電氣控制與PLC

1、第3章 PLC 概述第第3 3章章 可編程序控制器概述可編程序控制器概述3.1 PLC的產(chǎn)生和定義的產(chǎn)生和定義3.2 PLC的發(fā)展與分類的發(fā)展與分類3.3 PLC的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)3.4 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域3.5 PLC的系統(tǒng)組成的系統(tǒng)組成3.6 PLC的工作原理的工作原理3.7 PLC的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu)的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu)第3章 PLC 概述n 在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的。對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性差，一器控制占主導(dǎo)地位的。對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性差，一旦生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)

2、計(jì)，并改變硬件旦生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。n 1968 1968年，美國(guó)通用汽車公司年，美國(guó)通用汽車公司(GM(GM公司公司) )為了在每次汽車改為了在每次汽車改型或改變工藝流程時(shí)不改動(dòng)原有繼電器柜內(nèi)的接線，降低成型或改變工藝流程時(shí)不改動(dòng)原有繼電器柜內(nèi)的接線，降低成本，縮短開發(fā)周期，而提出了研制本，縮短開發(fā)周期，而提出了研制新型邏輯順序控制裝置新型邏輯順序控制裝置，并提出了并提出了1010項(xiàng)招標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。其主要內(nèi)容如下：項(xiàng)招標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。其主要內(nèi)容如下： 3.1.1 PLC的產(chǎn)生的產(chǎn)生 3.1 PLC的產(chǎn)生和定義的產(chǎn)生和定義 第3章 PLC 概述1、 在工廠里

3、能迅速方便地對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行編程。在工廠里能迅速方便地對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行編程。2、 所有系統(tǒng)單元必須能在工廠內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行。所有系統(tǒng)單元必須能在工廠內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行。3、 系統(tǒng)的維修必須簡(jiǎn)單易行。系統(tǒng)的維修必須簡(jiǎn)單易行。4、 裝置的體積、能耗小于繼電器控制系統(tǒng)。裝置的體積、能耗小于繼電器控制系統(tǒng)。5、 必須具有通信功能。必須具有通信功能。 6、 輸入開關(guān)量可以是已有的交流輸入開關(guān)量可以是已有的交流115 V電壓信號(hào)。電壓信號(hào)。7、 輸出必須設(shè)計(jì)為能驅(qū)動(dòng)具有輸出必須設(shè)計(jì)為能驅(qū)動(dòng)具有115 V、2 A以上的負(fù)載。以上的負(fù)載。8、 具有靈活的擴(kuò)展能力。具有靈活的擴(kuò)展能力。9、 在購(gòu)買和安裝費(fèi)用上，應(yīng)具有較高的性

4、能價(jià)格比。在購(gòu)買和安裝費(fèi)用上，應(yīng)具有較高的性能價(jià)格比。10、用戶存儲(chǔ)器容量至少在、用戶存儲(chǔ)器容量至少在4 KB以上。以上。第3章 PLC 概述 根據(jù)指標(biāo)要求，根據(jù)指標(biāo)要求，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DECDEC）于）于19691969年研制出第一年研制出第一臺(tái)控制器（型號(hào)為臺(tái)控制器（型號(hào)為PDP-14PDP-14） ，并在美國(guó)，并在美國(guó)GMGM公司的汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)公司的汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上獲得試用成功。線上獲得試用成功。 它的開創(chuàng)性意義在于引入了程序控制功能，為計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)它的開創(chuàng)性意義在于引入了程序控制功能，為計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了空間。從此，可編程序控制氣器這

5、一新的控制控制領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了空間。從此，可編程序控制氣器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來，而且，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快。技術(shù)迅速發(fā)展起來，而且，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快。 19711971年，日本開始生產(chǎn)年，日本開始生產(chǎn)PLCPLC。19731973年，原西德和法國(guó)也研制出自年，原西德和法國(guó)也研制出自己的己的PLCPLC。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，到。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，到2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代中期，年代中期，PLCPLC的的處理速度和可靠性大大提高，不僅增加了多種特殊功能，而且體積進(jìn)處理速度和可靠性大大提高，不僅增加了多種特殊功能，而且體積進(jìn)一步縮小，成本大幅度下降。到一步縮小，成本

6、大幅度下降。到2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代中期之后，年代中期之后，PLCPLC幾乎完幾乎完全計(jì)算機(jī)化，其速度更快，功能更強(qiáng)，全計(jì)算機(jī)化，其速度更快，功能更強(qiáng)，PLCPLC的各種智能化模塊不斷被的各種智能化模塊不斷被開發(fā)出來。為了推動(dòng)開發(fā)出來。為了推動(dòng)PLCPLC的應(yīng)用，一些廠家還推出了的應(yīng)用，一些廠家還推出了PLCPLC的計(jì)算機(jī)輔助的計(jì)算機(jī)輔助編程軟件。編程軟件。 第3章 PLC 概述 世界上現(xiàn)有世界上現(xiàn)有200200多個(gè)廠家生產(chǎn)多個(gè)廠家生產(chǎn)PLCPLC產(chǎn)品，可按地域分產(chǎn)品，可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品（著名的廠家有成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品（著名的廠家有ABAB、GEGE、M

7、ODICON)MODICON)，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品( (德國(guó)的德國(guó)的SIEMENSSIEMENS，法國(guó)的法國(guó)的SCHNEIDER)SCHNEIDER)，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品(MISUBISHI(MISUBISHI、OMRONOMRON、FUJI)FUJI)。美國(guó)和歐洲的。美國(guó)和歐洲的PLCPLC技術(shù)是在相互隔離情技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的況下獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的PLCPLC產(chǎn)品有明產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的顯的差異性。而日本的PLCPLC技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)的國(guó)的PLCPLC產(chǎn)品有一定

8、的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型在小型PLCPLC上。美國(guó)和歐洲以大中型上。美國(guó)和歐洲以大中型PLCPLC而聞名，而日本而聞名，而日本則以小型則以小型PLCPLC著稱。著稱。 第3章 PLC 概述n國(guó)際電工委員會(huì)（國(guó)際電工委員會(huì)（IECIEC）19871987年頒布的可編程邏輯年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下：控制器的定義如下： “可編程控制器是專為在可編程控制器是專為在工業(yè)環(huán)境工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、，是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令，可以編制

9、程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算進(jìn)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，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆懈鞣N類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)其功能的原則設(shè)計(jì)”。3.1.2 PLC的定義的定義 第3章 PLC 概述3.2.1 PLC的發(fā)展的發(fā)展3.2 PLC的發(fā)展與分類的發(fā)展與分類 目前，世界上一些著名電器生

10、產(chǎn)廠家?guī)缀醵荚谏a(chǎn)目前，世界上一些著名電器生產(chǎn)廠家?guī)缀醵荚谏a(chǎn)PLCPLC，產(chǎn)，產(chǎn)品功能日趨完善，換代周期越來越短。為了進(jìn)一步擴(kuò)大品功能日趨完善，換代周期越來越短。為了進(jìn)一步擴(kuò)大PLCPLC在工在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)的不同需要，業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)的不同需要，PLCPLC產(chǎn)品大致向兩個(gè)方向發(fā)展：產(chǎn)品大致向兩個(gè)方向發(fā)展：小型小型PLCPLC向體積縮小，功能增強(qiáng)，向體積縮小，功能增強(qiáng)，速度加快，價(jià)格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代繼電器速度加快，價(jià)格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代繼電器控制，更便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；大、中型控制，更便于實(shí)現(xiàn)機(jī)

11、電一體化；大、中型PLCPLC向高可靠性、高速向高可靠性、高速度、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，將度、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，將PLCPLC系統(tǒng)的控制功能和信息系統(tǒng)的控制功能和信息管理功能融為一體，使之能對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自管理功能融為一體，使之能對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制。動(dòng)控制。第3章 PLC 概述按按I/OI/O點(diǎn)數(shù)可分為大、中、小型三大類，通?？梢远x為：點(diǎn)數(shù)可分為大、中、小型三大類，通?？梢远x為： 小型：小型：I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在256256點(diǎn)以下；點(diǎn)以下； 中型：中型：I/OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在25625620482048點(diǎn)之間；點(diǎn)之間； 大型：大型：I/

12、OI/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在20482048點(diǎn)以上。點(diǎn)以上。3.2.2 PLC的分類的分類按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、模塊式。按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、模塊式。第3章 PLC 概述 模塊式：將模塊式：將PLCPLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如電源各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如電源模塊、模塊、 CPUCPU模塊、模塊、I/OI/O模塊和各種功能模塊。模塊式模塊和各種功能模塊。模塊式PLCPLC由機(jī)架和各種模塊組成。模塊插入機(jī)架內(nèi)的插座上。由機(jī)架和各種模塊組成。模塊插入機(jī)架內(nèi)的插座上。模塊式模塊式PLCPLC配置靈活、裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。一配置靈活、裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。一般大、中型般大、中型PLC

13、PLC易采用。易采用。 整體式：將整體式：將PLCPLC的基本部件，如電源、的基本部件，如電源、CPUCPU、I/OI/O部件都集部件都集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，組成中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，組成PLCPLC的一個(gè)基本單元（主機(jī)）。其的一個(gè)基本單元（主機(jī)）。其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低。一般小型結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低。一般小型PLCPLC采用這種結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)。整體式整體式PLCPLC由不同的由不同的I/OI/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成。點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有基本單元內(nèi)有CPUCPU、I/OI/O和電源。擴(kuò)展單元內(nèi)只有和電源。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/OI/O和電和電源。整體式源。整體式PL

14、CPLC一般配有特殊功能單元，如模擬量單元、一般配有特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使得位置控制單元等，使得PLCPLC的功能得以擴(kuò)展。的功能得以擴(kuò)展。第3章 PLC 概述三菱三菱PLC外形圖外形圖Q系列系列PLCFX2N系列系列PLCFX1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC第3章 PLC 概述西門子西門子PLC外形圖外形圖S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLC第3章 PLC 概述歐姆龍歐姆龍PLC外形圖外形圖C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC第3章 PLC 概述3.3 PLC的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn) l（1 1）編

15、程簡(jiǎn)單，使用方便。）編程簡(jiǎn)單，使用方便。 梯形圖是使用得最多的梯形圖是使用得最多的PLCPLC的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器的電氣技術(shù)人員只要花幾天的時(shí)間就可學(xué)易懂，熟悉繼電器的電氣技術(shù)人員只要花幾天的時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來編制用戶程序。以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來編制用戶程序。l（2 2）控制靈活，程序可變，具有很好的柔性）控制靈活，程序可變，具有很好的柔性 。第3章 PLC 概述 l（3 3）功能強(qiáng)，擴(kuò)充方便，性能價(jià)格比高。）功能強(qiáng)，擴(kuò)充方便

16、，性能價(jià)格比高。 一臺(tái)小型一臺(tái)小型PLCPLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。比，具有很高的性能價(jià)格比。l（4 4）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量少，維修方便）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量少，維修方便 。 PLC PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜

17、的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。大大減少。 PLC PLC程序的設(shè)計(jì)比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要程序的設(shè)計(jì)比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少很多，用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模少很多，用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過擬，通過PLCPLC上的發(fā)光二極管就可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系上的發(fā)光二極管就可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少很多程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系

18、統(tǒng)少很多。第3章 PLC 概述l（5 5）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。1) 1) 硬件方面的抗干擾措施硬件方面的抗干擾措施 對(duì)電源變壓器、對(duì)電源變壓器、CPUCPU、編程器等主要部件，均采用嚴(yán)格措、編程器等主要部件，均采用嚴(yán)格措施進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。施進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。 對(duì)供電系統(tǒng)及輸入電路采用多種形式

19、的濾波，以消除或?qū)╇娤到y(tǒng)及輸入電路采用多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各部分之間的相互影響。抑制高頻干擾，也削弱了各部分之間的相互影響。 采用光電隔離措施，有效地隔離了內(nèi)部與外部電路間的直采用光電隔離措施，有效地隔離了內(nèi)部與外部電路間的直接電聯(lián)系，以減少故障和誤動(dòng)作。接電聯(lián)系，以減少故障和誤動(dòng)作。 第3章 PLC 概述 對(duì)對(duì)PLCPLC內(nèi)部所需的內(nèi)部所需的+5 V+5 V電源采用多級(jí)濾波，并用集成電壓電源采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以消除由于交流電網(wǎng)的波動(dòng)引起的過電壓、欠調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以消除由于交流電網(wǎng)的波動(dòng)引起的過電壓、欠電壓的影響。電壓的影響。 采用模塊式結(jié)

20、構(gòu)的采用模塊式結(jié)構(gòu)的PLCPLC，一旦某一模塊有故障，可以迅速，一旦某一模塊有故障，可以迅速更換模塊，從而盡可能縮短系統(tǒng)的故障停機(jī)時(shí)間。更換模塊，從而盡可能縮短系統(tǒng)的故障停機(jī)時(shí)間。 2) 2) 軟件方面的抗干擾措施軟件方面的抗干擾措施 PLCPLC通過監(jiān)控程序定時(shí)地對(duì)電源及強(qiáng)干擾信號(hào)等進(jìn)行檢測(cè)。通過監(jiān)控程序定時(shí)地對(duì)電源及強(qiáng)干擾信號(hào)等進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，立即轉(zhuǎn)入故障處理程序，保存當(dāng)前狀態(tài)，禁止當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，立即轉(zhuǎn)入故障處理程序，保存當(dāng)前狀態(tài)，禁止對(duì)程序的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被破壞。待故障排除后，立即對(duì)程序的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被破壞。待故障排除后，立即恢復(fù)到故障前的狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行程序

21、。恢復(fù)到故障前的狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行程序。第3章 PLC 概述PLCPLC設(shè)置了監(jiān)視定時(shí)器，如果程序每次循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間超設(shè)置了監(jiān)視定時(shí)器，如果程序每次循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間超過了規(guī)定值，表明程序已進(jìn)入死循環(huán)，則立即報(bào)警。過了規(guī)定值，表明程序已進(jìn)入死循環(huán)，則立即報(bào)警。加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即報(bào)警，并停止程加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即報(bào)警，并停止程序的執(zhí)行。序的執(zhí)行。利用后備電池對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，確保停電利用后備電池對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，確保停電時(shí)信息不丟失。時(shí)信息不丟失。l（6 6）體積小、重量輕、能耗低，是）體積小、重量輕、能耗低，是“機(jī)電一體化機(jī)電一體化”特有特有的

22、產(chǎn)品的產(chǎn)品第3章 PLC 概述3.4 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 如果按應(yīng)用類型來劃分，可編程序控制器的應(yīng)用可分為以下幾個(gè)如果按應(yīng)用類型來劃分，可編程序控制器的應(yīng)用可分為以下幾個(gè)類型：類型： (1) 開關(guān)邏輯和順序控制：開關(guān)邏輯和順序控制：這是可編程序控制器最基本的控制功能，這是可編程序控制器最基本的控制功能，在工業(yè)場(chǎng)合應(yīng)用最廣泛，可代替繼電器控制系統(tǒng)。開關(guān)量邏輯控制不在工業(yè)場(chǎng)合應(yīng)用最廣泛，可代替繼電器控制系統(tǒng)。開關(guān)量邏輯控制不但能用于單臺(tái)設(shè)備，而且可用于生產(chǎn)線上。但能用于單臺(tái)設(shè)備，而且可用于生產(chǎn)線上。 (2) 過程控制：過程控制：PLC通過模擬量通過模擬量I/O模塊，可對(duì)溫度、流量、壓力模塊

23、，可對(duì)溫度、流量、壓力等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制。大中型等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制。大中型PLC都具有都具有PID閉環(huán)控制功能閉環(huán)控制功能并已廣泛地用于電力、化工、機(jī)械、冶金等行業(yè)。并已廣泛地用于電力、化工、機(jī)械、冶金等行業(yè)。第3章 PLC 概述 (3) 運(yùn)動(dòng)控制：運(yùn)動(dòng)控制：PLC可應(yīng)用于對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制，可應(yīng)用于對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、金屬加工、電梯控制等。如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、金屬加工、電梯控制等。 (4) 多級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：多級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：PLC之間、之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間及其與計(jì)算機(jī)之間及其他智能控制設(shè)備之間可以聯(lián)網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理和信他智能控

24、制設(shè)備之間可以聯(lián)網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理和信息共享，從而構(gòu)成工廠息共享，從而構(gòu)成工廠CIMS系統(tǒng)。系統(tǒng)。 第3章 PLC 概述3.5.1 基本組成基本組成中 央 處 理 單 元(CPU)系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器輸入部件輸出部件外設(shè)接口I/O擴(kuò)展口編程器電源可編程序控制器至現(xiàn)場(chǎng)用戶設(shè)備接觸器指示燈電磁閥電源模擬量輸出來自用戶設(shè)備按鈕選擇開關(guān)限位開關(guān)電源模擬量輸入3.5 PLC的系統(tǒng)組成的系統(tǒng)組成 第3章 PLC 概述3.5.2 PLC各組成部分的功能各組成部分的功能 與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，CPU是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它按是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它按PLC中中系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序賦

25、予的功能，指揮賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。其主要有條不紊地進(jìn)行工作。其主要任務(wù)有：任務(wù)有：控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)；用掃描控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過輸入部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)表或數(shù)的方式通過輸入部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)表或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷電源、據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等；誤等；PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)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、

26、邏輯或算術(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)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)和輸出寄存器表的內(nèi)容，再經(jīng)由輸出算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出寄存器表的內(nèi)容，再經(jīng)由輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。1中央處理器中央處理器(CPU)第3章 PLC 概述 PLCPLC中存儲(chǔ)器的功能與普通微機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器功能中存儲(chǔ)器的功能與普通微機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器功能相似，用來存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和用戶的程序與數(shù)據(jù)。目前主要相似，用來存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和用戶的程序與數(shù)據(jù)。目前主要采用的系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是指用來存放系統(tǒng)管理、用戶指令采用的系

27、統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是指用來存放系統(tǒng)管理、用戶指令解釋及標(biāo)準(zhǔn)程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用等程序的存儲(chǔ)器，常用解釋及標(biāo)準(zhǔn)程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用等程序的存儲(chǔ)器，常用ROMROM構(gòu)成。用戶存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)用戶編制的梯形圖程序或構(gòu)成。用戶存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)用戶編制的梯形圖程序或用戶數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)用戶程序的叫用戶程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)用戶用戶數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)用戶程序的叫用戶程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的叫用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，常用數(shù)據(jù)的叫用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，常用RAMRAM構(gòu)成，為防止掉電時(shí)構(gòu)成，為防止掉電時(shí)信息的丟失，有后備電池作保護(hù)。信息的丟失，有后備電池作保護(hù)。 2. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器第3章 PLC 概述 由于由于PLC系統(tǒng)程序關(guān)系到系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性

28、能，不能由用戶直的性能，不能由用戶直接存取，因而，接存取，因而，PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器形產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器形式及其容量一般都是指式及其容量一般都是指用戶存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器而言。而言。 PLC中已提供一定容量的存儲(chǔ)器供用戶使用，但對(duì)有中已提供一定容量的存儲(chǔ)器供用戶使用，但對(duì)有些用戶，可能還不夠用，因此大部分些用戶，可能還不夠用，因此大部分PLC都提供了存儲(chǔ)器都提供了存儲(chǔ)器擴(kuò)展擴(kuò)展(EM)功能，用戶可以將新增的存儲(chǔ)器擴(kuò)展模板直接插功能，用戶可以將新增的存儲(chǔ)器擴(kuò)展模板直接插入入CPU 模板中，也有的是插入中央基板中。模板中，也有的是插入中央基板中。第3章 PLC 概述 輸入部

29、件是輸入部件是PLCPLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)被控對(duì)象之間的連接部件，是現(xiàn)與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)被控對(duì)象之間的連接部件，是現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)入場(chǎng)信號(hào)進(jìn)入PLCPLC的橋梁。該部件接收由主令元件、檢測(cè)元件來的信號(hào)。的橋梁。該部件接收由主令元件、檢測(cè)元件來的信號(hào)。 3輸入輸入/輸出部件（輸出部件（I/O模塊）模塊） 輸入部件輸入部件 輸入部件均帶有光電耦合電路，其目的是把輸入部件均帶有光電耦合電路，其目的是把PLCPLC與外部電路隔與外部電路隔離開來，以提高離開來，以提高PLCPLC的抗干擾能力。為了與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接，輸入部的抗干擾能力。為了與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接，輸入部件上設(shè)有輸入接線端子排。為了濾除信號(hào)的噪聲和便于件上設(shè)有輸

30、入接線端子排。為了濾除信號(hào)的噪聲和便于PLCPLC內(nèi)部對(duì)內(nèi)部對(duì)信號(hào)的處理，輸入部件內(nèi)部還有濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)鎖存電路。信號(hào)的處理，輸入部件內(nèi)部還有濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)鎖存電路。 各各PLCPLC生產(chǎn)廠家都提供了多種形式的生產(chǎn)廠家都提供了多種形式的I/OI/O部件或模塊，供用戶選部件或模塊，供用戶選用。用。第3章 PLC 概述濾波內(nèi)部電路SR1CR2LEDCOMT5VAR3圖示為某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖（一路），圖示為某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖（一路），COMCOM是同一組是同一組輸入點(diǎn)各內(nèi)部輸入電路的公共點(diǎn)。外接的直流電源極性可任意，虛線框輸入點(diǎn)各內(nèi)部輸入電路的公共點(diǎn)。

31、外接的直流電源極性可任意，虛線框內(nèi)是內(nèi)是PLCPLC內(nèi)部輸入電路，虛線框外為外部用戶接線。圖中，內(nèi)部輸入電路，虛線框外為外部用戶接線。圖中，T T為一光電耦為一光電耦合器，發(fā)光二極管與光電三極管封裝在一個(gè)管殼中。當(dāng)二極管中有電流合器，發(fā)光二極管與光電三極管封裝在一個(gè)管殼中。當(dāng)二極管中有電流時(shí)其發(fā)光，此時(shí)光電三極管導(dǎo)通。時(shí)其發(fā)光，此時(shí)光電三極管導(dǎo)通。R1R1為限流電阻，為限流電阻，R2R2和和C C構(gòu)成濾波電路，構(gòu)成濾波電路，可濾除輸入信號(hào)中的高頻干擾?？蔀V除輸入信號(hào)中的高頻干擾。LEDLED顯示該輸入點(diǎn)的狀態(tài)。顯示該輸入點(diǎn)的狀態(tài)。 第3章 PLC 概述 PLC的輸入電路有共點(diǎn)式、分組式和隔離式

32、之別。輸?shù)妮斎腚娐酚泄颤c(diǎn)式、分組式和隔離式之別。輸入單元只有一個(gè)公共端子入單元只有一個(gè)公共端子(COM)的稱為共點(diǎn)式，外部各輸?shù)姆Q為共點(diǎn)式，外部各輸入元件都有一個(gè)端子與入元件都有一個(gè)端子與COM相接；分組式是將輸入端子相接；分組式是將輸入端子分為若干組，每組各共用一個(gè)公共端子；隔離式輸入電路分為若干組，每組各共用一個(gè)公共端子；隔離式輸入電路是具有公共端子的各組輸入點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用是具有公共端子的各組輸入點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用獨(dú)立電源。獨(dú)立電源。 第3章 PLC 概述 輸出部件也是輸出部件也是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接部件，其功能是控制現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接部件，其功能是控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)

33、備進(jìn)行工作場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行工作(如電機(jī)的啟、停、正如電機(jī)的啟、停、正/反轉(zhuǎn)，閥門的開、關(guān)，設(shè)備的反轉(zhuǎn)，閥門的開、關(guān)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)、升降等轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)、升降等)。對(duì)于。對(duì)于PLC，希望它能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，如電，希望它能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，如電磁閥、微電機(jī)、接觸器、燈和音響等，因此，磁閥、微電機(jī)、接觸器、燈和音響等，因此，輸出部件中的輸出級(jí)常輸出部件中的輸出級(jí)常是一些大功率器件，如機(jī)械觸點(diǎn)式繼電器、無(wú)觸點(diǎn)交流開關(guān)是一些大功率器件，如機(jī)械觸點(diǎn)式繼電器、無(wú)觸點(diǎn)交流開關(guān)(如雙向可如雙向可控硅控硅)及直流開關(guān)及直流開關(guān)(如晶體三極管如晶體三極管)等。等。 與輸入部件類似，輸出部件上也有輸出狀態(tài)鎖存、顯示、電平

34、轉(zhuǎn)與輸入部件類似，輸出部件上也有輸出狀態(tài)鎖存、顯示、電平轉(zhuǎn)換和輸出接線端子排。輸出部件或模塊也有多種類型供選用。換和輸出接線端子排。輸出部件或模塊也有多種類型供選用。 輸出部件輸出部件第3章 PLC 概述 (1) (1) 在晶體管輸出電路中，負(fù)載電源只能是直流，由用戶在晶體管輸出電路中，負(fù)載電源只能是直流，由用戶提供。輸出電路負(fù)載能力小提供。輸出電路負(fù)載能力小( (工作電流僅工作電流僅0.30.30.5A)0.5A)，為無(wú)觸，為無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。晶體管輸出接口使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快，其延遲一點(diǎn)開關(guān)。晶體管輸出接口使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快，其延遲一般為般為0.50.51ms1ms。 (2) (2) 在雙

35、向晶閘管輸出電路中，輸出電路采用的開關(guān)器件在雙向晶閘管輸出電路中，輸出電路采用的開關(guān)器件是光控雙向晶閘管，負(fù)載電源由用戶提供，選用交流電源。輸是光控雙向晶閘管，負(fù)載電源由用戶提供，選用交流電源。輸出電路負(fù)載能力較大出電路負(fù)載能力較大( (工作電流約工作電流約1A1A左右左右) )，響應(yīng)速度較快，一，響應(yīng)速度較快，一般導(dǎo)通延遲為般導(dǎo)通延遲為1 12ms2ms，關(guān)斷延遲為，關(guān)斷延遲為8 810ms10ms。 按輸出電路所用開關(guān)器件的不同，按輸出電路所用開關(guān)器件的不同，PLC的開關(guān)量輸出可分的開關(guān)量輸出可分為晶體管輸出、雙向晶閘管輸出和繼電器輸出三種模式。為晶體管輸出、雙向晶閘管輸出和繼電器輸出三種

36、模式。第3章 PLC 概述 (3) (3) 繼電器輸出電路繼電器輸出電路( (如圖所示）中，負(fù)載電源由用戶提供，如圖所示）中，負(fù)載電源由用戶提供，可以是交流也可以是直流，視負(fù)載情況而定。輸出電路抗干擾能力可以是交流也可以是直流，視負(fù)載情況而定。輸出電路抗干擾能力強(qiáng)，負(fù)載能力大強(qiáng)，負(fù)載能力大( (工作電流可達(dá)工作電流可達(dá)2 25A)5A)，但信號(hào)響應(yīng)速度較慢，其，但信號(hào)響應(yīng)速度較慢，其延遲一般為延遲一般為8 810 ms10 ms。 內(nèi)部電路負(fù) 載JCOMRLED(c)第3章 PLC 概述 PLC PLC輸出電路也有共點(diǎn)式、分組式和隔離式之分。輸出電路也有共點(diǎn)式、分組式和隔離式之分。輸出只有一個(gè)

37、公共端子的稱為共點(diǎn)式；分組式是將輸出輸出只有一個(gè)公共端子的稱為共點(diǎn)式；分組式是將輸出端子分為若干組，每組共用一個(gè)公共端子；隔離式是具端子分為若干組，每組共用一個(gè)公共端子；隔離式是具有公共端子的各組輸出點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用獨(dú)有公共端子的各組輸出點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用獨(dú)立的電源。立的電源。 由于繼電器觸點(diǎn)電氣壽命一般僅為由于繼電器觸點(diǎn)電氣壽命一般僅為10103030萬(wàn)次，因萬(wàn)次，因此在需要輸出點(diǎn)頻繁通斷的場(chǎng)合此在需要輸出點(diǎn)頻繁通斷的場(chǎng)合( (如高頻脈沖輸出如高頻脈沖輸出) )，應(yīng)，應(yīng)選用晶體管或晶閘管輸出型的選用晶體管或晶閘管輸出型的PLCPLC。另外，繼電器從線圈。另外，繼電器從線圈通

38、電到觸點(diǎn)動(dòng)作存在延遲時(shí)間，是造成輸出滯后于輸入通電到觸點(diǎn)動(dòng)作存在延遲時(shí)間，是造成輸出滯后于輸入的原因之一。的原因之一。第3章 PLC 概述 編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連，以將用戶程序和有關(guān)信有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來或存放在磁帶上。磁帶上的信息可以重新裝入息打印出來或存放在磁帶上。磁帶上的信息可以重新裝入PLC。 編程器有編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類簡(jiǎn)易型和智能型兩類。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化

39、為機(jī)器語(yǔ)言助記符后才能送入，簡(jiǎn)易編且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言助記符后才能送入，簡(jiǎn)易編程器一般由簡(jiǎn)易鍵盤和發(fā)光二極管矩陣或其他顯示器件組成。智程器一般由簡(jiǎn)易鍵盤和發(fā)光二極管矩陣或其他顯示器件組成。智能編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程，能編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程，具有具有LCD(液晶顯示器液晶顯示器)或或CRT圖形顯示功能，可直接輸入梯形圖圖形顯示功能，可直接輸入梯形圖和通過屏幕對(duì)話。和通過屏幕對(duì)話。 也可以利用微機(jī)作為編程器，這時(shí)微機(jī)應(yīng)配有相應(yīng)的軟件包也可以利用微機(jī)作為編程器，這時(shí)微機(jī)應(yīng)配有相應(yīng)的軟件包。 4. 編程器編程器第3章 PLC 概

40、述 電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成PLC的中央處理器、存的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路工作所需要的直流電源，使儲(chǔ)器等電路工作所需要的直流電源，使PLC能正常工作。能正常工作。PLC內(nèi)部使用的電源是整機(jī)的供電中心，它的優(yōu)劣直接內(nèi)部使用的電源是整機(jī)的供電中心，它的優(yōu)劣直接影響到影響到PLC的功能和可靠性，因此目前大部分的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。開關(guān)式穩(wěn)壓電源的輸入電壓范圍開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。開關(guān)式穩(wěn)壓電源的輸入電壓范圍寬，體積小，效率高，重量輕，抗干擾性能好。有的寬，體積小，效率高，重量輕，抗干擾性能好。有的PLC還能向外部提供還能向外部提供24

41、 V的直流電源，給輸入單元所連的直流電源，給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電。接的外部開關(guān)或傳感器供電。 5. 電源部件電源部件第3章 PLC 概述 用用PLCPLC替代繼電器控制系統(tǒng)就是替代電氣控制電路圖中替代繼電器控制系統(tǒng)就是替代電氣控制電路圖中的控制電路部分，而主電路部分基本保持不變。控制電路又的控制電路部分，而主電路部分基本保持不變。控制電路又可分為三個(gè)組成部分：輸入部分、邏輯部分和輸出部分?？煞譃槿齻€(gè)組成部分：輸入部分、邏輯部分和輸出部分。 輸入部分：由電路中全部的輸入信號(hào)構(gòu)成，這些信號(hào)來輸入部分：由電路中全部的輸入信號(hào)構(gòu)成，這些信號(hào)來自被控對(duì)象上的各種開關(guān)信息，如控制按鈕、操作

42、開關(guān)等。自被控對(duì)象上的各種開關(guān)信息，如控制按鈕、操作開關(guān)等。 邏輯部分：由各種繼電器、接觸器等電器的觸點(diǎn)和線圈邏輯部分：由各種繼電器、接觸器等電器的觸點(diǎn)和線圈組成，各電器觸點(diǎn)之間以固定的方式接線，其控制邏輯就編組成，各電器觸點(diǎn)之間以固定的方式接線，其控制邏輯就編制在硬接線中。制在硬接線中。 輸出部分：由電路中的全部輸出元件構(gòu)成，如接觸器線輸出部分：由電路中的全部輸出元件構(gòu)成，如接觸器線圈、電閥線圈等執(zhí)行電器及信號(hào)燈。圈、電閥線圈等執(zhí)行電器及信號(hào)燈。3.6 PLC的工作原理的工作原理 u可編程控制器是基于電子計(jì)算機(jī)的工業(yè)控制器，從可編程控制器是基于電子計(jì)算機(jī)的工業(yè)控制器，從PLCPLC產(chǎn)生產(chǎn)生的

43、背景來看，的背景來看，PLCPLC系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)有著極深的淵源，系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)有著極深的淵源，因此可以比照著繼電器系統(tǒng)來學(xué)習(xí)因此可以比照著繼電器系統(tǒng)來學(xué)習(xí)PLCPLC的工作原理。的工作原理。 第3章 PLC 概述3.6.1 PLC對(duì)繼電器控制系統(tǒng)的仿真 PLCPLC的基本組成也可大致分為三部分：輸入部分、邏的基本組成也可大致分為三部分：輸入部分、邏輯部分和輸出部分，這與繼電器控制系統(tǒng)很相似。其輯部分和輸出部分，這與繼電器控制系統(tǒng)很相似。其輸入、輸出部分與繼電器控制系統(tǒng)所用的電器大致相輸入、輸出部分與繼電器控制系統(tǒng)所用的電器大致相同，不同的是同，不同的是PLCPLC增加了輸入、輸出部

44、件，多了光耦增加了輸入、輸出部件，多了光耦合、電平轉(zhuǎn)換、功率放大等功能。合、電平轉(zhuǎn)換、功率放大等功能。PLCPLC的邏輯部分是的邏輯部分是由微處理器、存儲(chǔ)器組成，由計(jì)算機(jī)軟件替代繼電器由微處理器、存儲(chǔ)器組成，由計(jì)算機(jī)軟件替代繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)了控制電路，實(shí)現(xiàn)了“軟接線軟接線”，可靈活編程。，可靈活編程。第3章 PLC 概述 盡管盡管PLCPLC與繼電器控制系統(tǒng)的邏輯部分組成不同，與繼電器控制系統(tǒng)的邏輯部分組成不同，但在控制系統(tǒng)中所起的邏輯條件作用是一致的。因而我但在控制系統(tǒng)中所起的邏輯條件作用是一致的。因而我們可以把們可以把PLCPLC內(nèi)部看成有許多內(nèi)部看成有許多“軟繼電器軟繼電器”，這樣，

45、就，這樣，就可以模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法，仍按設(shè)計(jì)繼電器可以模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法，仍按設(shè)計(jì)繼電器控制電路的形式來編制程序，這就是梯形圖編程法?？刂齐娐返男问絹砭幹瞥绦?，這就是梯形圖編程法。 梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，使用梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，使用起來極為方便。由于起來極為方便。由于PLCPLC的輸入、輸出部分與繼電的輸入、輸出部分與繼電器控制系統(tǒng)大致相同，因而在安裝、使用時(shí)也完全器控制系統(tǒng)大致相同，因而在安裝、使用時(shí)也完全可按照常規(guī)的繼電器控制設(shè)備那樣進(jìn)行。可按照常規(guī)的繼電器控制設(shè)備那樣進(jìn)行。第3章 PLC 概述3.6.2 可編程控制器的工作模式（1）RUN

46、模式模式 通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。在通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。在CPU模塊的面板上用模塊的面板上用“RUN”LED顯示當(dāng)前的工作模式。顯示當(dāng)前的工作模式。（2）STOP模式模式 CPU不執(zhí)行用戶程序，可以用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，不執(zhí)行用戶程序，可以用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，設(shè)置設(shè)置PLC的硬件功能，并將用戶程序和硬件設(shè)置信息下載到的硬件功能，并將用戶程序和硬件設(shè)置信息下載到PLC。 如果有致命錯(cuò)誤，在消除它之前不允許從如果有致命錯(cuò)誤，在消除它之前不允許從STOP模式進(jìn)入模式進(jìn)入RUN模式。模式。PLC操作系統(tǒng)存儲(chǔ)非致命錯(cuò)誤供用戶檢查，但不操作

47、系統(tǒng)存儲(chǔ)非致命錯(cuò)誤供用戶檢查，但不會(huì)從會(huì)從RUN模式自動(dòng)進(jìn)入模式自動(dòng)進(jìn)入STOP模式。模式。第3章 PLC 概述 改變工作模式的方法改變工作模式的方法 ：1）用）用CPU模塊上的模式開關(guān)來手動(dòng)切換，模式開關(guān)有模塊上的模式開關(guān)來手動(dòng)切換，模式開關(guān)有3個(gè)擋位，個(gè)擋位，在在STOP或或TERM（終端）位置時(shí)，電源通電后（終端）位置時(shí)，電源通電后CPU自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)進(jìn)入STOP模式模式 。2）用）用STEP 7-Micro/Win32編程軟件改變工作模式，在編程軟編程軟件改變工作模式，在編程軟件與件與PLC之間建立起通信連接后，應(yīng)首先把主機(jī)的模式開關(guān)置之間建立起通信連接后，應(yīng)首先把主機(jī)的模式開關(guān)置于于T

48、ERM或或RUN位置，然后在此軟件平臺(tái)用鼠標(biāo)單擊位置，然后在此軟件平臺(tái)用鼠標(biāo)單擊STOP和和RUN模式按鈕或執(zhí)行相應(yīng)的菜單命令即可。模式按鈕或執(zhí)行相應(yīng)的菜單命令即可。3）在用戶程序中用指令由）在用戶程序中用指令由RUN模式轉(zhuǎn)換到模式轉(zhuǎn)換到STOP模式。模式。第3章 PLC 概述3.6.3 可編程控制器的工作過程 uPLC的工作過程以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行，當(dāng)?shù)墓ぷ鬟^程以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行，當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，它的運(yùn)行周期可以劃分為時(shí)，它的運(yùn)行周期可以劃分為以下幾以下幾個(gè)基本階段：個(gè)基本階段： 輸入采樣階段；輸入采樣階段；PLC逐個(gè)掃描每個(gè)輸入端口，將所有輸入設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)保存到相應(yīng)

49、的輸入映像寄存，此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。 程序執(zhí)行階段；程序執(zhí)行階段；從輸入/輸出映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀取其狀態(tài)，并根據(jù)系統(tǒng)程序的指示，CPU從用戶程序存儲(chǔ)區(qū)逐條取指令，經(jīng)解釋后執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入相應(yīng)的映像寄存器。因此，各映像寄存器的狀態(tài)（只讀的輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。 在程序的執(zhí)行階段，即使外部的輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變，輸入信號(hào)的變化只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采用階段才能被讀入。 第3章 PLC 概述 通信請(qǐng)求處理階段：通信請(qǐng)求處理階段：CPU處理從通信接口和智能模塊接收到的信息 CPUCPU

50、自診斷測(cè)試階段：自診斷測(cè)試階段：檢查CPU模塊的操作和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些內(nèi)部操作。 輸出刷新階段：輸出刷新階段：系統(tǒng)程序?qū)⑤敵鲇诚窦拇嫫髦械膬?nèi)容傳送到輸出鎖存器中，經(jīng)過輸出接口、輸出端子輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 第3章 PLC 概述（1）輸入處理）輸入處理 （2）執(zhí)行程序）執(zhí)行程序 （3）處理通信請(qǐng)求）處理通信請(qǐng)求 （4）執(zhí)行）執(zhí)行CPU自診斷測(cè)試自診斷測(cè)試 （5）寫數(shù)字輸出）寫數(shù)字輸出 第3章 PLC 概述 中斷程序處理：中斷程序處理：如果在程序中使用了中斷，中斷如果在程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時(shí)，事件發(fā)生時(shí)，CPUCPU停止正常的掃描工作模式，立停止正常

51、的掃描工作模式，立即執(zhí)行中斷程序。即執(zhí)行中斷程序。 立即立即I/OI/O處理：處理：在程序執(zhí)行的過程中使用立即在程序執(zhí)行的過程中使用立即I/OI/O指令可以直接存取指令可以直接存取I/OI/O點(diǎn)。讀輸入點(diǎn)的值時(shí)，相點(diǎn)。讀輸入點(diǎn)的值時(shí)，相應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值不會(huì)被更新，寫輸應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值不會(huì)被更新，寫輸出點(diǎn)的值時(shí)，相應(yīng)的輸出過程映像寄存器的值會(huì)出點(diǎn)的值時(shí)，相應(yīng)的輸出過程映像寄存器的值會(huì)被更新。被更新。第3章 PLC 概述 輸入、輸出延時(shí)響應(yīng)輸入、輸出延時(shí)響應(yīng) 由于由于PLCPLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即對(duì)信息采用采用循環(huán)掃描的工作方式，即對(duì)信息采用串行處理方式，必定會(huì)導(dǎo)致輸入

52、、輸出延時(shí)響應(yīng)。當(dāng)串行處理方式，必定會(huì)導(dǎo)致輸入、輸出延時(shí)響應(yīng)。當(dāng)PLCPLC的輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生變化到的輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生變化到PLCPLC的輸出端對(duì)的輸出端對(duì)該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時(shí)間的，這段時(shí)間稱為該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時(shí)間的，這段時(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間（滯后時(shí)間）。響應(yīng)時(shí)間（滯后時(shí)間）。 對(duì)于一般工業(yè)控制要求，這種滯后現(xiàn)象是可以允許對(duì)于一般工業(yè)控制要求，這種滯后現(xiàn)象是可以允許的，但是對(duì)那些要求響應(yīng)時(shí)間小于一個(gè)掃描周期的控制的，但是對(duì)那些要求響應(yīng)時(shí)間小于一個(gè)掃描周期的控制系統(tǒng)則不能滿足，這時(shí)可以使用智能輸入輸出單元或?qū)Ｏ到y(tǒng)則不能滿足，這時(shí)可以使用智能輸入輸出單元或?qū)ｉT指令

53、，通過與掃描周期脫離的方式來加以解決。門指令，通過與掃描周期脫離的方式來加以解決。第3章 PLC 概述3.7 PLC的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu)的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu) IEC （國(guó)際電工委員會(huì)）于（國(guó)際電工委員會(huì)）于1994年公布了年公布了PLC的標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)IEC61131其中的第三部分是其中的第三部分是PLC的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，61131-3標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的5種編程語(yǔ)言：種編程語(yǔ)言： (1) 順序功能圖順序功能圖(Sequential Function Chart)； (2) 梯形圖梯形圖(Ladder Diagram)； (3) 功能塊圖功能塊圖(Function Block Diagram

54、)； (4) 指令表指令表(Instruction List)； (5) 結(jié)構(gòu)文本結(jié)構(gòu)文本(Structured Text)（專用的高級(jí)編程語(yǔ)言）。（專用的高級(jí)編程語(yǔ)言）。1.7.1 PLC編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第3章 PLC 概述 梯形圖（梯形圖（LAD）編程語(yǔ)言）編程語(yǔ)言 梯形圖（梯形圖（LADLAD）是與電氣控制電路相呼應(yīng)的圖形語(yǔ)言。它沿）是與電氣控制電路相呼應(yīng)的圖形語(yǔ)言。它沿用了繼電器、觸頭、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和類似的圖形符號(hào)，并簡(jiǎn)化了用了繼電器、觸頭、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和類似的圖形符號(hào)，并簡(jiǎn)化了符號(hào)，還增加了一些功能性的指令。梯形圖按自上而下，從左到符號(hào)，還增加了一些功能性的指令。

55、梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，最左邊的豎線稱為起始母線也叫左母線，然后按右的順序排列，最左邊的豎線稱為起始母線也叫左母線，然后按一定的控制要求和規(guī)則連接各個(gè)接點(diǎn)，最后以繼電器線圈（或再一定的控制要求和規(guī)則連接各個(gè)接點(diǎn)，最后以繼電器線圈（或再接右母線）結(jié)束，稱為一邏輯行或叫一接右母線）結(jié)束，稱為一邏輯行或叫一“梯級(jí)梯級(jí)”。通常一個(gè)梯形。通常一個(gè)梯形圖中有若干邏輯行（梯級(jí)），形似梯子，如圖所示。圖中有若干邏輯行（梯級(jí)），形似梯子，如圖所示。 右母線省略右母線省略梯形圖（LAD）第3章 PLC 概述 觸點(diǎn)：代表邏輯控制條件，觸點(diǎn)閉合時(shí)表示能量可觸點(diǎn)：代表邏輯控制條件，觸點(diǎn)閉合時(shí)表示能量可以流

56、過。分常開觸點(diǎn)（以流過。分常開觸點(diǎn)（| | |）和常閉觸點(diǎn)（）和常閉觸點(diǎn)（| / | / |）兩種形式。）兩種形式。 線圈：通常代表邏輯線圈：通常代表邏輯“輸出輸出”的結(jié)果。能量流到，的結(jié)果。能量流到，則該線圈被激勵(lì)。則該線圈被激勵(lì)。 方框：代表某種特定功能的指令。能量通過方框時(shí)，方框：代表某種特定功能的指令。能量通過方框時(shí)，則執(zhí)行方框所代表的功能。方框所代表的功能有多種，則執(zhí)行方框所代表的功能。方框所代表的功能有多種，例如：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)運(yùn)算等。例如：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)運(yùn)算等。 梯形圖中，每個(gè)輸出元素（線圈或方框）可構(gòu)成一個(gè)梯形圖中，每個(gè)輸出元素（線圈或方框）可構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。梯級(jí)。梯

57、形圖是梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法?；揪幊淘赜杏|點(diǎn)、線圈和方框?；揪幊淘赜杏|點(diǎn)、線圈和方框。第3章 PLC 概述1、PLC采用梯形圖編程是模擬繼電器控制系統(tǒng)的表示方法，因而梯形采用梯形圖編程是模擬繼電器控制系統(tǒng)的表示方法，因而梯形圖內(nèi)各種元件也是沿用繼電器的叫法，我們稱之為圖內(nèi)各種元件也是沿用繼電器的叫法，我們稱之為“軟繼電器軟繼電器”。每個(gè)每個(gè)“軟繼電器軟繼電器”各為存儲(chǔ)器中的一位，相應(yīng)位為各為存儲(chǔ)器中的一位，相應(yīng)位為“1”時(shí)，表示該時(shí)，表示該繼電器線圈繼電器線圈“通電通電”。用。用“軟繼電器軟繼電器”就可以按繼電器控制系統(tǒng)的就可以按繼電器控制系統(tǒng)的形式來設(shè)計(jì)梯形圖。形式來設(shè)計(jì)梯形圖。2、梯形圖中通過的是、梯形圖中通過的是“能流能流”而不是物理電流。而不是物理電流。 “能流能流”是梯形圖的是梯形圖的一個(gè)關(guān)鍵的概念，它的引入是為了和繼電器控制系統(tǒng)相比較，只是一個(gè)關(guān)鍵的概念，它的引入是為了和繼電器控制系統(tǒng)相比較，只是概念上的并非實(shí)際存在，概念上的并非實(shí)際存在， “能流能流”只能從左到右、自上而下流動(dòng)，只能從左到右、自上而下流動(dòng)，不允許倒流。而繼電器控制系統(tǒng)中的電流是不受方向限制的，導(dǎo)線不允許倒流。而繼電器控制系統(tǒng)中的電流是不受方向限制的，導(dǎo)線連接到哪里，電流就可流到那里。連接到哪里，電流就可流到那里。梯