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3）日本的PLC产品

日本的小型PLC具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。其在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70%的份额。

PLC在业内有着不尽相同的分类原则，但是对于PLC的分类认识大致都可以从两个方面来进行界定。一方面可以根据PLC不同的发展历史所形成的技术特色进行划分，另一方面也可以根据PLC在工业现场中的应用范围及PLC本身的硬件条件进行区别，因此本书将从以上两个方面对PLC的分类进行介绍。1.按流派分

追溯PLC的发展历史可以看到，世界上200多家PLC厂商，400多种PLC产品大体可以按地域分成三个流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，还有一个流派是日本产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离的情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC上。美国和欧洲以大中型PLC而闻名，而日本则以小型PLC著称。同一地区的产品相互借鉴的比较多，相互影响比较大，技术参透比较深，面临的主要市场相同，用户要求接近，这就使得同一地域的PLC产品表现出比较多的相似性。下面就根据PLC三大技术派别分别介绍以上三种PLC技术概况。

以上两个主要原因，使得PLC的I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢得多，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响应时间是指从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。其

3）输出刷新阶段这两个例子说明：同样的若干梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，也可以看到：采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别，当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么两者之间就没有什么区别了。

一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断和通信等

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映像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PLC的真正输出个程序的异同。这两段程序执行的结果完全一样，但在PLC中执行的过程却不一样。程序1只用一次扫描周期，就可完成对输出线圈“%M4”的刷新；而程序2要用四次扫描周期，才能完成对输出线圈“%M4”的刷新。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强和编程简单等特点。PLC在工业自动化控制，特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来是无法取代的。

1.4 PLC控制的基本工作原理在输入采样阶段，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映像区中的相应单元内。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映像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

PLC具有计算机的许多特点，但是其工作方式却与计算机有着很大的不同。计算机在工作过程中使用的是中断的形式，而PLC采用的主要工作方式是“循环描扫”，这是PLC工作原理中重要的一个工作形式。

当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，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段

第二阶段：PLC 的容量有所扩展，I/O点数从 512点扩至1024点，用户程序存储区容量扩展到8KB以上，速度也有提高，扫描速度达到5～6ms/KB，指令功能除了基本的逻辑运算、计时和计数外，还增加了算术运算指令、比较指令，以及模拟量处理指令等，输入／输出类型也由纯开关量I/O扩展为带模拟量的I/O，编程语言除了使用语句表外，还可以使用梯形图编程语言。

第三阶段：进入20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅

PLC发明之前，在工业控制的顺序控制领域内，常采用诸如继电器、鼓式开关、纸带阅读器等机械、电气式器件作为控制元件，尤其是控制继电器，在离散制造过程控制领域内，成

1）标准触点指令 标准触点指令是相对于立即触点指令而言的，关于它们的区别将在后面介绍立即触点指令时再详细介绍。可编程序控制器的功能是不断变化的。初，其产品名称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），主要用于顺序控制，替代传统的继电接触控制系统。虽然它采用了计算机的设计思想，但是实际上它只能进行逻辑运算。随着微处理器技术的发展，其功能不断完善和加强，现在的可编程序控制器已具备了算术运算、模拟量控制、过程控制，以及远程通信等强大功能。因为早期的可编程序逻辑控制器已不能描述其多功能的特点，所以1980年，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufacturers Association）给它起了一个新的名称“可编程序控制器”（Programmable Controller，PC）。但是国内已将PC作为个人计算机（Personal Computer）的代名词，为加以区别，因此国内仍沿用PLC表示可编程序控制器。

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（1）装入和输出指令（LD、LDN、=）：LD、LDN和=分别是装入常开指令、装入常闭指令和原型输出指令的STL语言符号。LD和LDN分别是常开和常闭触点（关于常开和常闭触点的概念请参考2.3.2节中数字量输入内容）的输入指令，用于读取输入映像存储器中的某一位，该位状态反映了连接在PLC上开关量输入点的某个按钮、开关传感器或执行机构的开关状态。“=”是输出指令，能将逻辑运算结果存入输出映像存储器中的某一位，该位用于控制与PLC输出点相连的某个按钮、开关传感器或执行机构的开关状态。LD、LDN和=指令的格式如

由图2-7可以看出，LAD和FBD指令都是图形化的指令，指令数目较少，而STL指令类似于汇编语言指令，指令繁多。另外，实际应用中STL语言可以实现一些LAD和FBD语言无法实现的功能。本书将以梯形图（LAD）语言为主，简介S7-200CN PLC的指令和程序设计方

下面是一个获取数据地址指针的指令实例。如2.1节所介绍的，S7-200CN PLC有梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语言表（STL）3种编程语言，每种语言指令书写方法各不相同，没有严格的对应关系。图2-7以位逻辑指令为例展示了LAD、FBD和STL语言指令间的差别。

其中，MOVD是双字（32位二进制数）数据传输指令，其功能是将个操作数（源操作数）传送给第二个操作数（目标操作数）；该指令的作用是将L区中地址为190的字节的32位物理地址传送给累加器AC1。需要注意的是，指令中的LB190改写成LW190和LD190并不影响运行结果，因为LB190、LW190和LD190的物理地址是完全相同的。S7-200CN PLC有丰富的指令，并且其指令及程序执行过程与一般计算机的差别比较明显，为了使读者更容易掌握S7-200CN PLC的指令和程序设计方法，本节将首先介绍一下S7-200CN PLC指令和编程元件，然后再简单介绍S7-200CN PLC程序执行过程。

S7-200CN PLC指令集包括如下指令：位逻辑、时钟、通信、比较、转换、计数器、浮点数计算、整数计算、中断、逻辑运算、传送、程序控制、移位/循环、字符串、表、定时器、调用子程序和库指令等

下面强调一下逻辑地址和物理地址的区别。正如2.2.2节介绍的，S7-200 PLC的数据区在逻辑上划分为13个存储区域（如I、Q、V和M等），每一个存储区域的存储单元都有一个对应于该区域的逻辑地址，如“LB190”中数字“190”表示L区第190个字节，这里的“190”是逻辑地址。另外，13个存储区域本身又属于S7-200 PLC物理存储器的一部分，因此13个存储区域中所有的存储单元又有一个唯一的对应于物理存储器的物理地址。&LB190中“&”的作用就是取L区中第190个字节单元的32位物理地址。

字节、字和双字的地址格式为：F.a.b。PLC程序由指令构成，若指令需要处理数据，那么准确地找到数据是程序运行正确的关键。而通常所说的寻址方式就是指令寻找数据的方法，通常数据又称为操作数。S7-200 PLC有3种不同的寻址方式，即立即寻址、直接寻址和间接寻址。

1）立即寻址 如果指令中给出了操作数，则该操作数的寻址方式为立即寻址。立即寻址的操作数属于指令的一部分，与指令一起存放在程序存储空间中。立即操作数又称为立即数，是以二进制方式存储的所有常数。在指令中，立即数可以是二进制数、十进制数、十六进制数或浮点数等。

2）直接寻址 如果指令中没有给出操作数，但是给出了操作数在存储器中的存放地址，那

其中，F为存储器区域标识符；a表示数据长度（B、W和D分别代表字节、字和双字）；b表示被访问数据个字节（起始字节）的字节地址。例如，VB110、VW110和VD110分别表示V区（变量存储器区）中字节地址110处开始的一个字节、字和双字单元

11）模拟量输入（Analog Inputs：AI）S7-200可以利用A/D转换器连续地将模拟量（如温度或电压）转换成数字量，模拟量输入AI是只读的，用来存放1个字（16位）的A/D转换结果。

12）模拟量输出（Analog Outputs：AQ）模拟量输出AQ是只写数据，S7-200可以使用D/A转换器把该区域的1个字长（16位）的数字量按比例转换为电流或电压。

13）顺序控制继电器存储器（Sequence Control Relay（SCR）Memory Area：S）顺序控制继电器存储器（又称顺控继电器位）按位、字节、字或双字存取，它的位可用于组织机器的顺序操作。

2.2.3 存储器区域的地址表示方法