第2章_可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)

1、可編程序控制器（可編程序控制器（Programmble Controller）簡稱簡稱PC或或PLC PLCPLC是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為的，并逐漸發(fā)展成為 以以微處理器微處理器 為核心，將為核心，將自動(dòng)化技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)通信技術(shù)融為一體的新型融為一體的新型工業(yè)工業(yè)控制裝置控制裝置可編程控制器定義如下：可編程控制器定義如下： “可編程控制器是一種可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，操作的電子系統(tǒng)，專為專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)

2、計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸?shù)炔僮鞯闹噶睿⑼ㄟ^數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂迫牒洼敵?，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于易于與工業(yè)系與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體體，易于，易于擴(kuò)充擴(kuò)充其其功能功能的原則設(shè)計(jì)的原則設(shè)計(jì)”。 從硬接線變?yōu)檐浗泳€從硬接線變?yōu)檐浗泳€ 1969年由美國數(shù)字設(shè)備公司（年由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽

3、根據(jù)美國通用汽車公司（車公司（GM）的要求研制成功的要求研制成功 ： 1968年美國通用汽車公司（年美國通用汽車公司（GM），），為了適應(yīng)汽車型為了適應(yīng)汽車型號(hào)的號(hào)的不斷更新不斷更新，生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)工藝不斷變化不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器新型工業(yè)控制器，它能做到盡，它能做到盡可能可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成，以降低成本，縮短周期。本，縮短周期。 1、編程簡單，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；、編程簡單，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；2、維護(hù)方便、采用插件式結(jié)構(gòu)；、維護(hù)方便、采用插件式結(jié)

4、構(gòu)；3、可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；、可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；4、體積小于繼電器控制系統(tǒng)；、體積小于繼電器控制系統(tǒng)；5、數(shù)據(jù)可以直接送入計(jì)算機(jī)；、數(shù)據(jù)可以直接送入計(jì)算機(jī)；6、成本可與繼電器系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；、成本可與繼電器系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；7、輸入可為市電；、輸入可為市電；8、輸出可為市電，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等；、輸出可為市電，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等；9、通用性強(qiáng)，易于擴(kuò)展；、通用性強(qiáng)，易于擴(kuò)展；10、用戶存儲(chǔ)器大于、用戶存儲(chǔ)器大于4K； ：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)繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易

5、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，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，但但簡單易懂、價(jià)格便宜；簡單易懂、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，但編程困難；困難； PLC采用面向控制過程、面向問題的采用面向控制過程、面向問題的“自然語言自然語言”進(jìn)行進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。（梯形圖編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。（梯形圖）： 僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Contro

6、ller）： 微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC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 ：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，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能。 PLC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)，已成為自動(dòng)化工程的核心設(shè)備。 PLC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。 PLC成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CA

7、D/CAM）之一。n 就全世界自動(dòng)化市場(chǎng)的過去、現(xiàn)在和可以預(yù)見的未來而言，PLC仍然處于一種核心地位。在最近出現(xiàn)在美國、歐洲和國內(nèi)有關(guān)探討PLC發(fā)展的論文中，這個(gè)結(jié)論是眾口一詞的，盡管對(duì)PLC的未來發(fā)展有著許多不同的意見。 n 在全球經(jīng)濟(jì)不景氣的時(shí)候，PLC的市場(chǎng)銷售仍然堅(jiān)挺；PC控制有了引人注目的進(jìn)展，但畢竟只能對(duì)高端的PLC產(chǎn)品形成競(jìng)爭(zhēng)；小型、超小型PLC的發(fā)展勢(shì)頭令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。 自從第一臺(tái)PLC出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制PLC，并得到了迅速的發(fā)展。各國PLC都有自己的特色。 歐洲：歐洲：西門子（Siemens）； 法國的TE（Telem

8、ecanique） 美國：美國：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric） 日本：日本：三菱電機(jī)（Mitsubishi Electric）、 歐姆龍（OMRON）、 FUJI （日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型機(jī)性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜） 目前國內(nèi)市場(chǎng)還有韓國、臺(tái)灣等PLC產(chǎn)品n 在70年代末和80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了不少國外的PLC。n 我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC。n 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，取得良好效果。PLC在我國的應(yīng)用越來越廣泛。n 中國PLC市場(chǎng)（ 2005年度） ：n 產(chǎn)品覆蓋范圍

9、。排在最前的三個(gè)品牌有最豐富的產(chǎn)品系列，用戶很容易得到恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品；其他品牌如Fuji，LG則以小型和微型產(chǎn)品為主，GE和Schneider（施耐德）以中大型產(chǎn)品為主。雖然AB擁有出色的技術(shù)和全面的產(chǎn)品系列，但是高價(jià)格使用戶卻步。n 中國市場(chǎng)上的歷史。Siemens，Mitsubishi（三菱）和Omron都是在中國市場(chǎng)上傳統(tǒng)的供應(yīng)商，在很多領(lǐng)域占了先機(jī)，相對(duì)應(yīng)的是GE，Schneider（其實(shí)Modicon進(jìn)入中國也比較早，但沒有完整的銷售和服務(wù)體系）和LG這些后來者雖然市場(chǎng)快速增長，但距先行者仍有一定的差距。n 行業(yè)分布。某些品牌會(huì)側(cè)重于一些行業(yè)，如Schneider更加注重電力行業(yè)，Roc

10、kwell在冶金行業(yè)表現(xiàn)出眾。 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 從PLC應(yīng)用類型看，大致可歸納為以下幾個(gè)方面：n 開關(guān)量邏輯控制 （最基本控制、數(shù)字量、與或非）n 運(yùn)動(dòng)控制 （多軸系統(tǒng)控制、機(jī)器人、電梯、機(jī)床）n 過程控制（PID閉環(huán)控制 ） （模擬量）n 數(shù)據(jù)處理 （具有計(jì)算機(jī)功能，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集、分析、處理）n 通信聯(lián)網(wǎng)（構(gòu)成DCSDCS、FCSFCS系統(tǒng)系統(tǒng)、多種設(shè)備間相互聯(lián)系通信、多種設(shè)備間相互聯(lián)系通信） n 通用性強(qiáng)，使用方便通用性強(qiáng)，使用方便

11、n 功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 n 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)n 控制程序可變具有很好的柔性控制程序可變具有很好的柔性n 編程方法簡單，容易掌握編程方法簡單，容易掌握 n PLC PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修工作少控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修工作少. .極為方極為方便。控制程序變化方便便?？刂瞥绦蜃兓奖? .具有很好的柔性。具有很好的柔性。n 體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低 PLC特點(diǎn)特點(diǎn)2.1.4 2.1.4 可編程序控制器分類可編程序控制器分類1.1.按結(jié)構(gòu)形式分類按結(jié)構(gòu)形式分類 整體式整體式PLCPLC：整體式是將整體式是將PLCPL

12、C的的CPUCPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/OI/O單元、電單元、電源等安裝在同一機(jī)體內(nèi)，構(gòu)成源等安裝在同一機(jī)體內(nèi)，構(gòu)成主機(jī)主機(jī)，另外還有，另外還有I/OI/O擴(kuò)展單元擴(kuò)展單元配合配合主機(jī)使用，用以擴(kuò)展主機(jī)使用，用以擴(kuò)展I/OI/O點(diǎn)數(shù)。整體式點(diǎn)數(shù)。整體式PLCPLC的特點(diǎn)是的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝方便，但輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，靈活性較體積小、成本低、安裝方便，但輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，靈活性較低，低，小型小型PLCPLC多采用這種結(jié)構(gòu)。多采用這種結(jié)構(gòu)。 組合式組合式PLCPLC：組合式組合式PLCPLC是由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成，采用是由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成，采用總線結(jié)構(gòu)，總線結(jié)構(gòu)，不

13、同功能的模塊不同功能的模塊（如（如CPUCPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等）電源模塊等）通過總線連接起來通過總線連接起來。 組合式組合式PLCPLC的特點(diǎn)是可以的特點(diǎn)是可以根據(jù)功能需要靈活配置根據(jù)功能需要靈活配置，構(gòu)成具有，構(gòu)成具有不同功能和不同控制規(guī)模的不同功能和不同控制規(guī)模的PLCPLC，多用于，多用于大型大型和和中型中型PLCPLC。電源模塊CPU模塊IO模塊底 板模塊式 3 3）疊裝式）疊裝式PLC PLC 還有一些還有一些PLCPLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來。將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來。 疊裝式疊裝式PLCPLC其其CPUCPU、電源、電源

14、、I/OI/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。2.2.按控制規(guī)模分類按控制規(guī)模分類輸入輸出的總路數(shù)，又稱為輸入輸出的總路數(shù)，又稱為I/OI/O點(diǎn)數(shù)，是表征點(diǎn)數(shù)，是表征PLCPLC控制規(guī)模的重控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此，按控制規(guī)模對(duì)要參數(shù)。因此，按控制規(guī)模對(duì)PLCPLC分類時(shí)，可分為：分類時(shí)，可分為：1.1.小型小型PLCPLC：I/OI/O點(diǎn)數(shù)較少，在點(diǎn)數(shù)較少，在256256

15、點(diǎn)以下的點(diǎn)以下的PLCPLC。2.2.中型中型PLCPLC：I/OI/O點(diǎn)數(shù)較多，在點(diǎn)數(shù)較多，在256256點(diǎn)以上、點(diǎn)以上、20482048點(diǎn)以下的點(diǎn)以下的PLCPLC。3.3.大型大型PLCPLC：I/OI/O點(diǎn)數(shù)較多，在點(diǎn)數(shù)較多，在20482048點(diǎn)以上的點(diǎn)以上的PLCPLC。但大中小型但大中小型PLCPLC的劃分并無嚴(yán)格的界限，的劃分并無嚴(yán)格的界限，PLCPLC的的I/OI/O點(diǎn)數(shù)可以依據(jù)點(diǎn)數(shù)可以依據(jù)需要靈活配置。需要靈活配置。1 1）微型機(jī)）微型機(jī)OMRON公司的公司的SP系列系列2 2）小型機(jī)）小型機(jī)OMRON公司的公司的CPM1A、CQM系列系列松下公司的松下公司的FP1系列系列3

16、 3）中型機(jī)）中型機(jī)OMRON公司的公司的C200H西門子公司的西門子公司的S7-3004 4）大型機(jī)）大型機(jī)OMRON公司的公司的C1000H松下公司的松下公司的FP3COMRON公司的公司的2000HCOMRONCOMRON公司的公司的2000H2000H5 5）超大型機(jī)）超大型機(jī) 美國美國GEGE公司的公司的90709070機(jī)，其點(diǎn)數(shù)可達(dá)機(jī)，其點(diǎn)數(shù)可達(dá)2400024000點(diǎn)，另外還有點(diǎn)，另外還有80008000路的模擬量。路的模擬量。 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等基本

17、功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)系統(tǒng)控制的單機(jī)系統(tǒng) 具有低檔具有低檔PLCPLC功能外，具有較強(qiáng)的模擬量輸入功能外，具有較強(qiáng)的模擬量輸入/ /輸出、輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/OI/O、子程序、通信聯(lián)子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PIDPID控制等功能控制等功能 具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位

18、邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)運(yùn)算、制表及算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)運(yùn)算、制表及表格傳送等。高檔表格傳送等。高檔PLCPLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 3 3、PLCPLC的分類（按功能分類）的分類（按功能分類）n 例：三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行電器控制系統(tǒng) 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 主電路主電路控制電路控制電路n 三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行PLC控制系統(tǒng)電氣控制圖與電氣控制圖與PLC圖轉(zhuǎn)換關(guān)鍵在于分清輸入輸出信號(hào)圖轉(zhuǎn)

19、換關(guān)鍵在于分清輸入輸出信號(hào)請(qǐng)指出輸入部件和輸出部件請(qǐng)指出輸入部件和輸出部件控制方法上：控制方法上： 工作方式上：工作方式上： 控制速度上：控制速度上： 定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上：定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上： 可靠性和可維護(hù)性上：可靠性和可維護(hù)性上： PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較與繼電器控制系統(tǒng)比較 n繼電器控制采用硬接線方式裝配繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的功能。而成，只能完成既定的功能。nPLC控制只要改變程序并改動(dòng)少控制只要改變程序并改動(dòng)少量的接線端子，就可適應(yīng)生產(chǎn)工量的接線端子，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變。藝的改變。n從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計(jì)、安裝從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比

20、較。傳統(tǒng)、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被的繼電器控制大多數(shù)將被PLC所所取代。取代。 與工業(yè)計(jì)算機(jī)比較與工業(yè)計(jì)算機(jī)比較工業(yè)控制機(jī)控制要求開發(fā)人員具工業(yè)控制機(jī)控制要求開發(fā)人員具有較高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)和微機(jī)有較高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)和微機(jī)軟件編程的能力。軟件編程的能力。nPLC采用了采用面向控制過程、采用了采用面向控制過程、面向問題的面向問題的“自然語言自然語言”進(jìn)行編進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用快掌握使用 ，便于推廣應(yīng)用。，便于推廣應(yīng)用。nPLC是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有更高的可靠性。的，具有更高的可靠性。n

21、在模型復(fù)雜、計(jì)算量大且較難、在模型復(fù)雜、計(jì)算量大且較難、實(shí)時(shí)性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)實(shí)時(shí)性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長。控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長。 PLC的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似： 是一種是一種特殊計(jì)算機(jī)特殊計(jì)算機(jī) PLC的基本組成包括的基本組成包括兩部分兩部分中央處理器（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、輸出接口、通信接口、擴(kuò)展接口及通信接口、擴(kuò)展接口及電源電源等等系統(tǒng)程序和用戶程序系統(tǒng)程序和用戶程序輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備 I/OI/O擴(kuò)展擴(kuò)展 單元單元 特殊功特殊功 能單元能單元主機(jī)主機(jī)輸出

22、單元輸出單元輸入單元輸入單元 電電 源源外設(shè)接口外設(shè)接口I/O/O擴(kuò)擴(kuò)展展口口存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 C P U 用戶程序用戶程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器盒式磁帶機(jī)盒式磁帶機(jī)打印機(jī)打印機(jī)EPROMEPROM寫入器寫入器 上位計(jì)算機(jī)上位計(jì)算機(jī) PLCPLC編程器編程器可編程終端可編程終端PTPT 整體式整體式 PLC的基本組成框圖的基本組成框圖 組合式組合式 PLC的基本組成框圖的基本組成框圖 系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線通信單元通信單元 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 現(xiàn)現(xiàn) 場(chǎng)場(chǎng) 過過 程程CPU單元單元輸出單元輸出單元 編程器編程器PLC或或上位計(jì)算機(jī)上位計(jì)算機(jī)智能智能I/O單元單元輸入單

23、元輸入單元 PLC中常采用的CPU有三類： 1) （如Z80、8086、80286等） 2) （如8031、8096等） 3) (如AMD29W等)：1）接收并存儲(chǔ)編程器或其它外設(shè)輸入的用戶程序或數(shù)據(jù)2）診斷電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中的語法錯(cuò)誤等3）接收并存儲(chǔ)從輸入單元（接口）得到現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)4）逐條讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)器中的用戶程序，并將運(yùn)算結(jié)果存入 存儲(chǔ)器中5）根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位和輸出內(nèi)容，通過輸出接 口實(shí)現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)系統(tǒng)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)系統(tǒng)系統(tǒng)程序用戶程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶程序存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶程序工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

24、工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序是完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用、管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能。 由PLC的制造廠家編寫的，在PLC使用過程中不會(huì)變動(dòng)，它和PLC的硬件組成有關(guān)，它關(guān)系到PLC的性能。 由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。 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PLC控制對(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CMOS靜態(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)過運(yùn)行

25、正常，不需要改變，可將其固化在EPROM中。 現(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。 是PLC運(yùn)行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。它們存放在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。 在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ)區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。系統(tǒng)程序和工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系系統(tǒng)程序和工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系 在PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指。 當(dāng)PLC提供的用戶

26、存儲(chǔ)器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。 PLC與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁 輸入輸入/ /輸出單元輸出單元通常也稱是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接通道。可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)（主要為開關(guān)量），用這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù) 將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的電平轉(zhuǎn)換功能電平轉(zhuǎn)換功能 光電隔離和濾波功能光電隔離和濾波功能 通常還有狀態(tài)指示狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù) ： 開關(guān)量輸入/輸出接口模擬量輸入/輸出接口 常用：直流輸入接口、交流輸入接口、 交/直流輸入接口 常用：繼電器輸出接口 響應(yīng)速度慢、動(dòng)作頻率低，可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載 晶體管輸

27、出接口 響應(yīng)速度快、動(dòng)作頻率高，只能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載晶閘管輸出接口： 響應(yīng)速度快、動(dòng)作頻率高， 只能用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載 直流輸入電路直流輸入電路COM+5VLEDSR3R1AR2CT 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路濾波濾波 光電耦合光電耦合 外部開關(guān)外部開關(guān) 輸入點(diǎn)的輸入點(diǎn)的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 輸入點(diǎn)輸入點(diǎn) 公共端公共端 交流輸入電路交流輸入電路LED+5VAR2TCOMSCR1 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路R3濾波濾波 光電耦合光電耦合 輸入點(diǎn)的輸入點(diǎn)的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 外部開關(guān)外部開關(guān) 輸入點(diǎn)輸入點(diǎn) 繼電器輸出電路繼電器輸出電路COMLED J R內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路負(fù)載負(fù)載輸出點(diǎn)的輸出點(diǎn)的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯

28、示 繼電器繼電器 機(jī)械機(jī)械觸點(diǎn)觸點(diǎn) 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 可驅(qū)動(dòng)交直流，但反應(yīng)速度慢可驅(qū)動(dòng)交直流，但反應(yīng)速度慢 晶體管輸出電路晶體管輸出電路COMT2LEDDFU+5V內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路T1R1R2R3負(fù)載負(fù)載光電耦合光電耦合 輸出點(diǎn)的輸出點(diǎn)的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 只能驅(qū)動(dòng)直流只能驅(qū)動(dòng)直流 晶閘管輸出電路晶閘管輸出電路COMLEDR2 C TFU內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路R1負(fù)載負(fù)載光電耦合光電耦合 輸出點(diǎn)的輸出點(diǎn)的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 只能驅(qū)動(dòng)交流只能驅(qū)動(dòng)交流 模擬量輸入接口（A/D接口） 分辨率（8位、10位、12位等）、量化誤差、偏移

29、誤差、滿刻度誤差、線性度、精度等 許多PLC還有專與熱電阻或熱電偶配套使用的A/D接口 模擬量輸出接口（D/A接口） 分辨率（8位、10位、12位等）、精度、線性度、穩(wěn)定時(shí)間等 ：是指PLC的I/O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。 I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一 當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過PLC的I/O擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展 與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印 與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來 與 P L C 連接，組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？刂?與計(jì)算機(jī)連接，組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，控制與管理相結(jié)合 與人機(jī)界面（觸摸屏）連接 與智能接口模塊連

30、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CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口 ，PLC的智能接口模塊種類很多，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。 與編程器連接 智能單元本身是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)智能單元本身是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器、與外界相連的接口、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器、與外界相連的接口 它們有自己的：它們有自己的： 對(duì)組合式對(duì)組合式PLC：智能單元是智能單元是PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊系統(tǒng)的一個(gè)模塊與與CPU單元通過系統(tǒng)總線相連接單元通過系統(tǒng)總線相連接在在CPU單元的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作單元的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作 對(duì)整體式對(duì)整體式

31、PLC： 主機(jī)通過主機(jī)通過I/O擴(kuò)展接口與智能單元連接擴(kuò)展接口與智能單元連接智能單元智能單元 編程器是對(duì)編程器是對(duì)PLC進(jìn)行操作的工具進(jìn)行操作的工具 專專 用用 編編 程程 器器 在裝有專用編程軟件的計(jì)算機(jī)上編程在裝有專用編程軟件的計(jì)算機(jī)上編程 簡易編程器簡易編程器 直插式、便攜式直插式、便攜式 計(jì)算機(jī)輔助編程計(jì)算機(jī)輔助編程 圖形編程器圖形編程器編程工具編程工具鍵盤鍵盤指令鍵指令鍵數(shù)字鍵數(shù)字鍵編輯鍵編輯鍵清除鍵清除鍵 CPM1A主機(jī)與編程器的連接主機(jī)與編程器的連接計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)編程編程 軟件軟件PLC專用電纜專用電纜計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)編程編程 軟件軟件PLC 通通 信信適配器適配器RS-232電纜電纜

32、 PLC由開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電由開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電抗干擾性能好抗干擾性能好 有的有的PLC能向外部提供能向外部提供24V的直流的直流電源電源 可作為輸入單元連接的外部設(shè)備的電源可作為輸入單元連接的外部設(shè)備的電源 開關(guān)電源開關(guān)電源輸入電壓范圍寬輸入電壓范圍寬體積小體積小重量輕重量輕效率高效率高 電源單元電源單元76系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 運(yùn)行管理運(yùn)行管理 生成用戶元件生成用戶元件系統(tǒng)內(nèi)部自檢系統(tǒng)內(nèi)部自檢管理程序管理程序 解釋程序解釋程序標(biāo)準(zhǔn)程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用用戶程序用戶程序自動(dòng)化系統(tǒng)控制程序自動(dòng)化系統(tǒng)控制程序數(shù)據(jù)表格數(shù)據(jù)表格軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)基本上可歸納兩種類型：

33、基本上可歸納兩種類型： 。 梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上演變演變而來的。它與電器控而來的。它與電器控制線路圖制線路圖相似相似，繼承繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、形象、直觀、實(shí)用實(shí)用的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。78n為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的PLC的編的編程語言，是程語言，是PLC的第一編程語言。如所示是的第一編程語

34、言。如所示是PLC梯形圖。梯形圖。n從圖中可看出，與傳統(tǒng)電器控制圖表示思想是從圖中可看出，與傳統(tǒng)電器控制圖表示思想是一致的一致的，具體表達(dá)方式具體表達(dá)方式有一定區(qū)別有一定區(qū)別。n PLC的梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器，定時(shí)計(jì)數(shù)器等，的梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器，定時(shí)計(jì)數(shù)器等，都是都是由軟件來實(shí)現(xiàn)由軟件來實(shí)現(xiàn)的，的，使用方便，修改靈活使用方便，修改靈活，是原電器，是原電器控制線路硬接線無法比擬的?？刂凭€路硬接線無法比擬的。79n 一種與匯編語言類似的一種與匯編語言類似的助記符編程表達(dá)方式助記符編程表達(dá)方式。n 在在PLC應(yīng)用中，經(jīng)常采用應(yīng)用中，經(jīng)常采用簡易編程器簡易編程器，而這種編程器中沒有，而這種編

35、程器中沒有CRT屏幕顯示，或沒有較大的液晶屏幕顯示。因此，就用一系屏幕顯示，或沒有較大的液晶屏幕顯示。因此，就用一系列列PLC操作命令組成的語句表將梯形圖描述出來，再通過簡易操作命令組成的語句表將梯形圖描述出來，再通過簡易編程器輸入到編程器輸入到PLC中。中。n 雖然各個(gè)雖然各個(gè)PLC生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)廠家的語句表語句表，但，但。以下是與圖。以下是與圖5-8中梯形圖對(duì)應(yīng)的語句表程序。中梯形圖對(duì)應(yīng)的語句表程序。80n各各PLC生產(chǎn)廠家使用的助記符不盡相同生產(chǎn)廠家使用的助記符不盡相同起起點(diǎn)點(diǎn)常開觸常開觸點(diǎn)點(diǎn)LDLDASTRRD常閉觸常閉觸點(diǎn)點(diǎn)LD NOTLDIANSTR NOTRD NOT與與ANDA

36、NDUANDAND與非與非AND NOTANIUNAND NOTAND NOT或或OROROOROR或非或非OR NOTORIONOR NOTOR NOT輸出輸出OUTOUT=OUTWR與括弧與括弧AND LDANBA（ ）AND STRAND MEM或括弧或括弧OR LDORBO（ ）OR STROR MEM主控主控ILCMCMCRMCSWR MCR取消主控取消主控ILCMCKMCR（E）MCRWR NOT MCR81 又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖語言又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖語言。它將一個(gè)完整的控制過程分為。它將一個(gè)完整的控制過程分為若干階段，各階段具有不同的動(dòng)作，階段間有一定的轉(zhuǎn)換若干階段，各階段具有不同的動(dòng)作，

37、階段間有一定的轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件滿足就實(shí)現(xiàn)階段轉(zhuǎn)移，上一階段動(dòng)作結(jié)束，條件，轉(zhuǎn)換條件滿足就實(shí)現(xiàn)階段轉(zhuǎn)移，上一階段動(dòng)作結(jié)束，下一階段動(dòng)作開始。是用功能表圖的方式來表達(dá)一個(gè)控制下一階段動(dòng)作開始。是用功能表圖的方式來表達(dá)一個(gè)控制過程，過程，對(duì)于順序控制系統(tǒng)特別適用。對(duì)于順序控制系統(tǒng)特別適用。82n 隨著隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，為了增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展，為了增強(qiáng)PLC的運(yùn)算、數(shù)據(jù)處的運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理及通信等功能，以上編程語言無法很好地滿足要求。理及通信等功能，以上編程語言無法很好地滿足要求。n 近年來推出的近年來推出的PLC，尤其是大型，尤其是大型PLC，都可用高級(jí)語，都可用高級(jí)語言，如言，如BASIC語言、語

38、言、C語言語言、PASCAL語言等進(jìn)行編程。語言等進(jìn)行編程。n 采用高級(jí)語言后，用戶可以像使用普通微型計(jì)算機(jī)一采用高級(jí)語言后，用戶可以像使用普通微型計(jì)算機(jī)一樣操作樣操作PLC，使，使PLC的各種功能得到更好的發(fā)揮。的各種功能得到更好的發(fā)揮。 PLC分時(shí)操作的方法稱為分時(shí)操作的方法稱為 例如：用戶程序的執(zhí)行（例如：用戶程序的執(zhí)行（用戶程序的掃描工作過程）用戶程序的掃描工作過程） 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段在一個(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)進(jìn)行。當(dāng)PLC進(jìn)入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一進(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)