基于PLC的自动扶梯控制系统设计(本科毕业优秀论文)(4)

还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

（3）高档PLC 除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵

运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功

能等。高档PLC具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式

网络控制系统，实现工厂自动化。

3.按I/O点数分类

根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型PLC三类。

（1）小型PLC I/O点数为256点以下的为小型PLC。期中，I/O点数小于

64点的为超小型或微型PLC。

（2）中型PLC I/O点数为256点以上、2048点一下的为中型PLC。

（3）大型PLC I/O点数为2048以上的为大型PLC。其中，I/O点数超过8192

点的为超大型PLC.

在实际中，一般PLC功能的强弱与其I/O点数的多少事相互关联的，即PLC

的功能越强，其可配置的I/O点数越多。因此，通常我们所说的小型、中型、大

型PLC，除指I/O点数不同外，同时也表示其对应功能为低档、中档、高档。

2.3.3 可编程控制器的技术指标

1．存储容量

存储容量一般是指用户程序存储的容量。用户程序存储器的容量大，可以编

制出复杂的程序。一般来说，小型PLC的用户存储器容量为几千字节，而大型

PLC的用户存储器容量为几万字节。有些PLC的用户存储器需要另购外插的存储

卡，或者可以用存储卡扩充。

2．I/O点数

I/O点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量PLC性能的

重要指标。I/O点数越多，外部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就

越大。

3．扫描速度

第二章S7-200系列PLC的概述

扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。一般

以扫描1K步用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通常以ms/K步为单位。PLC

用户手册一般给出执行各条指令所用的时间，可以通过比较各种PLC执行相同的

操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。

4．指令的功能与数量

指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。编程指令的功

能越强，数量越多，PLC的处理能力和控制能力也就越强，用户编程也越简单和

方便，越容易完成复杂的控制任务。

5．内部元件的种类与数量

在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持

数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多，

表示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。

6．特殊功能单元

特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近

年来各PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功

能越来越强，使PLC的控制功能日益扩大。例如：高速计数模块，位置控制模块。

闭环控制模块等。

7．可扩展能力

PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、

各种功能模块的扩展等。在选择PLC时，经常需要考虑PLC的可扩展能力。

2.4 PLC的工作原理

与继电器控制系统相比，PLC的工作原理是建立在计算机工作原理基础上

的，是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。CPU是以分时操作方式来处

理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以，程序的执行时按程序顺

序依次完成相应各电器的动作，在时间上形成串行工作方式。PLC的工作方式是

一个不断循环的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作

周期。

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

2.4.1PLC的工作模式

PLC有RUN和STOP两种工作模式：在RUN模式下，通过执行用户程序来实

现控制功能；在STOP模式，CPU不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑

用户程序，设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。如

果有致命错误，在消除它之前不允许从STOP模式进入RUN模式。PLC操作系统

存储非致命错误，供用户检查，但不会从RUN模式自动进入STOP模式。

可以用模式开关来改变工作模式。CPU模块上的模式开关在STOP位置时，

将停止用户程序的运行；在RUN位置时，将启动用户程序的运行。模式开关在

STOP或TERM位置时，电源通电后CPU自动进入STOP模式；在RUN位置时，电

源通电后自动进入RUN模式。

PLC工作模式的扫描过程如图2-2所示。

2-2 PLC工作模式的扫描过程

2.4.2 PLC工作过程

PLC工作过程可用图2-3所示的运行框图来表示。

整个运行可分为3部分

（1）上电处理 PLCC上电后对系统进行一次初始化工作，包括：硬件初始化，

I/O模块配置检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等。

（2）扫描过程 PLC完成上电处理后，进入扫描工作过程。

先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄

存器更新。当CPU处于STOP方式时，转入执行自诊断检查。当CPU处于RUN

方

第二章S7-200系列PLC的概述

式时，还要完成用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊检查。

图2-3 PLC 工作过程框图

（3）出错处理 PLC每扫描

一次，执行一次自诊断检

车，确定PLC自身的动作是否正常，例如，CPU、电池电压、程序存储器、I/O、

通信等是否异常或出错。如检查出异常时，CPU面板上的LED积异常继电器会接

通，在特殊寄存器中会存入出错怠慢。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP

方式，所有的扫描停止。

2.5 PLC的扫描过程

PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，

CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或

地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行

用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

1）输入采样阶段：PLC 在输入采样阶段，首先以扫描方式按顺序将所有暂

存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的

输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。

2）程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经

相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有

的内容随着程序的执行而改变。

3）输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输

出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）

输出，驱动相应输出设备工作。