LC'>PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同， 1、中央处理单元(CPU)是LC'>PLC的控制中枢。它按照LC'>PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当LC'>PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高LC'>PLC的可*性，近年来对大型LC'>PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 2、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
LC'>PLC常用的存储器类型 （1）RAM（RandomAssessMemory）这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。 （2）EPROM（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。（3）EEPROM(ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory)这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。
LC'>PLC存储空间的分配 虽然各种LC'>PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据LC'>PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域： （1）系统程序存储区 （2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等） （3）用户程序存储区系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该LC'>PLC的性能。 系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。 （1）I/O映象区：由于LC'>PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据，这些单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit），一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16个bit）。因此整个I/O映象区可看作两个部分组成：开关量I/O映象区；模拟量I/O映象区。 （2）系统软设备存储区：除了I/O映象区区以外，系统RAM存储区还包括LC'>PLC内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在LC'>PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当LC'>PLC断电时，数据被清零。 1）逻辑线圈与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器。另外，不同的LC'>PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。 2）数据寄存器与模拟量I/O一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字(16bits)。另外，LC'>PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同的功能。 3）计时器 4）计数器 用户程序存储区 用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的LC'>PLC，其存储容量各不相同。 3、电源 LC'>PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此LC'>PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在 10( 15)范围内，可以不采取其它措施而将LC'>PLC直接连接到交流电网上去。
七.LC'>PLC的工作原理 最初研制生产的LC'>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： （1）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）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。 （2）LC'>PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，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，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除二者之间由于运行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LC'>PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，LC'>PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，LC'>PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。 1、扫描技术当LC'>PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，LC'>PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 （1）输入采样阶段 在输入采样阶段，LC'>PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 （2）用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，LC'>PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在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，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，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排在其上面的程序起作用。 （1）输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，LC'>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锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是LC'>PLC的真正输出。 2、LC'>PLC的I/O响应时间 为了增强LC'>PLC的抗干扰能力，提高其可*性，LC'>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，LC'>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LC'>PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，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。所谓I/O响应时间指从LC'>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
八.LC'>PLC的I/O系统 1、I/O寻址方式 LC'>PLC的硬件结构主要分单元式和模块式两种。前者将LC'>PLC的主要部分(包括I/O系统和电源等)全部安装在一个机箱内。后者将LC'>PLC的主要硬件部分分别制成模块，然后由用户根据需要将所选用的模块插入LC'>PLC机架上的槽内，构成一个LC'>PLC系统。不论采取哪一种硬件结构，都必须确立用于连接工业现场的各个输入/输出点与LC'>PLC的I/O映象区之间的对应关系，即给每一个输入/输出点以明确的地址确立这种对应关系所采用得方式称为I/O寻址方式。 I/O寻址方式有以下三种： （1）固定的I/O寻址方式这种I/O寻址方式是由LC'>PLC制造厂家在设计、生产LC'>PLC时确定的，它的每一个输入/输出点都有一个明确的固定不变的地址。一般来说，单元式的LC'>PLC采用这种I/O寻址方式。 （2）开关设定的I/O寻址方式这种I/O寻址方式是由用户通过对机架和模块上的开关位置的设定来确定的。 （3）用软件来设定的I/O寻址方式这种I/O寻址方式是有用户通过软件来编制I/O地址分配表来确定的
LC'>PLC程序设计语言介绍 在LC'>PLC中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在LC'>PLC中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。 根据LC'>PLC应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言是：梯形图程序设计语言；布尔助记符程序设计语言（语句表）；功能表图程序设计语言；功能模块图程序设计语言；结构化语句描述程序设计语言；梯形图与结构化语句描述程序设计语言；布尔助记符与功能表图程序设计语言；布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。 1、梯形图（LadderDiagram） 程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。 在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是：（1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性； （2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习； （3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（PowerFLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待； （4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。 2、布尔助记符（BooleanMnemonic） 程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。 布尔助记符程序设计语言具有下列特点： （1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点； （2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计； （3）与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。 3、功能表图（SepuentialFunctionChart） 程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。 功能表图程序设计语言的特点是： （1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通； （2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间； （3）常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合； （4）只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。功能表图来源于佩特利（Petri）网，由于它具有图形表达方式，能较简单和清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存有的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模，在模型的基础上能直接编程，所以，得到了文泛的应用。近几年推出的LC'>PLC和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。关于佩特利（Petri）网的一些基本概念，我在以后有机会时再介绍给各位，以有助于对功能表图的进一步理解。 4、功能模块图（FunctionBlock） 程序设计语言功能模块图程序设计语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。它有若干个输入端和输出端，通过软连接的方式，分别连接到所需的其它端子，完成所需的控制运算或控制功能。功能模块可以分为不同的类型，在同一种类型中，也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所差别，例如，输入端的数量、输入信号的类型等的不同使它的使用范围不同。由于采用软连接的方式进行功能模块之间及功能模块与外部端子的连接，因此控制方案的更改、信号连接的替换等操作可以很方便实现。 功能模块图程序设计语言的特点是： （1）以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易； （2）功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，有较好的易操作性； （3）对控制规模较大、控制关系较复录的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此，编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少； （4）由于每种功能模块需要占用一定的程序内存，对功能模块的执行需要一定的执行时间，因此，这种设计语言在大中型LC'>PLC和集散控制系统的编程和组态中才被采用。 5、结构化语句（StructuredText） 描述程序设计语言结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的LC'>PLC系统中，常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。 结构化程序设计语言具有下列特点： （1）采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算； （2）需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高，普通电气人员无法完成。 （3）直观性和易操作性等性能较差； （4）常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。部分LC'>PLC的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言，它与助记符程序设计语言相似，对程序的步数有一定的限制，同时，提供了与LC'>PLC间的接口或通信连接程序的编制方式，为用户的应用程序提供了扩展余地。
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