江蘇省西門子工業電源授權代理商

1.5.1 PLC的編程語言
由于PLC是專門為工業控制而開發的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術人員，為了滿足他們的傳統習慣，PLC的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的專用語言。PLC的編程語言多種多樣，不同的PLC廠家提供的編程語言也不相同。常用的編程語言包括如下4種。
（1）梯形圖（LAD）
梯形圖（LAD）編程語言是從繼電器控制系統原理圖的基礎上演變而來的。梯形圖是目前PLC應用較廣、較受電氣技術人員歡迎的一種編程語言。梯形圖與繼電器控制原理圖相似，具有形象、直觀、實用的特點。PLC的梯形圖與繼電器控制系統梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定的區別。梯形圖具有直觀易懂的優點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的人員掌握，特別適合于數字量邏輯控制。
梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的指令框組成。觸點代表邏輯輸入條件，如外部的開關、按鈕和內部條件等。線圈通常代表邏輯運算的結果，常用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內部的標志位等。指令框用來表示定時器、計數器或數學運算等附加指令。使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖，并將它下載到PLC中。
梯形圖的一個關鍵概念是“能流”（Power Flow），這僅是概念上的“能流”。觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網絡（Network）。把左邊的母線想為電源的“火線”，而把右邊的母線想為電源的“零線”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵；如果沒有“能流”，則線圈未被激勵。除了具有中檔PLC的功能以外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數運算、制表及表格傳送等功能。高檔PLC進一步加強了通信網絡功能，適用于大規模的過程控制。
1.4.3 按照PLC的結構分類
根據結構形式的不同，PLC可分為整體式和模塊式兩種。
（1）整體式PLC
將I/O接口電路、CPU、存儲器、穩壓電源封裝在一個機殼內，通常稱為主機。主機兩側分裝有輸入、輸出接線端子和電源進線端子，并有相應的發光二極管指示輸入/輸出的狀態。通常小型或微型PLC常采用這種結構，適用于簡單控制的場合，如西門子的S7-200系列、松下的FP1系列、三菱的FX系列產品。
（2）模塊式PLC
模塊式PLC為總線結構，在總線板上有若干個總線插槽，每個插槽上可安裝一個PLC模塊，不同的模塊實現不同的功能，根據控制系統的要求來配置相應的模塊，如CPU模塊（包括存儲器）、電源模塊、輸入模塊、輸出模塊及其他高級模塊、特殊模塊等。大型的PLC通常采用這種結構，一般用于比較復雜的控制場合，如西門子的S7-300/400系列、三菱的Q系統產品。
1.5 可編程控制器的編程語言和發展趨勢
1.5.1 PLC的編程語言
由于PLC是專門為工業控制而開發的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術人員，為了滿足他們的傳統習慣，PLC的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的專用語言。PLC的編程語言多種多樣，不同的PLC廠家提供的編程語言也不相同。常用的編程語言包括如下4種。
（1）梯形圖（LAD）
梯形圖（LAD）編程語言是從繼電器控制系統原理圖的基礎上演變而來的。梯形圖是目前PLC應用較廣、較受電氣技術人員歡迎的一種編程語言。梯形圖與繼電器控制原理圖相似，具有形象、直觀、實用的特點。PLC的梯形圖與繼電器控制系統梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定的區別。梯形圖具有直觀易懂的優點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的人員掌握，特別適合于數字量邏輯控制。
梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的指令框組成。觸點代表邏輯輸入條件，如外部的開關、按鈕和內部條件等。線圈通常代表邏輯運算的結果，常用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內部的標志位等。指令框用來表示定時器、計數器或數學運算等附加指令。使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖，并將它下載到PLC中。
梯形圖的一個關鍵概念是“能流”（Power Flow），這僅是概念上的“能流”。，觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網絡（Network）。把左邊的母線想為電源的“火線”，而把右邊的母線想為電源的“零線”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵；如果沒有“能流”，則線圈未被激勵。
由于PLC是專門為工業控制而開發的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術人員，為了滿足他們的傳統習慣，PLC的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的專用語言。PLC的編程語言多種多樣，不同的PLC廠家提供的編程語言也不相同。常用的編程語言包括如下4種。
（1）梯形圖（LAD）除了具有中檔PLC的功能以外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數運算、制表及表格傳送等功能。高檔PLC進一步加強了通信網絡功能，適用于大規模的過程控制。
1.4.3 按照PLC的結構分類
根據結構形式的不同，PLC可分為整體式和模塊式兩種。
（1）整體式PLC
將I/O接口電路、CPU、存儲器、穩壓電源封裝在一個機殼內，通常稱為主機。主機兩側分裝有輸入、輸出接線端子和電源進線端子，并有相應的發光二極管指示輸入/輸出的狀態。通常小型或微型PLC常采用這種結構，適用于簡單控制的場合，如西門子的S7-200系列、松下的FP1系列、三菱的FX系列產品。
（2）模塊式PLC“能流”可以通過激勵（ON）的常開觸點和未被激勵（OFF）的常閉觸點自左向右流動。“能流”在任何時候都不會通過觸點自右向左流動。PLC誕生不久就在工業控制領域占據了主導地位，日本、法國、德國等國家相繼研制出各自的PLC。PLC技術隨著計算機和微電子技術的發展而迅速發展，由較初的1位機發展到現在16位、32位高性能微處理器，還實現了多處理器的多通道處理。另外，通信技術使PLC的應用得到了進一步發展。PLC正在向高集成化、小體積、大容量、高速度、使用方便、高性能和智能化等方向發展。具體表現在以下幾個方面。當I0.0和I0.1或Q4.0和I0.1觸點都接通后，線圈Q4.0才能接通（被激勵），只要其中一個觸點不接通，線圈就不會接通。同一般的微型計算機一樣，CPU也是PLC的核心。PLC中所配置的CPU可分為3類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器（如AMD29W等）。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器，大型PLC大多采用高速位片式微處理器。
目前，小型PLC為單CPU系統，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統，甚至有些PLC中配置了多達8個CPU。對于雙CPU系統，一般一個為字處理器，另外一個為位處理器。字處理器為主處理器，用于執行編程器接口功能，監視內部定時器、掃描時間，處理字節指令以及對系統總線和位處理器進行控制等。位處理器為從屬處理器，主要用于位操作指令和實現PLC編程語言向機器語言的轉換。位處理器的采用，提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實時控制要求。系統存儲器用來存放由PLC生產廠家編寫的系統程序，并固化在ROM內，用戶不能直接更改。它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設計時規定的各項工作。系統程序質量的好壞，在很大程度上決定了PLC的運行。
① 系統管理程序，它主要控制PLC的運行，使整個PLC按部就班地工作。
② 用戶指令解釋程序，通過用戶指令解釋程序，將PLC的編程語言變為機器語言指令，再由CPU執行這些指令。
③ 標準程序模塊與系統調用，包括許多不同功能的子程序及其調用管理程序，如完成輸入/輸出及特殊運算等的子程序，PLC的具體工作都是由這部分程序來完成的，這部分程序的多少決定了PLC性能的高低。
用戶程序存儲器（程序區）和用戶功能存儲器（數據區）總稱為用戶存儲器。用戶程序存儲器用來存放用戶根據控制任務而編寫的程序。用戶程序存儲器根據所選用的存儲器單元類型的不同，可以使用RAM、EPROM（紫外線可擦除ROM）或EEPROM存儲器，其內容可以由用戶任意修改。用戶功能存儲器用來存放用戶程序中使用器件的狀態（ON/OFF）/數值數據等。在數據區中，各類數據存放的位置都有嚴格的劃分，每個存儲單元有不同的地用于直流及交流兩種電源，但通斷頻率低；晶體管輸出型接口有較高的通斷頻率，但是只適用于直流驅動的場合，晶閘管輸出型接口卻僅適用于交流驅動場合。
為了避免PLC因瞬間大電流沖擊而損壞，輸出端外部接線必須采取保護措施：在輸入/輸出公共端設置熔斷器保護；采用保護電路對交流感性負載一般用阻容吸收回路，對直流感性負載使用續流二極管。由于PLC的輸入/輸出端是靠光耦合的，在電氣上完全隔離，輸出端的信號不會反饋到輸入端，也不會產生地線干擾或其他串擾，因此PLC的輸入/輸出端具有很高的可靠性和較強的抗干擾能力。
（3）模擬量輸入接口智能接口模塊是一個獨立的計算機系統模塊，它有自己的CPU、系統程序、存儲器、與PLC系統總線相連的接口等。智能接口模塊是為了適應較復雜的控制工作而設計的，作為PLC系統的一個模塊，通過總線與PLC相連，進行數據交換，如高速計數器工作單元、閉環控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊、溫度控制單元等。PLC還可以選配的外部設備包括編程器、EPROM寫入器、外部存儲器卡（盒）、打印機、高分辨率大屏幕彩色圖形監控系統和工業計算機等。
EPROM寫入器是用來將用戶程序固化到EPROM存儲器中的一種PLC外部設備。為了使調試好的用戶程序不易丟失，經常用EPROM寫入器將用戶程序從PLC內的RAM保存到EPROM中。
PLC可用外部的磁帶、磁盤、存儲盒等來存儲PLC的用戶程序，這種存儲器件稱為外存儲器。外存儲器一般通過編程器或其他智能模塊提供的接口，實現與內部存儲器之間相互傳遞用戶程序。
綜上所述，PLC主機在構成實際硬件系統時，至少需要建立兩種雙向信息交換通道。較基本的構造包括CPU模塊、電源模塊、輸入/輸出模塊。此時，PLC通過不斷地擴展模塊來實現各種通信、計數、運算等功能，通過靈活地變更控制規律來實現對生產過程或某些工業參數的自動控制。
1.6.2 PLC的軟件系統系統程序是由PLC制造廠商設計編寫的，并存入PLC的系統存儲器中，用戶不能直接讀寫與更改。系統程序一般包括系統診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳遞程序、監控程序等。PLC的系統程序有以下3種類型。
（1）系統管理程序

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