西門子軟件6AV63812BK074AV0

    3、可編程序控制器及其有關的外圍設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。    PLC的外部設備主要是指控制系統中的輸入輸出設備，其中輸人設備是對系統發出各種控制信號的主令

與所有小型機一樣，CPM1A系列PLC采用整體式結構， 內部由基本單元、電源、系統程序區、用戶程序區、輸入/輸出接口、I/O擴展單元、編程器接口及其它外部設備組成。

1．基本單元

CPM1A系列整體式PLC的基本單元又稱主機單元，內含CPU，可以單獨使用，是PLC控制系統*的部分，其外部連接口主要有I/O接線端子、各種外連插座或插槽，以及各種運行信號指示燈等部分。I/O接線端子可直接用來連接控制現場的輸入信號（開關、按鈕等）和被控執行部件（接觸器、電磁閥等），總的I/O端子數量就稱I/O點數，CPM1A系列整體式CPU可分作10點、20點、30點、40點。

在CPM1A系列PLC主機面板上有兩個隱藏式插槽。一個是通訊編程器插槽，插接手持式編程器即可進行編程和現場調試，或配接一個適配器RS-232即可與個人計算機（PC機）連接，在Windows系統平臺下可直接用梯形圖進行編程操作，大大改進了編程環境，并可以進行實時監控和調試。另一個是I/O擴展插槽，可用于連接I/O擴展單元。

CPU主機面板上設有若干LED指示燈，其燈亮、閃爍表示單元狀態見表4-1：

表4-1   CPU主機面板LED指示燈狀態指示

2．I/O擴展單元

I/O擴展單元主要用于增加PLC系統的I/O點數以滿足實際應用的需要，I/O擴展單元與CPU單元相似，體積稍小。它沒有CPU，不能單獨使用，只有I/O擴展插槽而沒有通信編程器插槽。在它的左右兩側設有I/O連接插座，當CPU單元需要擴展I/O點數時，可直接采用帶扁平電纜的插頭連接即可。輸入、輸出端子分別連接輸入或輸出電路，其對應LED顯示燈亮、滅分別表示輸入或輸出的接通狀態。擴展單元的I/O點數分別為12點/8點，只有I/O為30點和40點的CPU單元才能擴展，且多連接3個I/O擴展單元。

3．編程器

CPM1A系列小型機可采用多種編程設備進行編程，在現場調試和編程比較常用的是手持式編程器。這種編程器體積小、結構緊湊、便于攜帶。它通過連接電纜直接插入編程器槽，在距主機一定距離處即可進行編程。利用手持式編程器可進行用戶程序的輸入，修改，調試以及對系統運行情況進行監控等操作。手持式編程器只能用助記符號指令輸入程序，而不能直接顯示梯形圖。

CPM1A系列PLC也可以采用計算機進行編程和實時監控，OMRON公司SYSMAC C系列PLC配備編程軟件CX-Programmer。

西門子軟件6AV63812BK074AV0PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器(即硬件繼電器)，而是在軟件中使用的編程元件。每一編程元件與PLC存儲器中元件映像寄存器的二個存儲單元相對應。以輔助繼電器為例，如果該存儲單元為0狀態，梯形圖中對應的編程元件的線圈“斷電”，其常開觸點斷開，常閉觸點閉合，稱該編程元件為0狀態，或稱該編程元件為OFF(斷開)。該存儲單元如果為1狀態，對應編程元件的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱該編程元件為l狀態，或稱該編程元件為ON(接通)。

    2)根據梯形圖中各觸點的狀態和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的ON/OFF狀態，稱為梯形圖的邏輯解算。邏輯解算是按梯形圖中從上到下、從左至右的順序進行的。解算的結果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據輸入映像寄存器中的值，而不是根據解算瞬時外部輸入觸點的狀態來進行的。

    3)梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點均可以無限多次地使用。

    4)輸入繼電器的狀態地取決于對應的外部輸入電路的通斷狀態，因此在梯形圖中不能出現輸入繼電器的線圈。

 = 1 * GB3 ① 本系統為液位的雙位控制系統。液位可分四段設定和顯示，在低液位時自動啟泵，當液位到達設定值時自動停泵。

 = 2 * GB3 ② 采用IL/ILC分支指令，通過0008旋鈕實現手動/自動兩種功能的選擇，當0008旋鈕閉合時，自動指示燈亮，系統執行IL/ILC分支內程序，完成自動監控；當0008旋鈕打開時，手動指示燈亮，系統執行分支外程序，通過0010、0011旋鈕實現手動啟泵、停泵。

 = 3 * GB3 ③ 液位由0004~0007旋鈕分低、較低、較高、四段設采用內部閃爍內標1902，以1S為周期閃爍；若液位到達設定值時，自動停泵，并設置電子音響報警，報警聲設計為響3S停2S，循環30S后自停，或在30S內按0009確認按鈕停音響，指示燈傳平光。電子音響報警和泵的啟停同樣考慮液位的波動影響，設計時采用KEEP保持指令和DIFU微分指令聯合使用。

 西門子6AV63812BF074AV0= 6 * GB3 ⑥ *開車時，液位低于或高于低液位時，需先手動啟泵，再切換成自動運行；或*入試驗方式，按低液位試驗按鈕啟動料泵，再進入自動運行方式。

 PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗*力，平均*時間達到數萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業生產現場，PLC大用戶*為較可靠的工業控制設備之一。 

  5．系統的設計、安裝、調試工作量少 

    PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。 

    PLC的梯形圖程序可以用順序控制設計法來設計。這種編程方法很有規律，很容易掌握。對于復雜的控制系統，如果掌握了正確的設計方法，設計梯形圖的時間比設計繼電器系統電路圖的時間要少得多。 

    可以在實驗室模擬調試PLC的用戶程序，輸入信號用小開關來模擬，可通過PLC發光二極管觀察輸出信號的狀態。完成了系統的安裝和接線后，在現場的統調過程中發現的問題一般通過修改程序就可以解決，系統的調試時間比繼電器系統少得 

  6．修工作量小，修方便 

    PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執行機構發生故障時，可以根據PLC上的發光二極管或編程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。 

  7．體積小，能耗低 

    對于復雜的控制系統，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PIC的體積僅相當于幾個繼電器的大小，因此可將開關柜的體積縮小到原來的l/2~1/10。 

    PLC控制系統的配線比繼電器控制系統的少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少很多安裝接線工時，加上開關柜體積的縮小，可以節省大量的費用。

所謂程序編制，就是用戶根據控制對象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個控制要求描述出來的過程。PLC較常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯合使用。

1） 梯形圖（語言）

梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動合、動斷觸點、線圈以及串、并聯等術語和符號，根據控制要求聯接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關系的圖形，直觀易懂。

梯形圖中常用        圖形符號分別表示PLC編程元件的動合和動斷觸點；

用 （ ） 表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號及標注的字母或數加以區別。觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網絡，用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網絡編號，允許以網絡為單位給梯形圖加注釋。

    梯形圖的設計應注意到以下三點：

    ①梯形圖按從左到右、自上而下地順序排列。每一邏輯行（或稱梯級）起始于左母線，然后是觸點的串、并聯接，后是線圈。

    ②梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個“概念電流”只是用來形象地描述用戶程序執行中應滿足線圈接通的條件。

    ③輸入寄存器用于接收外部輸入信號，而不能由PLC內部其它繼電器的觸點來驅動。因此，梯形圖中只出現輸入寄存器的觸點，而不出現其線圈。輸出寄存器則輸出程序執行結果給外部輸出設備，當梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅動輸出設備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現。輸出寄存器的觸點也可供內部編程使用。

2）指令語句表

    指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC程序的語言，它類似于計算機的匯編語言，但比匯編語言易懂易學，若干條指令組成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分組成。

下例為PLC實現三相鼠籠電動機起/停控制的兩種編程語言的表示方法：

式卻與微機有很大不同。
   微機一般采用等待命令的工作方式工作。
   PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環掃描的方式進行工作的。每一次循環掃描所用的時間稱為一個掃描周期。 
   對每個程序，CPU從*條指令開始執行，按順序逐條地執行指令做周期性的程序循環掃描，如果無跳轉指令，則從*條指令開始逐條順序執行用戶程序，直至結束又返回*條指令，如此周而復始不斷循環。 
   PLC在每次掃描工作過程中除了執行用戶程序外，還要完成內部處理、輸入采樣、通信服務、程序執行、自診斷、輸出刷新等工作。PLC工作的全過程包括三個部分，即上電處理、掃描過程和出錯處理。PLC工作的全過程可用圖4所示的運行框圖來表示。
   PLC通電后，CPU在系統程序的控制下*行內部處理，包括硬件初始化、I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設定及其他初始化處理等工作。 
    PLC有很強的自診斷功能，PLC每掃描一次執行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常，如電源檢測、內部硬件是否正常、程序語法是否有錯等。如檢查出異常時，CPU面板的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼；CPU能根據錯誤類型和程度發出信號，甚至進行相應的出錯處理，使PLC停止掃描或強制變成STOP狀態。
   PLC運行正常時，掃描周期的長短與用戶應用程序的長短、CPU的運算速度、I/O點的情況等有關。通常用PLC執行1KB指令所需時間來說明其掃描速度（一般1-10ms/KB）。值得注意的是，不同指令執行時間是不同的，故選用不同指令所用的掃描時間將會不同。若用于高速系統要縮短掃描周期時，可從軟硬件上同時考慮。PLC周期性循環掃描工作方式