内容发布更新时间 : 2024/5/18 17:30:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
（2）程序执行阶段
程序执行阶段又称程序处理阶段，是PLC对程序按顺序进行执行的过程。在程序执行阶段，PLC根据用户输入的程序，从第一条指令开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。而且只有输入映像寄存器区存放的输入采样值不会发生变化，其他各种数据在输出映像寄存器区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能随着程序的执行而变化。前面执行的结果可能被后面的程序所用到，从而影响后面程序的执行结果，而后面执行的结果却不可能改变前面的扫描结果，只有到下一个扫描周期再次扫描前面程序的时候才有可能起作用。但是，在扫描过程中若遇到程序跳转指令，就会根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器中“读入”上一阶段存入的对应输入端子状态。从输出映像寄存器“读入”对应输出映像寄存器的当前状态。然后进行相应的运算，运算结果存入元件映像寄存器中。对于元件映像寄存器来说，每一个元件都会随着程序执行的过程而改变。当最后一条控制程序执行完毕后，就转入输出刷新阶段。
输 入 映 像 寄存 器 输 出 映像 寄存 器 用户输出设备 用 户 输 入 社 备 输 入 端 子 输 入 锁 存 器 读 程 序 执 行 写 读 输 出 锁 存 器 输 出 端 子
输 入 采 图样 阶 段 程序执行阶段 输 出 刷 新 阶 段 图2.2扫描全过程
（3）输出刷新阶段
当所有的指令执行完后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态都会转存到所存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载，这就形成PLC的实际输出。
输入采样、程序执行和输出刷新这三个阶段构成PLC的一个工作周期，由
此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。实际上，除了进行以上阶段的计算处理外，PLC还要进行各种自诊断并与编程工具通信。 2.4.3 PLC对输入、输出的处理规则
PLC 与继电器控制系统对信息的处理方式不同，PLC以扫描的方式处理信息，它是顺序地、连续地、循环地逐条执行程序，在任何时刻它只能执行一条指令，即以“串行”方式进行工作。因此在考虑PLC的输入、输出直接的关系时，应充分注意它的周期扫描工作方式。在用户程序执行阶段对输入、输出的处理必须遵守以下规则：
（1）输入映像寄存器的内容，由上一个扫描周期输入端子的状态所决定。 （2）输出映像寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行结果所决定。 （3）输出锁存器的状态，由上一次输出刷新期间输出映像寄存器的状态所决定。
（4）输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存器来决定。
（5）执行程序时所用的输入、输出状态值，区用于输入、输出映像寄存器的状态。
尽管PLC采用周期循环扫描工作方式，而产生输入、输出响应滞后的现象，但只要使其一个扫描周期足够短，采样频率足够高，足以保证输入变量条件不变，即如果在第一个扫描周期对某一个输入变量的状态没有捕捉到，保证在第二个扫描周期执行程序时使其存在。这样完全符合实际系统的工作状态。扫描周期的长短和程序的长短有关，和每条指令执行时间长短有关，而后者又和指令的类型及CPU的主频即时钟有关。一般来说，PLC的扫描周期均小于50～60ms。
2.5 可编程控制器系统与继电接触器系统工作原理的差别
继电器控制装置采用硬扩建并行运行的方式，在执行过程总，如果某一个继电器的线圈通电，那么该继电器所有的常开常闭触电，无论处在控制线路的什么位置，都会立即动作；其常开触电闭合，常闭触电断开。而PLC由于指令的分时扫描执行，同一个器件的线圈工作和它的各个触电的动作并不同时发生，只有CPU扫描到该点时才会动作，这就是接触器系统的并行工作方式和PLC的串行
工作方式的差别。两者比较PLC系统具有如下的特点： （1）灵活性和扩展性
继电接触器控制系统是由继电器等低压电器采用硬件接线实现的，比较复杂，且由于继电器触点数目有限，其灵活性和扩展性差；PLC系统是由软件和硬件组成的，通过编程来实现要求的功能，要改变控制功能，只需改变程序，故也称“软接线”，而且外围连线少，体积小，其软继电器的触点理论上可使用无限次，因此其灵活性和扩展性极好。 （2）可靠性和可维护性
继电接触器控制系统有大量的机械触点，其接通断开会受到电弧的损坏和机械磨损，接线多，寿命短，可靠性和可维护性差；PLC系统采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，寿命长，并且具有自检和监测功能，方便了现场的调试和维护。 （3）控制速度和稳定性
继电接触器系统是靠触点的机械动作实现控制，其工作频率低，触点的开合动作一般在几十毫秒，且机械触点还会出现抖动现象；PLC系统由程序指令控制半导体来实现，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微妙级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动现象。 （4）延时的可调性与精度
继电接触器控制系统靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，精度不高，易受环境温度和湿度的影响，调整时间困难；PLC系统用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，不受环境影响，精度高，可根据需要设定定时值，定时精度小于10ms。 （5）设计与施工
用继电接触器来实现一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长修改困难，工程越大这一问题就月突出；用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工与控制程序的设计可以同时进行，周期短，调试和修改都很方便。 （6）系统价格
继电接触器单件价格便宜，PLC价格较高，但若将维护、改造、故障造成的
损失等因素一起考虑，使用PLC系统相对来说更便宜。
2.6 西门子S7-200系列可编程控制器
2.6.1 S7—200系列的PLC的硬件资源
S7—200系列PLC属于小型可编程控制器，紧凑到一体化结构，内设有电源和集成I/O接口。其自带RS-485通信接口，最多可扩展32个模块，可用于代替 和简单控制场合，也可用于比较复杂的自动控制系统。S7-200系列PLC提供CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226共5种不同型号的CPU。它们的内部芯片基本相同，只是时间安装的输入、输出及通信接口数量不同。每种CPU有交流220V供电，继电器输出和直流24V供电，晶体管输出两种方式。本次设计选用CPU226型号，共有24个输入点（I0.0~I0.7、I1.0~I1.7、I2.0~I2.7）和16个输出点（Q0.0~Q0.7、Q1.0~Q1.7）。 2.6.2 S7—200的扩展模块
S7—200提供了各种类型不同规格的扩展模块，S7—200PLC的接口模块有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。 （一）数字量模块
S7—200主机的输入、输出点数不能满足控制的需要时，可以选配各种数字量模块来扩展，数字量模块有数字量输入模块、数字量输出模块和数字量输入/输出模块。
1、数字量输入模块（EM221）
数字量输入模块的每个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号（ON/OFF），典型的输入设备有：按钮、限位开关、选择开关、继电器等。每个输入点与一个且仅与一个输入电路相连，通过输入接口电路把现场开关信号变成CPU能接收的标准电信号，数字量输入模块可分为直流输入模块和交流输入模块，以适应实际生产中输入信号电平的多样性。 （1）直流输入模块（EM221）
直流输入模块（EM221 8×DC24V）有8个数字量输入端子，8个数字量输
入点分成两组。1M、2M是两组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V电源。如图2.3
1M01232M4567
图2.3 直流输入模块端子接线图
（2）交流输入模块（EM221）
交流输入模块（EM221 8×AC120V/230V）有八个分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用两个接线端子，它们各自使用1个独立的交流电源，这些交流电源可以不同相。如图2.4
ONONO4N41N1N15N5N52N2N23N3N36N6N67N7N7
图2.4 交流输入模块端子接线图
2、数字量输出模块（EM222）
数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON/OFF）负载，典型的负载包括：继电器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。每一个输出点与一个且