程控PLC讲义2009085课件

可编程序控制系统介绍

编写人：徐昌凯

2009年8月5日1目录第一章可编程控器（PLC)的原理和结构第一节可编程控制器概述第二节可编程控制器产生和发展第三节PLC的主要特点及分类第四节可编程控制器的基本结构第五节可编程控制器的工作原理第二章PLC的梯形图软件和组态第一节梯形图逻辑结构第二节梯形图逻辑元素和标准指令第三节系统组态第三章PLC的应用第一节PC控制系统设计的一般步骤第二节电厂辅助系统监控网的程控系统第三节程控器装置的维护及故障处理2第一章可编程控器（PLC）概述第一节可编程控制器概述可编程序控制器(ProgrammableController)简称PLC(或PC)，它是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，目前已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。本世纪20一30年代起，开始采用继电器和接触器等组成的电气控制装置。50年代采用半导体逻辑组件构成的顺序控制装置和二极管矩阵式顺序控制装置。

60年代，采用计算机技术实现顺序控制功能的可编程序控制器。因此,美国电器制造协会(简称NEMA)于1978年将它正式命名为可编程序控制器(ProgrannmrbleController)，简称PC〔注意不要和个人计算机相混淆)，并在其NEMA标准ICS3一1978文件中的ICS3一304部分，给PC作了如下定义:“PC是一种数字运算操作的电子装置，它使用了可编程序的存储器以存储指令，能完成逻辑、顺序、计时、计数和算术运算等功能;并通过数字式或模拟式输入输出模件，控制各种机械动作或生产过程。可以把一台执行PLC功能的数字计算机看作是PC的范畴。鼓式或类似机械式顺序控制器不属干PC之列。接上页接上页国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年2月发表了第三稿。该草案对可编程序控制器作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入输出模件，控制各种机械动作或生产过程。PC及有关外部设备都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”

PLC是计算机家族中的一员，是以微处理器为基础的工业控制器，具有较强的控制功能，处理速度快，应用灵活、广泛，经济性好，易于调试、维护和扩展。一般使用梯形图语言编程，易于理解和掌握。采用循环处理方式，响应快，适合于实时控制。目前工业控制系统主要采用DCS控制系统和PLC可编程序控制系统二大主流。DCS系统主要偏重与模拟量控制系统，运算功能强大，但响应速度没有PLC快；而PLC可编程序控制系统主要偏重与开关量逻辑控制，采用循环处理方式，响应速度快，对环境要求低，可在现场环境比较恶劣的情况下运行，其运算功能没有DCS强大。

接上页固件升级ModiconQuantum

标准CPU43412U53414U3111043412A53414AModbusPlus端口RS232Modbus/ASCII

端口新的入门级的UnityQuantumCPUUnity固件可下载到43414A和53414A处理器中向上兼容Concept的应用程序可以转换到Unity下使用更强大的处理能力增加的程序容量增加的数据内存增强“低端”CPU的性能硬件相同，但性能更加优越RS232Modbus/ASCII端口ModiconQuantum

高性能CPU(热备)

671606516065150ModbusPlus端口USB终端口EthernetTCP/IP端口RS232/485Modbus/ASCII端口一个USB端口，传输速率高达12Mbauds出类拔萃的处理能力一个内置的EthernetTCP/IP端口，带web-server灵活的内存管理，增加的程序和数据的内存容量多任务操作系统一款热备CPU，带专用以太网光纤链路比53414A快大约4～5倍HotStandby端口

在现代化生产设备中，有大量的开关量、数字量、以及模拟量的控制装置。例如电机的启停、电磁阀的开闭、产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等等。过去，以上的控制主要是用继电器或分立的电子线路来实现。但是随着生产的飞速发展，人们对这些自控装置提出了更通用、易扩展、易维护、更可靠、更经济的要求。可编程序控制器(ProgrammableLogicController)简称PC（或PLC），就是根据上述要求开发出来的。它是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置，目前已被广泛用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。

11第二节可编程控制器产生和发展

1984年以后，可编程序控制器的规模更大，存储器的容量又提高了一个数量级(最高可达896K)，有的PLC巳经采用了32位微处理器，多台PLC可与大系统一起联成整体的分布式控制系统，在软件方面有的已与通用计算机系统兼容，编程语言除了传统的梯形图（LD)、功能图（FBD)、流程图(SFC)、语句表(STL)等以外，还有用于算术运算的BASＣ语言、用于机床控制的数控语言等。在人机接口方面，采用了显示信息更多更直观的CRT，完全替代了原来的仪表盘，使用户的编程和操作更加方便灵活。PLC的Ｉ/O模件一方面发展自带微处理器的智能I/O模件；另一方面，增大了Ｉ/0点数，以适应控制范围的增大和系统的A／D、D/A、通信和其他特殊功能模件的需要。同时，各PLC生产厂家也注意提高I/O的密集度，生产高密度的I/O模件(所谓高密度是指在一块I/O模件上有32点或64点的I/O点)，以节省空间，降低系统的成本。

目前，为了适应各种生产过程控制的不同需要，进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，PLC正朝着两个方向发展：

其一是向大型化、复杂化、多功能、分散型、多层分布式工厂全自动网络化方向发展。如汽轮机控制系统(TGC)；电厂辅网控制系统等。其二是向简易、超小型方向发展。国外许多厂商正在开发简易经济的超小型PLC，以适应单机控制的“机电一体化”。从PLC的发展趋势看，PLC控制技术将成为今后工业自动化的主要手段之一。在未来的工业生产中，PLC技术和机器人、CAD/CAM技术将成为实现工业生产自动化的三大支柱。

第三节PLC的主要特点及分类一、PLC的主要特点抗干扰能力强，可靠性高。工业生产过程的环境往往比较恶劣，由于PLC采用了大规棋集成电路，器件的数量少，且大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成。在硬件设计和电源设计时采取了屏蔽、滤波和隔离等抗干扰措施，系统采用模件式结构，分散了危险性。为适应工业现场的恶劣环境，PLC在设计时允许电压波动士15%;允许环境温度为-10一55℃;，允许空气相对湿度为15%~95%，无凝露;并且具有抗振荡、杭震动、抗噪声、抗射频、抗电磁干扰的能力。编程、操作简单方便。PLC是面向工业企业中一般电气工程技术人员的；编程语言采用类似于继电器控制电路的梯形图或面向工业控制的简单指令形式。在普通微机上操作，只须在厂家提供的专用编程软件环境中进行编程，如：Modicon公司Concept软件，操作都采用菜单方式，编程工作简单并具有软件自动查错功能。PLC的主要特点及分类二、PLC的分类

程序控制装置根据工作原理分为基本逻辑型、时间程序型、步进型和计算型。按功能分为固定接线型、通用型和可编程序型。目前，PLC的品种繁多，型号和规格也不统一。各种产品的结构形式、输入输出方式、I/O点数、CPU种类、存储器种类、容量以及功能范围等都各不相同，很难详细地划分它们的类别。通常只能根据结构形式、I/O点数以及功能范围三方面来大致划分。按结构形式分类。PLC可分为整体式和模件式两类。整体式PLC：将CPU、存储器、电源、I/0部件等集中装配成整体。模件式PLC：(又称积木式PLC)把PLC的各组成部分如CPU,存储器、输入输出单元、电源等做成单独的模件，然后组装在带有插座的机架内。按I/O点数分类按照I/O点数的不同，PLC可分为小型、中型、大型三类。小型PLC:I/0点数详256点以下。中型PLC;I/O点数在256点以上、2048点以下。大型PLC;1/0点数在2048点以上。PLC的主要特点及分类按功能分类。其中又分为低档、中档、高档三类。1、低档机具有逻辑运算、计时、汁数、移位及自诊断、监控等基本功能，还能增加少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送、远程I/O、通信等功能。2、中挡机除具有低档机的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远I/O、子程序、通信联网等功能。还增加了中断控制、PID回路控等功能。3、高档机除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算（32位双精度加、减、乘、除和比较)、矩阵运算、位逻辑运算(置位、位清除、右移、左移)、平方根运算以及其他特殊功能函数的运算、表格传送及表格功能等。高档机具有更强的通信联网功能，可用于大规模的过程控制，构成全PLC的分布式控制系统或整个工厂的自动化网络。三、PLC的应用PLC的主要应用场合有：开关量逻辑控制、闭环控制系统、机械加工的数字控制、分布式控制系统、机器人控制。

PLC实际上是一种用作动自控制的专用工业控制计算机，其组成与微机相似，也包括硬件和软件两部分。一、PLC的硬件组成

PLC主要由以下几部分组成，主要包括控制器主机、输入模块和输出模块三部分。其中控制器主机由CPU、存储器、总线及电源等组成，输入模块主要由模拟量和开关量输入模块组成，输出模块主要由模拟量和开关量输出模块组成。其结构如图所示：输入：从外部取入信息；输出：将运算结果输出给外部；存储器：记忆系统和用户程序及数据；处理器(CPU)：执行用户程序，读取输入信息，经运算后输出；电源：向各部分提供电源；编程器：用于编程及监控、调试程序；外部处理设备：用于触摸屏或智能仪表；被控对象：现场就地控制设备。

19第四节可编程控制器的基本结构21编程器存储器(系统/用户程序）

处理器CPU

电源

外部处理设备可编程控制器的基本结构图输入/

出(I/O)接口

被控对

象图1一1是PLC的基本组成方框图中央处理单元(CPU)1.中央处理单元(CPU)它是可编程序控制器的核心部分，它的主要任务是按一定的规律或要求读入被控对象的各种工作状态，然后根据控制程序的要求处理有关数据，最后再向被控对象送出相应的控制(驱动)信号。它与被控对象之间的联系是通过各种I/Ｏ模件来实现的。PLC的CPU主要完成下面各项任务：接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，并将它们存入用户存储区；用扫描的方式接收现场输入设备的状态或数据，并存入输入状态表或数据寄存器中；诊断PLC内部工作状态和编程过程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，经过指令解释后，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、分渠道地执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等操作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务；中央处理单元(CPU)根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态表的内容，再由输出状态表的位状态或数据寄存器有关内容，实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。

PLC常用的中央处理器芯片主要采用通用微处理器、单片机或双极形位片式微处理器。常用的通用微处理器是8位机和16位机，有的PLC如Mindicon

Quantum系列PLC已采用80486等高档微处理器。在小型PLC中，大多采用8位微处理器和单片机;在中型PLC中，大多采用16位微处理器或单片机;在大型PLC中，大多采用高速位片机和32位的微处理器，如Mindicon

Quantum系列的PLC。一般的中型PLC多为双处理器系统，其中一个是字处理器，另一个是位处理器。字处理器为主处理器，多为8位或16位的处理器，它主要处理字节操作指令、控制系统总线、内部计数器和定时器，监视扫描时间，统一管理编程接口，同时协调位处理器及输入输出；位处理器为从处理器，它的主要作用是处理位操作指令和在机器操作系统的管理下，实现PLC编程语言向机器语言的转换，是加快PLC工作处理速度的关键所在。输入/输出模件(Input/OutputModule)3.输入/输出模件(Input/OutputModule)I/Ｏ模件是CPU单元与现场I/0设备或其他外部设备之间的接口。I/Ｏ模件把外部输入的电信号转换成可以由CPU处理的逻辑电平，并把CPU输出的控制信号转换成控制相应用户设备的电平，它还提供CPU与现场设备之间的电气隔离，通常I/O模件还具有I/O状态显示和I/O接线端子排。根据控制系统的规模，I/O模件可以和CPU放在一起，也可以远程放置。PLC一般都提供各种操作电平和输出驱动能力的I/Ｏ模件以及各种用途的I/O功能模件供用户选用，常用的Ｉ/Ｏ模件有下列几种类型:开关量I/O模件：开关量Ｉ/Ｏ模件常见的操作电平为DC5V（TTL）、24V,48V,60V，AC48V,110V和220V等，模件上点的密度一般有4、8、16、32、48和64点等；开关量I/O模件采用光电耦合器或隔离变压器将来自现场的输入信号或驱动现场设备的输出信号与CPU完全隔离开来，以防止外部干扰引起误动作或故障。多数PLC都提供有继电器触点输出型的输出模件，以满足要求无源输出的应用条件。图1-2～图1-.6为各种开关量Ｉ/0模件信号输入输出电路的原理图。输入/输出模件(Input/OutputModule)输入/输出模件(Input/OutputModule)

开关量I/O模件的外部接线分汇点式接线和分隔式接线两种基本形式。在汇点式接线可以将全部I/O点分为几组，每组有一个公共端和单独的一个电源，直流输入模件的电源一般由PLC内部电源供给，交流输入模件的电源由用户提供，对于输出模件，负载电源必须由用户提供。图1一7，图1一10表示了开关量工/0模件的几种外部接线方式。输入/输出模件(Input/OutputModule)输入/输出模件(Input/OutputModule)模拟量I/0模件模拟量输入信号按IEC标准为4~20mA的电流信号，或1~5V、-10~10V、0~10V的直流电压信号，这些模拟量信号在电平转换和预处理后，经多路开关和采样/保持器送入A/D转换器，转换成8位、10位、12位或16位的二进制数字信号，待CPU进行处理。为了防止干扰信号，通常设置有光电隔离器，模件的点密度一般有2、4和8点，有的模件达到16点。模拟量输出模件是将CPU输出的二进制数字信号经D/A转换器转换成相应的模拟量信号(4~20mA的电流信号或是0~10V、1~5V的直流电压信号)作为输出，以提供给外部设备，模拟量输出模件的点密度通常为2一4点/块。目前有的模件达到8点。智能I/O模件和特殊功能模件4.智能I/o模件和特殊功能模件智能I/O模件：中型和大型的PLC除具有上述两种常用的I/O模件外，还提供一些智能I/O模件，如高速计数器模件、位置控制器模件、热电偶或热电阻(带冷端补偿)直接输入模件、闭环系统控制模件、轴定位模件和编码器等，用以满足控制过程中的特殊要求，同时可以减少CPU的工作量。智能I/O模件带有微处理器和控制软件，可以单独工作。特殊功能模件：特殊功能模件一般是指为了完成系统的特殊功能所必须的模件，如远程I/O模件、通信控制模件、网络控制模件、冗余处理器模件、图形显示协处理器模件、ASCII/BASIC模件和编程协处理器模件等。编程器(Programmer)

5.编程器(Programmer)

编程器用来对用户程序进行编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过特定的接口与CPU联系，进行入机对话。一般中小型PLC的编程器由键盘和显示器组成，显示器多采用液晶或发光二极管，键盘由编程指令的专用功能键组成。目前大、中、小型PLC的编程器一般由一台工业计算机或带有专用接口卡的微机构成，通常可以带键盘、CRT显示器、磁盘驱动器、打印机等设备，通过专用的编程支持软件(如MODIODN系列PLC的系统软件Concept)，以人机对话的方式直接在CRT上进行用户程序的编制、编辑和调试。程序的编制可以在线也可以离线。另外，编程器还可以在线监视PLC系统的运行，在程序运行过程中能对计时器、计数器的计时或计数常数以及其他一些参数作必要的修改和强制。目前，愈来愈多的PLC产品使用微机作为编程器。电源及其他外设6、电源(PowerSupply)

PLC中的电源一般有三类，一类是供PLC中TTL芯片和集成运放(通常是CPU中的各模件)使用的基本电源;第二类是供输出模件使用的高电压大电流的功率电源；第三类用于存储器的锂电池及其充电电源。7、外部设备(ExternalDevice)PLC也可以选配其他设备如盒式磁带机、打印机、EPROM写入器、彩色图形监控系统和人机接口单元等外部设备。8、机架(Rack)

机架用来安装PLC系统的各种模件，通常一个大型PLC系统可以包括几个或十几个机架。系统中机架的数量取决于系统的分布、I/O点数以及所需模件的数量和种类。机架通常分为CPU机架和I/O机架两类，CPU机架主要安装PLC的主机，包括各种控制模件和特殊功能模件，有的机型亦可以安装部分I/O模件；I/O机架只能用来安装I/O模件和一些特殊功能模件，不能安装PLC的主机。机架通常带有电源，同一种类的机架一般按模件安装槽位的数量不同而有不同的型号。如Ｍｏdicon的Quantum系列的2、3、4、6、10、16槽机架。硬件介绍主要介绍MODICON公司的CPU、电源、机架及特点CPU有单槽和双槽之分，主要取决于CPU选型的大小和性能决定的；电源的选举要结合硬件设备的电源负荷大小选择；机架的选择要考虑备用槽口，为系统扩展留有余地。UnityQuantumCPU特点共六种CPU31110、65150、65160、67160(热备)43412U、53414U强大的处理能力CPU主频增加程序和数据存储容量程序执行时间更短多任务操作系统编程灵活、简单支持主任务、快速任务、事件任务、辅助任务采用LCD显示屏和键盘方式集成更多的通讯端口(热备)

671606516065150ModbusPlus口USB口EthernetTCP/IP口RS232/485Modbus/ASCII口USB口的传送速度可达

12Mbps超强的处理能力内置

EthernetTCP/IP口和web服务器灵活的存储卡增加程序和数据容量多任务操作系统热备

CPU带光纤以太网连接

采用PentiumII芯片CPU主频：可达266MHz热备口双槽CPU43412U53414U31110ModbusPlus口RS232Modbus/ASCII口43414A和53414A的固件可以升至Unity处理器Concept应用程序转换成Unity应用RS232/485Modbus/ASCII口单槽CPU

31110486/66MHz,2MSRAM,2MB&1MB+43412A53414A单槽CPU

43412486/66MHz,2MSRAM,2MB&1MB+53414486/66MHz,2MSRAM,2MB&1MB+电源模块独立电源模块适用于电流消耗较少，可靠性要求较低的场合可累加电源模块适用于电流消耗较大的场合冗余电源模块适用于电流消耗较大，可靠性要求较高的场合常用电源模块独立电源：140CPS11100115/230VAC3A140CPS2110024VDC3A可累加电源：140CPS11420115/230VAC11A140CPS2140024VDC8A冗余电源：140CPS12420115/230VAC11A140CPS2240024VDC8AUnityQuantum硬件组成硬件组成背板总线(机架)电源模块CPU模块IO模块、智能模块远程、分布IO模块通讯模块带电插拔特点带电插拔特点所有模板支持带电插拔（包括CPU、电源）带电插拔不影响背板和模板的性能以及系统的运行通过模板电子ID，保证系统的可靠性和安全性开关量模块开关量模块各种电压等级5VDC、24VDC、10～60VDC、125VDC24VAC、48VAC、115VAC、230VAC各种点数要求8、16、32、96点继电器输出模板触电容量5A/点开关量输入灵活的背板总线123456789101112131415161234567812345678123456789101112131415161234567891011121314151612345678910111213141516灵活的背板总线六种背板：2、3、4、6、10、16背板总线通讯速率可达80Mbps背板总线通讯速率最快通讯速率统一，与背板总线槽位无关所有模板在背板总线上可以任意安装所有模板支持带电插拔全面支持100Mbps以太网所有背板采用统一的背板总线背板总线支持Quantum全部模板LIO、RIO、DIO采用统一的背板预接线系统预接线系统安装简单、接线方便减少故障点缩短维护时间端子块10种定制的端子块支持数字量和模拟量I/O可选的单独的保险丝50针D型连接头每线提供终端点现场电源分配的预配置连接电缆标准电源线，小于1/2A高电能线，2A每点长度：0.9米到3.7米XTS连接器的颜色区分接线支持数字量和模拟量端子块连接电缆预接线系统本征安全型模块本征安全型模块适用于高爆、安全性要求较高场合IO采用隔离栅，降低设计安装成本内部公共点相互连接模板使用背板电源为现场仪表供电

5VDC/24VDC转换器采用专用蓝色IP20接线端子常用模板8点VDC开关量输入：140DII330008点VDC开关量输出：140DIO330008通道RTD/TC输入：140AII330008通道电流模拟量输入：140AII330108通道电流模拟量输出：140AIO33000第五节可编程序控制器的工作原理

PLC的工作过程是基于扫描原理进行的。扫描是指CPU分时执行各种任务的方式，这些任务包括读输入状态、执行梯形图逻辑程序、刷新输出状态、外设服务和系统自检等。CPU执行完一次上述任务就构成了一个CPU扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始地重复下去。对于一个给定的PLC，其每次CPU扫描所需要的时间基本上是一个常数或是在一个可以预先确定的范围内(程序的长短和复杂程度会给CPU扫描时间带来差异)，因此在PLC中常采用一种称之为“看门狗”(Watchdog)的计时监视器来监视PLC的实际工作周期是否超出预定的时间.从而粗略地确定PLC是否正常工作，避免PLC在执行程序的过程中进入死循环，或PLC执行非预定的程序而造成系统故障。一旦CPU扫描时间超出预定的时间范围，CPU就停止运行。一、CPＵ扫描周期中的三个主要阶段在PLC的CPU扫描周期中，对用户程序的执行一般分为读输入、执行梯形图逻辑程序和刷新输出三个阶段，如图1-15所示。第五节可编程序控制器的工作原理二、扫描原理PLC采用循环扫描的方式进行，循环扫描一次所用的时间称为一个扫描周期。扫描周期的长短由CPU指令执行速度、用户程序长短、有无外围设备与PLC交换信息等多种因素决定，扫描周期的长短直接影响输入、输出的响应速度。PLC的I/O响应时间是指从输入信号发生变化到相应的输出单元发生变化所需要的时间。一般I/O响应时间大于一个扫描周期且小于两个扫描周期。

一个扫描周期由以下几部分组成：内部处理：系统检测程序存储器容量、实时时钟当前值的修改、状态指示灯的改变、检测PLC运行/停止的变化、检测其它系统参数，处理自编程端口的请求。读取输入信息：将输入信息读入存储器程序处理：用户程序的执行输出值刷新：刷新输出信号PLC一个扫描周期的图例如下：内部处理

读取输入信息

程序执行

输出刷新

RUNSTOP

三、I/O映象区响应时间输入采样阶段：在读输入阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们按其编号存入相应的寄存器(称为输入映象存储区)中。在该CPU扫描周期中，这些寄存器中的内容不会改变，它们只有在下一个CPU扫描周期中的读输入阶段才被刷新。输入采样结束后，进入扫描执行用户程序阶段和更新输出映象区阶段。在这两个阶段，即使输入状态变化，输入映象区的数据不会改变。因此如输入信号是脉冲性质，则脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证此信号被正确读入。用户程序执行阶段：读进输入状态之后,PLC开始执行梯形图逻辑程序，CPU从梯形图逻辑程序的顶部开始扫描用户的梯形图逻辑，并按照从左到右、从上向下的顺序进行扫描。同时，从输入映象存储区中读入执行各逻辑指令所需要的输入状态，然后进行由程序确定的逻辑运算或其它数学运算，其运算结果将会改变与输出编号相应的寄存器(称为输出映象存储区)中的。但是，这个结果在整个程序未执行完毕前不会被送到输出模件的端子上。因此在用户程序执行过程中，只有输入I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软元件在输出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。另外，先扫描到的梯形图，其程序执行结果会对后扫描到的并且用到过这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，后扫描到的梯形图，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其前面的程序起作用。I/O映象区响应时间输出刷新阶段：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电路，再经输出电路驱动相应的外设，使输出模件端子上的信号变为本次CPU扫描周期中程序运行结果的实际输出，这就是PLC的真正输出。上述三个阶段构成了PLC的CPU扫描周期的主要部分。除此以外，在一个PU扫描周期中还包括系统自检和外设服务两部分。PLC的I/O响应时间：为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢很多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。I/O响应时间是指：从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的I/O响应时间与最长的I/O响应时间如下图所示：扫描时间最短I/O响应时间：最长I/O响应时间：最长I/O响应时间：四、CPU扫描周期中包括的其他内容每一次程序扫描开始之前，都要进行系统自检。系统自检包括各硬件设备的故障检测、存储器测试、CPU测试、系统软件的校验和总线的动态检测等。如果出现异常，PLC将在作出相应处理后停止运行;如果未出现异常，则执行程序扫描。外设服务：如果系统中包括有操作员站、编程器、数据处理单元、通信模件或其他特殊功能模件，则在一个CPU扫描周期中，更新完所有输出后将进行外设服务。

PLC采用上述周期扫描方式运行，对提高系统的可靠性是大有好处的，但是它可能会导致输出对输入在时间上的滞后，从而影响控制的严格实时性。下面举例说明这个问题。在图1一16所示的梯形图中，若在第一个扫描周期内，接点400的闭合信号在输入采样阶段被读入输入映像存储区中，则在执行程序时，继电器线圈430闭合，而继电器线圈100所在的梯级先于继电器线圈430所在的梯级，因此在这一个扫描周期中继电器线圈100不能闭合，而继电器线圈101所在梯级在继电器线圈430之后，所以它能闭合。在第二个扫描周期内，若接点400仍保持闭合状态，则继电器线圈430和101也将保持闭合状态，而继电器线圈100将在这个扫描周期中闭合。因此继电器线圈100的闭合滞后于接点400动作的时间为一个扫描周期。容易推出，如果接点400的闭合时间落在第一个扫描周期中的输入采样阶段之后，则继电器线圈430和101的闭合也要滞后于接点400的动作一个扫描周期，而继电器线圈100则要滞后两个扫描周期。可见，由于PLC采用周期扫描方式运行，会造成输出相对输入滞后的现象。除此以外，下面几种原因也会产生滞后现象:程序语句的安排顺序不合理;输入滤波器有时间常数;输出继电器的影响。一般说来，PLC中输出响应输入的最大滞后时间约为2一4个CPU扫描周期，这种延时滞后的直接后果是控制的“非实时”性，因此用户在编程时应充分考虑到这个因索，尽量避免滞后现象的发生或缩小滞后时间。图1-16输出滞后的示例梯形图五、PLC如何取代传统的继电器、接触器控制电路最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）都会立即同时动作。PLC则采用顺序扫描执行用户程序的工作方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等程序扫描到该触点时才会动作。为了消除二者之间由于工作方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的工作方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。图解说明PLC是如何取代传统的继电器、接触器控制电路

A1

A2

KM1KM1A3A4KM2KM2电机的继电器控制原理接线图电机的继电器控制原理接线图：启动、停止按钮和控制电机的接触器通过硬接线连接在一起。PLC系统控制电机原理图

PLC系统电机启、停控制电路原理接线图：电机的启动、停止按钮连接到PLC的输入模块端，接触器线圈连接到PLC的输出模块端。PLCA2A4KM2KM1

A1A3I1I2I3I4Q1Q2PLC梯形图程序Q2I3I4Q2I1I2Q1Q1电机的启、停控制逻辑通过梯形图程序实现。第二章PLC的梯形图软件和组态第一节梯形图逻辑结构第二节梯形图逻辑元素和标准指令第三节系统组态59第一节PLC的编程语言

PLC是专为工业控制而开发的装置，其主要使用对象是广大电气技术人员及操作维护人员。为了适应他们的传统习惯，通常PLC不采用微机的高级编程语言，而采用与传统的继电器挖制电路图相似的、面向控制过程的梯形图语言和其他专用语言。目前，PLC常用的编程语言有梯形图LD(LadderDiagram)，语句表STL（StatementList)、功能能块图FBD，顺序功能图SFC，及其他高级语言，如BASIC、C语言等。

PLC软件由系统软件和应用软件两部分组成。PLC的系统软件包括编程器的程序开发系统软件和可编程序控制器的操作系统两部分。

PLC常用的编程语言是继电器梯形图编程语言，由于这种程序设计的格式与传统的继电器控制系统原理图的绘制格式大致相同，所以用户使用起来非常方便。有些可编程序控制器采用专用的编程器进行编程，而现在一些大型可编程序控制器则使用程序开发系统软如美国Modicon公司Quantum系列PLC的Unity软件、Concept软件进行编程，程序开发可以在普通的个人计算机上完成。语句表STLSTL编辑器按照文本语言的形式显示程序。STL编辑器允许您输入指令助记符来创建您的控制程序。语句表也允许您创建用LAD和FBD编辑器无法创建的程序。必须遵守指令规则。文本方式与汇编语言的编程方式十分相象。STL编辑器的特点STL最适合于有经验的程序员。STL有时让您能够解决用LAD或者FBD不容易解决的问题。当使用STL编辑器时，只能使用专用指令集。用STL编辑器查看或者编辑用LAD或者FBD编辑器编写的程序，但是反之不一定成立。LAD或者FBD编辑器不一定总能显示所有利用STL编辑器编写的程序。语句表STL的指令就是采用功能名称的英文编写字母作为助记符来表达PLC各种功能的命令，由指令构成的能完成控制任务的指令组就是指令表。如：LD：动合触点与母线连接指令。AND-NOT：串联常闭触点指令。OUT：线圈输出指令。OR-LD：电路块并联连接指令LAD编辑器LAD编辑器以图形方式显示程序，与电气接线图类似。梯形图程序允许程序仿真来自电源的电流通过一系列的逻辑输入条件，决定是否使能逻辑输出。一个LAD程序包括左侧提供能流的能量线。闭合的触点允许能量通过它们流到下一个元素，而打开的触点阻止能量的流动。逻辑控制是分段的，程序在同一时间执行一段，从左到右，从上到下。不同的指令用不同的图形符号表示。它包括三种基本形式。触点代表逻辑输入条件，例如；开关、按钮或者内部条件等。线圈通常表示逻辑输出结果，例如：灯负载、电机启动器、中间继电器或者内部输出条件。盒表示其它一些指令，例如：定时器、计数器或者数学运算指令。LAD编辑器特点：梯形图逻辑易于初学者使用。图形表示法易于理解而且全世界通用。LAD编辑器能够使用IEC11313指令集。可以使用STL编辑器显示所有用LAD编辑器编写的程序。FBD编辑器FBD编辑器以图形方式显示程序，由通用逻辑门图形组成。在LAD编辑器中看不到触点和线圈，以盒指令形式出现的指令。FBD不使用左右能量线，因此“能流”这个术语用于表示通过FBD逻辑块控制流这样一个类似的概念。逻辑“1”通过FBD元素称为能流。能流的原始输入和最终的输出可以直接分配给操作数。程序逻辑由这些盒指令之间的连接决定。也就是说，一条指令（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。当您选择FBD编辑器特点：图形逻辑门的表示形式有利于程序流的跟踪。FBD编辑器使用IEC11313指令集。可以使用STL编辑器显示所有用FBD编辑器编写的程序一、梯形图逻辑网络介绍梯形图逻辑网络构成梯形图逻辑段的网络有明确定义了的结构。每一网络左边是电源线，习惯上，右边也有一条线（不显示），中间联接小梯形图。一个网络长度为7行，宽度为11列。行和列的77个交点称为节点。在网络节点中插入逻辑元素：接点、线圈、垂直连线、水平连线以及功能块指令。在一些编程软件包中，画面上第11列的七个节点留作显示线圈用。梯形图的格式如图1一11所示。梯形图由顺序排列且相连的“梯级”（Rung）组成，左、右两条竖线分别叫做左干线和右干线，每个梯级从左干线开始，终止于右干线，并通过左右干线将多个梯级顺序地连接起来形成梯形图网络。每个梯级由多个逻辑行组成，每个逻辑行从左干线开始，可以由各种编程指令组成。这些逻辑行最后组合在一起连到一个线圈上，与右干线相连，表示该梯级的输出。每个梯级只能有一个输出线圈。在梯形图的左干线和右干线之间有一个假想的电源，如图所示，该假想电源将在左干线和右干线上以及它们之间产生能流（PowerFlow），能流的流动方向只能是从左干线到右干线和沿左右干线从上而下，图中虚线所画的二极管也是假想的，它们用来表示能流的流动方向。梯形图介绍梯形图格式及能流梯形图逻辑解算如何解算梯形图逻辑梯形图介绍梯形图的编程特点如下:梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列，每个继电器线圈为一个梯级，每个梯级始于左干线，中间是接点的各种连接，最后连到继电器线圈(它代表该梯级的输出)，终于右干线。梯形图中的继电器线圈不是继电器控制电路中的物理继电器，它实质上是存储器中的位，为“软继电器”，相应位的状态为“1”表示软继电器线圈接通，其常闭接点打开，常开接点闭合。梯形图中的继电器线圈是广义的，它可以是指输出继电器线圈，辅助继电器线圈，计时器、计数器或移位寄存器的线圈。常开和常闭接点可以是PC外部的输入接点（如启动按钮、行程开关等），也可以是PC内部继电器的接点或寄存器位的状态。每一种接点在不同类型的pC中都有各自不同编号方法。梯形图中的接点可以任意串联、并联，但逻辑行之间不能以接点连接，继电器线圈只能并联，不能串联。梯形图是PＬC形象化的编程手段，梯形图两边的干线之间是没有任何电源的，梯形图并没有真实的物理电流流动，只有叫做“能流”的假想电流，它是用户程序解算中是否满足输出动作条件的形象表示方式。能流只能从左向右，自上而下流动。用梯形图语言编程时，不需要更多的计算机知识，只要按梯形图的前后顺序把梯级输入到PＬC中。梯形图介绍输入继电器供PＬC接受外部输入信号，不能由内部其他继电器的接点驱动。其接点表示相应的输入信号；输出继电器供PＬC作输出控制，通过开关量输出模件对应的输出信号去驱动外部负载。当梯形图中输出继电器线圈满足接通条件时，就表示在对应的输出点有输出信号；PＬC的内部继电器不能作输出控制用，其接点只能供PＬC内部使用；当PＬC处于运行状态时，PＬC就开始按照梯形图指令排列的先后顺序（从上到下，自左向右）逐一处理，即PＬC对梯形图是按扫描方式顺序执行的，因此不存在几个梯级同时动作的情况。这在设计梯形图时可减少许多有相互约束关系的连锁电路，从而使程序设计简化。另外，在一个扫描中，梯形图程序中用户逻辑的解算结果，马上可为后面用户程序的解算所利用。梯形图介绍梯形图逻辑结构梯形图逻辑是一种高度图形化、易于使用的编程语言，它使用类似于继电器的符号编程。它的主要结构由段、网络和元素组成。梯形图逻辑段：梯形图逻辑程序是段的集合。虽然在多数情况下，段的数量大于站的数量（站的数量不能大于段的数量），但原则上段的数量等于由控制器所带的I/O站的数量。一个段由一组网络构成，一个段里网络数量没有规定限度，其大小仅由有效的用户存储器和CPU有效的最大逻辑扫描时间（250Ms）所限定。可以用段调度程序修改逻辑解算顺序，段调度程序是一个可以用软件在系统内存中调整解算顺序的编辑器。二、语句表语句表类似于计算机的汇编语言，它是用指令助记符来编程的，但比汇编语言更直观易懂，编程也更简单，因此也是一种应用得很多的编程语言。语句表是由若干语句组成的程序，每个操作功能由一条或几条语句来执行。语句由指令助记符和指令操作数两部分组成。指令助记符是PＬC指令的功能代号，PＬC识别这一代号并据此完成指定的功能。指令助记符的表达方式依编程语言的不同而不同，在梯形图程序中，指令助记符表示为一个图形符号，而在语句表程序中，指令助记符则表示为一个字符申（通常是某个操作功能的英文缩写）。不同的PＬC产品，其使用的指令助记符也不相同。指令操作数包括了执行某种操作所必需的信息，操作数一般由标识符和参数组成，标识符规定了操作数的数据类型，参数则表示操作数的数值或地址，各指令所需操作数的数量是不同的，少数指令不需要任何操作数,大多数指令需耍1~4个操作数。图1-13对应于梯形图程序的语句表程序。三、功能能块图（控制系统流程图）FBD功能能块图FBD采用数字电路中常用的逻辑电路符号作为程序编制的基本符号，并采用和数字电路原图相类似的表达方式表示程序中各变量之间的逻辑关系。控制系统流程图比较直观易懂，有一定数字电路知识的人很容易掌握。对应于图1-13的控制系统流程如图1-14所示。第二节梯形图逻辑元素和标准指令本节以Modicon公司984指令为基础，进行梯形图逻辑元素和标准指令介绍。1、梯形图逻辑元素和标准指令在所有984控制器中均含有六个标准的单节点梯形图逻辑元素（接点和线圈）:梯形图逻辑元素和标准指令在所有的984控制器中均含有26个标准(块)指令:计数器和定时器指令（双节点功能）UCTR从0到设定值上升计数DCTR从设定值到0下降计数Tl.0以“秒”为增量的定时器TO.1以“0.1秒”为增量的定时器T.01以“0.01秒”为增量的定时器计算指令(三节点功能）ADD上节点值加中节点值SUB上节点值减中节点值MUL上节点值乘中节点值DIV上节点债除以中节点值数据传送(DXMOVE)指令(三节点功能)R-T寄存器值到表的传送T-R指定表的值到寄存器的传送T-T指定数据表到表的传送梯形图逻辑元素和标准指令BLKM指定数据块的传送FIN队列的先入操作FUU队列的先出操作SRCH表查寻操作STAT显示来自系统内存状态表的状态寄存器内容数据矩阵指令（三节点功能）AND两个矩阵逻辑“与”OR两个矩阵逻辑“或”XOR两个矩阵逻辑“异或”COMP矩阵求反CMPR两个矩阵的逻辑比较MBIT逻辑位修改SENS逻辑位检侧BROT逻辑位环移跳步指令〔单节点功能)5KP梯形图逻辑程序中，跳过指定数量的网络梯形图逻辑元素和标准指令984控制器的增强指令PID指令(三节点功能)PID2比例-积分-微分控制功能增强型运算(三节点功能)EMTH具有38种运算操作，包括浮点运算、指数运算、三角函数运算等增强型数据传送指令(三节点功能)TBLK将一个表中的数据块传送到另一个指定数据块区域BLKT将寄存器块传送到一个表中指定的位置单节点梯形图逻辑元素介绍2、单节点梯形图逻辑元素：2.1继电器接点：继电器接点是基本的编程元素，与它相对应是一个逻辑线圈(ox)或者一个离散输入点(lx)。继电器接点的类型有四种:

常开接点(ON)：

当与常开接点相对应的线圈或离散输入点为导通时，此常开接点闭合，并有电流通过。常闭接点(NC)：

当与常闭接点相对应的线圈或离散输入点为断开时，此常闭接点闭合，并有电流通过。上升沿接点(断-通瞬动接点)：当接点或线圈是由断开向导通跳变时，只有在扫描到此瞬间变化的周期内，上升沿接点瞬时闭合，下一扫描周期仍是断开.下降沿接点(通-断瞬动节点)：当接点或线圈是由导通向断开跳变时，只有在扫描到此瞬间变化的周期内，下降沿接点瞬时导通，下一扫描周期仍为断开。单节点梯形图逻辑元素介绍垂直的和水平的短接线:短接线是节点间或节点与功能块间简单的连接直线。垂直的短接线用于连接网络内上下之间的节点和功能块，亦可用来连接某一功能块中的各输入或输出点，以生成“与”或“或”状态。若垂直的短接线将两个节点连接起来，则不论是其中一个节点得电还是两个节点得电，电流均可通过。垂直的短接线不占据用户存储空间。水平的短接线可与垂直的短接线合用，在一网络内扩展逻辑而不中断电流.一个水平的短接线在16位CPU内占I个存储器字，在24位CPU内占1.5个存储器字。2.2线圈有两种普通线圈：当控制器上的电源断开时，普通线圈失电。锁存线圈：如果锁存线圈在控制器失电时已经得过电，此线圈将在电源恢复时，返回到原状态维持一个扫描周期。下述例子说明如何以一个瞬动按钮开关为输入，利用两套常开常闭接点产生逻辑。单节点梯形图逻辑元素举例计数器和定时器介绍3、计数器和定时器介绍计数器和定时器：上升计数器和下降计数器三种定时器：T1、T0.1、T0.013.1上升计数器和下降计数器有两种计数指令(UCTR和DCTR)用于上升计数和下降计数，两者都是计算上部控制输入端由断到通的瞬变次数，UCTR是上升计数至设定值，DCTR是由设定值下降计数.每个都是双节点功能块，结构如下：计数器和定时器介绍上节点的计数器设定值可以是:一个10进制数，其范围在16位CPU内为1~999,在24位CPU内为1~9999一个输入寄存器地址（30X）一个保持寄存器地址（4x3）下节点表示DCTR或UCTR功能，包含一个能存储累加计数值的保持寄存器。下面为一个上升计数器的例子:计数器和定时器介绍

当节点10027得电时，上部控制输入端即得电，由于节点00077也得电，启动UCTR开始计数。节点10027每次由断到通变化一次，累加计数值将加1。当这个值达到100时（即10027已产生100次瞬动），上部输出得电。线圈00077得电，同时线圈00055失电。

当线圈00077得电时，常闭节点00077失电，同时累加计数值在下一扫描周期清零。下一次扫描时线圈00077失电，从而节点00077得电，启动UCTR功能，计数重新开始。计数器和定时器介绍3.2三种定时器有三种计时指令用于事件计时或产生延时。它们分别以1秒（T1.0）,1/10秒（TO.1）和1/100秒（T.01）来计时。每种定时器都是双节点功能块:上节点的定时器设定值可以是:一个十进制数，其范围在15位CPU内为1^999,在24位CPU内为1^9999一个输入寄存器地址(3x)一个保持寄存器地址(4x)下节点表明计时器是以T1.０，TO.1，还是T.01计数增长，此节点还包含一个能够存储累加时间值的保持寄存器。

实时时钟的例子计数器和定时器介绍上图中第一个功能块是以T1.0指令编程的一分钟定时器。当逻辑解算开始时，线圈00001是断开的，且定时器上部和下部的输入点都得电。寄存器40053开始以秒为单位计时.经过60次递增计时，上部输出点通，使线圈00001得电。寄存器40053复位.第1个上升计数器中的寄存器40052加1，证明已过了1分钟，因为T1.0功能块已不等于设定值，线圈00001失电，定时器重新开始计秒数。当寄存器40052的值达到60时，第1个上升计数器的上部输出点通，使线圈00003得电。

寄存器40052复位，同时第2个上升计数器(寄存器40051)的累加计数加1，证明1个小时过去了。一天内的准确时间可以在寄存器40051(表明小时)，40052(表明分钟)，40053（表明秒数）中读出。标准计算功能介绍4、标准计算功能加法减法乘法除法4.1加法加法（ADD）指令是把数值1和数值2相加，并将和置于保持寄存器内，加法是一个三节点的功能块：标准计算功能介绍上节点和中节点分别填入数值1和数值2，它们可以是:十进制数，其范围在16位CPU内为1~999,在24位CPU内为1~9999输入寄存器地址（3X）保持寄存器地址（4X）下节点表明这是一个加法功能块，并且也是一个存放相加结果的保持寄存器.4.2减法减法（SUB）指令执行数值1与数值2的绝对相减（无符号），并将结果存于保持寄存器内。它可以作为一个比较器，识别数值1是大于、等于或小于数值2。减法是一个三节点的功能块:标准计算功能介绍上节点和中节点分别是数值1和数值2,它们可以是:一个10进制数，其范围在16位CPU内为1~999，在24位CPU内为1~9999；口输入寄存器地址(3x)；口保持寄存器地址(4x)；下节点表明这是减法功能，同时也是一个存放相减结果的保持寄存器(4x)。4.3乘法乘法指令是把数值1与数值2相乘，并把结果置于两个保持寄存器内。乘法是一个三节点功能块。标准计算功能介绍

上节点和中节点分别是数值1和数值2,它们可以是:一个10进制数，其范围在16位CPU内为1~999,在24位CPU内为1~9999；一个输入寄存器地址（3x）一个保持寄存器地址（4x）下节点表明这是乘法功能块，并包含存放相乘结果的两个连续的保持寄存器（4x和4x+1）。高位数存入下节点指定的寄存器，低位数存入下一个相连的寄存器.例如：若上节点值是8000，中节点值是2,运算结果（16000）将存入两个连续的寄存器内:4x内存高位数（0001），4x-1内存低位数（6000）。标准计算功能介绍4.4除法除法指令是把数值1与数值2相除，并将相除的商和余数分别存入两个相连的寄存器内。除法是一个三节点功能块标准计算功能介绍上节点(数值1))可以是：一个十进制数，其范围在16位CPU内为1~999，在24位CPU内为1`9999；两个输入寄存器，3x用于存放高位数，3x+1用于存放低位数；二个保持寄存器，4x用于存放高位数，4x+1用于存放低位数；中节点(数值2)可以是：一个十进制数，其范围在16位CPU内为1~999，在24位CPU内为1~9999；一个输入寄存器地址(3x)一个保持寄存器地址(4x)

下节点表明这是除法功能：并包含2个保持寄存器(4x和4x+1)。相除的商存放在第1个寄存器内，余数存放在第2个寄存器内。余数可以用分数或小数表示，这取决于中节点输入信号是1还是0。梯形图逻辑元素和标准指令5、数据传送和数据矩阵功能传送功能：数据传送(DXMOVE)功能将数据的16位字从一个存贮区复制到另一个区。复制的数据可以使用.原始的数据仍保存。

一组连续的16位寄存器称为一个表。表的最小长度是1，也就是一个字或一个寄存器。表的最大长度取决于数据（DX）功能和控制器类型（16或24位CPU）。十六个离散量的组也可放在表中.组中第一个离散量作为组号，其他15个离散量隐含其中。第一个离散量号必须是被16除之后余1，如：00001,10001,00017,10017,00033,10033等等。矩阵功能：矩阵是由表派生出来的由连续的16位字组成的数据位序列。数据矩阵功能在表中以位形式进行操作。

表的最小长度是1，即一个字或一个寄存器。表的最大长度取决于DX功能和控制器类型（16或24位CPU）。16个离散量的组也可置于表中。第一个离散量用作组号，其他15个隐含其中。第一个离散量值必须是被16除之后余1。第三节系统组态

本节以Modicon公司QuantumPLC的为蓝本介绍Concept软件的系统组态。系统组态分硬件组态和控制软件组态二部分。首先根据一次系统的被控设备分布情况，进行控制系统IO站分配，控制系统IO站主要分本地I/O站和远程I/O站本地I/O是将现场过程量直接通过信号电缆接入本地I/O站IO卡，并通过专用通讯电缆或机架主板与主机通讯，即将过程量直接通过信号电缆引入计算机。远程I/O则必须通过远程终端单元实现现场I/O的采集，在远程终端单元和控制设备之间通过数字实现通信。一、硬件组态建立主站及选择CPU型号；各子站（包括远程站）的配置及各子站的I/O模块配置（I/OMap）；程序段的设置；与网络的通讯方式配置以及通讯参数设置；Modbus口的通讯参数配置。接上页硬件组态启动计算机并进入Windows环境;启动Concept软件，进入编程界面；打开用户程序或新建用户程序；选择并打开组态菜单（如图），进行ＣＰＵ、Ｉ／Ｏ站以及各Ｉ／Ｏ站的模块等硬件设备选择、地址设定以及系统通讯方式及参数设定等；该项工作主要由设计院及设计厂家设计完成。对于运行中工艺系统的变化，须增加卡件时一般由用户完成，厂家提供技术支持。系统结构直接扩展

I/O本地IO(LIO)远程IO(RIO)分布式IO(DIO)本体I/O本地IO(LIO)本地IO特点CPU与IO模板处于同一背板或扩展背板最多27个模块应用场合距离较近、IO点数较少成本较低利用背板扩展模块可以扩展一个背板。最大可安装27个IO模板主背板扩展背板扩展模块扩展电缆RIO连接示例CPSCRAIOIOIOIOCPSCRAIOIOIOIOCPSCRAIOIOIOIO同轴电缆分离器分支器分支器分支器RIO主站RIO主站RIO子站RIO子站RIO子站CPSCPUCRPNOECPSCPUCRPNOE单缆方式冗余缆方式多系统硬件配置图子系统硬件配置图远程IO(RIO)远程IO特点采用RIO通讯适配器(CRP、CRA)模块进行连接通讯协议：S908通讯速率：1.544Mbps通讯介质：同轴电缆、光纤通讯距离：最远4572米（同轴电缆），14公里（光纤）最大子站数：31个子站连接方式：单缆、冗余缆支持热备系统每个子站利用背板扩展模块可以扩展一个背板，最大可安装27个IO模板与ConceptQuantumRIO连接方式相同应用场合距离较远、点数较多、点数集中、干扰较强热备系统组成系统组成热备系统由CPS、CPU、CRP、NOE模块组成主站和备用站由完全相同的、独立的系统组成以太网冗余网由两块以太网模块来实现IO模块IO模块必须安装在RIO、DIO子站CPSCPUCRPNOENOE热备系统连接示例CPSCPUCRPNOE主站备站RIO子站CPSCPUCRPNOE工程师站操作员站NOENOECPSCRAIOIOIO热备功能热备端口特点通讯速率可达100Mbps自动提供热备功能，无需配置一个扫描周期内完成全部数据交换处理速度进一步提高热备切换时间更短不需要热备模块热备附件67160100M光纤链路67160热备系统特点特点硬件配置：两套完全相同的独立系统、利用CPU模块组成热备系统通讯速率：100Mbps（Unity）通讯距离：2km程序下载：只需在一个CPU下载，备用CPU通过自动程序传输同步配置：无需任何编程工作，即可实现全部硬件冗余技术切换时间：13～48ms支持以太网模块IP地址的自动切换超过27年的热备经验注意热备系统中的模块发生故障时，系统自动发生切换IO模块安装在RIO或DIO子站中无需热备模块、热备软件67160100M光纤链路67160双机双缆冗余程控系统电源主机远程处理器热备模块以太网模块以太网模块分支器＃１主控制器＃２主控制器电源远程适配器Ｉ／Ｏ模块机架＃２远程站以太网交换机程控系统远程站电源远程适配器Ｉ／Ｏ模块系统组态菜单１、选择CPU２、设定存储器容量分配３、选择通讯卡模式４、系统站配置５、主站硬件组态６、I/O站卡件组态７、程序段设定８、Modbus参数设定举例如下系统在＃２远程站增加一块DI110VDC开关量输入卡，型号：140DDI67300。程序地址：10001~10024。启动Concept软件，进入编程界面；打开用户程序，选择在线（ONLINE）方式并联接程控器主机，检查用户程序与机器内的用户程序相等（EQUAL）；选择在线（ONLINE）方式下的断开联接（Disconnect），断开程控器主机；进入组态方式，选择I/OMAP并打开，选择＃２站并打开，进行硬件组态并设定变量名地址范围（如图）；进行用户逻辑组态并联机下载至程控器主机。选择Ｉ／Ｏ站点击该按钮打开Ｉ／Ｏ站Ｉ／Ｏ卡配置点击该处增加模块二、控制软件组态

主要根据系统的控制功能图、各子站或远程站的配置，以及设备分布情况，建立不同的程序段，选择编程语言，一般采用梯形图（LD）或FBD块编程。根据系统功能图，进行设备控制组态；打开变量名字典的数据库，对各I/O点进行定义；建立各程序段，进行控制逻辑组态。

１、打开用户程序或新建用户程序２、打开参数编辑器３、建立各Ｉ／Ｏ变量名地址４、建立程序段５、用户逻辑编写６、程序分