第四章 MODICON MICRO PLC的结构和工作原理
MODICON 公司简介
MODICON 公司（MODICON INC）是美国的可编程序控制器和运动控制器制造厂商，1984年起在北京设立办事处，产品进入我国，广泛应用于钢铁、煤炭、电力、石油化工、食品、造纸等行业；产品有微型、小型、中型和大型PLC（MICRO、COMPACT和984系列），分低档机和高档机；编程软件Modsoft Lite(Lmodsoft)，工作于DOS操作平台，但人机界面十分友好。
目前产品已归入施耐德（Schneider）公司，为MODICON TSX Neza PLC，但指令系统有所改变，在原编程软件界面的基础上发展为PL707WIN，从而工作于WINDOWS操作平台。
第一节 基本组成和工作原理
以微型机CPU61200型PLC为例。
一、组成——和所有PLC一样，由四大部分组成：CPU（包括FLASH存储器）、输入设备、
输出设备、电源。
组装于一个壳体内，为紧凑型产品，体积小，重量轻，价格低。面板布局、电源接线等参见教材P78～P80， 图4-2～图4-4所示（注：参见教材P71 Fig3-11）。
上部：开关量输入端子 16I 24VDC （均有LED显示） 中断/高速计数输入端子
下部：开关量输出端子 12O Relay （均有LED显示） 左边：电源输入端子
右边：30针 A120 I/O扩展口
面板：16路输入和12路输出的LED显示，以及PLC各种工况的LED显示。 底侧：2个串行通讯口：RS-232 COMM1和COMM2 1个I/O扩展链路口：RS-485 模拟量输入端子 4AI （AI—A/D） 模拟量输出端子 2A0 （AO—D/A）
二、工作原理——由机器的系统性能、操作软件支持PLC完成： 输入——转换——执行——转换——输出的整个过程
输入—来自现场的各种输入信号
转换—将输入信号转换成CPU可以处理的逻辑电平信号 执行—解读并执行内存中的用户逻辑，然后输出相应的控制信号
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转换—将输出的逻辑电平控制信号转换成现场设备可接受的驱动信号 输出—输出电路对现场设备进行开停控制。 1. 系统性能 （1）扫描时间
逻辑解算时间——与CPU的扫描速度有关，与程序的长短及指令的复杂程度有关 I/O服务时间
系统管理等其他服务时间
（2）最大扫描时间（周期）——250mS，由监控定时器提供监控（如果在规定的扫描时间内，
没有完成一次扫描，CPU中的“t1看门狗”将终止应用程序，并向编程器发出超时信息。 （3）逻辑扫描速度
一般，以 每执行1000步指令（1K逻辑节点）所需时间来定义，单位为mS/K（逻辑节点）
MODICON MICRO PLC的逻辑扫描速度为：
CPU311、CPU411：4.25mS～5mS/K CPU512、CPU612： 2.5mS/k
2. 存储器分配
MODICON MICRO PLC的系统内存分为三大区域：
用户数据内存区
系统配置内存区 用户程序内存区
（1）用户数据内存区——程序执行过程中数据变量的存储
PLC将控制过程中的输入、输出信号、状态及内部逻辑存放于用户数据区，存放地址用 “参考号”编址，这些地址可直接用于梯形图编程（寻址）。CPU512、CPU612型有2048（2K）个字（16位）的用户数据区 ① 参考号
为了梯形图编程需要，MODICON MICRO PLC使用一个统一的编址系统来管理输入/输出信号及内部逻辑（同一系列的PLC编程软件和编址系统一样）
每个参考号由5位数字组成： 首位——数据的类型
后四位——数据在用户数据区的唯一的地址。 ② 编址类型——四类（参见教材P81 图4-5）
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·0xxxx（1位—位数据）——离散量输出（或线圈）.可以是真实的输出，也可以是状态RAM
中的线圈（内部继电器的线圈）及相应的触点。作为触点可以多次使用，作为线圈不可双重输出。
·1xxxx（1位—位数据）——离散量输入. 对应来自现场的开关信号输入，在梯形图逻辑中作
为触点使用。
※一个寄存器中可有16个1xxxx或0xxxx参考号
·3xxxx（16位—字数据）——输入寄存器. 可以是从外设接收的模拟量输入信号入或16个连
续的离散量输入。
·4xxxx（16位—字数据）——输出或保持（数据）寄存器. 可用于模拟量输出或作为数据寄
存器使用。
如：参考号40201表示为一个16位的数据寄存器，在状态RAM中的地址是“201”。 ③ 输入/输出点的物理位置（对应系统的I/O映射表——I/OMAP）（参见教材P81 Fig4-6）
· 在用户数据区（状态RAM表）中，每个字长16位，离散量I/O点的ON/OFF状态，在一个字中的某一位以“1”或“0”表示。每一个输入通道的物理位置与10001～10016参考号（地址）一一对应。每一个输出通道的物理位置与00001～00012参考号（地址）一一对应。如图4-6所示。
开关量输入点物理位置（输入端子）
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16
对应用户数据区参考号
10001 10002 10003 10004 10005 10006 10007 10008 10009 10010 10011 10012 10013 10014 10015 10016
开关量输出点物理位置（输出端子）
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
对应用户数据区参考号
00001 00002 00003 00004 00005 00006 00007 00008 00009 00010 00011 00012
（注：开关量（交流）输出的映射还与输出点的分组有关，可查阅手册。）
· 当I/O为模拟量时，每个输入/输出通道映射为用户数据区中的一个字（16位），此时，一个字只对应一个参考号。
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（2）系统配置内存区——存放PLC的配置参数、I/O映射表等 PLC系统的配置主要包括如下几方面： ① PLC的型号、工作模式等 ② PLC的通讯参数 ③ 编程中使用的参考号范围 ④ PLC所支持的I/O单元数
⑤ 若配置为母机或子机，则还需指定子机的个数或子机的地址
上述内容存放在系统配置内存区，可以通过编程软件访问或修改。如不修改，则系统配 置区的内容将被设为默认值。（参见教材P81图4-7）。
例如：在通讯参数的配置中，默认值设置通讯口为COMM1，而实际PLC所连接的电脑（编程器）的RS-232口为COMM2，此时必须修改通讯参数为COMM2，否则无法通讯。或者，在参考号的范围中，CPU612型默认0x总数为1536，但实际需要1570个0x，则可在3x或4x的范围中借用：将3x的默认值48修改为46，即取出16×2=32点挪作0x使用，0x的范围就应修改为1572。
亦可将0x或1x以16为单元取出供3x或4x使用。 但总的内存字总数不能超过默认值的总数。
MODICON MICRO PLC参考号初始默认值（参见教材P81 Fig4-7）：
参数 0 xxxx 1 xxxx 3 xxxx 4 xxxx
CPU型号 311/411 512/612 1024 1536 256 512 32 48 400 1872 （3） 用户程序内存区——梯形图逻辑建立与编辑区域 根据PLC的型号，可用于逻辑编程的内存大小为：
CPU311、CPU411——1024个字（1K） CPU512、CPU612——2048个字（2K）
用户程序内存区分为两段：Ⅰ：存放标准的应用控制程序（Seg 1.）
Ⅱ：存放子程序（Seg 2.）（子程序可用JSR指令调用或高速输
入中断调用）
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3、MODICON MICRO PLC的工作模式
（1）工作模式——通过系统配置（Configration），MODICON MICRO PLC可以配置为下
列三种工作模式的任一种：
① 单机模式（Single）——作为独立的可编程序控制系统工作，管理自己固定的I/O资源（对CPU512、 CPU612型，还可管理附加的A120 I/O资源）
② 母机模式（Parent）— 可控制扩展链路中所有PLC的固定的I/O资源。 属I/O扩展链路中的PLC
③ 子机模式（Child）— 允许一部分或全部固定I/0资源由扩展链路中的母机PLC控制
（2）I/O扩展链路——PLC I/O扩展网络——1台母机+1～4台子机构成
各PLC由标准六芯电话电缆经PLC的RS-485口（I/O exp link port）相连，为点到点（PPI）连接方式。电缆的端子应有RJ11插头。（参见教材P83图4-8）
在链路中，只有一台PLC可以被配置成母机，其余PLC均被配置成子机。在扩展链路中的PLC，均不允许配置成单机工作方式。每台子机PLC都有一个唯一的地址码，范围为ID：01～04。子机的I/O资源可由运行于母机方式的PLC来访问和控制；子机的编址需将编程器与子机PLC相连，在配置过程中设定。 （3）A120 I/O扩展
CPU512、CPU612型PLC均装有一个30针的I/O扩展端口，称为A120 I/O扩展口。（参见教材P83 图4-9）。PLC通过A120 I/O扩展口与扩展机架实现连接，并提供通讯功能，实现I/O的扩展。PLC在上述三种工作方式中，均可控制A120 I/O扩展资源。
· 作A120 I/O扩展时，通过DIN（德国工业标准）导轨经平行电缆连接1～3个机架。PLC本身总是配置为机架1，A120 I/O机架配置为机架2～4。即PLC本身总是配置为主机架，配置最多三个从机架。从机架可有5槽和2槽的（主机架一般为5槽），若三个从机架均为5槽的，则最多可扩展3×5=15个I/O单元（模块）。（参见教材P84 Fig4-10） · A120 I/O点，只能由与之相连的PLC（单、母、子机）访问，驱动A120 I/O点的梯形图和A120 I/O映射表（状态存储区）必须存储在与A120 I/O相连的PLC中。也就是说，如果在I/O扩展链路上，子机带有A120 I/O扩展，则该A120 I/O点不能由母机访问，子机PLC必须独立编程、配置、建立I/O映射来控制A120 I/O 点。 作业：P101 6，7 补充：回答问题
1. MODICON MICRO PLC有哪几种工作方式？简述之。 2. 什么是I/O扩展链路？如何构成？如何连接？
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