PLC軟硬件基礎(chǔ)知識(shí)

1、PLC軟硬件基礎(chǔ)知識(shí)主講人：張曉東PLC的分類（按功能分） 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) 具有低檔PLCPLC功能外，具有較強(qiáng)的模擬量輸入/ /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I/OI/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PIDPID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)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PLCPLC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

2、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。PLC的分類（按規(guī)模分）輸入輸出的總路數(shù)，又稱為I/OI/O點(diǎn)數(shù)，是表征PLCPLC控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此，按控制規(guī)模對(duì)PLCPLC分類時(shí)，可分為：1.1.小型PLCPLC：I/OI/O點(diǎn)數(shù)較少，在256256點(diǎn)以下的PLCPLC。2.2.中型PLCPLC：I/OI/O點(diǎn)數(shù)較多，在256256點(diǎn)以上、20482048點(diǎn)以下的PLCPLC。3.3.大型PLCPLC：I/OI/O點(diǎn)數(shù)較多，在20482048點(diǎn)以上的PLCPLC。但大中小型PLCPLC的劃分并無(wú)嚴(yán)格的界限，PLCPLC的I/OI/O點(diǎn)數(shù)可以依據(jù)需要靈活配置。PLC的分類（按結(jié)構(gòu)分）可分為單體式、模塊式

3、、組合式可分為單體式、模塊式、組合式 電源單元DIN導(dǎo)軌CPU單元模塊式PLC的分類（按結(jié)構(gòu)分） 組合式組合式PLCPLC是由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成，采用總線結(jié)構(gòu)，是由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成，采用總線結(jié)構(gòu)，不同功能的模塊（如不同功能的模塊（如CPUCPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等）通過總線連接起來。塊等）通過總線連接起來。 組合式組合式PLCPLC的特點(diǎn)是可以根據(jù)功能需要靈活配置，構(gòu)成具的特點(diǎn)是可以根據(jù)功能需要靈活配置，構(gòu)成具有不同功能和不同控制規(guī)模的有不同功能和不同控制規(guī)模的PLCPLC，多用于大型和中型，多用于大型和中型PLCPLC。 3 3）疊裝式P

4、LC PLC 還有一些PLCPLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來。 疊裝式PLCPLC其CPUCPU、電源、I/OI/O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裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。PLCPLC的分類的分類（按產(chǎn)地分）（按產(chǎn)地分）1 1）微型機(jī)）微型機(jī)OMRON公司的公司的SP系列系列PLC圖片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 3）中型機(jī)）中型機(jī)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

5、FP3COMCOMRONRON公司的公司的2000H2000H5 5）超大型機(jī)）超大型機(jī) 美國(guó)美國(guó)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)，另外還點(diǎn)，另外還有有80008000路的模擬量。路的模擬量。3入3出 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，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，PLCPLC仍然處于一種核心地位。在最近出現(xiàn)在美國(guó)、歐洲和國(guó)內(nèi)仍然處于一種核心地位。在最近出現(xiàn)在美國(guó)、歐洲和國(guó)內(nèi)有關(guān)探討有關(guān)探討PLCPLC發(fā)展的論文中，這個(gè)結(jié)論是眾口一詞的，盡管對(duì)發(fā)展的論文中，這個(gè)結(jié)論是眾口一詞的，盡管對(duì)PLCPLC的未

6、來發(fā)展有著許多不同的意見。的未來發(fā)展有著許多不同的意見。 近年來近年來PLCPLC的市場(chǎng)銷售一直堅(jiān)挺；的市場(chǎng)銷售一直堅(jiān)挺；DCSDCS控制有了引人注目的控制有了引人注目的進(jìn)展，但畢竟只能對(duì)高端的進(jìn)展，但畢竟只能對(duì)高端的PLCPLC產(chǎn)品形成競(jìng)爭(zhēng)；小型、超小型產(chǎn)品形成競(jìng)爭(zhēng)；小型、超小型PLCPLC的發(fā)展勢(shì)頭令人刮目相看；的發(fā)展勢(shì)頭令人刮目相看；PLCPLC和和DCSDCS控制在今后可能相互控制在今后可能相互融合。融合。 PLC 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電電 源源I/O擴(kuò)擴(kuò)展展單單元元輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸輸出出接接口口外外部部設(shè)設(shè)備備接接口口輸輸入入接接口口I/O擴(kuò)擴(kuò)展展接接口口主

7、機(jī)主機(jī)PLC編程器編程器打印機(jī)打印機(jī)磁帶機(jī)磁帶機(jī)計(jì)計(jì)算機(jī)算機(jī)掃描儀掃描儀CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器用戶用戶程序程序系統(tǒng)系統(tǒng)程序程序數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)按鈕按鈕行程行程開關(guān)開關(guān)觸點(diǎn)觸點(diǎn)PLCPLC的內(nèi)部資源與基本功能的內(nèi)部資源與基本功能1、邏輯控制功能2、定時(shí)控制功能3、計(jì)數(shù)控制功能4、數(shù)據(jù)處理功能5、監(jiān)控功能6、斷電記憶功能7、故障診斷功能8、聯(lián)網(wǎng)通信功能1 1 邏輯控制功能邏輯控制功能 PLC PLC 可軟件實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能，用以取代可軟件實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能，用以取代電路連接的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控電路連接的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。制和順序控制。 在單機(jī)控制、多機(jī)群控和自動(dòng)生產(chǎn)線控在單機(jī)控制、

8、多機(jī)群控和自動(dòng)生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實(shí)例。制方面都有很多成功的應(yīng)用實(shí)例。 例如：機(jī)床電氣控制、起重機(jī)、皮帶運(yùn)例如：機(jī)床電氣控制、起重機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)和包裝機(jī)械的控制、注塑機(jī)控制、電輸機(jī)和包裝機(jī)械的控制、注塑機(jī)控制、電梯控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、汽車、化工、梯控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、汽車、化工、造紙、軋鋼自動(dòng)生產(chǎn)線控制等。造紙、軋鋼自動(dòng)生產(chǎn)線控制等。 2 2 定時(shí)控制功能定時(shí)控制功能 PLC PLC中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，功能類似于繼電器中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，功能類似于繼電器電路中的時(shí)間繼電器。電路中的時(shí)間繼電器。 定時(shí)器的設(shè)定值定時(shí)器的設(shè)定值( (定時(shí)時(shí)間定時(shí)時(shí)間) )可以在編

9、程時(shí)設(shè)定，也可以可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。在運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。 同時(shí)同時(shí)PLCPLC還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖，用于準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制。還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖，用于準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制。 3 3 計(jì)數(shù)控制功能計(jì)數(shù)控制功能 PLCPLC為用戶提供許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，為用戶提供許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)( (計(jì)數(shù)值到計(jì)數(shù)值到) )，利用該狀態(tài)信號(hào)可實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)，利用該狀態(tài)信號(hào)可實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。操作的計(jì)數(shù)控制。 計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定，也可計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定，也可

10、以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改。以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改。傳感器傳感器旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器變頻器等變頻器等計(jì)數(shù)輸入計(jì)數(shù)輸入輸入復(fù)位輸入復(fù)位0000000001000024 4 數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能 PLC PLC一般都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳一般都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換譯碼編碼等操作。送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換譯碼編碼等操作。中、大型中、大型PLCPLC數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能更加更加齊全，可完成開方、齊全，可完成開方、PIDPID運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等操作，還可以和運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等操作，還可以和CRTCRT、打印

11、機(jī)相打印機(jī)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示和打印。聯(lián)，實(shí)現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示和打印。5 5 監(jiān)控功能監(jiān)控功能 PLC PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。 利用編程器或監(jiān)視器，操作人員可以對(duì)利用編程器或監(jiān)視器，操作人員可以對(duì)PLCPLC有關(guān)部分的有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。 利用編程器，可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前利用編程器，可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變值，并可以根據(jù)需要改變PLCPLC內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)整和維護(hù)提供了極大的方便。的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)整和維護(hù)提供了極大的方便。6 6 斷電

12、記憶功能斷電記憶功能 PLC PLC內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的RAMRAM設(shè)置了停電保持器設(shè)置了停電保持器件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲(chǔ)器中的信息件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲(chǔ)器中的信息能夠長(zhǎng)期保存。能夠長(zhǎng)期保存。 利用某些記憶指令，可以對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保利用某些記憶指令，可以對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持持PLCPLC斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。 PLCPLC電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。7 7 故障診斷功能故障診斷功能 PLC PLC可以對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等可以

13、對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)中止運(yùn)行。如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)中止運(yùn)行。 PLCPLC的故障自診斷功能，大大提高了的故障自診斷功能，大大提高了PLCPLC控制系統(tǒng)的安全控制系統(tǒng)的安全和可維護(hù)性。和可維護(hù)性。8 8 聯(lián)網(wǎng)通信功能聯(lián)網(wǎng)通信功能 隨著被控對(duì)象規(guī)模的擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，往往需要多隨著被控對(duì)象規(guī)模的擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，往往需要多臺(tái)臺(tái) PLC PLC 或或 PLC PLC 與其它控制設(shè)備協(xié)調(diào)工作，互相之間必須與其它控制設(shè)備協(xié)調(diào)工作，互相之間必須實(shí)現(xiàn)信息共享，實(shí)現(xiàn)信息共

14、享，PLC PLC 聯(lián)網(wǎng)通訊功能的需求越來越多。聯(lián)網(wǎng)通訊功能的需求越來越多。PLCPLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較與繼電器控制系統(tǒng)比較 繼電器控制采用硬接線方式裝配而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。成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改變程序并改動(dòng)少量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)工藝的的接線端子，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變。改變。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)行比較。傳統(tǒng)的繼維護(hù)等各方面進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被電器控制大多數(shù)將被PLC所取代。所取代

15、。 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)人員具有工業(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)軟件較高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)和微機(jī)軟件編程的能力。編程的能力。PLC采用了采用面向控制過程、面采用了采用面向控制過程、面向問題的向問題的“自然語(yǔ)言自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程，進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用使用 ，便于推廣應(yīng)用。，便于推廣應(yīng)用。PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，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。具有更高的可靠性。在模型復(fù)雜、計(jì)算量大且較難、實(shí)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)控制時(shí)性要求較高的環(huán)

16、境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長(zhǎng)。機(jī)則更能發(fā)揮其專長(zhǎng)。PLC的輸入、輸出接口：的輸入、輸出接口： 采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾，提高了系統(tǒng)的安全。電氣隔離，減小了電磁干擾，提高了系統(tǒng)的安全。 2)輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。 1) 輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳

17、感器等產(chǎn)生的信輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。各種接口、高功能模塊：各種接口、高功能模塊：小型機(jī)：有接口可擴(kuò)展。小型機(jī)：有接口可擴(kuò)展。 輸入電路濾波時(shí)間，它由輸入電路濾波時(shí)間，它由RC濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定。濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定。改變時(shí)間常數(shù)可調(diào)整輸入延遲時(shí)間。改變時(shí)間常數(shù)可調(diào)整輸入延遲時(shí)間。 輸出電路的滯后時(shí)間，它與輸出電路的輸出方式有關(guān)。繼輸出電路的滯后時(shí)間，它與輸出電路的輸出方式有關(guān)。繼電器輸出方式的滯后時(shí)間為電器輸出方式的滯后時(shí)間為10ms左右；雙向晶閘管輸出方式，左右；雙向晶閘管輸出方式，在接通負(fù)載時(shí)滯后時(shí)間約為在接通負(fù)載時(shí)滯后時(shí)間約為1ms，切斷負(fù)載時(shí)滯后時(shí)間小于，切斷負(fù)載時(shí)滯后時(shí)間小于10ms；晶體管輸出方式的滯后時(shí)間小于；晶體管輸出方式的滯后時(shí)間小于1ms PLC循環(huán)掃描的工作方式循環(huán)掃描的工作方式 PLC對(duì)輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式對(duì)輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式 用戶程序中語(yǔ)句的安排用戶程序中語(yǔ)句的安排PLC編程入門編程入門梯形圖和助記符梯形圖和助記符梯形圖編程方便，但必須配置高級(jí)編程器才能輸入。梯形圖編程方便，但必須配置高級(jí)編程器才能輸入。助記符語(yǔ)言只要簡(jiǎn)易編程器就可輸入，但不直