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可编程控制器的工作原理与输入输出的处理原则
任何一种继电器控制是由三个部分组成的，即输入部分，逻辑部分，输出部分，其中输入部分是指各类按钮、开关等；逻辑部分是指由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路；输出部分是指各种电磁阀线圈，接通电动机的各种器以及指示灯等执行电器。如图1所示，是一种简单的继电器控制。
图1 指示灯控
图中X1、X2是两个按钮开关，Y1、Y2是两个继电器，T1是时间继电器。其工作是是：当X1、X2任何一个按钮按下，线圈Y1接通，Y1的常开触点闭合，指示灯红灯亮。此时时间继电器T1同时接通并开始延时，当延时到2S后，线圈Y2接通，常开触点闭合，绿灯亮。
从上面这个例子可以知道，继电器控制是根据各种输入条件去执行逻辑控制线路，这些逻辑控制线路是根据控制对象的需要以某种固定的线路连接好的，所以不能灵活变更。
和继电器控制类似，PLC也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。如图2所示：
各部分的主要作用是：
输入部分：收集并保存被控对象实际运行的数据的信息（被控对象上的各种开关量信息或操作命令等）。
逻辑部分：处理输入部分报取得的信息，并按照被控对象的实际要求正确的反映。
输出部分：提供正在被控制的装置中，哪几个设备需要实施操作处理。
用户程序通过编程器或其它输入设备输入并存PLC的用户存储器中。当PLC开始运行时，CPU根据监控程序的规定顺序，通过扫描，完成各输入点的状态采集或输入数据采集、用户程序的执行、各输出点状态更新、编程器键入响应和显示更新及CPU自检等功能。
PLC扫描既可按固定的程序进行，也可按用户程序规定的可变顺序进行。
PLC采用集中采样、集中输出的工作，了外界的。
由以上分析，可以把PLC的工作为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。
（1）输入采样阶段
PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入存入内存中各对应的输入映象寄存器。此时，输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执阶段，在程序执行阶段或输出阶段，输入映象寄存器与外界隔离，无论如何变化，其内容保持不变直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。
（2）程序执行阶段
根据PLC的程序扫描原则，PLC先左后右，先上后下的步序语句逐句扫描。当指令涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映象寄存器中“读入”对应输入映象寄存器的当前状态，然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映象寄存器中，对元件映象寄存器来说，每一个元件会随着程序执行而变化。
（3）输出刷新阶段
在所有指令执行完毕后，输出映象寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存寄存器中，通过一定输出，驱动外部负载。采用集中采样，集中输出工作的特点是：在采样周期中，将所有输入（不管该当时是否采用），一起读入，此后在整个程序处理中PLC与外界隔绝，直到输出控制到下一个工作周期再与外界交涉，从根本上了的抗扰了工作的可靠性。
PLC在输入输出的处理方面必须尊守以下原则：
①输入映象寄存器的数据，取决于输入端子板上各输入端子在上一个周期间的接通、断开状态。
②程序如何执行取决于用户所编程序和输入输出映象寄存器的内容。
③输出映象寄存器的数据取决于输出指令的执行结果。
④输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新期间输出映象寄存器中数据决定。
⑤输出端子的接通断开状态，由输出锁存器决定。
黑河西门子S7-300总线电缆代理商 PLCI/O模块的选择步骤与原则 一般I／O模块的价格占PLC价格的一半以上。PLC的I／O模块有开关量I／O模块、模拟量I／O模块及各种特殊功能模块等。不同的I／O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。 （一）开关量I／O模块的选择 1. 开关量输入模块的选择 开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关，将转换为PLC内部接受的低电压，并实现PLC内、外的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面： 1）输入的类型及电压等级 开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流／直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入和周围因素等。直流输入模块的时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣下使用。 开关量输入模块的输入的电压等级有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于传输距离较近，如5Ｖ输入模块远不得过１０米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。 2）输入接线 开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线，如图6-2所示。 图6-2开关量输入模块的接线 a)汇点式输入 b)分组式输入 汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入之间不需要分隔，一般选用汇点式的。 3）注意同时接通的输入点数量 对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同时接通的点数一般不要过输入点数的60％。 4）输入门槛电平 为了的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗能力越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。 2. 开关量输出模块的选择 开关量输出模块是将PLC内部低电压转换成驱动外部输出设备的开关，并实现PLC内外的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面： 1）输出 开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种。 继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，速度较慢（驱动感性负载时，触点不得过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不通断的。 对于通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。 2）输出接线 开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线，如图6-3所示。 图6-3 开关量输出模块的接线 a)分组式输出 b)分隔式输出 分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。 3）驱动能力 开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可中间放大环节。 4）注意同时接通的输出点数量 选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V／2A的８点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要出同一公共端输出点数的60％。 5)输出的大电流与负载类型、温度等因素有关 开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的大电流。另外，晶闸管的大输出电流随温度升高会，在实际使用中也应注意。 （二）模拟量I／O模块的选择 模拟量I／O模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（A／D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量转换成PLC内部可接受的数字量；模拟量输出(D／A)模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量输出。 典型模拟量I／O模块的量程为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根据实际需要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。 一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平（如RTD、热电偶等）。 (三)特殊功能模块的选择 目前，PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I／O模块，有的还推出了自带CPU的智能型I／O模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等
