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励；如果没有“能流”，则线圈未被激励。“能流”可以通过被激励(ON)的常开接点和未被激励(OFF)的常闭接点自左向右流。“能流”在任何时候都不会通过接点自右向左流。,要强调指出的是，引入“能流”的概念，仅仅是为了和继电接触器控制系统相比较，以对梯形图有一个深入的认识，其实“能流”在梯形图中是不存在的。有的PLC的梯形图有两根母线，但大部分PLC现在只保留左边的母线了。在梯形图中，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，如灯、电机接触器、中间继电器等。对S7-200系列PLC来说，还有一种输出“盒”(方块图)，它代表附加的指令，如定时器、计数器和功能指令等。梯形图语言简单明了，易于理解，是所有编程语言的首选。,PLC的梯形图与继电气控制线路图的本质区别：,在继电器控制线路图中，各个并联电路是同时加电压，并行工作的，由于实际元件动作的机械惯性，可能会发生触点竞争现象。在梯形图中，各个编程元件的动作顺序是按扫描顺序依次执行的，或者说是按照串行的方式工作的，执行时是自上而下，从左到右，串行扫描，不会发生触点竞争现象。,PLC的梯形图与继电气控制线路图的本质区别：,PLC梯形图中的输出线圈只对应存储器中的输出映像区的相应位，不能用该编程元件直接驱动现场机构，必须通过指定的输出继电器，经I/O接口上对应的输出单元（或输出端子）才能驱动现场执行机构。,2.指令表(STL)指令表(STL)编程语言类似于计算机中的助记符语言，它是可编程序控制器最基础的编程语言。所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程序控制器的某种操作功能。图2.9是一个简单的PLC程序，图(a)是梯形图程序，图(b)是相应的指令表。一般来说，指令表编程适合于熟悉PLC和有经验的程序员使用。,图2.9基本指令应用举例(a)梯形图；(b)指令表,3.功能块图(FBD)S7-200系列PLC专门提供了FBD编程语言，利用FBD可以查看到像普通逻辑门图形的逻辑盒指令。它没有梯形图编程器中的触点和线圈，但有与之等价的指令，这些指令是作为盒指令出现的，程序逻辑由这些盒指令之间的连接决定。也就是说，一个指令(例如AND盒)的输出可以用来允许另一条指令(例如定时器)，这样可以建立所需要的控制逻辑。这样的连接思想可以解决范围广泛的逻辑问题。FBD编程语言有利于程序流的跟踪，但在目前使用较少。图2.10为FBD的一个简单实例。,图2.10FBD简单实例,2.3.2可编程序控制器的程序结构控制一个任务或过程，是通过在RUN方式下，使主机循环扫描并连续执行用户程序来实现的，用户程序决定了一个控制系统的功能。程序的编制可以使用编程软件在计算机或其他专用编程设备中进行(如图形输入设备)，也可使用手编器。广义上的PLC程序由三部分构成：用户程序、数据块和参数块。,1.用户程序用户程序是必选项。用户程序在存储器空间中也称为组织块，它处于最高层次，可以管理其它块，是用各种语言(如STL、LAD或FBD等)编写的用户程序。不同机型的CPU，其程序空间容量也不同。用户程序的结构比较简单，一个完整的用户控制程序应当包含一个主程序、若干子程序和若干中断程序三大部分。不同编程设备，对各程序块的安排方法也不同。程序结构示意图如图2.11所示。,图2.11程序结构,2.数据块数据块为可选部分，它主要存放控制程序运行所需的数据，在数据块中允许以下数据类型：布尔型，表示编程元件的状态；十进制、二进制或十六进制数；字母、数字和字符型。,3.参数块参数块也是可选部分，它存放的是CPU组态数据，如果在编程软件或其他编程工具上未进行CPU的组态，则系统以默认值进行自动配置。,思考与练习题,1.可编程序控制器主要由哪几部分组成?2.可编程序控制器常用