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产品描述
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对于plc用户来说，在编写用户程序或选择设备时，清楚下面介绍的三个阶段，即用户程序执行过程的原理。
PLC采用集中处理的方法，即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。
（1）输入扫描 在这一阶段中，PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将输入信号存入输入映像区，输入映像存储器被刷新。在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映像存储器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。可见，PLC在执行程序和处理数据时，不直接使用现场当时的输入信号，而使用本次采样时输入到映像区中的数据。如果输入设备能使PLC输入端形成闭合回路，对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“1”，即相当于继电器线圈导通。在程序执行过程中，该编号对应的触点动作；如果输入设备能使输入开路，则对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“0”，即相当于继电器线圈没导通，在程序执行过程中，该编号对应的触点不动作。如果在PLC处于非输入扫描的阶段，PLC外的输入设备状态发生了变化，内部输入继电器也不会发生变化，要等到下一个输入扫描阶段才能根据此时的输入状态来刷新。所以，对于少于十几毫秒的输入信号，经常采集不到。
（2）执行程序 在执行用户程序过程中，PLC按梯形图程序顺序自上而下、从左至右逐个扫描执行，即按助记符指令表的先后顺序执行。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中，PLC从输入映像区中取出输入变量的当前状态，然后进行由程序确定的逻辑运算或其他运算，根据程序指令将运算结果存入相应的内部继电器中，包括输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等。输出继电器的信号存放在输出映像区，即输出继电器与PLC外部的同编号的输出点对应。
在程序执行过程中，同一周期内，的逻辑结果影响后面的触点，即后执行的程序可能用到的新中间运算结果；但同一周期内，后面的运算结果不影响的逻辑关系。该扫描周期内除输入继电器以外的所有内部继电器的终状态（导通与否），将影响下一个扫描周期各触点的开与闭。
（3）输出刷新 程序执行阶段的运算被存入输出映像区，而不送到输出端口上。在输出刷新阶段，PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器，然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。如果内部输出继电器的状态为“1”，则输出继电器触点闭合。全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。
关于模拟量的控制本人认为用plc有点费劲，虽然是可以实现但很繁琐，因为PLC算四则混和运算不是长项，例如你让PLC算A+B*C-D，它要分4步完成，无法一次全部处理完。运算的多了，编写程序就会很费劲，用语句编写还好点，若用梯形图因电脑屏幕有限很容易把程序员弄蒙！下面说说我对PLC模拟控制的一些想法：
一：模拟量的输入
实际工作中我都会将模拟量信号转为标准信号，如果它本身就是标准信号好，否则我会给它加变送器，例如温度采集时，我就用温度变送器将热电偶的信号转换为4-20MA电流信号或1-10V电压信号。（好像有直接采集温度的模块，但我没用过）如果可以尽量采用电流信号，这样干扰会小一些。信号线采用有屏蔽层的那种。然后就要考虑滤波问题了，因为干扰的存在，所以滤波。滤波方法有很多种：求平均值法，低通法等大概有10种左右，有时候要多种方法一起用。这要看你现场干扰情况了，实在不行在输入端并个电容，硬件滤波。这样我们将得到一个比较平和的模拟量，也就是我们要控制的那个量，温度，压力，流量，电压，电流等模拟量都可以这么采集，频率我不知道是不是有频率变送器，没用过，但是频率在不是很高的时候可以由开关量输入端输入，频率高了可以采用高速计数器，再高了我就不知道了。
二：给定值的输入
可以采用人机界面直接将给定值写到PLC的寄存器，也可以用电位器将电压信号传给PLC，也可以用上位机（电脑或其他设备）经网络传过来。
三：控制过程
根据所控制的模拟量的不同，所选的元件也不同。例如说温度，分为加热和制冷，加热要用加热管，制冷要用压缩机。压力如果是液压站的压力可以选比例溢流阀，流量控制要用电动蝶阀之类的阀，电压和电流可以是步进电机带动电位器的方法实现。应根据模拟量的不同选则合适的元件。以烤箱为例说明：设给定值为100摄氏度。我们需要的主要元件有加热管，固态继电器。在开始工作的初期因为温度是20度左右这时候加热管可以全功率运行，我们可以以1秒为单位，控制加热的速度，比如说0.9秒加热，0.1秒停电加热会很快。如果0.1秒加热，0.9秒停电加热就会慢。根据反馈回来的温度信号，我们可以改变这个比例。如果温度100我们可以断电，温度80我们可以通电，当温度到达80和100之间时再用这个比例让温度趋近于100.即使PLC能实现这些但实际工作中我也不会采用，你也看到了这种控制多么复杂，没有100步也得有50步，我肯定会蒙圈的。
四：建议
再实际工作中我都是采用的这样的方法，PLC加仪表的方法，比如说温度控制，我就用一块温控表去控制温度，因为它也可以驱动固态继电器或是其他元件，而且相当，滤波效果好，比PLC好10倍。而且它是PID控制的，我不用考虑哪些复杂的运算过程，在这里PLC只是将一个触点连接到温控表的控制线上，这样只有PLC触点吸合，温控表才能控制固态继电器，固态继电器才能给加热棒供电。其他的模拟量也可以采用这样的方法。如果PLC需要哪些数据用来存储，可以让仪表将那个数发给PLC或是给PLC提供一个标准信号。PLC也可以把设定值传给仪表，一般仪表的面板上都是可以设定给定值的。这样PLC起到的作用有两个负责启动停止和存储数据。而控制过程交给仪表。（如果你想要具体PLC控制模拟量的算法，你把条件写的清楚些，例如具体多少度，多少流量，如果我把所有的模拟量算法都写出来估计100000字都够呛说明白，不好意思了，另外模拟量控制一般都是用PID,而且具体问题还得具体分析，不是随便写个数就能用的）
（一）数字量输入和输出映象区
1.输入映象寄存器（数字量输入映象区）（I）
数字量输入映象区是S7-200 CPU为输入端信号状态开辟的一个存储区。输入映像寄存器的标志符为I，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映象寄存器中。
输入映象寄存器是plc接收外部输入的开关量信号的窗口。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从I0.0-I15.7，共有128点
（2）按“字节”方式：从IB0-IB15，共有16个字节
（3）按“字”方式：从IW0-IW14,共有8个字
（4）按“双字”方式：从ID0-ID12，共有4个双字
2.输出映象寄存器（Q）
数字量输出映象区是S7-200 CPU为输出端信号状态开辟的一个存储区。输出映像寄存器的标识符为Q（从Q0.0-Q15.7,共有128点），在每个扫描周期的末尾，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从Q0.0-Q15.7，共有128点
（2）按“字节”方式：从0-15，共有16个字节
（3）按“字”方式：从QW0-QW14,共有8个字
（4）按“双字”方式：从QD0-QD12，共有4个双字
（二）模拟量输入映象区和输出映象区
1.模拟量输入映象区（AI区）
模拟量输入映象区是S7-200 CPU为模拟量输入端信号开辟的一个存储区。S7-200将测得的模拟量（如温度、压力）转换成一个字长（2个字节）的数字量，模拟量输入映像寄存器用标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。
从AIW0-AIW30,共有16个字，总共允许有16路模拟量输入。
说明：模拟量输入值为只读数据。
2.模拟量输出映象区（AQ区）
模拟量输出映象区是S7-200 CPU为模拟量输出端信号开辟的一个存储区。S7-200将1个字长（2个字节，16位）的数字量按比例转换为电流或电压。模拟量输出映像寄存器用标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。
从AQW0-AQW30,共有16个字，总共允许有16路模拟量输出。
（三）变量存储器（V）（相当于内辅继电器）
PLC执行程序过程中，会存在一些控制过程的中间结果，这些中间数据也需要用存储器来保存。变量存储器就是根据这个实际的要求设计的。变量存储器是S7-200 CPU为保存中间变量数据而建立的一个存储区，用V表示。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从V0.0-V15119.7，共有40960点。CPU221、CPU222变量存储器只有2048个字节，其变量存储区只能到V2047.7位。
（2）按“字节”方式：从VB0-VB5119,共有5120个字节
（3）按“字”方式：从VW0-VW5118，共有2560个字
（4）按“双字”方式：从VD0-VD5116，共有1280个双字
（四）位存储器（M）区
PLC执行程序过程中，可能会用到一些标志位，这些标志位也需要用存储器来寄存。位存储器就是根据这个要求设计的。位存储器是S7-200 CPU为保存标志位数据而建立的一个存储区，用M表示，用M表示。该区虽然叫位存储器，但是其中的数据不仅可以是位，还可以是字节、字或双字。
（1）按“位”方式：从M0.0-M31.7，共有256点。
（2）按“字节”方式：从MB0-MB31，共有32个字节
（3）按“字”方式：从MW0-MW30，共有16个字
（4）按“双字”方式：从MD0-MD28，共有8个双字
（五）顺序控制继电器区（S）
PLC执行程序过程中，可能会用到顺序控制。顺序控制继电器就是根据顺序控制的特点和要求设计的。顺序控制继电器区是S7-200 CPU为顺序控制继电器的数据而建立的一个存储区，用S表示。在顺序控制过程中，用于组织步进过程的控制。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从S0.0-S31.7，共有256点
（2）按“字节”方式：从SB0-SB31，共有32个字节
（3）按“字”方式：从SW0-SW30，共有16个字
（4）按“双字”方式：从SD0-SD28，共有8个双字
（六）局部存储器区（L）（相当于内辅继电器）
S7-200 PLC有64个字节的局部存储器，其中60个可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。
局部存储器和变量存储器很相似，主要区别是变量存储器是全局有效的，而局部存储器是局部有效的。全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（例如，主程序、子程序或中断程序）。局部是指导存储器区和特定的程序相关联。
几种程序之间不能互访。
局部存储器区是S7-200 CPU为局部变量数据建立的一个存储区，用L表示。该区域的数据可以用位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从L0.0-L63.7，共有512点。
（2）按“字节”方式：从LB0-LB63，共有64个字节
（3）按“字”方式：从LW0-LW62，共有32个字
（4）按“双字”方式：从LD0-LD60，共有16个双字
（七）定时器存储器区（T）
PLC在工作中少不了需要计时，定时器就是实现PLC具有计时功能的计时设备。定时器的编号：
T0、T1、.....、T255
S7-200有256个定时器
（八）计数器存储器区（C）
PLC在工作中有时不仅需要计时，还可能需要计数功能。计数器就是PLC具有计数功能的计数设备。
计数器的编号：C0、C1、......、C255
（九）高速计数器存储器区（HSC）
高速计数器用来累计比CPU扫描速率快的事件。S7-200各个高速计数器计数频率高达30kHz。
S7-200各个高速计数器有32位带符号整数计数器的当前值。若要存取高速计数器的值，则给出高速计数器的，即高速计数器的编号。
告诉计数器的编号为：HSC0、HSC1、......、HSC5。
S7-200有6个高速计数器。其中的CPU221和CPU222仅有4个高速计数器（HSC0、HSC3、HSC4、HSC5）
（十）累加器存储器区（AC）
累加器是可以像存储器那样进行读/写的设备。例如，可以用累加器向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存储计算的中间数据。
S7-200CPU提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。
可以按字节、字或双字来存取累加器数据中的数据。但是，以字节形式读/写累加器中的数据时，只有读/写累加器32位数据中的8位数据。如果是以字的形式读/写累加器中的数据时，才能一次读写全部32位数据。
因为PLC的运算功能是离不开累加器的。因此不能像占用其他存储器那样占用累加器。
（十一）特殊存储器区（SM）
特殊存储器是S7-200 PLC为CPU和用户程序之间传递信息的媒介。它们可以反映CPU在运行中的各种状态信息，用户可以根据这些信息来判断机器工作状态，从而确定用户程序该做什么，不该做什么。这些特殊信息也需要用存储器来寄存。特殊存储器就是根据这个要求设计的。
1.特殊存储器区
它是S7-200为保存自身工作状态数据而建立的一个存储区，用SM表示。特殊存储器区的数据有些是可读可写的，有一些是只读的。特殊存储器区的数据可以是位，也可是字节、字或双字。
（1）按“位”方式：从SM0.0-SM179.7，共有1440点。
（2）按“字节”方式：从SM0-SM179，共有180个字节。
（3）按“字”方式：从SMW0-SMW178，共有90个字
（4）按“双字”方式：从SMD0-SMD176，共有45个双字
说明：特殊存储器区的头30个字节为只读区。
2.常用的特殊继电器及其功能
特殊存储器用于CPU与用户之间的交换信息，例如SM0.0一直为“1”状态，SM0.1仅在执行用户程序的个扫描周期为“1”状态。
SM0.4和SM0.5分别提供周期为1min和1s的时钟脉冲。SM1.0、SM1.1和SM1.2分别是零标志、溢出标志和负数标志
目前，PLC（可编程逻辑控制器）已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个，它具有高性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格的特点，在流量计量方面也有着广泛的用途，在用于流量累积时又有其编程的特之处，下面进行详细的分析和论述，包括在西门子S7-200CPU上编程的例子。
流量计输出的信号一般是脉冲信号或4-20mA电流信号，这两种信号输出的都是瞬时（也有用继电器输出累积量信号，原理一样，不再赘述），我们的目的是在PLC中计算和显示瞬时流量值和计算累积量值，当输入信号是脉冲信号是，在计算瞬时流量的时候，按照一个严格的时间间隔计算才能保证瞬时流量的准确性，因此，计算瞬时流量的时候用定时中断来进行，而且，在PLC系统中只能运行这一个中断程序，不允许再产生其它中断（即使是低级的中断也不允许运行），以防止干扰定时中断的时间间隔的准确性，计算瞬时流量就是将这个时间段的累计脉冲个数换算成累计流量，再除以时间就是瞬时流量，对于4-20mA输入只需按照其对应的量程进行换算就可以直接得到瞬时流量，而累积流量就是将每个时间段内的累积流量累加起来就是累积流量，在实际使用PLC编程的过程中注意以下几个问题：
1. 输入脉冲频率范围是否出PLC接收的范围；
2. PLC高速计数器在达到大计数值时如何保证计算正确；
3. 如何保证定时中断不受干扰；
4. 如何避免计算累积量的误差；
5. 累积量的大累积位数；
6. 如何复位累积量；
下面就关键的2，4，6问题进行详细的叙述，以西门子S7-200 CPU224为例，S7-200的CPU224具有6个单相大30kHz的高速计数器，但PLC内部没有提供相应的算法来计算频率，因此，需要自己编程计算，这就需要在PLC高速计数器在达到大计数值时要保证计算的正确性，实际编程时，对高速计数器初始化以后就使之连续计数，不再对其进行任何干预，其高速计数器的初始化程序如下：
注意：此段程序应该放到PLC个扫描周期执行的程序中执行。
对于高速计数器是否达到大计数值时需要判断，S7-200CPU的高速计数器是可以周而复始的进行累计的，位为符号位，小值为7FFFFFFF，由于计数器是一直累加的，不可能出现本次读取的的计数值小于上次的计数值，因此判断计数器当前值是否小于次的计数值，就可以判断计数是否达到大值的拐点（7FFFFFFF），如果达到，则执行特殊的计算以便计算错误，如下列程序所示，当当前计数值大于等于上次计数值时，两个计数值做差，就得到程序两次扫描时间间隔内的计数差值，同时将当前计数值赋值到上次计数值上；当当前计数值小于上次计数值时，计算上次计数值与7FFFFFFF之间的差值（用减法），以及当前计数值和7FFFFFFF之间的差值（用加法），然后将两个结果相加就是程序两次扫描时间间隔内的计数差值，从而实现对对累计计数值达到拐点时的正确计算。
注：此程序应放在定时中断子程序中执行。
实际上，在现场应用中定时中断子程序是采用250ms中断一次执行的，使用SMB34进行控制的，需要注意的是，系统中只保证这个中断是存在的，不会受到其他中断的影响，否则可能会由于其他中断的影响使周期性中断不准时，从而影响精度。
通过以上计算就得到了250ms内流量计发过来的脉冲个数，这个数值乘以脉冲当量就是250ms内的流量值，再除以时间就是瞬时流量，另外，在250ms内再执行累加程序就可以计算累积流量了，在计算累积流量过程中需要避免累积过程的的计算误差，我们知道，流量累积量是一直累积的一个数值，一般会累积到8位数，而PLC内部的浮点数的有效位数是6位，当累积量数值很大的时候就会造成一个大数和一个小数相加，势必导致小数的有效位数丢失，造成很大的累积误差，因此，要避免大数和小数相加的情况出现，解决方法是采用多个流量累积器，只允许同数量级的数值相加，从而避免数值有效位数损失，实际编程中采用了5个累积器，根据常用流量情况下，在周期中断时间间隔（250ms）内流过的流量乘以15作为个累积器的上限，当达到这个累积器的上限值后，将这个累积器的值累加到2个累积器中，并把个累积器清零，对于三个累积器也同样处理，4个累积器用于保存累积量小数部分数值，5个累积器用于保存累积量整数部分数值，这样在显示总累积量时只需显示整数部分和小树部分就可以了，整个过程充分避免了累积过程中大数与小数相加的情况出现，在实际工程中，需根据流量的大小、周期中断的时间间隔来确定所用累积器的个数，而累积器的整数部分用双整数来表示，双整数的范围是-2,147,483,648到+2,147,483,647，因此，可以使累积器的整数位数达到9位，这样，在显示累积量时就可以多显示9位整数的累积量和6位的小数累积量。总计15位，从而省略累积器倍乘系数，使读数简便。
对累积器需要在一定条件下复位，累积到大数值或手动复位，在中断程序中判断累积量是否达到过大位数，当过大数值时，将各个累积器清零，另外清零的触发信号也可以是手动触发。
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