在实际测量中，由于热电偶的材料一般都比较贵，当测量点与仪表之间（热端与冷端之间）的距离较远时，为了节省热电偶的材料（或采用标准化的系列产品），通常在热电偶冷端接点上采用补偿导线，用它引入仪表，如图1-54所示。

补偿导线采用多股廉价金属制造，不同热电偶采用不同的补偿导线（已标准化）。补偿导线必须满足两个条件：①在一定温度范围内，补偿导线的热电势必须与所延长的热电偶产生的电势相同。②补偿导线与热电偶的两个接点必须在同一温度下。在实际应用中，当冷端的温度不足 0°C 时，会产生测量误差，所以常采用冷端补偿的方法进行补偿。在 PLC 的温度传感器模块和温度控制模块上直接带有冷端补偿电路，可以直接连线使用。如果使用温度变送器转换的话，由于温度变送器产品也自带冷端补偿电路，所以也可以直接使用。

与热电阻相比，热电偶具有结构简单、测量范围宽、响应速度快等特点，而且无须测量电路就能直接将温度的变化转化成输出电压的变化。但热电偶的稳定性不如热电阻，当被测温度较低时输出的热电势较低，此时因自由端温度变化等因素引起的误差就显得很突出。因此热电偶一般多用在中高温区测温。4.位置模块

位置模块主要用于位置控制，模块内部具有脉冲发生器，可直接向步进电机或伺服电机驱动器输出脉冲串，控制单坐标，改变位移、速度和位置。其脉冲输出方式可由用户设定为独立地发出正向/反向脉冲序列或无方向脉冲序列和方向信号两种方式。输出脉冲数的多少决定了位移的大小，而输出脉冲的频率则决定了位移的速度。脉冲数及脉冲频率由处理器根据PLC的命令对脉冲发生器加以控制。

由于其内部拥有处理器和存储器，因此位置模块既可以受PLC的主处理器控制，也可以直接被控制台的外部输入信号控制，位置模块中的处理器是专门执行定位程序，控制脉冲发生器发出的脉冲数及频率的，它一方面通过总线及接口电路与PLC的主CPU频繁交换信息，另一方面又通过I/O连接器接受外部开关量输入及输出脉冲，并根据PLC发出的控制指令和接收到的外部输入信号，在主CPU的指挥管理下执行具体的定位算法等，这样就极大地减轻了主CPU的负担，节省了时间。但位置模块不能独立于PLC之外工作，它还是作为PLC的一个智能模块，占用相应的I/O地址。

5.高速计数模块

由于PLC是按周期扫描的方式工作的，所以对于高频变化的输入信号（周期小于扫描时间），PLC往往来不及响应，这样将会造成系统工作不正常。高速计数模块正是为了解决这一困难而制造的智能快速响应模块，它直接连接旋转编码器或增量编码器等高速脉冲源，用以实现定位、位移测量和转速测量等。

高速计数模块内部有1个寄存器和1个计数器，都由CPU为其设置初值。在外来信号控制下，寄存器和计数器内的数值进行比较，比较的结果送给CPU作为控制信号；如果相等，该信号用来控制该模块的输出。高速计数模块结构框图如图1-56所示。

（1）基本输入类型

计数器支持3种计数输入类型。

图1-56 高速计数模块结构框图

① 脉冲和方向：计数脉冲从通道A输入，用户可以根据通道B的电平或程序来决定计数方向（即决定加计数或减计数）。

② 上升/下降脉冲：在这种方式下，对输入通道A的脉冲上升沿进行加计数，对输入通道B的脉冲上升沿进行减计数。

③ 积分：对从通道A和通道B输入的脉冲进行计数，以两信号的相位差决定计数器的方向。

（2）基本工作模式

① 线性工作模式：计数范围为-32768～+32767，当计数值落在某一组设定值范围内时，该组指定的输出为 ON。如果计数值超出允许范围，就会提供上溢/下溢指示，如图 1-57所示。

② 环形工作模式：计数范围为0～+32767的双向计数工作方式，当计数值落在某一组设定值范围内时，该组指定的输出为ON，如图1-58所示。与线性工作模式不同的是，当增计数设定值达到大值时，即回到零，继续从零开始增计数；而减计数达到零时，即回到PLC是一种微机控制系统，其工作原理也与微机相同，但在应用时，可不必用计算机的概念去做深入的了解，只需将它看成由普通继电器、定时器、计数器、移位器等组成的装置，从而把PLC等效成输入、输出和内部控制电路三部分。图1-59所示为典型启停线路的PLC执行过程。

图1-59 PLC等效工作电路

（1）输入部分

这部分的作用是接受被控设备的信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是PLC与外部的开关、按钮、传感器等输入设备连接的端口。每个端子可等效为一个内部继电器线圈，线圈号即输入接点号。这个线圈由接收到的输入端的外部信号来驱动，其驱动电源可由PLC的电源部件提供（如直流24V），也可由独立的交流电源（如交流110V）供给。每个输入继电器可以有无穷多个内部触点（常开、常闭形式均可），供设计PLC的内部控制电路（即编制PLC控制程序）时使用。

（2）内部控制电路

这部分的作用是运算和处理由输入部分得到的信息，并判断应产生哪些输出。内部控制电路实际上也就是用户根据控制要求编制的程序。PLC程序一般用梯形图形式表示。而梯形图是从继电器控制的电气原理图演变而来的，PLC程序中的常开、常闭触点、线圈等概念均与继继电器控制电路相同。

在PLC内部还设有定时器、计数器、移位器、保持器、内部辅助继电器等继电器控制系统没有的器件，它们的线圈及常开、常闭触点只能在PLC内部控制电路中使用，而不能与外部电路相连。

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（3）输出部分

这部分的作用是驱动外部负载。在PLC内部，有若干能与外部设备直接相连的输出继电器（有继电器、双向硅、晶体管三种形式），它也有无限多由软件实现的常开、常闭触点，可在PLC内部控制电路中使用；但对应每一个输出端只有一个硬件的动合触点与之相连，用以驱动需要操作的外部负载。外部负载的驱动电源接在输出公共端（L）上。

在使用PLC时，可以把输入端等效为一个继电器线圈，其相应的继电器接点（常开或常闭）可在内部控制电路中使用，而输出端可以等效为内部输出继电器的一个常开触点，以驱动外部设备。2.PLC的工作过程

在计算机程序执行中有一种查询方式结构，专门查看某一变量条件的满足情况的，并据此决定下一步的操作。现在要查看的已不是某一变量的条件，而是多个变量的条件，像查询一个变量的条件那样等待查询已不能满足要求，因此我们采用对整个程序巡回执行的工作方式，也称循环扫描，就是说用户程序的执行不是从头到尾只执行一次，而是执行完一次之后，又返回去执行第二次、第三次、……直至停机。如果程序的每一条指令的执行时间足够快，整个程序并不长，使得每执行一次程序所占用的时间足够短，这个时间短到足以保证变量条件不变，即如果在前一次执行程序时对某一变量的状态没有捕捉到，保证在第二次执行程序时该条件依然存在。PLC的工作过程如图1-60所示。

要使程序循环扫描一次的时间短，首先和每条指令的执行时间长短有关，其次和程序中所用指令类型及包含指令的条数的多少有关。前者主要和机器的主频即时钟的快慢有关，机器选择确定之后，它也随之而定；后者则和被控系统的复杂程度，以及程序编制者的水平有关。

从程序执行的角度希望循环扫描一次用户程序的时间要短，但是从用户的角度又希望时间尽量长，这一长与一短必须统一，必须统一在一个循环扫描周期的时间不改变形成变量逻辑关系各因素的状态。由于这些信息因素多来自继电器触头状态的变化，所以一般确定循环扫描周期的时间约为100～200ms。为了适应用户程序长度的要求，还可以从形成用户程序所用指令的选择上来节约时间.建立I/O映像区

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在PLC系统中，决定被控制变量状态的逻辑关系组成因素多来自生产系统现场。为了执行行控制程序，从现场采集这些信息的方式有两种：

① 随着程序的执行需要哪一个信息，就到生产现场去采集该信息，这样采集到的信息是实时的，采集时间可能略长。同一因素信息，由于采集的时间不同，其状态可能会有所不同。② 定时采集。在每一循环扫描周期内定时（一般定在扫描周期的开始或结束）将现场全部有关信息采集到控制器中，存放在系统准备好的一定区域——随机存储器的某一地址区，称为输入映像区，对应等效工作电路的输入继电器线圈。执行用户程序所需现场信息都在输入映像区取用，而不直接到外设去取。这种方式因为是集中采集现场信息，虽然从理论上分析每个信息被采集的时间仍有先后差异，但它已很小，因此可以认为采集到的信息是同时的。同样对被控制对象的控制信息，也不采用形成一个输出就去改变一个被控对象的控制方法，而是先把它们存放在随机存储器的某个特定区域，称为输出映像区，对应等效工作电路的输出继电器接点。当用户程序扫描结束后，将所存被控对象的控制信息集中输出，改变被控对象的状态。对于那些在一个扫描周期内没有发生变化的变量状态，就输出一个与前一周期同样的信息，因而也不引起外设工作的变化。上述输入映像区、输出映像区集中在一起就是一般所称的I/O（输入/输出）映像区。映像区的大小随系统输入、输出信息多少，即输入、输出点数而定。

I/O映像区的建立，使系统工作变成一个采样控制系统，我们称之为数字采样控制系统。虽然不像硬件逻辑系统那样，随时反映控制器件工作状态变化对系统的控制作用，但在采样时刻则基本符合实际工作状态，只要采样周期T足够小，采样频率足够高，我们就可以认为这样的采样系统足够符合实际系统的工作状态。

数字采样系统和一般常见的模拟采样控制系统是有差异的。模拟采样系统的采样对象是一个或几个模拟量，它们是随时间而连续变化的；而在采样系统中对它的处理是在采样时刻采集它们的实际瞬时值，在采样周期内将认为它们是不变的，并保持为采样值。在数字控制系统中，变量都是离散量，在两种状态之间变化，所以对系统变量关心的是它们的状态而不是数值的大小变化。在数字控制系统中输出变量的状态几乎和所有输入信息的状态有关，因此我们关心的是所有输入、输出变量的状态，采集量比较大。在模拟量采集系统中因为要对被采集的模拟量进行各种运算包括微分、积分运算，因此对采集周期T不仅要求它足够短，而且希望它是固定不变的。在数字采样系统中，由于涉及的运算关系多是逻辑关系，因此只要采样周期T足够小即可，而它在一定范围内的变化和影响都是次要的，因此我们可以利用循环扫描周期作为系统的采样周期。