可編程控制器PLC結(jié)構(gòu)及工作原理

1、.1 機(jī)床電氣控制機(jī)床電氣控制 第六章第六章 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 .2l6.1 概述概述l6.2 FX2N系列系列PLC指令系統(tǒng)及其編程方法指令系統(tǒng)及其編程方法l6.3 PLC編程軟件與應(yīng)用編程軟件與應(yīng)用l6.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第六章第六章 可編程控制器（可編程控制器（PLC）及其應(yīng)用）及其應(yīng)用.36.1 概述概述 可編程序控制器（可編程序控制器（ Programmble Controller）簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)PC或或PLC （Programmable Logic Controller) 是一種工業(yè)是一種工業(yè)控制裝置控制裝置 PLC是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上

2、開(kāi)發(fā)出來(lái)的，是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成為并逐漸發(fā)展成為 以微處理器為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技以微處理器為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。 它是由分立元件和小規(guī)模集成電路組成，其中采用了計(jì)算機(jī)它是由分立元件和小規(guī)模集成電路組成，其中采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，指令系統(tǒng)，具有執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等邏輯控制功技術(shù)，指令系統(tǒng)，具有執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等邏輯控制功能，是為取代繼電器接觸器控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，這種新型工業(yè)能，是為取代繼電器接觸器控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，這種新型工業(yè)控制器被稱(chēng)為可編程邏輯控

3、制器控制器被稱(chēng)為可編程邏輯控制器6.1.1 PLC6.1.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展的產(chǎn)生與發(fā)展.4 區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng) 區(qū)別于傳統(tǒng)控制裝置區(qū)別于傳統(tǒng)控制裝置 n PLCPLC是基于電子計(jì)算機(jī)且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的控制裝置。它源于是基于電子計(jì)算機(jī)且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的控制裝置。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣通過(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣通過(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于內(nèi)存中的程序進(jìn)行入出信息變換，實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于內(nèi)存中的程序進(jìn)行入出信息變換，實(shí)現(xiàn)控制。制。nPLCPLC并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普遍計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出

4、信息變換只考慮并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普遍計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換只考慮信息本身，信息的入出只要人機(jī)界面好就可以了。而信息本身，信息的入出只要人機(jī)界面好就可以了。而PLCPLC則還要考則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性以及信息的使用等問(wèn)題，特別要考慮慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性以及信息的使用等問(wèn)題，特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝、抗干擾等問(wèn)題。怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝、抗干擾等問(wèn)題。n 總之，總之，PLCPLC是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。算機(jī)。它具有豐富的輸入、輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。它具有豐富的輸入

5、、輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但但PLCPLC產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)其硬件需根產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)其硬件需根據(jù)交際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。據(jù)交際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。 近年來(lái)，可編程控制器發(fā)展很快，幾乎每年都推出不少新系列近年來(lái)，可編程控制器發(fā)展很快，幾乎每年都推出不少新系列產(chǎn)品，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了定義的范圍。產(chǎn)品，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了定義的范圍。.5 1969年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽根據(jù)美國(guó)通用汽車(chē)公司（車(chē)公司（GM）的要求研制成功的要求研制成功

6、： 1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司（年美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM），），為了適應(yīng)汽車(chē)型為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。本，縮短周期。 1. PLC1. PLC的產(chǎn)生的產(chǎn)生.6 ：吸取繼電器和計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)吸取繼電器和計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn) 繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線

7、復(fù)雜、不易更改、查找和排除故障困難，對(duì)生產(chǎn)工藝、不易更改、查找和排除故障困難，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差，但變化的適應(yīng)性差，但簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜；簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜； 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好，但編程困難；，但編程困難； 采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。（梯形圖）用。（梯形圖）1. PLC1. PLC的產(chǎn)生的產(chǎn)生.7： 僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來(lái)取代傳統(tǒng)僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功

8、能，只是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制的繼電器控制, ,通常稱(chēng)為可編程邏輯控制器（通常稱(chēng)為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Programmable Logic ControllerController）。第第1 1臺(tái)臺(tái)PLCPLC在汽車(chē)工業(yè)控制領(lǐng)域成功應(yīng)用后，許多公司紛紛投入大量人在汽車(chē)工業(yè)控制領(lǐng)域成功應(yīng)用后，許多公司紛紛投入大量人力物力研制力物力研制PLCPLC。19691969年年，美國(guó)哥德公司美國(guó)哥德公司(GOULD)(GOULD)首先把首先把PLCPLC商品化；商品化；19711971年年，日本從美國(guó)日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，研制出日本的第引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，研制出日

9、本的第1 1臺(tái)臺(tái)PLCPLC；l973l973年年，西德和法國(guó)也研制出自己的可編西德和法國(guó)也研制出自己的可編程控制器并在工業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用。德國(guó)西門(mén)子公司程控制器并在工業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用。德國(guó)西門(mén)子公司(SIEMENS)(SIEMENS)研制出歐洲第研制出歐洲第1 1臺(tái)臺(tái)PLCPLC；19741974年年，我國(guó)開(kāi)始研制，我國(guó)開(kāi)始研制PLCPLC，19771977年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用。年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用。 ： 微處理器技術(shù)應(yīng)用到微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLCPLC中，使中，使PLCPLC不僅具有邏輯控制功能，還增不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能 2

10、020世紀(jì)世紀(jì)：隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速：隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)展，1616位和位和3232位微處理器應(yīng)用于位微處理器應(yīng)用于PLCPLC中，使中，使PLCPLC開(kāi)始向大規(guī)模、高速度、高性開(kāi)始向大規(guī)模、高速度、高性能和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)大、性能價(jià)能和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)大、性能價(jià)格比高的新一代產(chǎn)品和多種不同性能的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。形成了面向格比高的新一代產(chǎn)品和多種不同性能的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。形成了面向工程技術(shù)人員、易為工程技術(shù)人員掌握的圖形語(yǔ)言。隨著工程技術(shù)人員

11、、易為工程技術(shù)人員掌握的圖形語(yǔ)言。隨著PLCPLC的更新?lián)Q代，其的更新?lián)Q代，其處理器的處理速度不斷加快，功能不斷增多，現(xiàn)已具有邏輯控制功能、過(guò)程控處理器的處理速度不斷加快，功能不斷增多，現(xiàn)已具有邏輯控制功能、過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、閉環(huán)控制、數(shù)據(jù)采集和處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能，是制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、閉環(huán)控制、數(shù)據(jù)采集和處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能，是名副其實(shí)的多功能控制器。名副其實(shí)的多功能控制器。 2. PLC2. PLC的發(fā)展的發(fā)展.8 PLCPLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價(jià)格比高、高可靠性的特點(diǎn)，價(jià)格比高、高可靠性的特點(diǎn)，已成為自動(dòng)化工程的

12、已成為自動(dòng)化工程的核心設(shè)備。核心設(shè)備。 PLCPLC成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。目前，業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。目前，PLCPLC在國(guó)內(nèi)在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于采礦、鋼鐵、電力、石化、機(jī)械制外已廣泛應(yīng)用于采礦、鋼鐵、電力、石化、機(jī)械制造、汽車(chē)裝配、輕紡等行業(yè)，造、汽車(chē)裝配、輕紡等行業(yè)，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（動(dòng)化三大支柱（PLCPLC、機(jī)器人、機(jī)器人、CAD/CAMCAD/CAM）之一）之一。 2. PLC2. PLC的發(fā)展的發(fā)展.9n在在70年代末和年代末和80年代初，我國(guó)隨國(guó)外成套設(shè)備、專(zhuān)用設(shè)備引年代初

13、，我國(guó)隨國(guó)外成套設(shè)備、專(zhuān)用設(shè)備引進(jìn)了不少國(guó)外的進(jìn)了不少國(guó)外的PLC。n我國(guó)不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)我國(guó)不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC，如遼寧無(wú)線電如遼寧無(wú)線電二廠、無(wú)錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門(mén)二廠、無(wú)錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門(mén)A-B公司等。公司等。n在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中，PLC的應(yīng)用逐年增多，取的應(yīng)用逐年增多，取得良好效果。得良好效果。PLC在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。2. PLC2. PLC的發(fā)展的發(fā)展.10我國(guó)我國(guó)PLC發(fā)展情況發(fā)展情況 目前，國(guó)內(nèi)目前，國(guó)內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家有生產(chǎn)廠家有30余

14、家，并有跡象顯示，更多余家，并有跡象顯示，更多的來(lái)自于原的來(lái)自于原PLC應(yīng)用的技術(shù)人員準(zhǔn)備加入到小型應(yīng)用的技術(shù)人員準(zhǔn)備加入到小型PLC開(kāi)發(fā)的開(kāi)發(fā)的行列。但在目前上市的眾多行列。但在目前上市的眾多PLC產(chǎn)品中，還沒(méi)有形成規(guī)?；a(chǎn)品中，還沒(méi)有形成規(guī)?；纳a(chǎn)和名牌產(chǎn)品。的生產(chǎn)和名牌產(chǎn)品。 從技術(shù)角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)外的小型從技術(shù)角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)外的小型PLC差距正在縮小。如差距正在縮小。如無(wú)錫信捷、蘭州全志等公司生產(chǎn)的微型無(wú)錫信捷、蘭州全志等公司生產(chǎn)的微型PLC已經(jīng)比較成熟，已經(jīng)比較成熟，有些國(guó)產(chǎn)有些國(guó)產(chǎn)PLC（如和利時(shí)、科迪納）已經(jīng)擁有符合如和利時(shí)、科迪納）已經(jīng)擁有符合IEC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件、支持了現(xiàn)

15、場(chǎng)總線技術(shù)等。的編程軟件、支持了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等。 面對(duì)國(guó)際廠商數(shù)十年的規(guī)?；a(chǎn)和市場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)，國(guó)面對(duì)國(guó)際廠商數(shù)十年的規(guī)模化生產(chǎn)和市場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)廠商更多地只停留在小批量生產(chǎn)和維系生存的起步階段，內(nèi)廠商更多地只停留在小批量生產(chǎn)和維系生存的起步階段，離真正批量生產(chǎn)、市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)乃至創(chuàng)建品牌還有很長(zhǎng)的路要離真正批量生產(chǎn)、市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)乃至創(chuàng)建品牌還有很長(zhǎng)的路要走。與此同時(shí)，國(guó)產(chǎn)走。與此同時(shí)，國(guó)產(chǎn)PLC的低價(jià)優(yōu)勢(shì)也正在受到新的挑戰(zhàn)。的低價(jià)優(yōu)勢(shì)也正在受到新的挑戰(zhàn)。 2. PLC2. PLC的發(fā)展的發(fā)展.11nPLC三大流派三大流派 自從第一臺(tái)自從第一臺(tái)PLC出現(xiàn)以后，日本、德國(guó)、法國(guó)等也相出現(xiàn)以后，日本、

16、德國(guó)、法國(guó)等也相繼開(kāi)始研制繼開(kāi)始研制PLC，并得到了迅速的發(fā)展。各國(guó)并得到了迅速的發(fā)展。各國(guó)PLC都有自己都有自己的特色。的特色。歐洲：西門(mén)子（歐洲：西門(mén)子（Siemens）；）； 法國(guó)的法國(guó)的TE（Telemecanique）美國(guó)：美國(guó)：A-B（Allen-Bradly）、）、GE（General Electric）日本：三菱電機(jī)（日本：三菱電機(jī)（Mitsubishi Electric）、）、 歐姆龍（歐姆龍（OMRON）、）、 FUJI （日本主要發(fā)展中小型日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型其小型機(jī)性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜）機(jī)性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜） 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還有韓國(guó)、臺(tái)灣等目

17、前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還有韓國(guó)、臺(tái)灣等PLC產(chǎn)品產(chǎn)品2. PLC2. PLC的發(fā)展的發(fā)展.12傳送帶生產(chǎn)線控制傳送帶生產(chǎn)線控制灌裝及包裝機(jī)械灌裝及包裝機(jī)械木材加工木材加工電梯控制電梯控制空調(diào)控制空調(diào)控制紡織機(jī)械紡織機(jī)械印刷機(jī)械印刷機(jī)械PLCPLC的應(yīng)用的應(yīng)用.13控制功能控制功能 邏輯控制邏輯控制 定時(shí)控制定時(shí)控制 計(jì)數(shù)控制計(jì)數(shù)控制 順序控制順序控制PLCPLC的功能的功能.14數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能數(shù)學(xué)運(yùn)算功能數(shù)學(xué)運(yùn)算功能數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理模擬數(shù)據(jù)處理模擬數(shù)據(jù)處理PLCPLC的功能的功能.15輸入輸入/ /輸出接口調(diào)理功能輸出接口調(diào)理功能具有具有A/DA/D、D/AD/A轉(zhuǎn)換功能

18、，轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)通過(guò)I/OI/O模塊完成對(duì)模擬模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。位數(shù)量的控制和調(diào)節(jié)。位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。具有溫度測(cè)量求選擇。具有溫度測(cè)量接口，直接連接各種熱接口，直接連接各種熱電 阻 或 熱 電 偶 。電 阻 或 熱 電 偶 。 PLCPLC的功能的功能.16PLC的特點(diǎn)的特點(diǎn) PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，主要是因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工外，主要是因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、

19、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 編程簡(jiǎn)單、使用方便編程簡(jiǎn)單、使用方便 體積小、重量輕、能耗低體積小、重量輕、能耗低.17可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最重要的特點(diǎn)之一。最重要的特點(diǎn)之一。PLC的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí)的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí) 。 硬件方面硬件方面：I/O接口采用采用光電隔離，有效地抑制了外接口采用采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源的影響；對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波，部干擾源的影響；對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾

20、；對(duì)從而消除或抑制了高頻干擾；對(duì)CPU等重要部件采用良好的等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對(duì)有些模導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對(duì)有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。 軟件方面軟件方面：采用掃描工作方式，減少了外界的干擾；設(shè)有采用掃描工作方式，減少了外界的干擾；設(shè)有故障檢測(cè)和自診斷程序，能對(duì)系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測(cè)故障檢測(cè)和自診斷程序，能對(duì)系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和判斷；當(dāng)由干擾引起故障時(shí)，能立即將當(dāng)前重要信息加以和判斷；當(dāng)由干擾引起故障時(shí)，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫(xiě)操作，一旦正常后，便

21、可恢復(fù)封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫(xiě)操作，一旦正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來(lái)的工作。到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來(lái)的工作。PLC的特點(diǎn)的特點(diǎn).18編程簡(jiǎn)單、使用方便編程簡(jiǎn)單、使用方便nPLCPLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易。是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易。PLCPLC程序編程序編制大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式，與實(shí)制大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式，與實(shí)際繼電器控制電路非常接近。對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，梯形圖語(yǔ)際繼電器控制電路非常接近。對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，因言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，因此很容易被一

22、般工程技術(shù)人員所理解和掌握。而采用功此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。而采用功能塊圖、指令表和順序功能表圖能塊圖、指令表和順序功能表圖(SFC)(SFC)語(yǔ)言為語(yǔ)言為PLCPLC編程，編程，也不需要太多的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)。利用也不需要太多的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)。利用PLCPLC配套的綜合軟配套的綜合軟件工具包，可在任何兼容的個(gè)人計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)離線編程件工具包，可在任何兼容的個(gè)人計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)離線編程。PLC的特點(diǎn)的特點(diǎn).196.1.2 PLC組成和分類(lèi)組成和分類(lèi) PLC的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類(lèi)似：的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類(lèi)似： 是一種以微處理器為核心的、用于控制的特殊計(jì)算機(jī)是一種以微處理器為核

23、心的、用于控制的特殊計(jì)算機(jī) PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分的基本組成包括硬件與軟件兩部分 PLC的硬件：中央處理器（的硬件：中央處理器（CPU）、）、存儲(chǔ)器、輸入接口、存儲(chǔ)器、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源等輸出接口、通信接口、電源等 PLC的軟件：系統(tǒng)程序和用戶程序的軟件：系統(tǒng)程序和用戶程序.20一、一、PLC硬件系統(tǒng)組成與分類(lèi)硬件系統(tǒng)組成與分類(lèi)外部設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)用戶輸出設(shè)備微處理器（CPU）運(yùn)算器控制器輸出部件輸入部件系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器I/O擴(kuò)展接口通訊及編程接口編程設(shè)備計(jì)算機(jī)打印機(jī)等傳感器按鈕、開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電磁閥中間繼電器執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)用戶輸入設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展單元通訊模塊功能模塊電源變

24、換器110V/220V市電PLC基本單元基本單元PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖.21v微處理器（微處理器（CPU）接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)；接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)；診斷電源、診斷電源、PLC工作狀態(tài)及編程的語(yǔ)法錯(cuò)誤；工作狀態(tài)及編程的語(yǔ)法錯(cuò)誤；接收輸入信號(hào)，送入數(shù)據(jù)寄存器并保存；接收輸入信號(hào)，送入數(shù)據(jù)寄存器并保存；運(yùn)行時(shí)順序讀取、解釋、執(zhí)行用戶程序，完成用戶運(yùn)行時(shí)順序讀取、解釋、執(zhí)行用戶程序，完成用戶 程序的各種操作；程序的各種操作；將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。 一、一、PLC硬件系統(tǒng)組成與分類(lèi)硬件系統(tǒng)組成與分類(lèi).22 PLC中常采用的中常采用的CPU有

25、三類(lèi)：有三類(lèi)： 1) 通用微處理器通用微處理器（如（如Z80、8086、80286等）等） 2) 單片微處理器單片微處理器（如（如8031、8096等）等） 3) 位片式微處理器位片式微處理器 (如如AM2900AM2901AM2903等等) ) 小型小型PLC：大多采用大多采用8位通用微處理器和單片微處理器，位通用微處理器和單片微處理器， 中型中型PLC：大多采用大多采用16位通用微處理器或單片微處理器位通用微處理器或單片微處理器 大型大型PLC：大多采用高速位片式微處理器（大多采用高速位片式微處理器（32位）位） 小型小型PLC為為單單CPU系統(tǒng)，系統(tǒng)，中、大型中、大型PLC則大多為則大多

26、為雙雙CPU或多或多CPU系統(tǒng)。系統(tǒng)。對(duì)于雙對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器字處理器，一，一般采用般采用8位、位、16位或位或32位處理器；另一個(gè)為位處理器；另一個(gè)為位處理器位處理器，采用，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專(zhuān)用芯片。由各廠家設(shè)計(jì)制造的專(zhuān)用芯片。中央處理器中央處理器（CPU） .23存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器：PLCPLC中的存儲(chǔ)器有中的存儲(chǔ)器有2 2種，即只讀存儲(chǔ)器（也稱(chēng)為系種，即只讀存儲(chǔ)器（也稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器）統(tǒng)程序存儲(chǔ)器）ROMROM、PROMPROM、EPROMEPROM或或EEPROMEEPROM和可讀和可讀/ /寫(xiě)存寫(xiě)存儲(chǔ)器（也稱(chēng)為隨機(jī)存儲(chǔ)器或用戶存儲(chǔ)器

27、）儲(chǔ)器（也稱(chēng)為隨機(jī)存儲(chǔ)器或用戶存儲(chǔ)器）RAMRAM。 PLC PLC生產(chǎn)廠家編寫(xiě)的生產(chǎn)廠家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序（主要包括自診斷程序和（主要包括自診斷程序和監(jiān)控程序）固化在只讀存儲(chǔ)器中，用戶不能更改。監(jiān)控程序）固化在只讀存儲(chǔ)器中，用戶不能更改。用戶程用戶程序序存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMRAM中。中。用戶程序是使用者根據(jù)用戶程序是使用者根據(jù)PLCPLC應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的控制要求編寫(xiě)的符合用系統(tǒng)的控制要求編寫(xiě)的符合PLCPLC語(yǔ)法規(guī)則的一組控制程序。語(yǔ)法規(guī)則的一組控制程序。用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。 .24分類(lèi)：分類(lèi)： （1 1）

28、隨機(jī)存儲(chǔ)器）隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMRAM。用戶可以通過(guò)編程裝置讀出。用戶可以通過(guò)編程裝置讀出RAMRAM中的內(nèi)中的內(nèi)容，也可將信息寫(xiě)入容，也可將信息寫(xiě)入RAMRAM中，因此稱(chēng)為可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器。中，因此稱(chēng)為可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器。RAMRAM的的工作速度高，價(jià)格便宜，讀寫(xiě)方便，但工作速度高，價(jià)格便宜，讀寫(xiě)方便，但RAMRAM是易失性存儲(chǔ)器，是易失性存儲(chǔ)器，電源斷開(kāi)后，它內(nèi)部存儲(chǔ)的信息會(huì)丟失。為避免數(shù)據(jù)丟失，可電源斷開(kāi)后，它內(nèi)部存儲(chǔ)的信息會(huì)丟失。為避免數(shù)據(jù)丟失，可設(shè)置系統(tǒng)在設(shè)置系統(tǒng)在PLCPLC的外部電源斷開(kāi)時(shí)，用鋰電池或大電容器保存的外部電源斷開(kāi)時(shí)，用鋰電池或大電容器保存RAMRAM中的信息。鋰電池可用中的信息。

29、鋰電池可用2 25 5年，需要更換鋰電池時(shí)，由年，需要更換鋰電池時(shí)，由PLCPLC發(fā)出信號(hào)通知用戶?，F(xiàn)在多數(shù)發(fā)出信號(hào)通知用戶?，F(xiàn)在多數(shù)PLCPLC已不用鋰電池來(lái)完成掉電保持已不用鋰電池來(lái)完成掉電保持功能了。功能了。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 .25n（2 2）光擦除可編程只讀存儲(chǔ)器光擦除可編程只讀存儲(chǔ)器FPROMFPROM。用戶可以使用紫外光擦除。用戶可以使用紫外光擦除EPROMEPROM中的中的信息，可以在信息，可以在25V25V直流電壓下通過(guò)專(zhuān)用寫(xiě)入器把信息寫(xiě)入直流電壓下通過(guò)專(zhuān)用寫(xiě)入器把信息寫(xiě)入EPROMEPROM中，也可以中，也可以通過(guò)編程裝置讀出通過(guò)編程裝置讀出EPROMEPROM中的信息。正常使用

30、時(shí)，中的信息。正常使用時(shí)，EPROMEPROM寫(xiě)入腳懸空或接寫(xiě)入腳懸空或接5V5V直流電壓。窗口蓋上不透光的薄箔，內(nèi)部的信息可以長(zhǎng)期保存。直流電壓。窗口蓋上不透光的薄箔，內(nèi)部的信息可以長(zhǎng)期保存。EPROMEPROM是非是非易失性存儲(chǔ)器，在電源中斷后，它內(nèi)部存儲(chǔ)的信息仍能保存。易失性存儲(chǔ)器，在電源中斷后，它內(nèi)部存儲(chǔ)的信息仍能保存。EPROMEPROM一般用一般用來(lái)存放完善的程序和系統(tǒng)程序，不適宜多次反復(fù)擦寫(xiě)。來(lái)存放完善的程序和系統(tǒng)程序，不適宜多次反復(fù)擦寫(xiě)。n（3 3）電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROMEEPROM。用戶可以使用電信號(hào)擦除。用戶可以使用電信號(hào)擦除EEPROME

31、EPROM中中的情息，可以使用電信號(hào)把信息寫(xiě)入的情息，可以使用電信號(hào)把信息寫(xiě)入EEPROMEEPROM中，寫(xiě)入速度比中，寫(xiě)入速度比EPROMEPROM快，且不快，且不需要使用專(zhuān)用寫(xiě)入器，也可以通過(guò)編程裝置讀出需要使用專(zhuān)用寫(xiě)入器，也可以通過(guò)編程裝置讀出EPROMEPROM中的信息。中的信息。EEPROMEEPROM是是非易失性存儲(chǔ)器，在電源中斷后，它內(nèi)部存儲(chǔ)的信息仍能保存。非易失性存儲(chǔ)器，在電源中斷后，它內(nèi)部存儲(chǔ)的信息仍能保存。EEPROMEEPROM兼兼有有EPROMEPROM的非易失性和的非易失性和RAMRAM的隨機(jī)存取性，但是信息寫(xiě)入速度比的隨機(jī)存取性，但是信息寫(xiě)入速度比RAMRAM慢得多

32、，慢得多，保存信息的可靠性比保存信息的可靠性比EPROMEPROM差。差。EEPROMEEPROM一般用來(lái)存放用戶程序和需要長(zhǎng)期保一般用來(lái)存放用戶程序和需要長(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)。存的重要數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 .26系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序: 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用、管是完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用、管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能。理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能。 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序由由PLC的制造廠家編寫(xiě)的，在的制造廠家編寫(xiě)的，在PLC使用過(guò)程中不會(huì)使用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，它和變動(dòng)，它和PLC的硬件組成有關(guān)，它關(guān)系到的硬件組成有關(guān)，它關(guān)系到PLC的

33、性能。的性能。系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或或EPROM中，用戶不能訪問(wèn)和修改。中，用戶不能訪問(wèn)和修改。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 .27 用戶程序用戶程序:用戶程序是用戶根據(jù)控制對(duì)象生產(chǎn)工藝及控制的要求而編用戶程序是用戶根據(jù)控制對(duì)象生產(chǎn)工藝及控制的要求而編制的應(yīng)用程序。它是由制的應(yīng)用程序。它是由PLC控制對(duì)象的要求而定的?？刂茖?duì)象的要求而定的。 為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜靜態(tài)態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失

34、信息。為了防止干擾對(duì)信息。為了防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過(guò)中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過(guò)運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在EPROM中。中。 現(xiàn)在有許多現(xiàn)在有許多PLC直接采用直接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。作為用戶存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 .28PLC中的輸入中的輸入/輸出接口及作用輸出接口及作用輸入輸入/ /輸出接口輸出接口通常也稱(chēng)通常也稱(chēng)I / O I / O 單元或單元或I / O I / O 模塊，模塊，是是PLCPLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接通道。場(chǎng)之間的連接通道。PLCPLC輸入接口輸入接口輸入部件和輸入接口電路輸入部件

35、和輸入接口電路。輸入部件用于檢。輸入部件用于檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量或模擬量等，如限位開(kāi)關(guān)、操作按測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量或模擬量等，如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其他傳感器的輸出信號(hào)。輸入接口電路用鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其他傳感器的輸出信號(hào)。輸入接口電路用于現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與于現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與CPUCPU之間的連接和信號(hào)轉(zhuǎn)換。之間的連接和信號(hào)轉(zhuǎn)換。般是通過(guò)光電隔離和濾般是通過(guò)光電隔離和濾波把波把PLCPLC和外部電路隔開(kāi)，以提高和外部電路隔開(kāi)，以提高PLCPLC的抗干擾能力。的抗干擾能力。 PLCPLC輸出接口輸出接口包括包括輸出部件和輸出接口電路輸出部件和輸出

36、接口電路。輸出部件用于控。輸出部件用于控制或驅(qū)動(dòng)負(fù)載，如繼電器線圈、接觸器線圈、電磁閥線圈、信號(hào)指示燈制或驅(qū)動(dòng)負(fù)載，如繼電器線圈、接觸器線圈、電磁閥線圈、信號(hào)指示燈等。輸出接口電路用于等。輸出接口電路用于CPUCPU與現(xiàn)場(chǎng)輸出部件之間的連接和信號(hào)轉(zhuǎn)換。輸與現(xiàn)場(chǎng)輸出部件之間的連接和信號(hào)轉(zhuǎn)換。輸出信號(hào)包括開(kāi)關(guān)量和模擬量出信號(hào)包括開(kāi)關(guān)量和模擬量2 2種，故輸出接口電路也分為開(kāi)關(guān)量和模擬種，故輸出接口電路也分為開(kāi)關(guān)量和模擬量量2 2種。種。 .29電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部?jī)?nèi)部C

37、PU的處理的信號(hào)是標(biāo)的處理的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。準(zhǔn)電平信號(hào)。 光電隔離和濾波功能，以提高光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力的抗干擾能力 通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù) ： 開(kāi)關(guān)量輸入開(kāi)關(guān)量輸入/輸出接口輸出接口模擬量輸入模擬量輸入/輸出接口輸出接口PLC中的輸入中的輸入/輸出接口及作用輸出接口及作用.30n常用常用開(kāi)關(guān)量輸入接口開(kāi)關(guān)量輸入接口：PLCPLC的輸入信號(hào)可為直流信號(hào)或交流信號(hào)，故數(shù)字量輸入接的輸入信號(hào)可為直流信號(hào)或交流信號(hào)，故數(shù)字量輸入接口電路分為直流輸入型和交流輸入型口電路分為直流輸入型和交流輸入型2 2種。種。 開(kāi)關(guān)量

38、輸入開(kāi)關(guān)量輸入/ /輸出接口輸出接口圖圖6.12 PLC輸入接口輸入接口 a)a)為直流輸入型數(shù)字量輸入接口電路，圖中為直流輸入型數(shù)字量輸入接口電路，圖中COMCOM是輸入信號(hào)的公共點(diǎn)。輸入信是輸入信號(hào)的公共點(diǎn)。輸入信號(hào)經(jīng)電阻號(hào)經(jīng)電阻R1R1、R2R2分壓后與光電耦合器輸入匹配。現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)閉合分壓后與光電耦合器輸入匹配?，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)閉合(ON)(ON)時(shí)，光電耦時(shí)，光電耦合器中的光電二極管有電流而發(fā)光，光敏三極管由截止進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)合器中的光電二極管有電流而發(fā)光，光敏三極管由截止進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)PLCPLC系統(tǒng)程序掃描檢測(cè)到該信號(hào)后獲得輸入為系統(tǒng)程序掃描檢測(cè)到該信號(hào)后獲得輸入為“1”1”的

39、信號(hào)。由圖的信號(hào)。由圖a) a) 可知，按鈕可知，按鈕開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S接通時(shí)，光電耦合器導(dǎo)通，同時(shí)裝在接通時(shí)，光電耦合器導(dǎo)通，同時(shí)裝在PLCPLC面板上的輸入指示燈面板上的輸入指示燈( (發(fā)光二極管發(fā)光二極管) )點(diǎn)亮，說(shuō)明該輸入端有信號(hào)輸入，為用戶監(jiān)視和維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行提供了方便。其點(diǎn)亮，說(shuō)明該輸入端有信號(hào)輸入，為用戶監(jiān)視和維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行提供了方便。其中直流電源可由外部供給，也可為中直流電源可由外部供給，也可為PLCPLC內(nèi)部提供。內(nèi)部提供。交流開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入接口電路如圖交流開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入接口電路如圖2 b) 2 b) 所示，其中的交流電源由所示，其中的交流電源由外部供給。其工作原理與直流輸入電

40、路基本相同，只是采用外部供給。其工作原理與直流輸入電路基本相同，只是采用R R、C C電路電路實(shí)現(xiàn)光耦合器的輸入匹配。實(shí)現(xiàn)光耦合器的輸入匹配。 PLC中的輸入中的輸入/輸出接口及作用輸出接口及作用.31PLCPLC的輸出信號(hào)可以是直流信號(hào)或交流信號(hào)，數(shù)字量輸出接口電路分為的輸出信號(hào)可以是直流信號(hào)或交流信號(hào)，數(shù)字量輸出接口電路分為繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型3 3種。每種輸出接口電路種。每種輸出接口電路都采用電氣隔離，輸出部件的工作電源由外部提供。都采用電氣隔離，輸出部件的工作電源由外部提供。 圖圖6.1.3 PLC6.1.3 PLC輸出接口電

41、路輸出接口電路常用常用開(kāi)關(guān)量輸出接口開(kāi)關(guān)量輸出接口：a) a) 是繼電器輸出電路。繼電器既起信號(hào)隔離作用，又起功率放大作是繼電器輸出電路。繼電器既起信號(hào)隔離作用，又起功率放大作用，用于控制或驅(qū)動(dòng)交用，用于控制或驅(qū)動(dòng)交/ /直流負(fù)載。當(dāng)直流負(fù)載。當(dāng)CPUCPU有輸出時(shí)，接通輸出電路中有輸出時(shí)，接通輸出電路中繼電器的線圈，繼電器的觸點(diǎn)閉合，通過(guò)該觸點(diǎn)控制外部負(fù)載電路的繼電器的線圈，繼電器的觸點(diǎn)閉合，通過(guò)該觸點(diǎn)控制外部負(fù)載電路的接通。與觸點(diǎn)并聯(lián)的接通。與觸點(diǎn)并聯(lián)的RCRC電路用來(lái)消除觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧。特點(diǎn)是電路用來(lái)消除觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧。特點(diǎn)是響應(yīng)速度最慢，輸出部件工作電壓在響應(yīng)速度最慢，輸出

42、部件工作電壓在250V250V以下，電流為每點(diǎn)以下，電流為每點(diǎn)2A2A。b) b) 是晶體管輸出電路。一般用于控制或驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。輸出信號(hào)經(jīng)內(nèi)部是晶體管輸出電路。一般用于控制或驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。輸出信號(hào)經(jīng)內(nèi)部電路送至光耦合器，再由光耦合器送至晶體管，晶體管的飽和導(dǎo)通和截止電路送至光耦合器，再由光耦合器送至晶體管，晶體管的飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。圖中的穩(wěn)壓管用來(lái)抑制、關(guān)斷過(guò)電壓和外狀態(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。圖中的穩(wěn)壓管用來(lái)抑制、關(guān)斷過(guò)電壓和外部的浪涌電壓，以保護(hù)晶體管。特點(diǎn)是響應(yīng)速度最快，輸出部件工作電壓部的浪涌電壓，以保護(hù)晶體管。特點(diǎn)是響應(yīng)速度最快，輸出部件工作電壓在在48V4

43、8V以下，電流為每點(diǎn)以下，電流為每點(diǎn)0.75A0.75A。 c) c) 是晶閘管輸出電路。一般用于控制或驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。圖中的是晶閘管輸出電路。一般用于控制或驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。圖中的RCRC電路用來(lái)抑制關(guān)斷時(shí)的過(guò)電壓和外部的浪涌電壓，以保護(hù)晶閘管。響電路用來(lái)抑制關(guān)斷時(shí)的過(guò)電壓和外部的浪涌電壓，以保護(hù)晶閘管。響應(yīng)速度界于前二者之間，輸出部件工作電壓在應(yīng)速度界于前二者之間，輸出部件工作電壓在250V250V以下，電流為每點(diǎn)以下，電流為每點(diǎn)1A1A。 PLC中的輸入中的輸入/輸出接口及作用輸出接口及作用.32 模擬量輸入模擬量輸入/輸出接口輸出接口 模擬量輸入接口模擬量輸入接口（A/D接口）接口） 把現(xiàn)場(chǎng)

44、連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合把現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合PLC內(nèi)部處理內(nèi)部處理的有若干位二進(jìn)制數(shù)字表示的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)：的有若干位二進(jìn)制數(shù)字表示的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)： 電流信號(hào)：電流信號(hào)：420mA 電壓信號(hào)：電壓信號(hào)：110V 模擬量輸出接口模擬量輸出接口（D/A接口）接口） 將將PLC運(yùn)算處理的若干位數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信運(yùn)算處理的若干位數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號(hào)輸出，以滿足生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)控制的要求信號(hào)號(hào)輸出，以滿足生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)控制的要求信號(hào) 智能輸入輸出接口：智能輸入輸出接口：自帶自帶CPU，由專(zhuān)門(mén)的處理能力，與主，由專(zhuān)門(mén)的處理能力，與主CP

45、U配合共同完成控制任務(wù)，可減輕主配合共同完成控制任務(wù)，可減輕主CPU工作負(fù)擔(dān)，又可工作負(fù)擔(dān)，又可提高系統(tǒng)的工作效率提高系統(tǒng)的工作效率PLC中的輸入中的輸入/輸出接口及作用輸出接口及作用.33 輸入輸入/輸出（輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)：點(diǎn)數(shù)： PLC的的I / O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)是指是指PLC的的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的總和。個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的總和。 I/O點(diǎn)數(shù)是選擇點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一的重要依據(jù)之一 當(dāng)當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過(guò)點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過(guò)PLC的的I/O擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展擴(kuò)展PLC中的輸入中的輸入/輸出接口及作用輸出接口

46、及作用.34PLC中的通信接口及作用中的通信接口及作用PLC配有各種通信接口與外部設(shè)備連接配有各種通信接口與外部設(shè)備連接 與與打印機(jī)打印機(jī)連接，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印連接，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印 與與監(jiān)視器監(jiān)視器連接，可將控制過(guò)程圖像顯示出來(lái)連接，可將控制過(guò)程圖像顯示出來(lái) 與與 P L C 連接，組成多機(jī)系統(tǒng)或連網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？刂七B接，組成多機(jī)系統(tǒng)或連網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制 與與計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)連接，組成多級(jí)分布控制系統(tǒng)，與管理相結(jié)合連接，組成多級(jí)分布控制系統(tǒng)，與管理相結(jié)合 與與人機(jī)界面人機(jī)界面（觸摸屏）連接（觸摸屏）連接 與與智能接口模塊智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨(dú)立

47、的計(jì)算機(jī)系連接。智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總系統(tǒng)總線相連的接口線相連的接口 ，PLC的智能接口模塊種類(lèi)很多，如：高速計(jì)的智能接口模塊種類(lèi)很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。 與與編程器編程器連接連接.35PLC中的擴(kuò)展接口及作用中的擴(kuò)展接口及作用擴(kuò)展接口（是用于連接護(hù)展單元的接口）。擴(kuò)展接口（是用于連接護(hù)展單元的接口）。 當(dāng)當(dāng)PLC基本單元基本單元I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí)，可通過(guò)點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí)，可通過(guò)擴(kuò)展接口連接擴(kuò)

48、展單元以增加系統(tǒng)的擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展單元以增加系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù).36系統(tǒng)背版總線系統(tǒng)背版總線導(dǎo)軌（機(jī)架）導(dǎo)軌（機(jī)架）S7-300模塊模塊.37n通信與擴(kuò)展接口的連接實(shí)例通信與擴(kuò)展接口的連接實(shí)例.38電源電源 nPLCPLC的電源是將交流電源經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后變換成供的電源是將交流電源經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后變換成供CPUCPU、存儲(chǔ)器等工作所需的直流電壓。、存儲(chǔ)器等工作所需的直流電壓。PLCPLC的電源一般采用開(kāi)關(guān)的電源一般采用開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源，其特點(diǎn)是輸入電壓范圍寬，體積小，重量輕，型穩(wěn)壓電源，其特點(diǎn)是輸入電壓范圍寬，體積小，重量輕，效率高，抗干擾性能力強(qiáng)。效率高，抗干擾性能力強(qiáng)。PLCPLC

49、的外部工作電源一般為單相的外部工作電源一般為單相工頻工頻85-260V85-260V的交流電源，也有采用的交流電源，也有采用24-26V24-26V直流電源的。外直流電源的。外部工作電源為單相交流電源的部工作電源為單相交流電源的PLCPLC，其內(nèi)部開(kāi)關(guān)電源為，其內(nèi)部開(kāi)關(guān)電源為PLCPLC的的CPUCPU、存儲(chǔ)器等電路提供、存儲(chǔ)器等電路提供5V5V、12V12V、24V24V等直流電源，使等直流電源，使PLCPLC能能正常工作。正常工作。n 電源部分所處的位置各不相同，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的電源部分所處的位置各不相同，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的PLCPLC，通常電源封裝到機(jī)殼內(nèi)部；對(duì)于模塊式通常電源封裝到機(jī)殼內(nèi)

50、部；對(duì)于模塊式PLCPLC，有的采用單獨(dú)，有的采用單獨(dú)電源模塊，有的將電源與電源模塊，有的將電源與CPUCPU封裝到一個(gè)模塊中封裝到一個(gè)模塊中。.39 PLC編程器及作用編程器及作用編程器的作用：編程器的作用：是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC的設(shè)備。的設(shè)備。 簡(jiǎn)易編程器簡(jiǎn)易編程器專(zhuān)用編程器專(zhuān)用編程器 編程器編程器 智能編程器智能編程器 編程器是編程器是PLCPLC的一個(gè)附件，通過(guò)接口與的一個(gè)附件，通過(guò)接口與PLCPLC的的CP

51、UCPU聯(lián)系，完成人聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話。用于向機(jī)對(duì)話。用于向PLCPLC的用戶存儲(chǔ)器寫(xiě)入或讀出用戶程序，也可以的用戶存儲(chǔ)器寫(xiě)入或讀出用戶程序，也可以對(duì)用戶程序進(jìn)行修改或編輯。對(duì)用戶程序進(jìn)行修改或編輯。 .40.41二、二、PLC工作原理工作原理 掃描工作方式掃描工作方式 PLC PLC的工作原理既不同于通用計(jì)算機(jī)，也不同于繼電的工作原理既不同于通用計(jì)算機(jī)，也不同于繼電器控制系統(tǒng)，圖為器控制系統(tǒng)，圖為PLCPLC系統(tǒng)的基本工作原理。系統(tǒng)的基本工作原理。PLCPLC與繼電與繼電器接觸器控制電路一樣，具有輸入電路、控制環(huán)節(jié)、器接觸器控制電路一樣，具有輸入電路、控制環(huán)節(jié)、輸出電路輸出電路3 3部分，但

52、部分，但PLCPLC的控制環(huán)節(jié)是由的控制環(huán)節(jié)是由CPUCPU、存儲(chǔ)器及存、存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)的用戶程序?qū)崿F(xiàn)的。儲(chǔ)的用戶程序?qū)崿F(xiàn)的。 PLC系統(tǒng)工作原理.42 當(dāng)當(dāng)PLCPLC運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行眾多的操作運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行眾多的操作 PLCPLC的的CPUCPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作， 每一刻只每一刻只能執(zhí)行一個(gè)操作能執(zhí)行一個(gè)操作 。 解決的辦法：采用分時(shí)操作原理解決的辦法：采用分時(shí)操作原理 由于由于CPUCPU的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來(lái)看，的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來(lái)看，PLCPLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)完成的。外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)完成的。這種需要處理多個(gè)

53、作業(yè)時(shí)依次按順序處理的工作方這種需要處理多個(gè)作業(yè)時(shí)依次按順序處理的工作方式即分時(shí)操作的方法稱(chēng)為式即分時(shí)操作的方法稱(chēng)為 二、二、PLC工作原理工作原理 掃描工作方式掃描工作方式.43 例如：用戶程序的執(zhí)行（用戶程序的掃描工例如：用戶程序的執(zhí)行（用戶程序的掃描工作過(guò)程）作過(guò)程） 掃描是從第一條程序開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳掃描是從第一條程序開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先后，逐轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先后，逐條執(zhí)行執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^條執(zhí)行執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。開(kāi)始掃描執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。二、二、PLC工作原

54、理工作原理 掃描工作方式掃描工作方式.44PLCPLC的掃描工作過(guò)程的掃描工作過(guò)程 與其它智能裝置（如編程器、與其它智能裝置（如編程器、計(jì)算機(jī)等）實(shí)現(xiàn)通信計(jì)算機(jī)等）實(shí)現(xiàn)通信 按順序?qū)λ休斎攵说臓顟B(tài)進(jìn)按順序?qū)λ休斎攵说臓顟B(tài)進(jìn)行采樣，并存入相應(yīng)寄存器行采樣，并存入相應(yīng)寄存器對(duì)用戶程序掃描執(zhí)行對(duì)用戶程序掃描執(zhí)行 ，并將，并將結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器 圖6 PLC工作流程圖二、二、PLC工作原理工作原理 掃描工作方式掃描工作方式.45 整個(gè)過(guò)程包括內(nèi)部處理、通信整個(gè)過(guò)程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個(gè)階段處理五個(gè)階段整個(gè)過(guò)程掃描

55、執(zhí)行一遍所需的時(shí)整個(gè)過(guò)程掃描執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱(chēng)為間稱(chēng)為掃描周期掃描周期 掃描周期與掃描周期與CPU運(yùn)行速度、運(yùn)行速度、PLC硬件配置及用戶程序長(zhǎng)短硬件配置及用戶程序長(zhǎng)短有關(guān)。有關(guān)。二、二、PLC工作原理工作原理 掃描工作方式掃描工作方式.46 PLC工作原理工作原理PLC的掃描過(guò)程的掃描過(guò)程 圖圖7 PLC7 PLC的掃描過(guò)程的掃描過(guò)程 在運(yùn)行狀態(tài)下，在運(yùn)行狀態(tài)下，PLCPLC的工作流程主要包括內(nèi)部處理、的工作流程主要包括內(nèi)部處理、通信處理、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新通信處理、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新5 5個(gè)階段，個(gè)階段，其掃描過(guò)程如圖其掃描過(guò)程如圖7 7所示。所示。 二、二、PLC工

56、作原理工作原理 掃描工作方式掃描工作方式.47二、二、PLC工作原理工作原理 掃描工作方式掃描工作方式.48PLC掃描工作方式的特點(diǎn)掃描工作方式的特點(diǎn) 集中采樣：集中采樣： 在一個(gè)掃描周期中，對(duì)輸入狀態(tài)的采樣只在輸入處理階在一個(gè)掃描周期中，對(duì)輸入狀態(tài)的采樣只在輸入處理階段進(jìn)行。當(dāng)段進(jìn)行。當(dāng)PLC進(jìn)入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到進(jìn)入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。集中輸出：集中輸出： 在用戶程序中如果對(duì)輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有在用戶程序中如果對(duì)輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有效

57、。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從效。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。在其它階段輸出映象寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。.49集中采樣、集中輸出的優(yōu)點(diǎn)集中采樣、集中輸出的優(yōu)點(diǎn) 提高了抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性提高了抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性 PLC工作時(shí)大多數(shù)時(shí)間與外部輸入工作時(shí)大多數(shù)時(shí)間與外部輸入/輸出設(shè)備隔離，從輸出設(shè)備隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

58、 .50 降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度 PLC輸入輸出響應(yīng)滯后輸入輸出響應(yīng)滯后：當(dāng)：當(dāng)PLC輸入端輸入信號(hào)發(fā)生輸入端輸入信號(hào)發(fā)生變化到變化到PLC輸出端對(duì)該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時(shí)間。輸出端對(duì)該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時(shí)間。對(duì)一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。對(duì)一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。 注意：注意：這種響應(yīng)滯后不僅是由于這種響應(yīng)滯后不僅是由于PLC掃描工作方式造成，掃描工作方式造成，更主要是更主要是PLC輸入接口濾波環(huán)節(jié)帶來(lái)的輸入延遲和輸出接輸入接口濾波環(huán)節(jié)帶來(lái)的輸入延遲和輸出接口中驅(qū)動(dòng)器件動(dòng)作時(shí)間帶來(lái)輸出延遲口中驅(qū)動(dòng)器件動(dòng)作時(shí)間帶來(lái)輸出延遲，還與程序設(shè)計(jì)有

59、關(guān)。，還與程序設(shè)計(jì)有關(guān)。 集中采樣、集中輸出的特點(diǎn)集中采樣、集中輸出的特點(diǎn).51 對(duì)于小型對(duì)于小型PLC: I/O點(diǎn)數(shù)較少、用戶程序較短點(diǎn)數(shù)較少、用戶程序較短 一般采用一般采用的工作方式的工作方式 而對(duì)于大中型而對(duì)于大中型PLC: I/O點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，用戶程序較長(zhǎng)，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，采用用戶程序較長(zhǎng)，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，采用或或以及采用以及采用智能智能I/O接口等多種方式接口等多種方式 PLC掃描工作方式的特點(diǎn)掃描工作方式的特點(diǎn).52 PLC一般可從其一般可從其I/O點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和功能三方面進(jìn)行分類(lèi)：點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和功能三方面進(jìn)行分類(lèi)： P LC的分類(lèi)及特點(diǎn)的

60、分類(lèi)及特點(diǎn) PLCPLC的分類(lèi)的分類(lèi)（1）根據(jù)）根據(jù)PLC的的I/O點(diǎn)數(shù)，點(diǎn)數(shù)，PLC分為小型、中型和大型三類(lèi)。分為小型、中型和大型三類(lèi)。1） I/O點(diǎn)數(shù)為點(diǎn)數(shù)為128點(diǎn)以下點(diǎn)以下的為小型的為小型PLC （其中其中I/O點(diǎn)數(shù)小于點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的為超小型或微型點(diǎn)的為超小型或微型PLC）2） I/O點(diǎn)數(shù)為點(diǎn)數(shù)為128點(diǎn)以上、點(diǎn)以上、512點(diǎn)以下點(diǎn)以下的為中的為中型型PLC3） I/O點(diǎn)數(shù)為點(diǎn)數(shù)為512以上以上的為大型的為大型PLC （其中其中I/O點(diǎn)數(shù)超過(guò)點(diǎn)數(shù)超過(guò)8192點(diǎn)的為超大型點(diǎn)的為超大型PLC）這個(gè)分類(lèi)界限不是固定不變的，它隨這個(gè)分類(lèi)界限不是固定不變的，它隨PLC的發(fā)展而變化。的發(fā)展而變化