plc编程入门基础知识讲解

一、PLC主机及其组件概述

参照图1-1-1，我们来深入PLC（可编程逻辑控制器）的主机部分及其相关组件。

主机是PLC的“大脑”，它包含了中央处理器（CPU）、系统程序存储器以及用户程序及数据存储器。

1. 中央处理器（CPU）：这是PLC的核心部件，负责运行用户程序，监控输入/输出接口状态，进行逻辑判断和数据处理。CPU会读取输入变量，执行用户指令规定的操作，将结果发送到输出端，并响应外部设备的请求，如电脑、打印机等，同时进行各种内部判断。

2. 系统程序存储器：这里存储了系统管理和监控程序，以及对用户程序进行编译处理的程序。这些系统程序由制造商固定，用户无法更改。

3. 用户程序及数据存储器：这是用户编制的应用程序和各种暂存数据、中间结果的存放地。

接下来，我们转向输入/输出（I/O）接口。I/O接口是PLC与输入/输出设备之间的桥梁。输入接口接收来自输入设备（如按钮、传感器等）的控制信号，而输出接口则将主机处理后的结果驱动输出设备（如接触器、电磁阀等）。I/O接口采用光电耦合电路，以提高可靠性和减少电磁干扰。I/O点数是PLC的一个重要技术指标，从小型机的几十点到大型机的千点以上。

再来看电源部分，它为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路提供直流开关稳压电源，同时也为输入设备提供直流电源。

二、PLC的编程及其工作方式

编程是PLC与外部设备交互的过程，用户通过这个过程输入、检查、修改、调试程序或监控PLC的工作状态。使用专用的PC/PPI电缆将PLC与电脑连接，再利用专用软件进行编程和监控。

谈及PLC的工作原理，我们了解到PLC采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作。在运行时，CPU按照用户根据控制要求编制的程序进行周期性扫描。如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行，直至程序结束。然后重新返回起点，开始新一轮扫描。在此过程中，PLC还要完成输入信号的采样和输出状态的刷新。

PLC的一个扫描周期包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。在输入采样阶段，PLC以扫描方式读取所有输入端子的状态并写入对应的寄存器中。然后关闭输入端口，进入程序执行阶段。在这个阶段，PLC按照用户程序的顺序逐条执行指令。当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的状态会被刷新并送到输出锁存器中，最终驱动相应的输出设备工作。

三、PLC的程序编制要素

在编程过程中，我们会使用到各种编程元件，如输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器等。这些编程元件在PLC内部的作用与继电接触控制系统中的继电器相似，也有“线圈”与“触点”。这些并非实际的硬件继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入这些单元的逻辑状态为“1”时，相应的“软”继电器线圈得电，其触点闭合或断开。

关于S7-200系列CPU224和CPU226的部分编程元件的编号范围与功能概述

在PLC编程领域中，了解元件的编号范围与功能至关重要。以下是关于S7-200系列CPU224和CPU226的部分重要编程元件的详细信息。

表1-1-1

元件名称 符号 编号范围 功能说明

输入寄存器 I I0.0～I1.5（共14点） 接收外部输入设备的信号。这些信号是控制程序执行的基础，确保系统的正确响应。

输出寄存器 Q Q0.0～Q1.1（共10点） 输出程序执行结果并驱动外部设备。这些寄存器是程序与外部世界交互的桥梁。

位存储器 M M0.0～M31.7 在程序内部使用，不能提供外部输出，对于程序的逻辑控制和数据处理起到关键作用。

定时器 从T0到T255 不同类型的定时器具有不同的延时功能，如保持型通电延时和ON/OFF延时，用于实现各种时间控制需求。

计数器 C C0～C255 加法计数器，触点在程序内部使用，用于计数操作。

高速计数器 HC HC0～HC5 用来累计比CPU扫描速率更快的事件，满足快速计数需求。

顺控继电器 S S0.0～S31.7 提供控制程序的逻辑分段，确保程序的流畅和有序执行。

变量存储器 V VB0.0～VB5119.7 数据处理用的数值存储元件，存储和处理各种数据。

局部存储器 L LB0.0～LB63.7 作为临时存储器，用于存储临时的数据和程序。

特殊存储器 SM SM0.0～SM549.7 CPU与用户之间交换信息的关键区域。

特殊存储器（只读） SM SM0.0～SM29.7 接受外部信号，为PLC与外部设备的通信提供接口。

累加寄存器 AC AC0～AC3 用来存放计算的中间值，确保计算的准确性和效率。

接下来，我们来PLC的编程语言。程序编制是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的编程语言，将一个控制要求描述出来的过程。在PLC编程中，最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言，它们常常联合使用，以提供更为灵活和强大的编程能力。

梯形图（语言）是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言，借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成。这种语言直观易懂，可以轻松地描述PLC输入和输出之间的逻辑关系。在梯形图中，编程元件的动合和动断触点用特定的图形符号表示，线圈则用特定的符号来表示。梯形图的设计需要遵循一定的规则，如从左到右、自上而下的顺序排列，每个梯级流过的不是物理电流，而是概念电流。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。

输入寄存器在梯形图中用于接收外部输入信号，而输出寄存器则负责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，就有信号输出，但并非直接驱动输出设备，而是需要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管来实现。了解这些编程元件的功能和特点，对于PLC编程至关重要。指令语句表：PLC编程的基石

在自动化控制领域，PLC（可编程逻辑控制器）编程是核心技能之一。而指令语句表，则是PLC编程中不可或缺的一部分。这种编程语言使用指令助记符来编制程序，仿佛为机器赋予了人类的思维。想象一下，这就像是在与机器进行对话，通过特定的词汇和语法规则，传达我们的操作意图。

指令语句表，如同计算机的汇编语言，却有着更加易懂易学的特性。不同于复杂难懂的计算机语言，指令语句表的逻辑清晰，结构明了，使得工程师们能够更快速、更准确地完成编程任务。

一条指令语句，就像是一句简短的命令，包含了步序、指令语和作用器件编号三个关键部分。这些部分共同构成了机器理解并执行人类意图的基础。以PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的编程为例，指令语句的构成更加直观和明确。

在这个例子中，“KM I0.0 I0.1 Q0.0”就是一条指令语句。其中，“KM”代表步序，指示程序执行的顺序；“I0.0”和“I0.1”是输入信号，代表着电动机的启动和停止信号；“Q0.0”则是输出信号，控制电动机的运转。而中间的“指令语”，则是核心部分，它告诉PLC应该执行什么样的操作。

指令语句表不仅使PLC编程更加直观和简单，而且提高了程序的可靠性和可维护性。通过指令语句表，工程师们可以轻松地编写、调试和修改程序，以适应不同的控制需求。

指令语句表是PLC编程的重要工具，它使PLC能够更好地理解和执行人类的操作意图，从而实现更高效、更精确的自动控制。无论是在工业生产线上，还是在其他自动化控制领域，指令语句表都发挥着举足轻重的作用。