plc實驗臺可編程控制器的基礎簡介
可編程序控制器，英文稱Programmable Logical Controller，簡稱PLC。它是一個以微處置整理器為核心的數字運算實操的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計，它應用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等實操指令，并經過數字式或模仿式的寫入、輸出連接口，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相集合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中的機械觸點的復雜接線、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分運用了微處置整理器的優點，又照顧到現場電氣實操維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機數值數值編程語言知識，而是應用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡便指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、便利易學；調節測試與查錯也全部很便利。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提醒，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制作業，就可靈活便利地將PLC應用來生產實踐。
一、可編程控制器的基礎構造
可編程控制器主要采用CPU模型塊、寫入模型塊、輸出模型塊和編程器構成（如下圖所示）。

1、CPU模型塊
CPU模型塊又叫中央處置整理單元或控制器，它主要采用微處置整理器（CPU）和存儲器構成。它用以運行用戶程序、監控寫入/輸出連接口狀態、作出邏輯判別和實行數值處置整理，即讀取寫入變量、完成用戶指令規定的各種實操，將成果送到輸出端，并響應外部設備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及實行各種內部判別等。PLC的內部存儲器有兩類，一類是系統程序存儲器，主要放置系統管理和監控程序及對用戶程序作編譯處置整理的程序，系統程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數值存儲器，主要放置用戶編制的應用程序及各種暫存數值和中間成果。
2、I/O模型塊
I/O模型塊是系統的眼、耳、手、腳，是聯系外部現場和CPU模型塊的橋梁。寫入模型塊用來接收和收集寫入信號。寫入信號有兩類：一類是從按鈕、選用開關、數字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等來的開關量寫入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發電機、各種變送器提供的連續改變的模仿寫入信號。
可編程序控制器經過輸出模型塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調動閥、調節速度裝置等執行器，可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數字顯露裝置和報警裝置等。
3、電源
可編程序控制器一般使用220V交流ACAC電源。可編程序控制器內部的直線DC穩壓電源為各模型塊內的元件提供直線DC電壓（V）。
4、編程器
編程器是PLC的外部編程設備，用戶可經過編程器寫入、查驗、修改、調節測試程序或監示PLC的作業現象。也可以經過專用的編程電纜線將PLC與電腦聯接起來，并運用編程系統實行電腦編程和監控。
5、寫入/輸出拓展單元
I/O拓展連接口用來將擴充外部寫入/輸出端子數的拓展單元與基礎單元（即主機）連接在一起。
6、外部設備連接口
此連接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀,變頻器等外部設備與主機相聯，以完成相應的實操。
本實驗裝置（箱）選用的主機型號為歐姆龍CP-1H系列的主機。
二、可編程控制器的作業原理
可編程控制器有兩種基礎的作業狀態，即運行（RUN）狀態與停止（STOP）狀態。在運行狀態，可編程序控制器經過執行反映控制要求的用戶程序來完成控制功能。為了使可編程序控制器的 輸出及時地響應隨時可能改變的寫入信號，用戶程序不是只執行一次，而是反復不斷地重復執行，直至可編程序控制器停機或變換到STOP作業狀態。
除了執行用戶程序之外，在每次循環過程中，可編程序控制器還要完成內部處置整理、通信處置整理等作業，一次循環可分為5個階段（如圖所示）


在內部處置整理階段，可編程序控制器查驗CPU，模型塊內部的硬件是否正常，將監控定時器復位，以及完成一些別的內部作業。在通信服務階段，可編程序控制器與別的帶微處置整理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯露內容。
在寫入處置整理階段，可編程序控制器把全部外部寫入電子回路的接通/斷開（ON/OFF）狀態讀入寫入映像寄存器。
在程序執行階段，即使外部寫入信號的狀態發生了改變，寫入映像寄
存器的狀態也不會隨之而變，寫入信號改變了的狀態只能在下一個掃描周
期的寫入處置整理階段被讀入。
在輸出處置整理階段，CPU將輸出映像寄存器的通/斷狀態傳送到輸出鎖存器。
三、可編程控制器的內部存儲區域的分布及I/O配備
CP1H可使用下列內部存儲區表

數值區			字	位		功能
IR區1	寫入區		IR 000-IR 009 （10個字）	IR 00000-IR 00915 （160位）		這些位可以分配給外部I/O端。
	輸出區		IR 100-IR 019 （10個字）	IR 0100-IR 0915（160位）
	作業區		IR 020-IR 049 IR 200-IR 227 （58個字）	IR 02000-IR 04915 IR 20000-IR 22715（928位）		在程序中可隨意使用作業位。
SR區			SR 228-SR 255 （28字）	SR 22800-SR 25515（448位）		這些位用來特定功能，如標識和控制位。
TR區			——	TR 0-TR 7 （8位）		這些位用來存檔程序分支中的ON/OFF狀態。
HR區2			HR 00-HR 19 （20個字）	HR 0000-HR 1915 （320位）		這些位用來存檔數值，可以在電源關閉后保持ON/OFF狀態不變。
AR區2			AR 00-AR 23 （24個字）	AR 0000-AR 2315 （384位）		這些位用來特定功能，如標識和控制位。
LR區1			LR 00-LR 15 （16個字）	LR 0000-LR 1515 （256位）		用來與其他PC實行1：1數值鏈接。
定時器/計數器區2			TC 000-TC 255（定時器/計數器標號）3			同一標號既可用來定時器，也可用來計數器。
DM區 DM區		讀/寫2	DM 0000-DM 1999 DM 2022-DM 2047 （2，026個字）		——	DM區只能以字為單位實行訪問。在電源關閉后，其值保持不變。
		錯誤日志2	DM 2000-DM 2021 （22個字）		——	用來存檔所發生錯誤的錯誤代碼。當不使用錯誤日志功能時，可當作普通讀/寫DM區使用權用。
		只讀4	DM 6144-DM 6599 （456個字）		——	不可在程序中重新寫入。
		PC設定4	DM 6600-DM 6655 （56個字）		——	用來存檔控制PC運行的各種功能數值。

CP1HX型

型號	規格
	電源	輸出	寫入
CP1H-X40DR-A	AC100~250V	繼電器輸出16點	DC24V 24點
CP1H-X40T1-D	DC24V	晶體管輸出漏型 16點	DC24V 24點
CP1H-X40DT1-D		晶體管輸出源型 16點

CP1HXA型

型號	規格
	電源	輸出	寫入
CP1H-XA40DR-A	AC100~250V	繼電器輸出16點	DC24V 24點
CP1H-XA40T1-D CP1H-XA40DT1-D	DC24V	晶體管輸出漏型 16點	DC24V 24點
		晶體管輸出源型 16點
CP1H-Y20DT-D	DC24V	晶體管輸出漏型8點	DC24V 12點

四、可編程控制器的編程語言基礎簡介
現代的可編程控制器一般備有多種編程語言，供用戶使用。IEC1131-3—可編程序控制器編程語言的國際標準詳細的說明了下述可編程控制器編程語言：
順序功能圖
梯形圖
功能塊圖
指令表
構造文本
其中梯形圖是使用得最多的可編程控制器圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統的電子回路圖很相似，設定有直觀易懂的優點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌控把握，特別適用來開關量邏輯控制。
梯形圖的主要特別點：
1）可編程控制器梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如寫入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器（即硬件繼電器），而是在系統中使用的編程元件。每一編程元件與可編程序控制器存儲器中元件映像寄存器的一個存儲單元相對應。
2）梯形圖兩側的垂直共同共用線稱為共同共用母線（BUS bar）。在解析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電器電子回路的解析方法，可以想象左右兩側母線之間有一個左正右負的直線DC電源電壓（V），當圖中的觸點接通時，有一個假想的"概念電流（A）"或"能流（Power flow）從左到右流動，這一方向與執行用戶程序時的邏輯運算的順序是一致的。
3）按照梯形圖中各觸點的狀態和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態，稱為梯形圖的邏輯解算。邏輯解算是按梯形圖中從上到下、從左到右的順序實行的。
4）梯形圖中的線圈和其他輸出指令應放在最右邊。
5）梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點均可以無限多次地使用。
五、可編程控制器的編程步驟
（1）確定被控系統必須完成的動作及完成這些動作的順序。
（2）分配寫入輸出設備，即確定哪些外圍設備是送信號到PLC，哪些是外圍設備是接收來自PLC信號的。并將PLC的寫入、輸出口與之對應實行分配。
（3）設計PLC程序畫出梯形圖。梯形圖體現了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關系。
（4）完成用計算機數值數值對PLC的梯形圖直接編程。
（5）對程序實行調節測試（模仿和現場）。
（6）存檔已完成的程序。
顯然，在建立一個PLC控制系統時，必須首先把系統的需要的寫入、輸出數量確定下來，然后按需要確定各種控限限制動作作作的順序和各個控制裝置彼此之間的相互關系。確定控制上的相互關系之后，就可實行編程的第二步──分配寫入輸出設備，在分配了PLC的寫入輸出點、內部輔助繼電器、定時器、計數器之后，就可以設計PLC程序畫出梯形圖。在畫梯形圖時要注意每個從左邊母線開始的邏輯行必須終止于一個繼電器線圈或定時器、計數器，與實際的電子回路圖不一樣。梯形圖畫好后，使用編程系統直接把梯形圖寫入計算機數值數值并下載到PLC實行模仿調節測試，修改→下載直至符合控制要求。這便是程序設計的整個過程。
可編程控制器基礎指令簡介
CP1H系列PLC主機基礎指令表

助記符	名稱	功能
LD	裝載	指定位用來指令行的開始或使用權用AND LD和ORLD指令時定義邏輯塊。
AND	與	指定位與執行條件實行邏輯與運算。
AND LD	邏輯塊與	前面程序塊實行邏輯與運算的成果。
AND NOT	與非	指定位的非與執行條件實行邏輯與運算。
OR	或	指定位與執行條件實行邏輯或運算。
OR NOT	或非	指定位的非與執行條件實行邏輯或運算。
OUT	輸出	在執行條件為ON時使實操數位變ON；在執 行條件為OFF時使實操數位變OFF。
SET	置位	在執行條件為ON時使實操數位變ON，在執行條件為OFF時不影響實操位的狀態。
RSET	復位	在執行條件為ON時使實操位數變OFF, 在執行條件為OFF時不影響實操數位的狀態。
NOP	空實操	不作任何實操，程序轉移到下一個指令。
END	結束	用來程序結束。
JMP	跳轉	如果跳轉條件為OFF，則JMP（04）與JME（05）之間的全部指令均被忽略
JME	跳轉結束
SFT	移位寄存器	生成一個位移位寄存器
KEEP	保持	將一個位定義為由置位寫入和復位寫入控制的鎖存。
TIM	定時器	ON延遲（減數）定時器實操。
CNTR	可逆計數器	多加或減少寫入信號由OFF變ON時，多加或減小PV值。
DIFU	上升沿微分	在寫入信號的上升沿時刻將某個指定位變ON一個循環周期。
DIFD	下降沿微分	在寫入信號的下降沿時刻將某個指定位變ON一個循環周期。
@MOV	傳送	將源數值（字或常數）復制到目標字中。
@ASL	算術左移	將單字數值中的每一位向左實行帶CY移位。
@ASR	算術右移	將單字數值中的每一位向右實行帶CY移位。
AND LD	邏輯塊與	前面程序塊實行邏輯與運算的成果。
OR LD	邏輯塊或	前面程序塊實行邏輯或運算的成果。
NETR NETW	TABLE,PORT TABLE,PORT	互聯網讀 互聯網寫
SLCR SLCT SLCE	N N	順控繼電器段的啟動 順控繼電器段的變換 順控繼電器段的結束