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另一种是外部电源（或称用户电源），用于传送现场信号或驱动现场执行机构，通常由用户另备。

2.4.5 扩展接口和通信接口

PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而可以实现“机-机”或“人-机”间的对话。

2.4.6 底板或机架

有很多数模块式的PLC都会使用底板或机架，它的作用是可以分为两方面，在电气上，可以实现各模块之间的联系，能够使CPU访问底板上所有的模块；在机械上，可以实现各模块之间的连接，使各模块合为一体。

2.4.7 PLC系统的其它设备

编程设备：编程器在PLC的应用主要是包含开发应用、检测、维护和检查其它部件，目前大多数编程器都是通过计算机软件实现运行。

人机界面：最简单的人机操作接触界面是按钮指示灯等，目前随着科技的发展，使用计算机软件，触屏式的显示界面操作越来越广泛，用计算机来充当人机界面非常普及。

2.4.8 PLC的通信联网

在PLC及其网络中有两种通信：一种是并行通信，另一种是串行通信。并行通信一般在发生在可编程控制器的内部，它指的是PLC中多台处理器之间的通信和PLC中CPU单元与智能模板CPU之间的通信。 这里所谓的通信方法就是存取控制方式和数据传送方式的结合。

PLC的通信联网的功能，是它可以使PLC与PLC 间、PLC与上位计算机以及其他智能设备间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。

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2.5 PLC的工作原理 2.5.1 扫描技术

PLC具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，而PLC则采用循环扫描工作方式。当PLC投入运行后，其工作是以循环扫描的方式来完成的，一般有三个阶段，即：输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。一个扫描周期就是完成以上三个阶段。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行以上三个阶段，一个周期所用时间为：T=(读入时间*输入点数)+(运算速度*程序步数)+(输出时间*输出点数)+自诊断时间 。

2.5.2 输入采样阶段

PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端点和数据，并将它们的状态存入相对应的I/O映象寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段和输出刷新阶段。在这两个阶段中，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入状态和数据发生什么变化，其内容不会变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才能重新写入输入端的新内容。如果输入是脉冲信号，则输入信号的宽度必须要大于一个扫描周期，否则可能会造成信号的丢失。

2.5.3 用户程序执行阶段

依照PLC梯形图程序的扫描原则，一般来说PLC按从左到右、由上而下的步骤顺序来执行。只要指令中涉及输入、输出状态，PLC就会从输入映像寄存器中“读入”采集到的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件的当前状态。然后进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来讲，每一个元件的状态都会随着程序执行过程而变化。其执行程序过程如图2-6所示：

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2-6 PLC执行程序过程示意图

2.5.4 输出刷新阶段

当所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态都在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源来驱动外部负载。由此可见输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行结果，输出锁存器中的数据取决于上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据，而输出端子的接通和断开状态完全取决于输出锁存器。

2.6 PLC的软件系统

PLC的软件是其工作所需要的各种程序的集合，包括系统监控程序和用户程序。 2.6.1 监控程序

系统监控程序是由生产厂家编制，用于管理、协调PLC各部分工作，充分发挥系统硬件功能，方便用户使用的通用程序。监控程序通常固化在ROM中，一般具有如下功能：

（1）系统配置登记及初始化：系统程序在PLC上电或复位时先对各模块进行登记、分配地址、作初始化，为系统管理及运行做好准备；

（2）系统自诊断：对CPU、存储器、I/O模块、电源进行故障诊断测试，发现异常则停止执行用户程序，显示故障代码；

（3）命令识别与处理：系统程序不断地监视键盘，接收操作命令并加以解释，按

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指令完成相应的操作，并显示结果；

（4）用户程序编译：系统编译程序对用户编写的工作程序进行翻译，变成CPU可识别执行的指令码程序，存入用户程序存储器；对用户输入的程序作语法检查，发现错误便返回并提示；

（5）模块化子程序及调用管理：厂家为方便用户编程提供了一些子程序模块，需要时只需按调用条件调用。

2.6.2 用户程序

用户程序又称为应用程序，由用户根据控制需要用PLC的编程语言（梯形图、指令表、高级语言、汇编语言）编制而成。

同一厂家生产的同一型号PLC，其监控程序相同。但不同用户，不同的控制对象其用户程序不同。软件系统与硬件系统结合就构成了PLC系统。

2.7 PLC的编程语言

用户程序是PLC的使用者针对具体控制对象编制的程序。在小型PLC中，用户程序有三种形式：梯形图、指令表和状态转移图（SFC）。

2.7.1 梯形图语言

梯形图语言是以继电器控制系统中常用的接触器、继电器梯形图为基础，从而演变出来，它与继电器控制系统的原理图相呼应。PLC的梯形图与继电器控制系统的梯形图的基本思想是统一的，区别就在于使用符号和表达方式。梯形图中常用

和

图形符号分别表示PLC编程元件的闭合和断

开触点；用 （ ） 表示它们的线圈，这些图形直观易懂。

梯形图的设计应注意到以下三点：

（1）梯形图按照从左到右、由上而下的次序排列。所有逻辑行（或称梯级）都起始于左母线，接下来是触点的串联或并联，最后是线圈；

（2）梯形图中每个梯级流过都是“概念电流”，从左方流向右方，其两端不存在电源。所谓的“概念电流”就是为了形象地表达用户程序执行过程中应满足线圈接通的条件；

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（3）输入寄存器用来接收外部输入信号，不能用PLC内部其它继电器的触点来驱动。所以，梯形图中只有输入寄存器的触点，而没有其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，就会输出信号，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。

2.7.2 指令表语言

指令表语言是一种类似于计算机中的助记符语言，它是PLC最为基础的编程语言。所谓的指令表编程，就是用一个或几个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能。PLC的指令分为基本逻辑指令、步进顺控指令和应用指令。指令表比汇编语言易懂易学，很多指令组成的程序就是一个指令语句表。其中每一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。

2.7.3 状态转移图语言

状态转移图（SFC）语言是一种较新的编程语言。它的作用是用顺序功能流程图来表达一个顺序控制过程。SFC可以对一个控制过程进行控制，并显示该过程的状态。将用户应用的逻辑分成状态和转移条件，来代替一个长的梯形图程序。这些状态和转移条件的显示使用户可以看到在某个给定时间中机器处于什么状态。

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