第五章 可編程控制器概述2014(2)

1、第二篇 可編程控制器技術(shù)第五章第五章 可編程控制器概述可編程控制器概述第八章第八章 三菱三菱FX2NPLC應(yīng)用指令應(yīng)用指令及編程方法及編程方法第七章第七章三菱三菱FX2NPLC的步進指令步進指令及狀態(tài)編程法及狀態(tài)編程法第十章第十章 三菱三菱FX2NPLC特殊功能模塊及通信特殊功能模塊及通信第九章第九章 可編程控制系統(tǒng)設(shè)計可編程控制系統(tǒng)設(shè)計主要內(nèi)容第六章第六章 三菱三菱FX2NPLCFX2NPLC及其及其基本指令應(yīng)用基本指令應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器的基本概念可編程控制器的基本概念 n可編程序的邏輯控制器（可編程序的邏輯控制器（Programmable logic Controller-Pr

2、ogrammable logic Controller-PLC PLC ），簡稱為可編程序控制器。），簡稱為可編程序控制器。nPLCPLC定義如下：定義如下： （1 1）PLCPLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。作的電子裝置。（2 2）PLCPLC是最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。與是最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。與機器人、機器人、CAD/CAMCAD/CAM并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。第五章 可編程控制器概述定義中有以下幾點應(yīng)值得注意的是：定義中有以下幾點應(yīng)值

3、得注意的是： （1 1）可編程控制器是）可編程控制器是“數(shù)字運算操作的電子裝置數(shù)字運算操作的電子裝置”，能夠，能夠進行進行“邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術(shù)運算邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術(shù)運算”工工作。作。（2 2）可編程控制器是為）可編程控制器是為“工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用”而設(shè)計的計算而設(shè)計的計算機。機。（3 3）可編程控制器能控制）可編程控制器能控制“各種類型各種類型”的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過程。過程。nPLCPLC實質(zhì)上是經(jīng)過一次開發(fā)的工業(yè)控制計算機。不經(jīng)過二實質(zhì)上是經(jīng)過一次開發(fā)的工業(yè)控制計算機。不經(jīng)過二次開發(fā)，不能在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。次開發(fā)，不能在任

4、何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。 早期早期 邏輯控制為主邏輯控制為主 Programmable Logical Controller Programmable Controller 本義本義 19681968年年 美國通用汽車公司提出的替代繼電器控制系美國通用汽車公司提出的替代繼電器控制系統(tǒng)的新型控制器的十項指標(biāo)統(tǒng)的新型控制器的十項指標(biāo)( (著名的著名的GMGM十條十條) )：n編程簡單、現(xiàn)場可修改程編程簡單、現(xiàn)場可修改程序；序；n維護方便、采用插件式結(jié)維護方便、采用插件式結(jié)構(gòu)；構(gòu)；n可靠性高于繼電器控制系可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；統(tǒng)；n體積小于繼電器控制系統(tǒng)；體積小于繼電器控制系統(tǒng)；n數(shù)據(jù)可以直接送

5、入計算機；數(shù)據(jù)可以直接送入計算機；n成本可與繼電器系統(tǒng)成本可與繼電器系統(tǒng)競爭；競爭；n輸入可為市電；輸出輸入可為市電；輸出可為市電，能直接驅(qū)可為市電，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸動電磁閥、交流接觸器等；器等；n通用性強、易于擴展；通用性強、易于擴展；n用戶存儲器大于用戶存儲器大于4K4K。第二節(jié)第二節(jié) 可編程控制器的特點及應(yīng)用可編程控制器的特點及應(yīng)用一、一、PLCPLC的特點的特點（一）可靠性高，抗干擾能力強（一）可靠性高，抗干擾能力強 （二）配套齊全，功能完善，適用性強（二）配套齊全，功能完善，適用性強（三）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（三）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（四）系統(tǒng)設(shè)計周期短

6、（四）系統(tǒng)設(shè)計周期短, ,維護方便維護方便, ,改造容易改造容易（五）體積小，重量輕，能耗低（五）體積小，重量輕，能耗低 MPSMPS生產(chǎn)加工系統(tǒng)生產(chǎn)加工系統(tǒng)二、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域二、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域（一）開關(guān)量的邏輯控制（一）開關(guān)量的邏輯控制（二）模擬量控制（二）模擬量控制（三）運動（定位）控制（三）運動（定位）控制（四）過程控制（四）過程控制（五）數(shù)據(jù)處理（五）數(shù)據(jù)處理（六）通信及聯(lián)網(wǎng)（六）通信及聯(lián)網(wǎng) MPSMPS生產(chǎn)加工系統(tǒng)生產(chǎn)加工系統(tǒng)智能群控電梯智能群控電梯第三節(jié)第三節(jié) 可編程控制器的發(fā)展可編程控制器的發(fā)展n世界上公認的第一臺世界上公認的第一臺PLCPLC是是19691969

7、年美國數(shù)字設(shè)備公司年美國數(shù)字設(shè)備公司（DECDEC）研制的）研制的 。n2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代初微處理器引入可編程控制器。年代初微處理器引入可編程控制器。n2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代中末期，可編程控制器進入了實用化年代中末期，可編程控制器進入了實用化發(fā)展階段。發(fā)展階段。n2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代初，可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)年代初，可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。2020世紀(jì)末期：世紀(jì)末期：n從控制規(guī)模上來說，這個時從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型及超小型機；期發(fā)展了大型及超小型機；n從控制能力上來說，誕生了從控制能

8、力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各種控制場合；移等各種控制場合；n從產(chǎn)品的配套能力來說，生從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元，通產(chǎn)了各種人機界面單元，通訊單元，使應(yīng)用更加容易。訊單元，使應(yīng)用更加容易。n我國是我國是2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代初引進、年代初引進、應(yīng)用、研制和生產(chǎn)的。應(yīng)用、研制和生產(chǎn)的。2121世紀(jì)世紀(jì): :p在技術(shù)上，運算速度更快、存儲容量在技術(shù)上，運算速度更快、存儲容量更大、智能水平更高的品種出現(xiàn)。更大、智能水平更高的品種出現(xiàn)。p在產(chǎn)品規(guī)模上，會進一步向超小型及在產(chǎn)品規(guī)模上，會進一步

9、向超小型及超大型兩個方向發(fā)展。超大型兩個方向發(fā)展。p在產(chǎn)品的配套性能上，產(chǎn)品的品種會在產(chǎn)品的配套性能上，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊備。更豐富、規(guī)格更齊備。p從市場上看，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟從市場上看，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言。的編程語言。p 從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來看，從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來看，PLCPLC和其他和其他工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。世界上世界上PLCPLC產(chǎn)品按地域分構(gòu)成了三大流派：產(chǎn)品按地域分構(gòu)成了三大流派：n一個流派是美國產(chǎn)品；一個流派是歐洲產(chǎn)一個流派是美國產(chǎn)品；一個

10、流派是歐洲產(chǎn)品；一個流派是亞洲的日本產(chǎn)品。品；一個流派是亞洲的日本產(chǎn)品。n美國和歐洲的美國和歐洲的PLCPLC技術(shù)是在相互隔離的情況下研究開技術(shù)是在相互隔離的情況下研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的發(fā)的，因此美國和歐洲的PLCPLC產(chǎn)品有明顯的差異性。產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的而日本的PLCPLC技術(shù)是由美國引進的，對美國的技術(shù)是由美國引進的，對美國的PLCPLC產(chǎn)產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品以小型品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品以小型PLCPLC著著稱。稱。如美國的如美國的A AB B（Allen-BradleyAllen-Bradley）公司，）公司，GE-FanucGE-Fanuc

11、公司，日本公司，日本的三菱公司和立石公司，等。美國的三菱公司和立石公司，等。美國Modicon Modicon 公司公司( (被施奈德兼被施奈德兼并并) )n美國美國RockwellRockwell自動化公司所屬自動化公司所屬ABAB（AlienAlienBradleyBradley）n美國美國GEGE公司、日本公司、日本FANACFANAC合資的合資的GEGEFANACFANACn德國的西門子（德國的西門子（SiemensSiemens）公司）公司n日本三菱公司日本三菱公司n日本立石公司日本立石公司n日本東芝公司日本東芝公司n日本松下公司日本松下公司n日本富士公司等都生產(chǎn)日本富士公司等都生產(chǎn)

12、PLCPLC，他們的產(chǎn)品已風(fēng)行全世界，成為各國工業(yè)控制領(lǐng)域中的著名品他們的產(chǎn)品已風(fēng)行全世界，成為各國工業(yè)控制領(lǐng)域中的著名品牌。牌。 第四節(jié)第四節(jié) PLCPLC的組成及其各部分功能的組成及其各部分功能n三菱三菱PLCPLC可編程控制可編程控制器器編程設(shè)備編程設(shè)備電源電源輸入輸出器件輸入輸出器件（IO接口）接口）存儲器存儲器（RAM、ROM）中央中央處處理器理器（CPU）PLC硬件硬件結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)PLC編程器編程器接線端子接線端子PLCPLC基本組成基本組成: :中央處理單元中央處理單元CPU 存儲器存儲器 I/O接口接口 模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊 開關(guān)量輸入模塊開關(guān)

13、量輸入模塊 開關(guān)量輸出模塊開關(guān)量輸出模塊 智能模塊智能模塊 接口和擴展接口模塊接口和擴展接口模塊 電源模塊電源模塊 編程工具編程工具 專用編程器專用編程器 專用編程軟件專用編程軟件 （一）中央處理器（一）中央處理器（CPUCPU）n中央處理器是可編程控制器的中央處理器是可編程控制器的核心核心，它在系統(tǒng)程序的控制，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作下，完成邏輯運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等任務(wù)。等任務(wù)。n 模塊化模塊化PLCPLC結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖電源電源模塊模塊CPUCPU模塊模塊通信接通信接口模塊口模塊I/OI/O模塊模塊I/OI/O模塊模塊智能智能

14、I/OI/O模塊模塊系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線電源線電源線圖圖7.5 7.5 模塊化模塊化PLCPLC結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖（二）存儲器（二）存儲器 存儲器是存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運算數(shù)據(jù)的單存儲器是存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運算數(shù)據(jù)的單元?？煞譃樵？煞譃镽OMROM和和RAMRAM兩大類。兩大類。（1 1）ROMROM是用來存放永久保存的系統(tǒng)程序。是用來存放永久保存的系統(tǒng)程序。（2 2）RAMRAM用來存放用戶程序及系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的臨時用來存放用戶程序及系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)。又分為程序區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)。又分為程序區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)。n程序區(qū)是用來存放用戶（指令）程序的區(qū)域，一般程序區(qū)是用來存放用戶（指令）

15、程序的區(qū)域，一般有數(shù)千個字節(jié)。有數(shù)千個字節(jié)。（1 1）數(shù)據(jù)區(qū)是存放用戶數(shù)據(jù)的區(qū)域。）數(shù)據(jù)區(qū)是存放用戶數(shù)據(jù)的區(qū)域。（2 2）數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)單元也叫做寄存器或軟繼電器。）數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)單元也叫做寄存器或軟繼電器。（三）輸入輸出接口（三）輸入輸出接口n輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。信號連接的部分。n輸入接口用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。輸入接口用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。n輸出接口用來送出輸出接口用來送出PLCPLC運算后得出的控制信息，并運算后得出的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的

16、各類控制。生產(chǎn)現(xiàn)場對可編程控制器接口的要求是：生產(chǎn)現(xiàn)場對可編程控制器接口的要求是： 一一 要有較好的抗干擾能力要有較好的抗干擾能力 二二 能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求CRT、鍵盤、鍵盤過程控制計算機過程控制計算機A/DDID/ADO 被控過程（對象）被控過程（對象）被控變量被控變量操作變量操作變量I/OI/O模塊的主要類型包括：模塊的主要類型包括： 模擬量輸入模塊（模擬量輸入模塊（AIAI） 模擬量輸出模塊（模擬量輸出模塊（AOAO） 開關(guān)量輸入模塊（開關(guān)量輸入模塊（DIDI） 開關(guān)量輸出模塊（開關(guān)量輸出模塊（DODO） 1 1、開關(guān)量輸入接口、開關(guān)量輸入接

17、口 n把現(xiàn)場的開關(guān)量信號變成可編程控制器內(nèi)部處理的把現(xiàn)場的開關(guān)量信號變成可編程控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。輸入部件是開關(guān)、按鈕、傳感器等。標(biāo)準(zhǔn)信號。輸入部件是開關(guān)、按鈕、傳感器等。n開關(guān)量輸入接口按可接收的外信號電源的類型不同，開關(guān)量輸入接口按可接收的外信號電源的類型不同，分為分為直流輸入單元直流輸入單元和和交流輸入單元交流輸入單元。n輸入接口中都有濾波電路及耦合隔離電路，具有抗輸入接口中都有濾波電路及耦合隔離電路，具有抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號的作用。干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號的作用。n在一般單元式可編程控制器中輸入口都使用可編程在一般單元式可編程控制器中輸入口都使用可編程控制器本身的直流電源供電，不再需要

18、外接電源?？刂破鞅旧淼闹绷麟娫垂╇?，不再需要外接電源。圖圖5-2 5-2 直流輸入電路直流輸入電路采用采用光電耦合器，防止強電干擾光電耦合器，防止強電干擾COM光電三極管光電三極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管直流電源直流電源輸入端子輸入端子內(nèi)內(nèi)部部電電路路3.3k 1000PF470 PLCXn+24V2 2、開關(guān)量輸出接口、開關(guān)量輸出接口 n把把PLCPLC內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)所需要內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)所需要的開關(guān)量信號。輸出部件是電磁閥、接觸器、繼電的開關(guān)量信號。輸出部件是電磁閥、接觸器、繼電器。器。n各類輸出接口中也都具有光電耦合電路。各類輸出接口中也都具有光電耦合電路。

19、n輸出接口本身不帶電源。在考慮外驅(qū)動電源時，還輸出接口本身不帶電源。在考慮外驅(qū)動電源時，還需考慮需考慮PLCPLC輸出器件的類型。輸出器件的類型。n輸出接口有繼電器式、晶體管式和可控硅型。輸出接口有繼電器式、晶體管式和可控硅型。晶體管輸出晶體管輸出（直流）（直流）晶閘管晶閘管/ /可控硅輸出可控硅輸出（交流）（交流） 繼電器輸出繼電器輸出（交直流）（交直流）輸出接口類型輸出接口類型n特別需要指出的是，輸出接口本身不帶電源。在特別需要指出的是，輸出接口本身不帶電源。在考慮外驅(qū)動電源時，還需考慮輸出器件的類型?？紤]外驅(qū)動電源時，還需考慮輸出器件的類型。（1 1）繼電器型的輸出接口可用交直流兩種電源

20、，但）繼電器型的輸出接口可用交直流兩種電源，但通、斷頻率低；通、斷頻率低；（2 2）晶體管型的輸出接口有較高的通、斷頻率，但）晶體管型的輸出接口有較高的通、斷頻率，但只適用于直流驅(qū)動的場合；只適用于直流驅(qū)動的場合；（3 3）可控硅型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動場合。）可控硅型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動場合。 繼電器輸出繼電器輸出PLCPLC輸出輸出以以繼電器形式為例：繼電器形式為例：PLC內(nèi)內(nèi)部部電電路路內(nèi)內(nèi)部部電電路路JYCOM+-交流電源或交流電源或直流電源直流電源圖5-5 開關(guān)量輸出電路繼電器型繼電器型晶體管型晶體管型可控硅型可控硅型3 3、模擬量輸入接口、模擬量輸入接口n把現(xiàn)場連續(xù)變化的

21、模擬量標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號轉(zhuǎn)換把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成適合可編程控制器內(nèi)部處理的二進制數(shù)字信號。成適合可編程控制器內(nèi)部處理的二進制數(shù)字信號。n在送入模擬量接口時一般都需經(jīng)過變送處理才能使在送入模擬量接口時一般都需經(jīng)過變送處理才能使用，用，4-20mA4-20mA電流，電流，0-10V0-10V電壓。電壓。4 4、模擬量輸出接口、模擬量輸出接口n將將PLCPLC運算處理后的若干位數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信運算處理后的若干位數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需要。號輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需要。n模擬量輸入輸出接口一般安裝在

22、專門的模擬量工作單元上。模擬量輸入輸出接口一般安裝在專門的模擬量工作單元上?？偩€數(shù) 據(jù) 鎖 存地 址 譯 碼光 電隔 離D/A多 路轉(zhuǎn) 換開 關(guān)采 樣保 持采 樣保 持U。U。I。I。5 5、智能輸入輸出單元（或模塊）、智能輸入輸出單元（或模塊）nPLCPLC還有一些智能控制單元。如還有一些智能控制單元。如PIDPID工作單元、高速計數(shù)器工工作單元、高速計數(shù)器工作單元、溫度控制單元等。作單元、溫度控制單元等。n這類單元大多是獨立的工作單元。一般帶有單獨的這類單元大多是獨立的工作單元。一般帶有單獨的CPUCPU，有，有專門的處理能力。專門的處理能力。 （四）電源（四）電源 可編程控制器的電源包括

23、為可編程控制器各工作可編程控制器的電源包括為可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護電路供電的后備單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護電路供電的后備電源，后備電源一般為電池。一般市電（電源，后備電源一般為電池。一般市電（220220）, ,直流直流24V24V，PLCPLC有有24V24V（DCDC直流）輸出。直流）輸出。（五）外部設(shè)備（五）外部設(shè)備 1 1、編程器、編程器 編程器除了編程以外，編程器除了編程以外，還具有一定的調(diào)試及監(jiān)控還具有一定的調(diào)試及監(jiān)控功能，能實現(xiàn)人機對話操功能，能實現(xiàn)人機對話操作。作。二類：一類是專用的編程二類：一類是專用的編程器，有手持式的，也有臺器，有手持式的

24、，也有臺式的，有的式的，有的PLCPLC機自帶編機自帶編程器。另一類是個人計算程器。另一類是個人計算機。機。2 2、其他外部設(shè)備、其他外部設(shè)備（1 1）盒式磁帶機，用以記錄程序或信息。）盒式磁帶機，用以記錄程序或信息。（2 2）打印機，用以打印程序或制表。）打印機，用以打印程序或制表。（3 3）EPROMEPROM寫入器，用以將程序?qū)懭氲接脩魧懭肫?，用以將程序?qū)懭氲接脩鬍PROMEPROM中。中。（4 4）高分辨率大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)，用以顯）高分辨率大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)，用以顯示或監(jiān)視有關(guān)部分的運行狀態(tài)。示或監(jiān)視有關(guān)部分的運行狀態(tài)。PLCPLC輸入輸出接口的小結(jié)輸入輸出接口的小結(jié)n常用的

25、輸入常用的輸入/ /輸出模塊：輸出模塊：（1 1）開關(guān)量輸入）開關(guān)量輸入/ /輸出接口模塊輸出接口模塊（2 2）模擬量輸入）模擬量輸入/ /輸出接口模塊輸出接口模塊（3 3）智能輸入）智能輸入/ /輸出接口輸出接口開關(guān)量輸入接口模塊開關(guān)量輸入接口模塊三種輸入方式：三種輸入方式：（1 1）直流信號輸入方式）直流信號輸入方式（2 2）交直流信號輸入方式）交直流信號輸入方式（3 3）交流信號輸入方式）交流信號輸入方式注意：一般情況下，注意：一般情況下，PLCPLC的輸入信號的電源由的輸入信號的電源由PLCPLC自身提供，但交流信號輸入信號，自身提供，但交流信號輸入信號，PLCPLC不提供電源。不提供

26、電源。開關(guān)量輸出接口模塊類型開關(guān)量輸出接口模塊類型直流輸出模塊直流輸出模塊交流輸出模塊交流輸出模塊交直流輸出模塊交直流輸出模塊按負載使用的電源按負載使用的電源晶體管輸出方式晶體管輸出方式可控硅輸出方式可控硅輸出方式繼電器觸點輸出方式繼電器觸點輸出方式按輸出開關(guān)器件按輸出開關(guān)器件n注意：注意：（1 1）按響應(yīng)速度來看，晶體管響應(yīng)最快，繼）按響應(yīng)速度來看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器輸出最慢。電器輸出最慢。（2 2）從安全隔離效果、可靠性來看，繼電器）從安全隔離效果、可靠性來看，繼電器觸點輸出最佳。觸點輸出最佳。（3 3）輸出電源均由用戶供給，輸出模塊僅提）輸出電源均由用戶供給，輸出模塊僅提供有一定通斷

27、能力的常開觸點。供有一定通斷能力的常開觸點。模擬量輸入模擬量輸入/ /輸出接口模塊輸出接口模塊n模擬量輸入模擬量輸入/ /輸出接口模塊的主要功能是輸出接口模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，或者數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。者數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。n模擬量輸入模擬量輸入/ /輸出接口模塊可與輸出接口模塊可與PLCPLC的基的基本單元總線相連，其數(shù)據(jù)可以調(diào)用和處本單元總線相連，其數(shù)據(jù)可以調(diào)用和處理。理。第五節(jié)第五節(jié) 可編程控制器的結(jié)構(gòu)及軟件可編程控制器的結(jié)構(gòu)及軟件一、可編程控制器的結(jié)構(gòu)一、可編程控制器的結(jié)構(gòu) （一）按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類（一）按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類1

28、.1.單元式結(jié)構(gòu)單元式結(jié)構(gòu)把把CPUCPU、RAMRAM、ROMROM、I IO O接口及與編程器或接口及與編程器或EPROMEPROM寫入器相連的接口、輸入輸出端子、電源、寫入器相連的接口、輸入輸出端子、電源、指示燈等都裝配在一起的整體裝置。稱為基本單元。指示燈等都裝配在一起的整體裝置。稱為基本單元?？蛇x用能擴展一些可選用能擴展一些I/OI/O接口而不含接口而不含CPUCPU，含有電，含有電源的源的PLCPLC裝置，這種裝置叫做擴展單元。裝置，這種裝置叫做擴展單元。小型機：一體機，有接口可擴展。小型機：一體機，有接口可擴展。2. 2. 模塊式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu)n模塊式結(jié)構(gòu)又叫積木式結(jié)構(gòu)。模塊式結(jié)

29、構(gòu)又叫積木式結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)需要在主板上可根據(jù)需要在主板上隨意組合，隨意組合，如如CPUCPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、通模塊、輸入模塊、輸出模塊、通訊模塊等等。訊模塊等等。中、大型機中、大型機CPU POWER中、大型機中、大型機 3. 3.疊裝式結(jié)構(gòu)疊裝式結(jié)構(gòu)n疊裝式結(jié)構(gòu)是單元式和模塊式相結(jié)合的產(chǎn)物。把某個系列疊裝式結(jié)構(gòu)是單元式和模塊式相結(jié)合的產(chǎn)物。把某個系列的的PLCPLC工作單元的外形都制作成一致的外觀尺寸，用電纜工作單元的外形都制作成一致的外觀尺寸，用電纜聯(lián)接各個單元，在控制設(shè)備中安裝時可以一層層地疊裝，聯(lián)接各個單元，在控制設(shè)備中安裝時可以一層層地疊裝，就成了疊裝式就成了疊裝式PLCPL

30、C。n單元式單元式PLCPLC一般用于規(guī)模較小，輸入輸出點數(shù)固定，一般用于規(guī)模較小，輸入輸出點數(shù)固定，不需要擴展的場合。不需要擴展的場合。n模塊式模塊式PLCPLC一般用于規(guī)模較大，輸入輸出點數(shù)較多，一般用于規(guī)模較大，輸入輸出點數(shù)較多，輸入輸出點數(shù)比例靈活的場合。輸入輸出點數(shù)比例靈活的場合。n疊裝式疊裝式PLCPLC具有二者的優(yōu)點，從近年來市場上看，具有二者的優(yōu)點，從近年來市場上看，單元式及模塊式有結(jié)合為疊裝式的趨勢。單元式及模塊式有結(jié)合為疊裝式的趨勢。（二）按應(yīng)用規(guī)模及功能分類（二）按應(yīng)用規(guī)模及功能分類n可編程控制器能夠處理的輸入信號數(shù)量是不一樣的。一般可編程控制器能夠處理的輸入信號數(shù)量是不

31、一樣的。一般將一路信號稱作一個點，將輸入點和輸出點數(shù)的總和稱為將一路信號稱作一個點，將輸入點和輸出點數(shù)的總和稱為機器的點。機器的點。n按照點數(shù)的多少，可將按照點數(shù)的多少，可將PLCPLC分為超?。ㄎⅲ⑿?、中、大、分為超?。ㄎⅲ?、小、中、大、超大等五種類型。見下表所示：超大等五種類型。見下表所示： 二、可編程控制器的軟件二、可編程控制器的軟件（一）可編程控制器的軟件分類（一）可編程控制器的軟件分類1 1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件n 系統(tǒng)軟件包含系統(tǒng)的管理程序，用戶指令的解釋程系統(tǒng)軟件包含系統(tǒng)的管理程序，用戶指令的解釋程序，另外還包括一些供系統(tǒng)調(diào)用的專用標(biāo)準(zhǔn)程序塊等。序，另外還包括一些供系統(tǒng)調(diào)用的專用

32、標(biāo)準(zhǔn)程序塊等。2 2、應(yīng)用軟件、應(yīng)用軟件n 應(yīng)用軟件也叫用戶軟件。是用戶為達到某種控制目應(yīng)用軟件也叫用戶軟件。是用戶為達到某種控制目的，采用的，采用PLCPLC廠家提供的編程語言自主編制的程序。廠家提供的編程語言自主編制的程序。n 使用導(dǎo)線連接繼電使用導(dǎo)線連接繼電- -接觸器來確定控制器件之間邏接觸器來確定控制器件之間邏輯關(guān)系的方式叫做輯關(guān)系的方式叫做”接線邏輯接線邏輯”。n 用預(yù)先存儲在用預(yù)先存儲在 PLC PLC 機內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)某種邏輯控制機內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)某種邏輯控制功能，就是人們所指的功能，就是人們所指的”存儲邏輯存儲邏輯”。PLCPLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)不同控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)

33、不同n繼電器控制系統(tǒng)：繼電器控制系統(tǒng)：nPLCPLC控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)：PLC控制控制M13M23接觸器接觸器M13M23KM1SB1KM1KT10SKTKM2SB2繼電器控制回路繼電器控制回路硬件（線路）連接硬件（線路）連接停止（常閉）停止（常閉）啟動（常開）啟動（常開）時間繼電器時間繼電器接觸器（電機接觸器（電機1）接觸器（電機接觸器（電機2）SB200001SB100000COM24VDCKM1KM2COM220VAC0100002000輸入繼電器線圈輸出觸點000000000101000TIM00TIM000100001001內(nèi)部繼電內(nèi)部繼電器觸點器觸點內(nèi)部輸出內(nèi)部輸出繼電器線圈繼電器

34、線圈PLC控制程序（梯形圖）控制程序（梯形圖）程序控制程序控制軟連接軟連接硬連接硬連接硬連接硬連接接觸器熱繼電器啟動（常開）停止（常閉）輸入設(shè)備輸出設(shè)備n電機直接起?？刂疲壕褪前聪缕饎影粹o后，電電機直接起?？刂疲壕褪前聪缕饎影粹o后，電機單方向的持續(xù)運轉(zhuǎn)，要使電機停車，按下停機單方向的持續(xù)運轉(zhuǎn)，要使電機停車，按下停止按鈕即可。采用止按鈕即可。采用PLC如何控制？如何控制？PLCPLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別（1 1）繼電器控制系統(tǒng)，通過導(dǎo)線連接實現(xiàn)控制功）繼電器控制系統(tǒng)，通過導(dǎo)線連接實現(xiàn)控制功能，控制功能的更改需要改變硬件接線。能，控制功能的更改需要改變硬件接線。

35、（2 2）存儲程序控制又稱）存儲程序控制又稱PLCPLC控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)，通過PLCPLC的的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，修改軟件程序即可改變控制程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，修改軟件程序即可改變控制功能，無需改變硬件接線。功能，無需改變硬件接線。（3 3）繼電器控制系統(tǒng)采用硬邏輯并行的方式，若）繼電器控制系統(tǒng)采用硬邏輯并行的方式，若繼電器的線圈通電或斷電，其所有觸點不論在線繼電器的線圈通電或斷電，其所有觸點不論在線路何處都立即同時動作。路何處都立即同時動作。（4 4）PLCPLC控制系統(tǒng)采用順序逐次掃描方式，若線圈控制系統(tǒng)采用順序逐次掃描方式，若線圈接通或斷開，其所有觸點不會立即動作，而是等接通或斷開，其所

36、有觸點不會立即動作，而是等掃描到該觸點時才會動作。但是掃描到該觸點時才會動作。但是PLCPLC掃描程序時掃描程序時間間100ms100ms，滿足實時控制要求。，滿足實時控制要求。是從繼電器控制電路的原理圖演變而來的。是從繼電器控制電路的原理圖演變而來的。（1 1）PLCPLC內(nèi)部的繼電器內(nèi)部的繼電器 并不是實際的硬繼電器，是并不是實際的硬繼電器，是PLCPLC內(nèi)部內(nèi)部存儲單元的一位，稱為存儲單元的一位，稱為“軟繼電器軟繼電器”。（2 2）梯形圖是由這些）梯形圖是由這些“軟繼電器軟繼電器”組成的控制線路，但它們組成的控制線路，但它們并不是真正的物理連接，而是邏輯關(guān)系上的連接，稱為并不是真正的物理

37、連接，而是邏輯關(guān)系上的連接，稱為“軟軟接線接線”。 當(dāng)存儲單元的某位狀態(tài)為當(dāng)存儲單元的某位狀態(tài)為1 1時，相當(dāng)于某個繼電器線圈得時，相當(dāng)于某個繼電器線圈得電；當(dāng)狀態(tài)為電；當(dāng)狀態(tài)為0 0時，相當(dāng)于該繼電器線圈斷電。時，相當(dāng)于該繼電器線圈斷電。 軟繼電器的常開觸點、常閉觸點可以在程序中使用無數(shù)軟繼電器的常開觸點、常閉觸點可以在程序中使用無數(shù)多次。多次。（3 3）PLCPLC中有各種繼電器，如輸入繼電器、輸出繼電器、輔中有各種繼電器，如輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、定時器、計數(shù)器助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、定時器、計數(shù)器等。與外部輸入、輸出設(shè)備相連接的繼電

38、器只有輸入、輸出等。與外部輸入、輸出設(shè)備相連接的繼電器只有輸入、輸出繼電器。繼電器。（二）應(yīng)用軟件編程語言的表達方式（二）應(yīng)用軟件編程語言的表達方式 1 1、梯形圖（、梯形圖（Ladder diagramLadder diagram）n 梯形圖語言是一種以圖形符號及其在圖中的相互關(guān)系表示控梯形圖語言是一種以圖形符號及其在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言，是從繼電器電路圖演變過來的。是制關(guān)系的編程語言，是從繼電器電路圖演變過來的。是PLCPLC編編程語言中使用最廣泛的一種語言。程語言中使用最廣泛的一種語言。 2 2、指令表（、指令表（Instruction listInstruction l

39、ist） 指令表程序也叫做語句表程序指令表程序也叫做語句表程序, ,簡稱指令程序，簡稱指令程序，另一種表示方法。語句表程序中語句指令依一定的另一種表示方法。語句表程序中語句指令依一定的順序排列而成。順序排列而成。 指令表程序和梯形圖程序有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。指令表程序和梯形圖程序有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。3 3、順序功能圖（、順序功能圖（Sequential function chartSequential function chart）順序功能圖順序功能圖(SFC)(SFC)也稱之為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也稱之為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖, ,常用來編常用來編制順序控制類程序。它包含步、動作、轉(zhuǎn)換條件制順序控制類程序。它包含步、動

40、作、轉(zhuǎn)換條件三個要素。三個要素。（四）功能塊圖（四）功能塊圖（Function block diagramFunction block diagram） 功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言。功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言。用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，信號自左向右流動不可逆。變量，信號自左向右流動不可逆。第六節(jié)第六節(jié) 可編程控制器的工作原理可編程控制器的工作原理 nPLCPLC系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是采用系統(tǒng)工作任務(wù)管理及

41、應(yīng)用程序執(zhí)行都是采用循環(huán)掃描的工作方式完成的。循環(huán)掃描的工作方式完成的。一、分時處理及掃描工作方式一、分時處理及掃描工作方式 PLCPLC一次掃描過程：三個階段是在一個掃描周期內(nèi)分時完成的。系統(tǒng)必一次掃描過程：三個階段是在一個掃描周期內(nèi)分時完成的。系統(tǒng)必須周而復(fù)始地依一定的順序完成這一系列的具體工作。這種工作方式叫須周而復(fù)始地依一定的順序完成這一系列的具體工作。這種工作方式叫做循環(huán)掃描工作方式。做循環(huán)掃描工作方式。1 1、輸入處理階段、輸入處理階段輸入采樣階段輸入采樣階段 掃描輸入端子上的所有信息掃描輸入端子上的所有信息將上述信息存入相將上述信息存入相應(yīng)的輸入映像寄存應(yīng)的輸入映像寄存器，進行輸

42、入刷新器，進行輸入刷新當(dāng)當(dāng)CPU采樣采樣“允許允許”進入程序執(zhí)行階段進入程序執(zhí)行階段2 2、程序執(zhí)行階段、程序執(zhí)行階段獲取上一階段存入輸入映像獲取上一階段存入輸入映像寄存器的輸入端子上的信息寄存器的輸入端子上的信息從輸出映像寄存器讀入從輸出映像寄存器讀入對應(yīng)的當(dāng)前信息對應(yīng)的當(dāng)前信息按照按照PLC梯形圖程序掃描原則梯形圖程序掃描原則：先左后右，先上后下，逐句：先左后右，先上后下，逐句掃描語句掃描語句3 3、輸出處理階段、輸出處理階段輸出刷新階段輸出刷新階段輸出信息存入在輸出輸出信息存入在輸出映像寄存器映像寄存器待程序執(zhí)行結(jié)束后，將存入在輸待程序執(zhí)行結(jié)束后，將存入在輸出映像寄存器的所有信息轉(zhuǎn)存到出

43、映像寄存器的所有信息轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器輸出鎖存器集中將輸出鎖存器的信息集中將輸出鎖存器的信息，以一定方式輸出，驅(qū)動，以一定方式輸出，驅(qū)動外部負載。外部負載。二、掃描周期及二、掃描周期及PLCPLC的兩種工作狀態(tài)的兩種工作狀態(tài)nPLCPLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUNRUN）狀態(tài)和停止）狀態(tài)和停止（STOPSTOP）狀態(tài)。）狀態(tài)。nPLCPLC處于運行狀態(tài)時，是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)；處于運行狀態(tài)時，是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)；nPLCPLC處于正常停止?fàn)顟B(tài)時，是用戶編制和修改程序的狀態(tài)。處于正常停止?fàn)顟B(tài)時，是用戶編制和修改程序的狀態(tài)。nPLCPLC的運行與停止，用戶可

44、通過的運行與停止，用戶可通過PLCPLC的外部開關(guān)或編程軟件的的外部開關(guān)或編程軟件的運行運行/ /停止指令選擇控制。停止指令選擇控制。nPLCPLC在在RUNRUN工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次掃描操作所需的時間稱為掃工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次掃描操作所需的時間稱為掃描周期。描周期。FXFX2N2N系列掃描周期為系列掃描周期為20ms200ms20ms200ms。 圖圖5-15 掃描過程示意圖掃描過程示意圖 運行和停止兩種狀態(tài)運行和停止兩種狀態(tài)PLCPLC不同的掃描過程。不同的掃描過程。由圖可知，在這兩個由圖可知，在這兩個不同的工作狀態(tài)中，不同的工作狀態(tài)中，掃描過程所要完成的掃描過程所要完成的任務(wù)是不盡相同的

45、。任務(wù)是不盡相同的。三、輸入輸出滯后時間三、輸入輸出滯后時間 n輸入輸出滯后時間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指輸入輸出滯后時間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指PLCPLC外部輸入外部輸入信號發(fā)生變化的時刻起到它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變信號發(fā)生變化的時刻起到它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻止的時間間隔。例如：按化的時刻止的時間間隔。例如：按SB1SB1到到Y(jié)000Y000產(chǎn)生輸出的時產(chǎn)生輸出的時間。間。n系統(tǒng)響應(yīng)時間由輸入電路的濾波時間、輸出模塊的滯后時間系統(tǒng)響應(yīng)時間由輸入電路的濾波時間、輸出模塊的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分所組成。和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分所組成。（1)1)濾波時間濾波時間 PLCPLC的輸入模塊采用的是的輸入模塊采用的是RCRC濾波濾波, , 其典型值為其典型值為10ms10ms左右左右, ,也可根據(jù)要求修改濾波時間。也可根據(jù)要求修改濾波時間。（2)輸出模塊的滯后時間輸出模塊的滯后時間 與輸出所用的開關(guān)元件的與輸出所用的開關(guān)元件的類型有關(guān)類型有關(guān): :n輸出開關(guān)元件若是繼電器，負載被接通時的滯后輸出開關(guān)元件若是繼電器，負載被接通時的滯后時間約為時間約為1ms1ms，負載由導(dǎo)通到斷開時的最大滯后時，負載由導(dǎo)通到斷開時的最大滯后時間約為間約為10ms10ms；n輸出開關(guān)元