PLC编程入门基础技术知识
第一章可编程控制器简介
英文可编程控制器Programmable Controller，简称PC。但由于PC个人电脑很容易（Personal Computer）因此，人们仍然习惯于混淆PLC缩写可编程控制器。它是一种以微处理器为核心的数字操作电子系统装置，专门为工业现场应用而设计。它使用可编程存储器来存储逻辑操作、顺序控制、定时/计数和算术操作指令，并通过数字或模拟输入输出接口控制各种机械或生产过程。PLC它是微机技术与传统继电接触控制技术相结合的产物，充分利用微处理器的优点，照顾现场电气操作维护人员的技能和习惯，特别是PLC编程不需要特殊的计算机编程语言知识，而是采用一套基于继电器梯形图的简单指令形式，使用户编程形象、直观、易于学习；调试和检查错误也非常方便。
一、PLC各部分的结构和作用
PLC类型多样，功能和指令系统不同，但结构和工作原理相似，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口组成。
1、主机
主机包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器、用户程序和数据存储器。CPU是PLC核心用于操作用户程序，监控输入/输出接口状态，做出逻辑判断和数据处理，即读取输入变量，完成用户指令规定的各种操作，将结果发送到输出端，响应外部设备（如计算机、打印机等）的要求，做出各种内部判断。PLC内部存储器有两种，一种是系统程序存储器，主要存储系统管理和监控程序以及编译用户程序的程序。系统程序由制造商固定，用户无法更改；
2、输入/输出（I/O）接口
I/O接口是PLC连接到输入/输出设备的部件。输入接口接收输入设备（如按钮、传感器、接触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是通过功率放大器电路驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O光电耦合电路通常用于界面，以减少电磁干扰，从而提高可靠性。
3、电源
图中的电源是指CPU、存储器、I/O直流开关稳压电源配置在接口等内部电子电路工作中，通常为输入设备提供直流电源。
4、编程
编程是PLC用户使用外部设备输入、检查、修改、调试程序或监控PLC工作情况。通过特殊工作。PC/PPI电缆线将PLC与计算机连接，并使用专用软件进行计算机编程和监控。
5、输入/输出扩展单元
I/O扩展接口用于与基本单元(即主机)连接扩展外部输入/输出端子数的扩展单元。
6、外部设备接口
该接口可将打印机、条码扫描仪、变频器等外部设备与主机连接，以完成相应的操作。
实验装置提供的主机型号是西门子S7-200系列的CPU224(AC/DC/RELAY)。输入点14，输出点10；CPU226(AC/DC/RELAY)，输入点为26，输出点为14。
二、PLC的工作原理
PLC以顺序扫描、连续循环的方式工作。即在PLC运行时，CPU根据控制要求编制并存储在用户存储器中的程序，并根据指令步骤号（或地址号）进行周期性循环扫描。如果没有跳转指令，用户程序将从第一个指令开始，直到程序结束。然后返回第一个指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，输入信号输入信号采样和输出状态刷新。
PLC输入采样、程序执行和输出刷新是扫描周期的三个阶段。
PLC在输入采样阶段：首先按顺序扫描所有输入端子的通断状态或输入数据，并写入相应的输入状态寄存器，即刷新输入。然后关闭输入端口，进入程序执行阶段。
输出刷新阶段：当所有指令完成时，输出状态寄存器的断开状态在输出刷新阶段发送到输出锁，并以某种方式（继电器、晶体管或晶闸管）驱动相应的输出设备。
三、PLC的程序编制
编程元件
PLC它使用软件编制程序来实现控制要求。编程时使用各种编程元件，它们可以提供无数的动合和动断接触点。编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位置存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器和特殊功能存储器。
PLC这些内存的功能与继电器接触控制系统中使用的继电器非常相似，也有线圈和接触，但它们不是硬继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为1时，表示相应的继电器线圈通电，其动合触点关闭，动合触点断开。因此，这些内部继电器被称为软继电器。
2、编程语言
所谓程序编制，就是用户根据控制对象的要求使用PLC制造商提供的编程语言描述了控制要求的过程。PLC梯形图语言和指令语句表语言是最常用的编程语言，两者常联合使用。
梯形图(语言)
梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是根据控制要求连接类似继电器的动合、动断接触点、线圈、串并联等术语和符号的表示PLC输入输出之间的逻辑关系图形直观易懂。
常用于梯形图
图形符号分别表示PLC动合和动断接触编程元件；
用来表示它们的线圈。梯形图中编程元件的类型用图形符号和标记的字母或数字来区分。由触点和线圈组成的独立电路称为网络。编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号，允许以网络为单位对梯形图进行注释。
梯形图的设计应注意以下三点：
①梯形图按照从左到右、从上到下的顺序排列。每个逻辑行(或梯级)从左母线开始，然后是接触串并联，最后是线圈。
②梯形图中的每个梯级流过的不是物理电流，而是概念电流，从左到右，两端没有电源。这种概念电流仅用于生动地描述用户程序执行中应满足线圈连接的条件。
③用于接收外部输入信号的输入寄存器PLC其他内部继电器的触点被驱动。因此，输入寄存器的触点只出现在梯形图中，而不是其线圈。输出寄存器将输出程序执行结果交给外部输出设备。当梯形图中的输出寄存器线圈通电时，有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而是通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管。
2)指令语句表
指令语句表是用指令助记符编制的PLC程序语言类似于计算机汇编语言，但比汇编语言更容易理解和学习。由几个指令组成的程序是指令语句表。指令语句由三部分组成：步骤、指令语言和功能设备编号。
下例为PLC实现三相鼠笼电机启动/停止控制的两种编程语言表达方
KM I0.0 I0.1 Q0.0步序指令语器件号
第二章基本指令简介
S7-200的SIMATIC基本指令简表：
(其他指令见附表)
一、标准触点指令
LD动合触点指令表示与输入母线相连的动合触点指令，即动合触点逻辑操作开始。
LDN动断触点指令，表示与输入母线相连的动断触点指令，即动断触点逻辑操作开始。
A单个动合触点串联采用动合触点指令。
AX单个动断触点串联采用非动断触点指令。
O或动合触点指令，用于单个动合触点的并联。
LD、LDN、A、AN、O、ON布尔(BOOC)型。LD、LDN将接点连接到母线上的两个指令，A、AN、O、ON指令可以重复使用多次，但当需要串联连接两个以上接点的电路块时，应使用以下接点OLD指令。
例子：
二、串联电路块的并联连接指令OLD
串联连接两个或两个以上接点的电路称为串联电路块。当串联电路块并联连接时，分支开始使用LD、LDN指令，分支结束OLD指令。OLD以下是指令ALD指令是无目标元件指令，两个无目标元件指令的步长是一个程序步骤。OLD有时简称或块指令。
三、并联电路串联连接指令ALD
两个或两个以上的并联电路称为并联电路块。当分支电路并联电路块与前电路串联时，使用ALD指令。使用分支的起点LD、LDN并联电路结束后使用指令ALD指令与前电路串联。
四、输出指令 =
1、=输出指令是将继电器、定时器、计数器等线圈直接连接到梯形图右侧的母线上。线圈右侧不允许有接触点。
五、位置和复位指令S、R
S保持动作为位置指令；R对于复位指令，保持操作复位。从指定位置开始的N点寄存器被定位或复位，N=1~255如指定复位为定时器位或计数器位，则清除定时器或计数器的当前值。
六、跳变触点EU,ED
当正跳变接触点检测到正跳变（接触信号从0到1）或负跳变接触点检测到负跳变（接触信号从1到0）时，接触点连接到扫描周期.正/负跳变符号为EU和ED,他们没有操作数，触点符号中间的P”和”N分别表示正跳变和负跳变
七、空操作指令NOP
NOP指令是无动作、无目标元件的序步指令。空操作指令使该步骤为空操作。NOP该指令可以替换已写入的指令，并且可以更改电路。在程序中添加NOP在更改或添加程序时，可以减少步骤号的更改。
八、程序结束指令END
END是无目标元件的一步步指令。PLC重复输入处理、程序操作和输出处理，并在程序的最后写入END指令，表示程序结束，直接输出。在程序调试过程中，可以按段插入END指令可以按顺序扩大对每个程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为几段，在确认前面电路块的动作正确后，依次删除END指令。
第三章可编程控制器梯形图编程规则
一、编程的几个步骤
(一)决定系统所需的动作和顺序。
当使用可编程控制器时，最重要的环节是确定系统所需的输入和输出。输入和输出要求：
第一步是设置系统的输入和输出数量。
第二步是决定控制后、各器件相应关系以及作出何种反应。
（二）对输入及输出器件编号
每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。
（三）画出梯形图。
根据控制系统的动作要求，画出梯形图。
梯形图设计规则
（1）触点应画在水平线上，并且根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的控制路径来画。
（2）不包含触点的分支应放在垂直方向，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。
（3）在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。
（4）不能将触点画在线圈的右边。
（四）将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序。
这种程序语言是由序号（即地址）、指令（控制语句）、器件号（即数据）组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作。
（五）在编程方式下用键盘输入程序。
（六）编程及设计控制程序。
（七）测试控制程序的错误并修改。