上海西门子伺服电机中国授权总代理

浔之漫智控技术（上海）有限公司（w）

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，可编程序控制器是专为工业环境应用而设计制造的计算机。PLC具有丰富的输入/输出接口，并具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需要根据实际需求进行选用配置，其软件需要根据控制需求进行设计编制。

1.1 PLC的产生与发展

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，即计算机。不过，PLC是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机。它具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围，这也是其区别于其他计算机控制系统的一个重要特征。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程更方便。PLC能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，具有数字量和模拟量输入/输出能力，并且非常容易与工业控制系统连成一个整体，易于“扩充”。由于PLC引入了微处理器及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，因此PLC是通过软件方式来实现“可编程”的，程序修改灵活、方便。

1.1.1 PLC技术的产生

20世纪20年代，继电器控制系统开始盛行。继电器控制系统就是将继电器、定时器、接触器等元器件按照一定的逻辑关系连接起来而组成的控制系统。继电器控制系统结构简单、操作方便、价格低廉，在工业控制领域一直占据着主导地位。但是，继电器控制系统具有明显的缺点：体积大，噪声大，能耗大，动作响应慢，可靠性差，维护性差，功能单一，采用硬连线逻辑控制，设计安装调试周期长，通用性和灵活性差等。

1968年，美国通用汽车公司（GM）为了提高竞争力，更新汽车生产线，以便将生产方式从少品种大批量转变为多品种小批量，公开招标一种新型工业控制器。为尽可能减少更换继电器控制系统的硬件及连线，缩短重新设计、安装、调试周期，降低成本，GM提出了以下

常数值可以是字节、字或双字，CPU以二进制方式存储常数。常数也可以用十进制、十六进制ASCII码或浮点数的形式来表示。

16位整数（Integer,INT）是有符号数，高位为符号位。高位为0时为正数，为1时为负数，取值范围为−32 768～32 767。整数用补码来表示，正数的补码就是它的本身，将一个正数对应的二进制数的各位求反后加1，即可以得到值与它相同的负数的补码。

（6）32位整数

32位整数（Double Integer,DINT）的高位为符号位，取值范围为−2 ～2 。

（7）32位浮点数

浮点数又称为实数（REAL），浮点数可以表示为1.m×2e，例如123.4可表示为1.234×102，符合ANSI/IEEE标准754_1985的基本格式。指数e=E+127（1≤e≤254），为8位整数。

ANSI/IEEE标准浮点数共占用一个双字（32位），高位（第31位）为浮点数的符号位，高位为0时是正数，为1时是负数；8位指数占23～30位；因为规定尾数的整数部分总是为1，所以只保留了尾数的小数部分m（0～22位）。浮点数的表示范围为+1.175 495×10−38～+3.402 823×1038（正数），−1.175 495×10−38～−3.402 823×1038（负数）。

浮点数的优点是可以用很小的存储空间（4B）表示非常大和非常小的数。PLC输入和输

二进制数的1位（bit）只能取0和1这两个不同的值，可以用来表示开关量（或称数字量）的两种不同的状态，例如触点的断开和接通、线圈的通电和断电等。如果该位为1，表示梯形图中对应的位编程元件（例如位存储器M和输出过程映像Q）的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，以后称该编程元件为1状态，或称该编程元件为ON状态（接通）；如果该位为0，对应的编程元件的线圈和触点的状态与上述的相反，称该编程元件为0状态，或称该编程元件OFF（断开）。二进制常数用2#表示，例如2#_000l即是16位二进制常数。

2.十六进制数

十六进制的16个数字是0～9和A～F（对应于十进制数10～15），每个数字占二进制数的4位。B#16#、W#16#、DW#16#分别用来表示十六进制字节常数、十六进制字常数和十六进制双字常数，例如W#16#13AF。在数字后面加字母"H"也可以表示十六进制数，例如16#13AF可以表示为13AFH。

十六进制数的运算规则为逢16进l，例如B#16#3C=3×16+12=60。

3.BCD码

BCD码用4位二进制数表示一位十进制数，例如，十进制数9对应的二进制数为1001。4位二进制数共有16种组合，但有6种（1010～1111）没有在BCD码中使用。

BCD码的高4位二进制数用来表示符号，16位BCD码字的范围为−999～+999，32位BCD码双字的范围为−9 999 999～+9 999 999。

BCD码实际上是十六进制数，但是各位之间的关系是逢十进一。十进制数可以很方便地转换为BCD码，例如，十进制数296对应的BCD码为W#16#296或2#1 0110。

二进制整数2#0 1000对应的十进制数也是296，因为它的第3位、第5位和第8位为1，对应的十进制数为256+32+8=296。

在分析梯形图中的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象在梯形图左右两侧的垂直“电源线”之间有一个左正右负的直流电源电压，当网络中的触点同时接通时，有一个假想的“能流”（Power Flow）流过线圈。“能流”这一概念可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。能流只能从左向右流动。

如果没有跳转指令，在网络中，程序中的逻辑运算按从左往右的方向执行，与能流的方向一致；网络之间按从上到下的顺序执行，执行完所有的网络后，下一次循环返回上面的网络（网络1）重新开始执行。

2.语句表优。语句表输入方便快捷，还可以在每条语句的后面加上注释，便于阅读和理解复杂程序。在设计通信、数学运算等应用程序时建议使用语句表。

梯形图与继电器电路图的表达方式极为相似，适合熟悉继电器电路的用户使用。语句表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，在设计和阅读有复杂的触点电路的程序时好使用梯形图。

功能块图适合熟悉数字电路的用户使用。

S7系列PLC将指令表称为语句表（Statement List,STL），它是一种类似于计算机汇编语言的文本语言，多条语句组成一个程序段。语句表可以实现某些不能用梯形图或功能块图表示的功能。

3.功能块图

功能块图使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑，一些复杂的功能（例如数学运算功能等）用指令框来表示，有数字电路基础的人很容易掌握。功能块图用类似于与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号自左向右流动。

4.编程语言的相互转换与选用

在STEP 7编程软件中，如果程序块没有错误，并且被正确地划分为网络，则梯形图、功能块图和语句表之间可以转换。用语句表编写的程序不一定能转换为梯形图，不能转换的网络仍然保留语句表的形式，但是并不表示该网络有错误。

语句表可供习惯用汇编语言编程的程序员使用，在运行时间和要求的存储空间方面

4）用户指南（IEC 61131-4）。

5）通信服务规范（IEC 61131-5）。

其中，第三部分（IEC 61131-3）是PLC的编程语言标准，它鼓励不同的PLC制造商提供在外观和操作上相似的指令。IEC 6113l-3标准使用户在使用新的PLC时可以减少重新培训的时间；对于生产厂家而言，将减少产品开发的时间，使其可以投入更多的精力去满足用户的特殊要求。

IEC 61131-3标准包括以下内容。

1）编译为标准代码的规则，定义了PLC必须满足的IEC 61131标准的要求。在文献中必须包含一个符合标准的声明。

2）软件模型、通信模型和编程模型。