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第一编程语言（梯形图）是一种图形编程语言，与多年来工业现场使用的电器控制图非常相似，理解方式也相同，非常适合现场人员学习。 （4） 使用于恶劣的工作环境

采用封装的方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。 （5） 与外部设备连接方便

采用统一接线方式的可坼装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电器规格。

（6） 体积小、重量轻、功耗低。 （7） 性价比高。

（8） 模块化结构，扩展能力强。

根据现场的需要进行不同功能的扩展和组装，一种型号的PLC可用于控制从几个I/O点到几百个I/O点的控制系统。 （9） 维修方便，功能更灵活

程序的修改就以意味着功能的修改，因此功能的改变非常灵活。[10]

3.1.3 PLC的组成

（1）输入寄存器

输入寄存器可按位进行寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由相互如开关量驱动，并保持一个扫描周期。CPU可以读其值，但是不可以写或进行修改。 （2）输出寄存器

输出寄存器的每一位都表明了PLC在下一个时间段的输出值，而程序循环执行开始时的输出寄存器的值，表明的是上一时间段的真实输出值，在程序执行过程中，CPU可以读其值，并作为条件参加控制，还可以修改其值，而中间的变换仅仅影响寄存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。 （3）存储器

存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能修改，PLC要在系统程序的管理下运行。用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。

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（4）CPU单元

CPU单元控制着I/O寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中的程序的解释执行工作，是PLC的大脑。 （5）其他单元接口

其他单元接口用语提供PLC与其他设备和模块进行连接通信的物理条件。[11]

3.1.4 PLC工作原理

CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。CPU的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通讯请求、执行CPU自诊断测试及写输出等等内容。 PLC可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。他意识周而复始的循环扫描并执行由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、

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写输出这几部分的内容。典型的PLC在一个周期中可以完成以下5个扫描过程。

（1）自诊断测试扫描过程。为保证设备的可靠行，及时放映所出现的故障，PLC都具有自监视功能。

（2）与网络进行通讯的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程，配有网络的PLC系统才有通讯扫描过程，这一过程用于PLC之间及PLC与上位计算机或终端设备之间的通信。

（3）用户程序扫描过程。机器处于正常运行状态下，每一个扫描周期内都包含该扫描过程。该过程在机器运行中是否执行是可控的，即用户可以通过软件进行设定。用户程序的长短会影响过程所用的时间。

（4）读输入、写输出扫描过程。机器在正常运行状态下，每一个扫描周期都包含这个扫描过程。该过程在机器运行中是否被执行是可控的。CPU在处理实际输出点，而是在内存中设置了两个映象寄存器：一个为输入映象寄存器，另一个为输出映象寄存器。用户程序所用的输入值是输入映象寄存器的值，运算结果也放在输出映像寄存器。在输入扫描过程中，CPU把实际输入点的状态锁入到输入映像寄存器：在输出扫描过程中CPU把输出映像寄存器的值的输出点。

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3.2 PLC 型号的选择

PLC的种类和规格很多，不同厂家生产的大中小型PLC的结构功能不尽相同, 但它们的基本结构与工作原理大体相同。S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型可编程控制器，其结构紧凑、系列完整、功能完善、具有很高的性价比，可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动控

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制系统。由于有很强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等。

S7-200系列PLC可提供4种不同型号的CPU，根据本系统工艺要求选用了CPU226型的可编程控制器，本机集成24输入16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸，用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能，可完全适应于各种中小型控制系统。

3.3 PLC 的I/O 端口分配表

根据所选PLC 的型号进行I/O 点的端口分配，如表3-1和3-2所示：

表 3-1 输入信号端口分配表

地址号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 符号名称 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 用途 主电动机停止按钮 主电动机起动按钮 摇臂上升起动按钮 摇臂下降起动按钮 主轴箱、立柱、摇臂松开按钮 14

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I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 SB6 SQ1-1 SQ1-2 SQ2 SQ3 SQ4 FR1 FR2 SA 主轴箱、立柱、摇臂夹紧按钮 摇臂上升用行程开关 摇臂下降用行程开关 摇臂夹紧、放松用行程开关 摇臂夹紧用行程开关 立柱夹紧、放松指示用行程开关 M1 电动机过载保护用热继电器 M3 电动机过载保护用热继电器 系统总启动 表 3-2 输出信号端口分配表 地址号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 符号名称 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 YA EL HL1 HL2 HL3 用途 主轴旋转接触器 摇臂上升接触器 摇臂下降接触器 液压泵正主轴箱、立柱、摇臂放松接触器 液压泵反主轴箱、立柱、摇臂夹紧接触器 电磁阀 电源工作状态指示信号灯 立柱松开指示信号灯 立柱夹紧指示信号灯 主电动机旋转指示信号灯 3.4 PLC 的I/O 电气接线图的设计

下图3-1为PLC 的I/O 电气接线图，图中I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、。I0.5、I0.6、I0.7、I1.0、I1.1、I1.2、I1.3、I1.4、I1.5 共用一

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