PLC基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料(學(xué)員版)

1、plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 1 - 可編程控制器的基礎(chǔ)知識介紹第一課時(shí)：講解plc 的背景，特點(diǎn)，應(yīng)用及工作原理1plc 的背景20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣。在工業(yè)控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動作速度慢，功能少，難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制。特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，連線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工序或?qū)ο笮枰淖儠r(shí)，原有的接線和控制柜就

2、要更換，所以通用性和靈活性較差。20 世紀(jì) 60 年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)及多機(jī)群控的發(fā)展，人們曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的要求，但由于價(jià)格高，輸入輸出電路不匹配和編程技術(shù)復(fù)雜等原因。一直沒能得到推廣應(yīng)用。20 世紀(jì) 60 年代末，美國的汽車制造業(yè)激烈競爭，各個(gè)廠家生產(chǎn)的汽車型號也不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)也隨之改變，以及對整個(gè)控制系統(tǒng)重新配置。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)市場的競爭要求，1968 年美國通用汽車公司（gm ）公開招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，就是著名的 “gm 十條” 。這些要求實(shí)際上提出了將繼電接觸器控制的簡單易懂、使用

3、方便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)的功能完善、靈活性、通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。將繼電接觸器的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)的軟件邏輯變成的設(shè)想。1969 年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（dec）根據(jù)上述要求，研制開發(fā)出世界上第一臺可編程 控 制 器 ， 并 在gm公 司 汽 車 生 產(chǎn) 線 上 首 次 應(yīng) 用 成 功 。 當(dāng) 時(shí) 人 門 把 它 稱 為 可 編 程 邏 輯 控 制 器(programmable logic controller) ，簡稱plc。它主要用來取代繼電接觸器邏輯控制，系統(tǒng)功能僅限于執(zhí)行繼電器邏輯，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)等。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，20 世紀(jì) 70 年代中期出現(xiàn)了微處理器和微計(jì)算機(jī)，人們把微

4、機(jī)技術(shù)應(yīng)用到plc中，使它能夠更多的發(fā)揮計(jì)算機(jī)的功能。不僅用邏輯編程取代硬連線邏輯，還增加了運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，使它真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。國外工業(yè)界在1980 年正式命名其為可編程控制器(programmable controller) 簡稱 pc。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer)的簡稱混淆， 所以將可編程控制器簡稱plc 。2plc 的定義plc 一直在飛速的發(fā)展中，因此到現(xiàn)在為止，還未能夠?qū)ζ湎乱粋€(gè)十分確切的定義。國際電工委員會（iec）曾與 1982 年 11 月頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985 年 1 月發(fā)表了第二稿， 19

5、87 年 2 月頒布了第三稿，該草案對plc 的定義是：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程?！眕lc是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是plc的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用

6、戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的plc后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 2 - 就可靈活方便地將plc應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。plc 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。3plc 的特點(diǎn)和種類plc 的特點(diǎn)： 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，電源波動，機(jī)械振動，溫度和濕度的變化。plc 專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此人們在設(shè)計(jì)plc 的時(shí)候就從硬件和軟件上都采取了抗干擾的措施，提高了其可靠性。a、硬件措施：b、軟件措施： 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)使用方便。

7、 編程方便，易于使用。 功能完善 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短 體積小，維護(hù)操作方便 plc 的種類：目前，世界上有200 多個(gè)廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的廠家有：美國的ab、通用（ ge） 、莫迪康（ modicon ） 、日本的三菱（mitsbishi ） 、歐姆龍（ omron ） 、富士電機(jī)（ fuji ） 、松下電工、德國西門子（siemens ） 、法國的te、施耐德（ schneider ） 、韓國的三星（sumsung ） 、lg 等4p lc 的應(yīng)用領(lǐng)域由于微處理器芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得plc 的成本下降。并且plc 的功能大大增強(qiáng)，它也能夠解決復(fù)雜的計(jì)算和通

8、信問題。使得plc 的應(yīng)用越來越廣泛。目前plc 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、和娛樂等行業(yè)。plc 成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（plc、機(jī)器人和cad/cam ）之一。1、順序控制（開關(guān)量的邏輯控制）2、模擬量控制3、過程控制4、定時(shí)和記數(shù)控制5、數(shù)據(jù)處理6、通信和連網(wǎng)5plc 的分類1、按照 i/o 點(diǎn)數(shù)容量分類 小型機(jī)一般以開關(guān)量為主，我們公司大多使用的都是小型機(jī)。輸入輸出總點(diǎn)數(shù)在256 點(diǎn)一下，用戶程序存儲器容量在4 k 字左右。典型的小型機(jī)有西門子公司的s7-200、omron 公司的 cpm2a 系列、三菱公司的 fx 系

9、列和 ab 公司的 slc500 系列等整體式plc 產(chǎn)品。 中型機(jī)中型機(jī)的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)在2562048 點(diǎn)之間，用戶程序存儲器容量達(dá)到8k 字左右。典型的中型機(jī)有西門子公司的s7-300 系列、歐姆龍公司的c200h 系列、 ab 公司的 slc500 系列等模塊式plc 產(chǎn)品。 大型機(jī)plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 3 - 大型機(jī)的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)在2048 點(diǎn)以上， 用戶程序存儲器容量達(dá)到16k 字左右。 典型的大型機(jī)有西門子公司的s7-400、歐姆龍公司的cvm1 和 cs1 系列、 ab 公司的 slc5/05 等系列產(chǎn)品。2.按結(jié)構(gòu)形式分 整體式結(jié)構(gòu)例如：西門子的s7200 系列

10、模塊式結(jié)構(gòu)例如：西門子的s7-300 和 s7-400 系列6plc 的基本組成 plc的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由cpu 、輸入 / 輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。plc的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：1、中央處理器cpu 中央處理器（cpu ）是 plc的核心，一般有控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)， cpu通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入/ 輸出接口電路相連接。cpu按 plc中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮plc有條不紊，按部就班的進(jìn)行工作，用戶程序和數(shù)據(jù)事先存于寄存器中，當(dāng)plc處于運(yùn)行狀

11、態(tài)時(shí)，cpu按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/ 輸出接口狀態(tài)、做出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如電腦、打印機(jī)等）的請求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。plc的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改； 另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。cpu的主要任務(wù)有控制用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲；用掃描的方式通過i/o 部件接收現(xiàn)場信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)， 并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存

12、器中，診斷 plc內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤等；plc進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從積存器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制，制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。cpu的具體作用如下： 接收、存儲用戶程序； 以掃描的方式接收來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序，完成數(shù)據(jù)和信息的邏輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)容控制信號，完成用戶指令規(guī)定的各種操作； 響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、打印機(jī)等）的請求；2、存儲器輸入模塊cpu模塊輸出模塊可編程序控制器編程裝置

13、接觸器電磁閥指示燈電源電源限位開關(guān)選擇開關(guān)按鈕plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 4 - 可編程控制器配有兩種存儲器，即系統(tǒng)存儲器（eprom）和用戶存儲器（ram ） 。系統(tǒng)存儲器用來存儲系統(tǒng)管理程序，用戶不能夠訪問和修改這部分的內(nèi)容。用戶存儲器用來存放編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲區(qū)，它包括輸入輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)和當(dāng)前值的數(shù)據(jù)區(qū)，存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。3、輸入 / 輸出（ i/o ）接口電路i/o 接口是 plc與輸入 / 輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)

14、處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等） 。i/o 接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。i/o 點(diǎn)數(shù)即輸入/ 輸出端子數(shù)是plc 的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。 開關(guān)量輸入模塊開關(guān)量的輸入設(shè)備是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。其信號可能是交流電壓（110v 220v） ，直流電壓（12v24v）等。為防止各種干擾信號和高電壓信號進(jìn)入plc ，影響其可靠性或造成設(shè)備損壞，現(xiàn)場輸入接口電路一般有光電耦合電路進(jìn)行隔離。光電耦合電路的關(guān)鍵器件是光耦合器，一般有發(fā)光二極管和光電三極管組成。輸入電路中一般都設(shè)有r

15、c濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動或外部干涉脈沖引起的錯(cuò)誤輸入信號。濾波電路延遲時(shí)間的典型值為1020ms （信號上升沿）和2050ms （信號下降沿） ，輸入電流約為10ma 。如 開關(guān)量輸出模塊輸出模塊的作用是將cpu執(zhí)行用戶程序所輸出的ttl電平的控制信號轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)現(xiàn)場所需的，能夠驅(qū)動特定設(shè)備的信號，以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。通常開關(guān)量輸出模塊有三種形式，即，繼電器輸出、晶體管輸出、雙向晶閘管輸出。a、 繼電器輸出 ：b、 晶體管輸出（射極輸出）：plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 5 - c、 雙向可控硅（雙向晶閘管）輸出電路：4、電源電源是指為cpu 、存儲器、 i/o接口等內(nèi)部電子電路工作

16、所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。一般交流電壓波動在+10%(+15%) 范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc 直接連接到交流電網(wǎng)上去。5、編程器編程是 plc利用外部設(shè)備，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示plc的工作情況。 簡易編程器 圖形編程器 通用計(jì)算機(jī)編程6、外部設(shè)備接口7. plc 的工作原理一 . 掃描技術(shù)當(dāng) plc 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，plc 的 cpu 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。概括而言，plc 是按照集中輸入、集中輸出、

17、周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。每一次掃描所用的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期或工作周期。(一) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o 映象區(qū)中的相plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 6 - 應(yīng)得單元內(nèi)。既plc 把所有外部輸入電路的接通/斷開狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， i/o 映像區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。即：輸入采樣階段cpu 掃描所有輸入端

18、子，并將輸入量順序存入輸入映像寄存器，此時(shí)輸入映像寄存器被刷新，此后，關(guān)閉輸入通道，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行和輸出處理階段無論外部輸入信號如何變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容不變，直到下一個(gè)掃描周期采樣階段，才重新寫入輸入映像寄存器。(二) 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖 )。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o 映像區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或

19、者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在i/o 映像區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o 映像區(qū)或系統(tǒng)ram 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反， 排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。即：在這個(gè)階段cpu 對用戶程序從左到右，從上到下。逐句執(zhí)行程序指令，從輸入映像寄存器、元件映像寄存器（內(nèi)部繼電器、記時(shí)器、計(jì)數(shù)器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)）中，將元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)讀出。按程序要求進(jìn)行邏輯運(yùn)算

20、和算術(shù)運(yùn)算，并將每條結(jié)果寫入元件映像寄存器，隨程序不斷刷新。(三) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu 按照 i/o 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是plc 的真正輸出。說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。一般來說， plc 的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸

21、入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。即：cpu 對所有用戶執(zhí)行完畢，將內(nèi)部元件寄存器中所有輸出繼電器狀態(tài)（構(gòu)成輸出狀態(tài)表）在輸出處理階段依次轉(zhuǎn)到輸出鎖存器中，經(jīng)隔離，驅(qū)動，功率放大電路送到輸出端子，而驅(qū)動外部負(fù)載。二. plc 的 i/o 響應(yīng)時(shí)間一個(gè)掃描周期的典型值為：1-100ms。輸入 /輸出的滯后時(shí)間又成為系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，是指plc 的外部輸入信號發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時(shí)刻之間的間隔。它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分。輸入模塊的rc 濾波電路用來濾除由輸入端引起的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點(diǎn)動作時(shí)產(chǎn)生的

22、抖動引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短，其典型值為10ms 左右。輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms 左右；雙向可控硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms，負(fù)載由導(dǎo)通到斷開時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間一般在1ms 左右。由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長可達(dá)到兩個(gè)多掃描周期?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫?yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十ms，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。要求輸入-輸出信號之間的滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 7 - 從微觀上來考察，

23、由于 plc 特定的掃描方式，程序在執(zhí)行過程中所用的輸入信號是本周期內(nèi)采樣階段的輸入信號。若在程序執(zhí)行過程中，輸入信號發(fā)生變化，其輸出不能即時(shí)做出反映，只能等到下一個(gè)掃描周期開始時(shí)采樣該變化了的輸入信號。另外，程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生的輸出不是立即去驅(qū)動負(fù)載，而是將處理的結(jié)果存放在輸出映像寄存器中，等程序全部執(zhí)行結(jié)束，才能將輸出映像寄存器的內(nèi)容通過鎖存器輸出到端子上。因此，plc 的輸入 /輸出滯后現(xiàn)象。但對一般工業(yè)設(shè)備來說，其輸入為一般的開關(guān)量，其輸入信號的變化周期（秒級以上）大于程序掃描周期（毫微秒級），因此從宏觀上來考察，輸入的信號一旦變化，就能立即進(jìn)入輸入映像寄存器。也就是說，plc 的輸入

24、 /輸出滯后現(xiàn)象對一般工業(yè)設(shè)備來說是完全允許的。但對某些設(shè)備，如需要輸出對輸入做快反應(yīng)，這時(shí)可采用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊以及中斷處理等措施來盡量減少滯后時(shí)間。第二課時(shí)：講解 plc 的軟元件及基本指令1. plc 的軟元件軟元件是plc 內(nèi)部的具有一定功能的器件，這些器件實(shí)際上是有電子線路和寄存器及存儲單元等組成。例如：輸入繼電器是由輸入電路和輸入映像寄存器構(gòu)成，輸出繼電器是由輸出電路和輸出映像寄存器構(gòu)成，定時(shí)器和計(jì)數(shù)器也是由特定功能的寄存器組成。它們都有繼電器的特性，但是沒有機(jī)械的觸點(diǎn)。為了把這些元器件和傳統(tǒng)的繼電器區(qū)分開來，我們把它們稱為軟元件或軟繼電器。（ 1）西門子s7-200 的

25、軟元件a、輸入繼電器（i）b、輸出繼電器（q）c、通用輔助繼電器（m）d、特殊繼電器（sm）sm0.0 該位總是打開。sm0.1 首次掃描周期時(shí)該位打開，一種用途是調(diào)用初始化子程序。sm0.2 如果保留性數(shù)據(jù)丟失，該位為一次掃描周期打開。該位可用作錯(cuò)誤內(nèi)存位或激活特殊啟動順序的機(jī)制。sm0.3 從電源開啟條件進(jìn)入run（運(yùn)行） 模式時(shí)，該位為一次掃描周期打開。該位可用于在啟動操作之前提供機(jī)器預(yù)熱時(shí)間。sm0.4 該位提供時(shí)鐘脈沖，該脈沖在1 分鐘的周期時(shí)間內(nèi)off（關(guān)閉） 30 秒， on（打開） 30秒。該位提供便于使用的延遲或1 分鐘時(shí)鐘脈沖。sm0.5 該位提供時(shí)鐘脈沖，該脈沖在1 秒鐘

26、的周期時(shí)間內(nèi)off（關(guān)閉） 0.5 秒，on（打開） 0.5秒。該位提供便于使用的延遲或1 秒鐘時(shí)鐘脈沖。sm0.6 該位是掃描周期時(shí)鐘，為一次掃描打開，然后為下一次掃描關(guān)閉。該位可用作掃描計(jì)數(shù)器輸入。sm0.7 該位表示“模式”開關(guān)的當(dāng)前位置（關(guān)閉=“終止”位置，打開=“運(yùn)行”位置） 。開關(guān)位于 run（運(yùn)行）位置時(shí)，您可以使用該位啟用自由口模式，可使用轉(zhuǎn)換至“終止”位置的方法重新啟用帶 pc編程設(shè)備的正常通訊。sm1.0 當(dāng)操作結(jié)果為零時(shí)，某些指令的執(zhí)行打開該位。sm1.1 當(dāng)溢出結(jié)果或檢測到非法數(shù)字?jǐn)?shù)值時(shí)，某些指令的執(zhí)行打開該位。sm1.2 數(shù)學(xué)操作產(chǎn)生負(fù)結(jié)果時(shí)，該位打開。sm1.3 嘗

27、試除以零時(shí)，該位打開。sm1.4 “增加至表格”指令嘗試過度填充表格時(shí)，該位打開。plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 8 - sm1.5 lifo 或 fifo 指令嘗試從空表讀取時(shí)，該位打開。sm1.6 嘗試將非bcd 數(shù)值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，該位打開。sm1.7 當(dāng) ascii 數(shù)值無法轉(zhuǎn)換成有效的十六進(jìn)制數(shù)值時(shí)，該位打開。e、變量存儲器（v）f、局部變量存儲器（l）g、順序控制繼電器（s）h 、定時(shí)器（ t）a. 定時(shí)器的種類b分辨率與定時(shí)時(shí)間的計(jì)算c定時(shí)器的編號d定時(shí)器指令使用說明1）接通延時(shí)定時(shí)器ton（on-delay timer ）2）記憶接通延時(shí)定時(shí)器tonr（ retentive

28、 on-delay timer ）3）斷開延時(shí)定時(shí)器tof（off-delay timer ）i、計(jì)數(shù)器（ c）計(jì)數(shù)器是用來累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，經(jīng)常用來對產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)或進(jìn)行特定功能的編程。使用時(shí)要提前輸入它的設(shè)定值（計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)） 。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器開始累計(jì)它的輸入端脈沖電位上升沿（正跳變）的次數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)斷開。a 計(jì)數(shù)器的種類s7 200 系列 plc 的計(jì)數(shù)器有3 種：增計(jì)數(shù)器ctu 、增減計(jì)數(shù)器ctud 和減計(jì)數(shù)器ctd。b 編號計(jì)數(shù)器的編號用計(jì)數(shù)器名稱和數(shù)字（0255）級成，即c* ，如 c6。c 計(jì)數(shù)器指令使用說明1）增計(jì)數(shù)器

29、ctu（count up ）2）增減計(jì)數(shù)器ctud(count up/down) 3）減計(jì)數(shù)器ctd（count down ）j、模擬量輸入映像寄存器（ai ） 、模擬量輸出映像寄存器（aq）k 、高速計(jì)數(shù)器（hc）l、累加器（ ac ）（ 2）三菱軟元件a、輸入繼電器（x）fx 系列可編程序控制器的輸入繼電器和輸出繼電器的元件號用八進(jìn)制數(shù)表示。八進(jìn)制數(shù)只有0-7 這 8個(gè)數(shù)字符號，遵循“逢8 進(jìn) 1”的運(yùn)算規(guī)則。b、輸出繼電器（y）輸出繼電器是可編程序控制器向外部負(fù)載發(fā)送信號的窗口。c、輔助繼電器（m ）輔助繼電器是用軟件實(shí)現(xiàn)的,它們不能接收外部的輸入信號,也不能直接驅(qū)動外部負(fù)載,相當(dāng)于繼電

30、器控制系統(tǒng)中的中間繼電器. a、通用輔助繼電器m0m499 b、斷電保護(hù)輔助繼電器m500m3071 c、特殊輔助繼電器d、狀態(tài)（ s）e、定時(shí)器（ t）f、計(jì)數(shù)器（ c）a、內(nèi)部計(jì)數(shù)器b、高速計(jì)數(shù)器plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 9 - f、數(shù)據(jù)寄存器（三）歐姆龍常用的是cp1h x xa x 為標(biāo)準(zhǔn)型xa 為內(nèi)藏模擬量輸入輸出功能a、存儲區(qū)的功能內(nèi)部繼電器區(qū)ir，特殊繼電器區(qū)sr，暫存繼電器區(qū)tr，保持繼電器區(qū)hr，輔助繼電器區(qū)ar ，鏈接繼電器區(qū)lr，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器區(qū)tim/cnt ，數(shù)據(jù)存儲區(qū)dm 。a、ir 區(qū)cpm1a 、cpm2a/2ae 、cpm2c ，通常反映輸入/輸出觸點(diǎn)

31、的狀態(tài)，輸入點(diǎn)從ir00000 位開始，輸出點(diǎn)從ir01000 位開始，未分配給輸入/輸出的通道可被用于工作位。（工作位：在程序中任意使用，但它們僅能用于內(nèi)部的程序而不能直接用于外部i/o）b、sr 區(qū)sr 區(qū)與 ir 區(qū)屬同一數(shù)據(jù)區(qū)，它們主要區(qū)別在于ir 提供用戶使用，而sr 由系統(tǒng)使用。sr 主要用于有動作標(biāo)志各種功能的設(shè)定值/當(dāng)前值。一些未被賦予特殊用途的sr 區(qū)可用作工作位。c、tr 區(qū)在復(fù)雜的梯形圖回路中不能用助記符描述的時(shí)候，它用來對回路的分支點(diǎn)的on/off 的位進(jìn)行暫存，僅在助記符編程時(shí)使用。用梯形圖編程時(shí)，在內(nèi)部能自動處理，tr 沒必要使用。d、hr 區(qū)斷電時(shí)，它們能夠保持?jǐn)?/p>

32、電前的on/off 狀態(tài)。e、ar 區(qū)主要用來存儲pc 的工作狀態(tài)信息，如：異常標(biāo)志、交速計(jì)數(shù)、脈沖輸出狀態(tài)標(biāo)志、掃描周期存入使用等。f、lr 區(qū)cpm* 與 cqm1 ，cqm1h 之間或者與c200hx/hg/he之間 1：1 pc 連接時(shí)，可用lr 與對方交換數(shù)據(jù)，不進(jìn)行pc 鏈接時(shí)可用于工作位。g、tim/cnt區(qū)用指令 tim 、tim （15） 、tim （-） 、cnt 和 cntr （12）來控制定時(shí)器計(jì)數(shù)器，號不能重復(fù)。h、dm 區(qū)dm 以字單位存取，斷電時(shí)數(shù)據(jù)保存。cpm2a/2ae 、 cpm2c、 dm0000dm1999 dm2022dm2047可以讀 /寫其它 dm

33、 字被分配給特殊功能dm2000dm2021 記錄錯(cuò)誤信息dm6600dm6655 字為 plc 的系統(tǒng)設(shè)置區(qū)i、i/o 分配20 點(diǎn) cpu 輸入 12 點(diǎn)ir00000ir00011 輸出 8 點(diǎn)ir01000ir01007 10 點(diǎn)輸入 6 點(diǎn)ir00000ir00005 輸出 4 點(diǎn)ir01000ir01003 30 點(diǎn)輸入 18 點(diǎn)ir00000ir00011 ir00100ir00105 輸出 12 點(diǎn)ir01000ir01007 ir01100ir01103 40 點(diǎn)輸入 24 點(diǎn)ir00000ir00011 ir00100ir00111 輸出 16 點(diǎn)ir01000ir0100

34、7 ir01100ir01107 60 點(diǎn)輸入 36 點(diǎn)ir00000ir00011 ir00100ir00111 ir00200ir00211 輸出 24 點(diǎn)ir01000ir01007 ir01100ir01107 ir01200ir01207 2. plc 的基本指令a. 梯形圖 (lad) :是從繼電器系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的.兩條“母線” ，左邊是“火線”,右邊是“零線”。b. 語句表（ stl）c. 順序功能流程圖（sfc）d. 功能塊圖（ fbd）plc 基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)資料- 10 - 第三、四課時(shí)：講解plc 的編程方法（以下講解主要以西門子plc 為例）梯形圖編程的基本規(guī)則：（1） .plc 內(nèi)部元器件的觸點(diǎn)可以無限次的使用；（2） .梯形圖的每一行都是從左母線開始，然后是各種觸點(diǎn)的邏輯連接，最后以線圈或指令盒結(jié)束。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。（3） .線圈和指令盒一般不能直接連接在左邊的母線上，如需要的話可通過特殊的中間繼電器sm0.0（常on 特殊中間繼電器）完成。（4） .在同一程序中，同一編號的線圈使用兩次及兩次以上稱為