西门子CPU414-3西门子代理商 西门子总代理

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PLCI/O寄存器

在使用PLC之前，深入了解PLC内部寄存器的配置和功能，以及I/O分配情况对使用者来说是至关重要的。下面是一般PLC产品的内部寄存器区划分情况：

  每个区分配一定数量的内存单元，并按不同的区命名编号。下面分别介绍各个区。

  (1)I/O缩电器区

  I/O区的寄存器可直接与PLC外部的输入、输出端子传递信息。这些I/O寄存器在PLC中具有“继电器”的功能，即它们有自己的“线圈”和“触点”，故PLC中又常称这一寄存器区为"I/O继电器区"，每个I/O寄存器由一个字(16个bit)组成，每个bit位对应PLC的一个外部端子，称作一个I/0点。I/O寄存器的个数乘以16等于PLC总的I/O点数。如某PLC有10个I/O寄存器，则该PLC共有160个I/O点。在程序中，每个I/O点又都可以看成是一个"软继电器"，有常开触点，也有常闭触点。同一个命名的触点可以反复使用，其使用次数不限。这里的“软继电器”实际上就是PLC内部的逻辑电路或只是一些存储的逻辑量。在PLC中常常用这样的逻辑量代替实际的物理器件，用这种"软题电器"代替“硬继电器”可以大大减少外部接线，增加系统设计的灵活性，便于实现柔性制造系统(FMS)。这可以说是"继电器-接触器控制"设计上的一个革命，也是PLC之能逐渐取代传统“继电器-接触器”控制的一个重要原因。

  不同厂家的PLC对I/O寄存器有不同的编号，有的以X、Y分别表示输入、输出端，以下标数字进行编号：还有的用序号为输入、输出分区编号。不同型号的PLC配置有不同数量的I/O点，一般小型的PLC主机有十几至几十个I/O点。

  若一台PLC主机的I/O点数不够，可进行I/O扩展。一般I/O扩展模块中只有I/O接口电路、驱动电路、面没有CPU。它只能通过接口与主机相连使用，不能单独使用。PLC的Zui大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。

  (2)内部通用继电器区

  这个区的寄存器与I/O区结构相同，即能以字为单位(16个bit)使用，也能以位为单位(1个bit)使用。不同之处在于它们只能在PLC内部位用，而不能直接进行输入/输出控制。其作用与中间继电器相似，在程序控制中可存放中间变量。

  (3)数据寄存器区

  这个区的寄存器只能按字使用，不能按位使用。一般只用来存放各种数据。

  (4)特殊结电器、寄存器区

  这两个区中的继电器和寄存器的结构并无特殊之处，也是以字或位为一个单元，但它们都被系统内部占用，专门用于某些特殊目的，如存放各种标志、标准时钟脉冲、计数器和定时器的设定值和经过值、自诊断的错误信息等。这些区的继电器和寄存器一般不能由用户任意占用。

  (5)系统寄存器区

  系统寄存器一般用来存放各种重要信息和参数，如各种故障检测信息、各种特殊功能的控制参数以及PLC产品出厂设定值。这些信息和参数保证PLC的正常工作。在某些PLC产品中，这些寄存器是以十进制数进行编号的，它们各自存放着不同的信息，这些信息有的可以进行修改，有的是不能修改的。当需要修改系统寄存器时，必须使用特殊的命令，这些命令的使用方法见有关的使用手册。而通过用户程序，不能读取和修改系统寄存器的内容。

  上面介绍了PLC的内部寄存器及I/O点的概念，这对使用者是十分重要的。但对于具体的寄存器及I/0端号和分配使用情况，则必须结合具体机型进行针对性的学习和掌握。才有实际意义。

PLC扫描工作过程

PLC对用户程序的执行主要按三个扫描过程进行。

  (1)第一个过程：输入扫描

  在这个过程中，PLC按扫描方式读入该PLC所有端子上的输入信号(可能有的端子上并没有输入信号，它也作输入)，并将这些输入信号存入输入映像区。在本工作周期的执行和输出过程中，输入映像区内的内容还会随实际信号的变化而变化。

  一般输入映像区中的内容只有在输入扫描阶段才会被刷新，但在有些PLC中(例如F-20M)，这个区内的内容在程序执行过程中也允许每隔一定的时间(如2ms)被刷新一次，以取得更为实时的数据。

  PLC在输入扫描过程中一般都以固定的顺序(例如从Zui小号到Zui大号)进行扫描，但在一些PLC中可由用户确定可变的扫描顺序。例如在一个具有大量输入端口的PLC系统中，可将输入端口分成若干组，每次扫描仅输入其中一组或几组端口的信号，以减少用户程序的执行时间(即减少扫描用期)，这样做的不良后果是输入信号的实时性较差。

  (2)第二个过程：执行扫描

  在执行用户程序的扫描过程中，PLC对用户以梯形图方式(或其他方式)编写的程序按从上到下、从左至右的顺序逐一扫描各指令，从输入映像区取出相应的原始数据或从输出映像区读有关数据，并做由程序确定的逻辑运算或其他数学运算，随后将运算结果存入确定的输出映像区有关单元，这个结果在整个程序未执行完毕前还会送到输出端口上。

  (3)第三个过程：输出扫描

  在执行完用户所有程序后，PLC将输出映像区中的内容送入输出锁存器中(称输出刷新)，由锁存器经功率放大后去驱动继电器的线圈，Zui后使输出端子上的信号变为本次工作周期运行结果的实际输出。

  PLC对输入/输出的处理规则

  根据上述工作特点，可以出PLC在I/O处理方面遵循以下规则。

  ①输入状态映像寄存器中的数据，取决于与输入端子板上各输入端相对应的输入锁存器在上一次刷新期间的状态。

  ②程序执行中所需的输入/输出状态，由输入状态映像寄存器和输出状态映像寄存器读出。

  ③输出状态映像寄存器的内容随程序执行过程中与输出变量有关的指令的执行结果而改变。

  ④输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新阶段时输出状态映像寄存器的内容决定。

  ⑤输出端子板上各输出端的通断状态，由输出锁存器中的内容决定。

  PLC的分类

  PLC产品的种类众多，型号规格也不统一，通常按以下两种形式分类。

  按结构形式分类

  PLC按结构形式的不同可分为整体式和模块式西种。

  (1)整体式

  整体式是把PLC的各组成部分安装在一块或少数几块印制电路板上，并连同电源一起装在机壳内，形成一个单一的整体，称为主机或基本单元。其特点是简单紧凑、体积较小、价格较低。通常小型、超小型PLC常采用这种结构。整体式PLC的主机可通过扁平电缆与I/O扩展单元、智能单元(如A/D、D/A单元)等相连接。

  (2)模块式

  模块式是把PLC的各基本组成部分做成独立的模块，如CPU模块(包含存储器)、输入模块、输出模块、电源模块等，以搭积木的方式将它们组装在一个具有标准尺寸并带有若干个插槽的架内。通常中型或大型PLC常采用这种结构。用户可根据需要灵活方便地将I/O扩展单元、A/D和D/A单元、各种智能单元、特殊功能单元、链接单元等模块插入机架底板的插槽中，以组合成不同功能的控制系统。这种结构的特点是对现场的应变能力强，系统各部件的插拔形式十分便于维修。