PLC是一种存储程序的控制板，必须根据用户的规定，将编写好一点的程序流程根据计算机下载到PLC的消费者程序存储器中寄放。PLC控制能就是利用运作可执行程序达到的。

PLC和微型机的打开程序不一样，微型机打开程序时，是以开始执行到END命令。可是PLC从0号存储地址所储存的条可执行程序逐渐，要是没有终断或是自动跳转的情形下，按存储地址增长方向次序逐一实行可执行程序，直至完毕。当程序执行完一遍后，然后重新开始实行，而且循环系统反复，直至关机。PLC这样的工作模式大家称之为扫描仪工作模式。每执行完一遍就是一个扫描周期，即次序扫描仪，持续循环系统。

PLC扫描仪工作模式分成3个步骤，即键入扫描仪、程序执行和输出更新3个步骤。进行以上3个步骤称之为一个扫描周期，如下图1-1所显示。在所有运作期内，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度反复以上3个步骤。

1. 键入扫描仪

PLC在进行程序运行时，会按序把所有输入信号读取键入印象存储器，这一阶段称之为键入扫描仪，又称为键入取样环节。PLC在打开程序时，解决键入印象存储器中的信息。在每一个时间段内取样结论始终不变，仅有在下一个周期时间键入扫描仪环节才能被更新。2. 程序执行

PLC把所有输入状态收集完成后即逐渐程序运行，在系统程序指示下，CPU从可执行程序存放区逐一载入客户命令，开展计算解决，把处置结果载入导出印象存储器中储存。经表述后运行相对应姿势，造成相对应结论，更新相对应的输出印象存储器，期内需要使用键入印象存储器、导出印象存储器的回应情况。

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PLC的指令系统是PLC全部编程指令的集合。除基本指令外，整个指令系统也涉及程序结构、数据存储区和编程语言。1. 程序结构

PLC的程序有3种：主程序、子程序、中断程序。其中主程序是程序的主体，一个项目只有唯一的一个主程序。主程序中可以调用子程序和中断程序，CPU在每一个扫描周期都要运行一次主程序。子程序可以被其他程序调用，使用子程序可以提高编程效率而且便于移植。中断程序是用来处理中断事件，而且中断程序不能被用户调用，而是由中断事件引发的。常见的中断有输入中断、定时中断、高速计数器中断和通信中断。2. 数据存储区

数据区是用户程序执行过程中的内部工作的区域，用于对输入/输出数据进行存储。包括输入映像寄存器（I）、输出映像寄存器（Q）、变量存储器（V）、内部标准寄存器（M）、顺序控制继电器存储器（S）、特殊标志位寄存器（SM），局部存储器（L）、定时器寄存器（T）、计数器存储器（C）、模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）、累加器（AC）和高速计数器（HC）。3. 编程语言

PLC有各种不同类型的语言，即使是同一种编程语言在不同类型的PLC上也有不同的表示方法。PLC指令的能及其表示方法是由各制造厂家在其进行系统设计时分别确定下来的，所以各种类型的PLC的指令系统存在一定的差异。

PLC编程语言标准（IEC 61131-3）中有5种编程语言。

（1）顺序能图SFC（Se Function Chart）；

（2）梯形图LADDER（Ladder Diagram）；

（3）能块图FBD（Function Block Diagram）；

（4）语句表STL（Structured Instruction List）；

（5）结构文本ST（Structured Text）。

其中的顺序能图（SFC）、梯形图（LADDER）、能块图（FBD）是图形编程语言，语句表（STL）、结构文本（ST）是文字语言。4. 指令系统

本书中重点介绍的西门子公司PLC对应的STEP 7中的编程语言有梯形图、语句表和能块图3种基本编程语言，可以相互转换。

1.3 PLC系统硬件配置构造

PLC的硬件主要是由微处理器（CPU）、存储芯片、键入模块、导出模块、串行通讯接口、扩展接口、开关电源等组成。在其中，CPU是PLC的关键，键入模块与导出模块是连接当场键入/外部设备与CPU间的通信接口，串行通讯接口用以与开发板、上台电子计算机等外接设备联接，

1. 中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是PLC控制的关键，每一台PLC至少有一个CPU。CPU主要是由运算器、控制板、存储器及完成彼此之间关联的数据信息、控制及情况系统总线组成，此外还包含外场处理芯片、总线接口及相关的电源电路。CPU确认了掌控的经营规模、工作中速率、内存空间等。

CPU依照系统程序给予的能，指引PLC有条不紊的开展工作，具体来说主要有以下层面。

（1）接受从开发板输入可执行程序和信息。

（2）确诊开关电源、PLC内部结构电源的工作中常见故障和程序编写里的拼写错误等。

（3）根据输入接口接受现场情况和信息，并存进键入印象存储器或数据存储器中。

（4）从存储芯片逐一载入可执行程序，通过解释执行。

（5）依据实施的结论，升级相关标志寄存器状态和输出印象存储器内容，根据导出模块完成导出操纵。有一些PLC还具备造表打印出或数据通讯等能。2. 存储芯片模块

存储芯片一般有两种：能读可写的随机存储器RAM和随机存储器ROM、PROM、EPROM、EEPROM。在PLC中，存储芯片主要运用于储放系统程序、可执行程序和工作数据信息。系统软件程序存储器用以存放整个系统的监控程序，一般为ROM，具备断电不遗失信息内容的特点。客户程序存储器用以存储用户依据工艺标准或控制能定制的管理程序，初期一般采用RAM，但是需要后备电池，确保在断电后储存程序流程。如今大多采用电可擦掉的可编随机存储器EEPROM或闪存芯片Flash Memory，免除了后备电池的烦恼。工作中存储器中的数据是PLC运行中常常转变、常常存储的一些数据信息，存放RAM中，以满足任意存储的规定。

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3. 键入/导出模块

键入/导出模块一般又称为I/O模块或I/O控制模块，是PLC与工业化生产当场之间的连接构件。

键入模块作用是将不同的电压、电流量方式信号转变成微控制器能接受的数据信号。键入模块对输入信号开展过滤、隔离和脉冲信号变换等，把输入信号的逻辑值可以信赖地传达到PLC内部结构。

导出模块作用是将微控制器解决的思路数据信号转变成被控制系统所需要的工作电压、电流信号。导出模块具备防护PLC里面电源电路外部控制元件的功效及其率扩大的功效。

在其中，PLC的输出数据信号能是模拟量输入还可以是开关量信号。

因为CPU内部结构工作标准电压一般为5V，而PLC外界键入/导出信号电压一般非常高，如DC 24V或AC 220V。为确保PLC正常运转，键入/导出模块还具备脉冲信号转化的功效。4. 开关电源模块

STEP 7的基本逻辑指令有位逻辑指令、堆栈指令、定时器和计数器指令；基本能指令有数据处理指令、数学运算指令；其程序控制指令有循环指令、跳转与标号指令、暂停指令、监视定时器复位指令、有条件指令、ENO指令、子程序调用与返回指令、特殊指令。

各种类型PLC指令系统的差异主要表现在指令表达式、指令能及能的完整性等方面。一般来说，满足基本控制要求的逻辑运算、计时、计数等基本指令，各种PLC上都具有，而且这些基本指令在简易编程器上的指令键上都能找到，它们是一一对应的。对于数字运算，一般的PLC也有，但在计算精度、计算类型的多少上各有不同。对其他一些增强能的控制指令，有的PLC较多，有的可能少些。

虽然各种PLC的指令系统存在这样或那样的不同，但总的来说，PLC的编程语言都是面向生产过程、面向工程技术人员的，对电气技术人员来讲是比较容易掌握的。各种PLC的主要能及其编程的主要规则也是大同小异的。

1.5 开发环境介绍

全集成自动化软件TIA Portal（中文名为博途），是西门子公司发布的新一代全集成自动化软件，它几乎适用于所有自动化任务。借助这个平台，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。与传统方法相比，无需花费大量时间集成软件包，显著地节省了时间，提高了设计效率，　TIA Portal开发环境界面

TIA Portal采用新型、统一软件框架，可在同一开发环境中组态西门子的所有可编程控制器、人机界面和驱动装置。