扬州大学本科生毕业设计（论文）

以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，

5.通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

1.2 PLC的基本结构

PLC可编程序控制器主机的硬件电路由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、电源等五部分组成。

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从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

1.中央处理器

CPU是可编程序控制器的控制中心，在系统监控下工作，承担将外部输入信号的状态写入输入映像寄存器区域，然后将结果送到输出映像寄存器区域。CPU常用的微处理器有通用型微处理器、单片机和位片式计算机等。小型PLC的CPU多采用单片机或专用CPU；大型PKC的CPU多采用位片式结构，具有高速数据处理能力。

2.存储器

可编程序控制器的存储器由只读存储器ROM和随机存储器RAM两大部分构成。只读存储器ROM用以存放系统程序；中间运算数据和用户程序存在随机存储器RAM中，断电时，中间运算数据和用户程序保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。

3.基本I/O接口电路 1) 输入接口单元

PLC内部输入电路的作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光耦电路送至PLC内部电路。输入

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电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.1s~15ms之间。多数PLC的输入接口单元都相同，通常有两种类型。一种是直流输入；另一种是交流输入。

2) 输出接口单元

PLC输出电路用来将CPU运算的结果变换成一定形式的功率输出，驱动被控负载（电磁铁、继电器、接触器线圈等）。PLC输出电路结构形式分为继电式、晶体管式和晶闸管输出型三种。

3) 公共端点

通常将一组PLC输入/输出电路公共端与PLC内部连在一起，以减少PLC外部接线。比如PLC一般以3、4个输出接点为一组，在PLC内部连成一个输出公共端，公共端点之间是绝缘隔离的。分组后，不同组的负载可以采用不同的驱动电源。

4.接口电路

PLC接口电路分为I/O扩展接口电路和外设通信接口电路两大类。 1)I/O扩展接口电路

I/O扩展电路用于连接I/O扩展单元，可以用来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。I/O扩展接口电路采用并行接口和串行接口两种电路形式。

2)外设通信接口电路

外设通信接口电路用于连接手持编程器、其他图形编程器和文本显示器等，并能组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡同通过RS-485接口与电缆和计算机连接可以实现编程、监控、联网等功能。

5.电源

PLC内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（5V直流）。当输入端子为非干接点（无源接点）结构时，为外部输入元件提供24V直流电源（仅供输入端子使用）。

1.3 PLC的特点

1.可靠性高，抗干扰能力强； 2.通用性高，使用方便； 3.程序设计简单，易学，易懂；

4.采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；

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5.系统设计周期短；

6.安装简便，调试方便，维护工作量小；

1.4 PLC的工作原理

扫描工作方式

PLC的工作原理和计算机的工作原理基本上一致。但是工作方式有所不同，计算机采用的是等待命令的工作方式，而PLC采用循环扫描的工作方式。

PLC有运行（RUN)与停止（STOP)两种工作方式。处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。当处于运行工作模式时，PLC要进行内部处理、通信服务、输入处理、执行程序和输出处理的操作，然后按上述过程循环扫描工作。PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。

循环扫描的工作方式是PLC的一大特点，也可以说PLC是“串行”工作的，这种传统的继电器控制系统“并行”工作有本质的区别，PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。

1.5 PLC的主要性能指标

可编程控制器的种类很多，用户服务可以根据控制系统的具体要求选择不同技术性能指标的PLC。可编程控制器的技术性能指标主要有以下几个方面： 1.I/O点数

可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和，又称主机的开关量I/O点数。它是描述PLC大小的一个重要参数。 2.存储容量

PLC的存储器由系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。 3.扫描速度

可编程控制器采用循环扫描工作方式。扫描速度与周期成反比。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。 4.指令系统

指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功能

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就越强，但掌握应用也相对较复杂。用户应根据实际控制要求选择合适指令功能的可编程控制器。 5.可扩展性

小型PLC的基本单元（主机）多为开关量I\\O接口，各厂家在PLC基本单元的基础上大力发展模拟量处理、高速处理、温度控制、通信等智能扩展模块。智能扩展模块的多少及性能也已成为衡量PLC产品水平的标志。

6.通信功能

通信有PLC之间的通信和PLC与计算机或其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块、通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也成为PLC产品水平的重要衡量指标之一。

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2 硬件设计

2.1 CPU226介绍

S7--200系列PLC有CPU21X和CPU22X两代产品，CPU21X系列PLC现在已经很少用，CPU22X系列PLC用得较多，CPU22X型PLC有CPU222、CPU224、CPU226四种基本型号。

CPU226具有24输入、16输出，共计40个数字量I\\O点，13KB程序和数据存储空间。可以连接7个扩展模块，最大扩展248路数字量I\\O或35路模拟量I\\O点，也有高速计数和高速输出端，同时增加了通信口的数量，使其通信能力大大增强。

1.CPU226系统的外形结构中各部分的名称及作用

1) 输入端子。输入24点共26个接线端子，名称为I0.0--I0.7、I1.0--I1.7、I2.0--I2.7和公共端子1M、2M。用于连接主令信号及检测信号，如启停按钮、行程开关、传感器等，与PLC内部的输入位存储器相对应。

2) 传感器电源端子。接线端子两个，名称为24V、0V，是PLC提供给传感器的电源。

3) 输入状态指示灯。当输入信号由0变1后对应指示灯亮。 4) 状态指示灯。PLC状态指示灯用于显示电源、运行、停止等。

5) 通信口。用于通过通信电缆与上位计算机、其它PLC、变频器或自控仪表连接。 6) 输出状态指示灯。用于显示输出信号的工作状态。

7) PLC工作电源输入端。电源输入端接线端子3个，名称为L+、M、COM。输入为110--240V的交流电。

8) 输出端子。输出16点共19个接线端子，名称为Q0.0--Q0.7、Q1.0--Q1.7和公共端1L、2L、3L。用于连接被控对象，如接触器、电磁阀、信号灯等。与PLC内部的输出位存储器相对应。

9) 扩展模块。当PLC本身的点数不够用时，可通过扩展接口连接扩展模块来完成不同的任务，如数字量和模拟量控制模块。

10) 存储器卡。该卡位可以选择安装扩展卡。如EEPROM存储卡、电池和时钟卡。

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