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可编程控制器原理与应用?可编程控制器结构及工作原理?可编程控制器的编程语言及编程特点?S7-200系列PLC硬件资源与配置?S7-200系列PLC基本指令系统及其应用?S7-200系列PLC特殊应用指令1

参考文献1．何波编．电气控制及PLC应用．北京：中国电力出版社，20082．张万忠等编．电器与PLC控制技术.北京：化学工业出版社，第２版。3．金沙等编．轻松看懂PLC控制系统梯形图．北京：中国电力出版社，20092

第一章可编程控制器结构与工作原理★概述★PLC结构与工作原理★PLC技术性能★PLC特点、主要功能及技术发展趋势3

第一节概述一、可编程控制器的一般概念二、PLC的产生和发展过程三、可编程控制器定义4

当前用于工业控制的计算机可分为几类，如可编程序控制器、基于PC总线的工业控制计算机、基于单片机的测控装置、用于模拟量闭环控制的可编程调节器、集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等。可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，它已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。5

可编程序控制器的产生和发展与继电器控制系统有很大的关系。继电器控制系统已有上百年的应用历史，它是一种用弱电信号控制强电的电力控制系统。在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除是非常困难的，可能会花费大量时间，严重地影响生产。如果工艺要求发生变化，控制柜内的元件和接线需要作相应的变动，这种改造的工期长、费用高，以至于有的用户宁愿扔掉旧的控制柜，另外制作一台新的控制柜。6

一、可编程控制器的一般概念可编程控制器简称PLC（ProgrammableLogicController）被称为现代工业控制的三大支柱之一（即PLC，机器人和CAD/CAM）。目前PLC已广泛应用于冶金、石油、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具，加速了机电一体化的实现。7

输入部分控制部分输出部分输入部分控制部分输出部分可编程序控制器继电器控制部分存储器(用户程序)被控设备被控设备图1、继电器逻辑控制系统框图图2、可编程序控制器控制系统框图8

二、PLC的产生和发展过程可编程控制器的起源可以追溯到20世纪60年代末期。美国通用汽车（GM）公司为了适应汽车型号不断更新的需要提出希望有这样一种控制设备：(1)它的继电控制系统设计周期短，更改容易，接线简单，成本低。(2)它能把计算机的许多功能和继电控制系统结合起来，但编程又比计算机简单易学，操作方便。(3)系统通用性强。1969年美国数字设备（DEC）公司研制出第一台可编程控制器，并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功。9

三、可编程控制器定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的高级电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行顺序控制、定时、计数、逻辑运算和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”（国际电工委员会（IEC）颁布）10

第二节PLC的基本结构及工作原理一、PLC的基本结构二、PLC的工作原理11

一、PLC基本结构地址总线控制总线各种开关照明中输数输存央处理单器元继电器接点据存储电磁装置执行机构。。。。入出接储行程开关接口器口模拟量输入地址总线控制总线数据总线编程单元电源12

1．中央处理单元CPU（CentreProcessingUnit）常用芯片8031、8051、Z80A、8085、68000等CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用，主要完成以下功能：（1）将输入信号送入PLC中存贮起来（2）编译用户指令，完成各种操作（3）将结果送到输出端（4）响应外围设备请求（编程器、打印机等）2．存贮器数据存贮器RAM，用户程序存贮器RAM（用鋰电池备份），系统程序存贮器ROM，EPROM，EEPROM。13

3．输入、输出接口电路（1）输入接口输入接口电路（直流输入型，输入采用光电耦合电路，可大大减少电磁干扰，输入响应时间一般在2ms以下）。14

（2）输出接口输出采用光电隔离。继电器输出接口电路（适用于直流或低频交流大功率负载，响应时间ON→OFF10ms,OFF→ON8ms）15

晶闸管输出接口电路（适用高频大功率负载，交流电源输出，响应时间几百μS～几ms）16

晶体管输出接口电路（适用高频小功率负载，直流电源输出，响应时间几十μS～几百μs）17

4．电源：是指将外部交流电经整流、滤波、稳压转换成满足PLC中CPU、存储器、输入输出接口等内部电路工作所需用的直流电路或电源模块。5．编程工具：是人与PLC联