第3章PLC基本結(jié)構(gòu)和工作原理14

1、3.3.1 開關(guān)量輸入接口模塊3.3.2 開關(guān)量輸出接口模塊3.3 PLC的輸入輸出接口電路3.2.1 PLC的等效電路3.2.2 PLC的工作過程3.2.3 PLC的接線圖和梯形圖的繪制方法3.2.4 串行工作方式對梯形圖控制結(jié)果的影響3.2 PLC的基本工作原理3.1 PLC的概述3.1.1 概述3.1.2 初步認(rèn)識可編程控制器（PLC）第 章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.1 可編程序控制器概述 v什么是什么是PLCPLC？一、可編程控制器的定義一、可編程控制器的定義 是一種是一種工業(yè)控制裝置工業(yè)控制裝置 是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)

2、上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術(shù)、并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。v通用叫法通用叫法中文名稱為中文名稱為可編程控制器可編程控制器；英文名稱為英文名稱為Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，簡稱，簡稱PLCPLC。一、可編程控制器的定義一、可編程控制器的定義v 19871987年，國際電工委員會（年，國際電工委員會（IECIEC）定義定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)

3、，可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幍妮斎牒洼敵?，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計

4、”。 二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v因為繼電器邏輯電路配線復(fù)雜因為繼電器邏輯電路配線復(fù)雜二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v背景：背景：19681968年美國通用汽車公司年美國通用汽車公司（GMGM），為了適應(yīng)汽車型號），為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、變化的需要，實現(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，它能做到新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換盡可能減少重新設(shè)計和更換繼電器控制系統(tǒng)及接線，以繼電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。降低成本，縮短周期。 v19

5、681968年，年，GMGM公司提出公司提出十項設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)十項設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)： 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序； 維護方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；維護方便，采用插件式結(jié)構(gòu)； 可靠性高于繼電器控制柜；可靠性高于繼電器控制柜； 體積小于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜； 成本可與繼電器控制柜競爭；成本可與繼電器控制柜競爭； 可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；可將數(shù)據(jù)直接送入計算機； 可直接使用可直接使用115V115V交流輸入電壓；交流輸入電壓； 輸出采用輸出采用115V115V交流電壓，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等；交流電壓，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等； 通用性強，擴展方便通用性強，擴展

6、方便; ; 能存儲程序，存儲器容量可以擴展到能存儲程序，存儲器容量可以擴展到4KB4KB。二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v 19691969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制第一臺可編程控制器，年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制第一臺可編程控制器，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生Dick Morley之所以被稱為“PLC之父”，1968年，莫利先生發(fā)明了第一臺PLC，開啟了工業(yè)自動化的新時代。從此，Modicon（莫迪康）成為了工業(yè)自動化的先驅(qū)1996年被施耐德電氣收購以后，Modicon系列產(chǎn)品更是進行了全方位的擴展升級，性能也得到了進一步的提高?！?/p>

7、PLC之父之父” DirkMorley創(chuàng)新創(chuàng)新-來源于無限好奇心和無數(shù)的問題！來源于無限好奇心和無數(shù)的問題！從從1968年到年到2008年期間，從第一臺自動化控制器年期間，從第一臺自動化控制器Modicon 084,到第一個工業(yè)現(xiàn)場總線到第一個工業(yè)現(xiàn)場總線-Modbus、第一套熱備、第一套熱備PLC-Modicon 584，再到第一次將以太網(wǎng)引入工業(yè)自動化方案，再到第一次將以太網(wǎng)引入工業(yè)自動化方案，40年來，年來，Morley先生率領(lǐng)的團隊從未間斷對技術(shù)革新和產(chǎn)品創(chuàng)先生率領(lǐng)的團隊從未間斷對技術(shù)革新和產(chǎn)品創(chuàng)新的渴求及探尋。新的渴求及探尋。除了除了PLC外，他還同時擁有二十多個美國和外國專利，包括

8、并行外，他還同時擁有二十多個美國和外國專利，包括并行推理機，手持終端，軟驅(qū)、汽車推理機，手持終端，軟驅(qū)、汽車ABS和磁性薄膜；和磁性薄膜；獲得美國富蘭克林研究所的霍華德波茨獎，并入選自動化名人堂；獲得美國富蘭克林研究所的霍華德波茨獎，并入選自動化名人堂；他同時擔(dān)任美國國家生產(chǎn)科學(xué)研究所他同時擔(dān)任美國國家生產(chǎn)科學(xué)研究所(NCMS)委員會主席，制造委員會主席，制造工程師協(xié)會（工程師協(xié)會（SME）理事；）理事；Dick Morley成立的高科技公司在其行業(yè)內(nèi)取得了持續(xù)領(lǐng)先三十成立的高科技公司在其行業(yè)內(nèi)取得了持續(xù)領(lǐng)先三十年的革命性創(chuàng)新成果；年的革命性創(chuàng)新成果；Dick Morley已成為計算機設(shè)計、人

9、工智能、自動化和技術(shù)趨勢已成為計算機設(shè)計、人工智能、自動化和技術(shù)趨勢預(yù)測等領(lǐng)域國際公認(rèn)的先驅(qū)。預(yù)測等領(lǐng)域國際公認(rèn)的先驅(qū)。三、三、 可編程控制器的特點可編程控制器的特點v 無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強 v 通用性強，控制程序可變，使用方便通用性強，控制程序可變，使用方便v 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強v 編程簡單，容易掌握編程簡單，容易掌握 v 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少v 維修工作量小，維護方便維修工作量小，維護方便v 體積小，能耗低體積小，能耗低. . 2、可編程序控制器

10、的發(fā)展過程及趨勢、可編程序控制器的發(fā)展過程及趨勢2.1 2.1 可編程序控制器的發(fā)展過程可編程序控制器的發(fā)展過程 第一代：第一代：從第一臺可編程序控制器誕生到從第一臺可編程序控制器誕生到70年代初期年代初期 第二代：第二代：7070年代初期到年代初期到7070年代末期年代末期 第三代：第三代：7070年代末期到年代末期到8080年代中期年代中期 第四代：第四代：8080年代中期到年代中期到9090年代中期年代中期 第五代：第五代：9090年代中期至今年代中期至今 1968：提出：提出PLC概念；概念；1969：基于硬件的：基于硬件的CPU （Hardware Based CPU）；）；1972

11、：源碼編輯（：源碼編輯（Source Code Edit）；）； 1974：多處理功能的：多處理功能的PLC（Multiprocessing PLC）：邏輯運）：邏輯運算、定時器算、定時器/計數(shù)器、數(shù)據(jù)驅(qū)動、算術(shù)運算、計數(shù)器、數(shù)據(jù)驅(qū)動、算術(shù)運算、8K存儲器、存儲器、1024點點I/O；1975：遠(yuǎn)程輸入：遠(yuǎn)程輸入/輸出系統(tǒng)；輸出系統(tǒng)；1977：帶邏輯協(xié)處理器的基于微處理器的：帶邏輯協(xié)處理器的基于微處理器的PLC；1977：位片：位片CPU，中速數(shù)據(jù)公路；，中速數(shù)據(jù)公路；1980：高性能分布式：高性能分布式I/O，帶智能，帶智能I/O模塊和塊傳輸?shù)南到y(tǒng)；模塊和塊傳輸?shù)南到y(tǒng)；1981：熱后備（：熱

12、后備（Hot Back-up）；）；1982：多處理器；：多處理器；1983：“Basic”語言協(xié)處理器，海量存儲器；語言協(xié)處理器，海量存儲器；1985：1MHz窄帶窄帶LAN；1986：并行處理；：并行處理；1987：容錯系統(tǒng)；：容錯系統(tǒng)；1988：小型獨立系統(tǒng)；：小型獨立系統(tǒng)；1989：控制網(wǎng)絡(luò)（：控制網(wǎng)絡(luò)（Control Networking）；）；1990：分布式處理（：分布式處理（Distributed Processing）；1990年以后：年以后：IECIEC在全世界出版并發(fā)行有關(guān)在全世界出版并發(fā)行有關(guān)PLCPLC的一些標(biāo)準(zhǔn)；的一些標(biāo)準(zhǔn)；全局（全局（GlobalGlobal）PL

13、CPLC編程和文件系統(tǒng)；編程和文件系統(tǒng)；高速通訊；高速通訊；通用多語種通用多語種PLCPLC；分布式控制結(jié)構(gòu)；分布式控制結(jié)構(gòu)；人機界面設(shè)計的工作環(huán)境改造語言（人機界面設(shè)計的工作環(huán)境改造語言（Ergonomic LanguagesErgonomic Languages）; ;專家相同和人工智能的廣泛應(yīng)用；專家相同和人工智能的廣泛應(yīng)用；模糊邏輯協(xié)處理器；模糊邏輯協(xié)處理器；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器

14、的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域三、三、 PLCPLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 19691969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DECDEC）研制了第一臺）研制了第一臺PLCPLC，從此從此PLCPLC發(fā)展迅猛。發(fā)展迅猛。 我國改革開放后，美國我國改革開放后，美國ABAB、GEGE、MODIC

15、ONMODICON、TITI，日本，日本OMRONOMRON、三菱、富士，德國西門子等廠家的產(chǎn)品不斷進入、三菱、富士，德國西門子等廠家的產(chǎn)品不斷進入我國，并在各行各業(yè)的工控系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。我國，并在各行各業(yè)的工控系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。n PLC三大流派三大流派歐洲：歐洲：德國的西門子德國的西門子(SIEMENS)、AEG及法國的施耐德公司及法國的施耐德公司美國：美國：A-B（Allen-Bradly）(其產(chǎn)品約占美國其產(chǎn)品約占美國PLC市場市場50的份額的份額)、GE（General Electric）、德州儀器、德州儀器(T1)公司、公司、 莫迪康莫迪康(MODICON)公司公司(已被施耐

16、德收購已被施耐德收購)、歌德、歌德(Gould)公司、公司、 西屋公司西屋公司 ( Westinghouse ) 日本：日本：三菱電機（三菱電機（Mitsubishi Electric）、）、 歐姆龍（歐姆龍（OMRON）、）、 富富士士FUJI 、松下、松下 （日本主要發(fā)展中小型（日本主要發(fā)展中小型PLC，在世界小型在世界小型PLC市場市場上，上， 日本產(chǎn)品約占有日本產(chǎn)品約占有70的份額。）的份額。） 目前國內(nèi)市場還有韓國、臺灣等目前國內(nèi)市場還有韓國、臺灣等PLC產(chǎn)品；現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了系列產(chǎn)品；現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了系列化的國產(chǎn)化的國產(chǎn)PLC，其價格相對低廉，性價比較高。，其價格相對低廉，性價比較

17、高。西門子西門子PLCPLC外形圖外形圖S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLCQ系列系列PLCFX2N系列系列PLCFX1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC施耐德施耐德PLC系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成Unity單機型單機型分散型分散型集中型集中型Zelio LogicTwido 機床設(shè)備機床設(shè)備 離散控制離散控制 批量處理批量處理 過程控制過程控制PremiumQuantumMicroM340M238M258LMC058M218FX-PLCFX0SFX0NFX1S / FX1NFX2NAnSQnA / AnAQnSCC-LINK歐姆龍歐姆龍PLCPLC外形圖外

18、形圖C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC應(yīng)用案例 某客戶開發(fā)一套立式間歇式包裝機，現(xiàn)選用Schneider Electric的OEM Solution 方案來集成系統(tǒng)，其具體硬件配置要求如下: 1) 人機接口：選用XBTGT2330； 2) PLC: 選用TM238LFDC24DT; 3) 變頻器: 選用ATV303; 4) 伺服驅(qū)動器: 選用Lexium23C; 5) 編碼器: 選用XCC1510PS11Y；系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D元器件清單 1主開關(guān)NSC100 2斷路器 3開關(guān)電源 4斷路器 5接觸器 6HMI XBTGT 7PLC M218 8PC 9伺服驅(qū)

19、動器Lexium23C 10變頻器ATV303 11增量編碼器元器件清單列表型號 序號序號型號型號 描述描述 數(shù)量數(shù)量備注備注1 1 TM218LDA40DR4PH TM218LDA40DR4PH M218 M218 控制器控制器 2 22 2 XBTGT2330 XBTGT2330 HMI HMI 觸摸屏觸摸屏 1 13 3 LXM23CU02M3X LXM23CU02M3X Lexium23C Lexium23C 伺服驅(qū)動器伺服驅(qū)動器 1 14 4 BCH0601O01A1C BCH0601O01A1C 伺服電機伺服電機 1 15 5 VW3M5111R30 VW3M5111R30 Lex

20、ium23C Lexium23C 電源線電源線1 16 6 VW3M8111R30 VW3M8111R30 Lexium23C Lexium23C 編碼器反饋線編碼器反饋線 1 17 7ATV303H075N4 ATV303H075N4 ATV303 ATV303 變頻器變頻器2 28 8XCC1510PS11Y XCC1510PS11Y 增量編碼器增量編碼器 1 19 9NCS100N NCS100N 主開關(guān)主開關(guān)1 11010ABL8RPS24030 ABL8RPS24030 開關(guān)電源，開關(guān)電源，3A 3A 1 11111GV2L08 GV2L08 斷路器斷路器 3 31212LC1D18

21、BL LC1D18BL 接觸器接觸器 3 31313OSMC32N2C16 OSMC32N2C16 斷路器斷路器 1 11414XBTZ9008 XBTZ9008 HMI HMI 與與M218 M218 通訊連接線通訊連接線 1 11515XBTZ935 XBTZ935 HMI USB HMI USB 編程電纜編程電纜 1 11616TCSXCNAMUM3P TCSXCNAMUM3P M218 USB M218 USB 編程電纜編程電纜 1 1現(xiàn)場總線的由來現(xiàn)場總線的由來計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)檢測輸入設(shè)備中央計算機控制輸出設(shè)備生產(chǎn)過程檢測變量操作變量現(xiàn)場總線的由來現(xiàn)場總線的由來集中式控制

22、系統(tǒng)集中式控制系統(tǒng)檢測輸入設(shè)備中央計算機控制輸出設(shè)備生產(chǎn)過程檢測變量操作變量CRT操作臺現(xiàn)場總線的由來現(xiàn)場總線的由來分布式控制系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)（DCSDCS）現(xiàn)場總線的由來現(xiàn)場總線的由來分布式控制系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)（DCSDCS）I/O4-20 mAAnalyzerPLC4-20 mA控制站控制站操作站操作站LAN現(xiàn)場總線的由來現(xiàn)場總線的由來基于現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)（基于現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)（FCSFCS）系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D可編程控制器-應(yīng)用設(shè)計1-水處理介紹可編程控制器可編程控制器-應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計1-水處理水處理140CPU31110 UNITY 透明就緒透明就緒可編程控制器可編

23、程控制器-應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2-包裝行業(yè)包裝行業(yè)(吹瓶機吹瓶機)介紹介紹工藝順序為：理胚上胚加熱送胚前進電動合模吹瓶送胚返回可編程控制器可編程控制器-應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2-包裝行業(yè)包裝行業(yè)(吹瓶機吹瓶機)方案方案可編程控制器可編程控制器-應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計3-紡織行業(yè)紡織行業(yè)(高溫織帶染色機高溫織帶染色機)高速連續(xù)織帶染色機具上色、固色、漂洗、烘干為一體的新型染色機，主要適用于背包帶、吊裝帶、拉力帶及花邊帶的染色、漂洗及烘干,織帶染色后要求色澤均勻.可編程控制器可編程控制器-應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計3-紡織行業(yè)紡織行業(yè)(高溫織帶染色機高溫織帶染色機)方案方案可編程控制器可編程控制器-應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計4-能源

24、能源(定日鏡定日鏡)介紹介紹定日鏡定日鏡: :將太陽光線集中反射到固定方向的光學(xué)裝置，可作赤將太陽光線集中反射到固定方向的光學(xué)裝置，可作赤, ,緯方向的移動。緯方向的移動?？删幊炭刂破骺删幊炭刂破?應(yīng)用設(shè)計追日系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計追日系統(tǒng)可編程控制器可編程控制器-應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計5-新能源新能源(多線切割多線切割)介紹介紹多線鋸切方機是多線切割的一種，它通過金屬絲的高速往復(fù)運動，把硅錠切成方形的四方塊，供后續(xù)工序應(yīng)用。是太陽能行業(yè)重要的、不可缺少的、理想的工作母機可編程控制器可編程控制器-應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計5-新能源新能源(多線切割多線切割)方案方案五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v高性能、

25、高速度、大容量發(fā)展高性能、高速度、大容量發(fā)展為了提高為了提高PLCPLC的處理能力，要求的處理能力，要求PLCPLC具有更好的響應(yīng)速具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前，有的度和更大的存儲容量。目前，有的PLCPLC的掃描速度可的掃描速度可達達0.1ms/k0.1ms/k步左右。步左右。PLCPLC的掃描速度已成為很重要的一的掃描速度已成為很重要的一個性能指標(biāo)。個性能指標(biāo)。在存儲容量方面，有的在存儲容量方面，有的PLCPLC最高可達幾十兆字節(jié)。最高可達幾十兆字節(jié)。v向小型化和大型化兩個方向發(fā)展向小型化和大型化兩個方向發(fā)展小型小型PLCPLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置由整體結(jié)構(gòu)向

26、小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的超小型微型超小型微型PLCPLC，最小配置的，最小配置的I/OI/O點數(shù)為點數(shù)為8 81616點，以點，以適應(yīng)單機及小型自動控制的需要。適應(yīng)單機及小型自動控制的需要。 大型化是指大中型大型化是指大中型PLC PLC 向大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)向大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制?，F(xiàn)已有復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制?，F(xiàn)已有I/OI/O點數(shù)達點數(shù)達1433614336點的超

27、大型點的超大型PLCPLC，其使用，其使用3232位微處理器，多位微處理器，多CPUCPU并行工作和大容量存儲器，功能強。并行工作和大容量存儲器，功能強。五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)與通信能力大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)與通信能力為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/OI/O模塊、模塊、通信和人機接口模塊等。通信和人機接口模塊等。PLCPLC的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類：的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類： PLCPLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各之間聯(lián)網(wǎng)通

28、信，各PLCPLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段； PLCPLC與計與計算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信。算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信。為了加強聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，為了加強聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，PLCPLC生產(chǎn)廠家也在協(xié)商生產(chǎn)廠家也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v增強外部故障的檢測與處理能力增強外部故障的檢測與處理能力據(jù)統(tǒng)計資料表明：在據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLCPLC控制系統(tǒng)的故障中，控制系統(tǒng)的故障中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接口占接口占15%15%，輸入設(shè)備占，輸入設(shè)備占4

29、5%45%，輸出設(shè)備占，輸出設(shè)備占30%30%，線，線路占路占5%5%。前二項共前二項共20%20%故障屬于故障屬于PLCPLC的內(nèi)部故障，它可通過的內(nèi)部故障，它可通過PLCPLC本本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理。身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理。而其余而其余80%80%的故障屬于的故障屬于PLCPLC的外部故障。的外部故障。PLCPLC生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。進一步提高系統(tǒng)的可靠性。 五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v編程語言多樣化編程語言多樣化在在PLCPLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷

30、發(fā)展的同時，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，PLCPLC的編程語言也越的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)除了大多數(shù)PLCPLC使用的使用的梯形圖梯形圖、語句表語句表語言外，為了適語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程步進編程語語言、面向過程控制的言、面向過程控制的流程圖流程圖語言、與計算機兼容的高語言、與計算機兼容的高級語言（級語言（BASICBASIC、C C語言等）等。多種編程語言并存、語言等）等。多種編程語言并存、互補與發(fā)展是互補與發(fā)展是PLCPLC進步的一種趨勢。進步的一種趨勢。五、可編程控制器的

31、發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v按功能分按功能分 低檔低檔PLCPLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控具有邏輯運算、定時、計數(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)運算、數(shù)據(jù)傳等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。送和比較、通信等功能。 中檔中檔PLCPLC 具有低檔具有低檔PLCPLC功能外，增加模擬量輸入功能外，增加模擬量輸入/ /輸出、算術(shù)運輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程算、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)、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、等功能。有些還增設(shè)中斷

32、、PIDPID控制等功能?？刂频裙δ堋?高檔高檔PLCPLC 具有中檔機功能外，增加帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、具有中檔機功能外，增加帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)運算、制表及表格位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)運算、制表及表格傳送等。高檔傳送等。高檔PLCPLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能。機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能。 六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型v按按I/OI/O點數(shù)分點數(shù)分小型小型PLCPLC I/O I/O點數(shù)為點數(shù)為256256點以下的為小型點以下的為小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O點數(shù)小于點數(shù)小于6464點的為超小型或微

33、型點的為超小型或微型PLCPLC）中型中型PLCPLC I/O I/O點數(shù)為點數(shù)為256256點以上、點以上、20482048點以下的為中型點以下的為中型PLCPLC大型大型PLCPLC I/O I/O點數(shù)為點數(shù)為20482048以上的為大型以上的為大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O點數(shù)超過點數(shù)超過81928192點的為超大型點的為超大型PLCPLC）六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型按結(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PLCPLC的的CPUCPU、存儲器、存儲器、I/OI/O單元、單元、電

34、源等安裝在同一機體內(nèi)，構(gòu)成主機，另外還有電源等安裝在同一機體內(nèi)，構(gòu)成主機，另外還有I/OI/O擴展單元擴展單元配合主機使用，用以擴展配合主機使用，用以擴展I/OI/O點數(shù)。整體式點數(shù)。整體式PLCPLC的特點是結(jié)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝方便，但輸入輸出點數(shù)固定，緊湊、體積小、成本低、安裝方便，但輸入輸出點數(shù)固定，靈活性較低，小型靈活性較低，小型PLCPLC多采用這種結(jié)構(gòu)。多采用這種結(jié)構(gòu)。 六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型 組合式（模塊式）組合式（模塊式）PLCPLC：組合式：組合式PLCPLC是由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊單是由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成，采用總線結(jié)構(gòu)，不同功能的模塊（

35、如元組成，采用總線結(jié)構(gòu)，不同功能的模塊（如CPUCPU模塊、輸入模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等）模塊、輸出模塊、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的特點是可以根據(jù)功能需要靈活配置，構(gòu)成具的特點是可以根據(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。模塊式PLC模塊式施耐德公司Modican 340模塊式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu)PLCPLC的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 電源單元DIN導(dǎo)軌CPU單元 3 3）疊裝式（緊湊式）疊裝式（緊湊式）PLC PLC 還有一些還有一些PLCPLC將整

36、體式和模塊式的特點結(jié)合起來。將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來。 疊裝式疊裝式PLCPLC其其CPUCPU、電源、電源、I/OI/O接口等也是各自獨立的模塊，接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(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?？删幊炭刂破?背板式結(jié)構(gòu)類型展示M340-2超大內(nèi)存超大內(nèi)存!4Mb, 最大最大70 Kinst256 K數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)8M用于應(yīng)用程序備份用于應(yīng)用程序備份包含包含SD存儲卡存儲卡可使用任何可使用任何IEC語言語言可采用范

37、型編程可采用范型編程增加重要注釋增加重要注釋數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄處方處方維護指南維護指南16 M以上空間用于文件以上空間用于文件!標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)易于通過易于通過FTP傳輸?shù)絺鬏數(shù)絇CFTP可編程控制器-背板式結(jié)構(gòu)類型展示M340-3基于基于M340的整體解決方案的整體解決方案CANopenMFBsCANopen, ModbusCANopen, Modbus, EthernetEthernetModbusUSB可編程控制器-一體式結(jié)構(gòu)類型展示M218M218 本體本體TM2 模塊轉(zhuǎn)接附件模塊轉(zhuǎn)接附件TM2 擴展模擴展模塊塊M218 擴展模塊擴展模塊可自由擴展的模塊可自由擴展的模塊40點本體

38、擴展最多點本體擴展最多7個模塊個模塊24點本體擴展最多點本體擴展最多4個模個模塊塊可擴展新軟連接模塊或可擴展新軟連接模塊或TM2模塊模塊可編程控制器-一體式結(jié)構(gòu)類型展示M258-1USB A 用于上傳/下載應(yīng)用程序和固件內(nèi)置CANopen主站1 RJ45 串口 & 1 RJ45 Ethernet 端口USB B 編程口LED狀態(tài)指示燈IO包括 10 快速輸入& 4 快速輸出, 可插拔端子塊24VDC電源模塊用于給CPU和IO供電TM5擴展模塊, 本地或者遠(yuǎn)程IO+緊湊 IO單片 IO高性能高性能 : : 雙核 CPU, 64 Mb RAM , 128 Mb flash 存儲2

39、PCI插槽,用于擴展可選的通訊模塊(Profibus DP, SL)IOIO總線總線 12Mb/s12Mb/s可編程控制器-一體式結(jié)構(gòu)類型展示M258-2擴展電纜發(fā)送器發(fā)送器接受器接受器CPDMCPDMPDMPDMPDMPDM1 12 23 34 45 56 6 最大模塊數(shù)最大模塊數(shù): 250塊塊 最大距離最大距離(兩個站點間兩個站點間):100米米 最小循環(huán)時間最小循環(huán)時間:100 s12 Mbits/sn超快運算速度：22ns/布爾指令n超大容量內(nèi)存：64M RAMn超大存儲空間：128M Flash七、七、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

40、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少量控制只要改變程序并改動少量的接線端子，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、安裝、從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計、安裝、維護等各方面進行比較。傳統(tǒng)的繼維護等各方面進行比較。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。 與工業(yè)計算機比較與工業(yè)計算機比較工業(yè)控制機控制要求開發(fā)人員具有工業(yè)控制機控制要求開發(fā)人員具有較高的計算機專業(yè)知識和微機軟件較高的計算機專業(yè)知識和微機軟件編

41、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“自然語言自然語言”進行編程，進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使不熟悉計算機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)場應(yīng)用而設(shè)計的，是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計的，具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。在模型復(fù)雜、計算量大且較難、實在模型復(fù)雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制時性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機則更能發(fā)揮其專長。機則更能發(fā)揮其專長。七、七、 可編程控制器與其它工業(yè)控制裝置的比較可編程控制器與其它工業(yè)控制裝置的比較1、PLC與繼電器控制

42、系統(tǒng)的比較與繼電器控制系統(tǒng)的比較 比較方面比較方面繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制邏輯控制邏輯采用硬接線、連線多且復(fù)雜、體積采用硬接線、連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大、不利于修改大、功耗大、不利于修改采用存儲邏輯、使用采用存儲邏輯、使用“軟接線軟接線”、連線、連線少、體積小、可擴展性好、功耗小少、體積小、可擴展性好、功耗小工作方式工作方式通電時所有繼電器處于受約束狀態(tài)通電時所有繼電器處于受約束狀態(tài)循環(huán)工作，受約束接通的時間短暫循環(huán)工作，受約束接通的時間短暫控制速度控制速度依靠機械觸點，工作頻率低。觸點依靠機械觸點，工作頻率低。觸點的通斷時間需幾十毫秒的通斷時間需幾十毫秒指令

43、執(zhí)行，速度達微秒級指令執(zhí)行，速度達微秒級限時控制限時控制使用時間繼電器實現(xiàn)，有空氣阻尼使用時間繼電器實現(xiàn)，有空氣阻尼型、電磁式、半導(dǎo)體式等，精度不型、電磁式、半導(dǎo)體式等，精度不高，且受環(huán)境濕度和溫度影響高，且受環(huán)境濕度和溫度影響使用半導(dǎo)體集成電路作定時器，依靠晶使用半導(dǎo)體集成電路作定時器，依靠晶振器產(chǎn)生的時基脈沖進行定時精度高，振器產(chǎn)生的時基脈沖進行定時精度高，不受環(huán)境影響不受環(huán)境影響計數(shù)控制計數(shù)控制不具備該功能不具備該功能可以方便實現(xiàn)可以方便實現(xiàn)設(shè)計施工設(shè)計施工設(shè)計、施工、調(diào)試要按順序進行，設(shè)計、施工、調(diào)試要按順序進行，周期長、修改困難周期長、修改困難設(shè)計、施工、調(diào)試可以并行進行，周期設(shè)計、

44、施工、調(diào)試可以并行進行，周期短、調(diào)試修改方便短、調(diào)試修改方便可靠性與可可靠性與可維護性維護性連線多、觸點易損壞、機械磨損大，連線多、觸點易損壞、機械磨損大，壽命短可靠性和可維護性差壽命短可靠性和可維護性差采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)由無觸點采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)由無觸點的半導(dǎo)體電路和中間軟元件實現(xiàn)，體積的半導(dǎo)體電路和中間軟元件實現(xiàn)，體積小、壽命長、可靠性高。且小、壽命長、可靠性高。且PLC具有自具有自診斷功能，為維護和調(diào)試提供方便診斷功能，為維護和調(diào)試提供方便價價 格格初期投資較小，但后期擴展維護費初期投資較小，但后期擴展維護費用較高，在大系統(tǒng)中尤其突出用較高，在大系統(tǒng)中尤其突出初期投資較大

45、，但后期擴展維護費用低初期投資較大，但后期擴展維護費用低2 2、PLCPLC與工業(yè)控制計算機的比較與工業(yè)控制計算機的比較 比較方面比較方面微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍范圍廣范圍廣主要應(yīng)用于工業(yè)控制主要應(yīng)用于工業(yè)控制使用環(huán)境使用環(huán)境環(huán)境要求高，需要專門的機房環(huán)境要求高，需要專門的機房適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境輸入輸出輸入輸出需要專門的擴展板卡，不需要需要專門的擴展板卡，不需要電氣隔離電氣隔離需要電氣隔離，輸入輸出均采需要電氣隔離，輸入輸出均采用用“光光電耦合電耦合”，輸出還要，輸出還要采用繼電器、可控硅、大功率采用繼電器、可控硅、大功率晶體管等進行功率放大

46、晶體管等進行功率放大程序設(shè)計程序設(shè)計專門的計算機語言，要求專門專門的計算機語言，要求專門訓(xùn)練訓(xùn)練語句少、邏輯簡單、易學(xué)、易語句少、邏輯簡單、易學(xué)、易掌握的編程語言掌握的編程語言系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能有完備的大型系統(tǒng)軟件，操作有完備的大型系統(tǒng)軟件，操作復(fù)雜復(fù)雜簡單的監(jiān)控程序、操作簡單簡單的監(jiān)控程序、操作簡單運算速度和存運算速度和存儲容量儲容量運算速度快，存儲容量大，但運算速度快，存儲容量大，但接口響應(yīng)速度慢接口響應(yīng)速度慢接口響應(yīng)速度快，存儲容量小接口響應(yīng)速度快，存儲容量小價價 格格價格高價格高低低2 2、PLCPLC與工業(yè)控制計算機的比較與工業(yè)控制計算機的比較 比較方面比較方面單板機系統(tǒng)單板機系統(tǒng)PL

47、C控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)易于使用性易于使用性不易于使用。要求受過專不易于使用。要求受過專門訓(xùn)練的專業(yè)人員進行開門訓(xùn)練的專業(yè)人員進行開發(fā)、調(diào)試、維護發(fā)、調(diào)試、維護本質(zhì)是一個高度集成的、本質(zhì)是一個高度集成的、功能完備的專門的工業(yè)控功能完備的專門的工業(yè)控制用微型計算機系統(tǒng)，為制用微型計算機系統(tǒng)，為易于使用做了大量工作，易于使用做了大量工作，所有易于使用所有易于使用可靠性可靠性相對較低，特別是新開發(fā)相對較低，特別是新開發(fā)的系統(tǒng)可靠性因沒有經(jīng)過的系統(tǒng)可靠性因沒有經(jīng)過大量、長期的使用而進行大量、長期的使用而進行不斷的修改而可能存在可不斷的修改而可能存在可靠性隱患靠性隱患經(jīng)過大量的各行業(yè)的使用經(jīng)過大量的各行業(yè)的使

48、用考驗，可靠性高考驗，可靠性高專用性專用性針對性強，專用性強針對性強，專用性強通用性強，專用性較弱通用性強，專用性較弱3 3、PLCPLC與集散控制與集散控制(DCS)(DCS)系統(tǒng)的比較系統(tǒng)的比較 PLC系統(tǒng)系統(tǒng)DCS系統(tǒng)系統(tǒng)FCS系統(tǒng)系統(tǒng)3.2 PLC的基本原理及組成3.2.2 3.2.2 的工作過程的工作過程3.2.4 PLC3.2.4 PLC的接線圖和梯形圖的繪制方法的接線圖和梯形圖的繪制方法3.2.5 3.2.5 串行工作方式對梯形圖控制結(jié)果的影響串行工作方式對梯形圖控制結(jié)果的影響在PLC中有大量的、各種各樣的繼電器，如輸入繼電器(X)、輸出繼電器(Y)、輔助繼電器(M)、定時器(T

49、)、計數(shù)器(C)等。不過這些繼電器不是真正的繼電器，而是用計算機中的存儲器來模擬的，我們把它叫作軟繼電器。存儲器中的某一位就可以表示一個繼電器，這種繼電器也叫位繼電器。存儲器中的一位有兩種狀態(tài)：“0”和“1”。我們用0表示繼電器失電，用1表示繼電器得電。把“0”或 “1”寫入存儲器中的某一位就表示對應(yīng)的繼電器線圈失電或得電。讀出該存儲器某位的值為0時，表示對應(yīng)繼電器的常開接點斷開；為1時，表示對應(yīng)繼電器的常開接點閉合。而常閉接點的值是對存儲器位的取反。讀存儲器的次數(shù)是不受限制的，所以一個位繼電器的接點從理論上講是無窮多的。3.2.1 PLC的等效電路的等效電路 為了區(qū)別常規(guī)控制電路和PLC控制

50、電路(通常叫梯形圖)，PLC一般用專用圖形符號來表示，如表3-1所示，其中可編程序控制器的繼電器線圈可有多種畫法。常開接點常閉接點繼電器線圈常規(guī)電器可編程序控制器可編程序控制器圖形符號可編程序控制器圖形符號表3- 1常規(guī)電器和可編程序控制器的圖形符號對照 輸入部分元件熱繼電器FR、停止按鈕SB1、起動按鈕SB2；中間邏輯部分元件中間繼電器KA、時間繼電器KT；輸出執(zhí)行部分元件接觸器KM1、KM2。電動機降壓電動機降壓起動控制動控制圖3- 3 圖2-16自耦變壓器降壓起動控制電路UVWML1 L2 L3KM1KM2QSFUFRKM2TSB1SB2KM1KAKTKM1 KM2KTFRKM1 KAK

51、A用用PLC控制電動機降壓控制電動機降壓起動控制動控制X0X1X2Y0Y1Y0Y0T0K50T0M0M0M0X0X1X2FRSB1SB2 24V COM 梯形圖X0X1X2Y0Y1COM1220VKM1KM2+-輸入量輸出量邏輯部分電路可編程控制器輸入部分電路輸出部分電路Y0Y1圖3- 4 PLC等效控制電路PLC的工作過程示意圖的工作過程示意圖輸 入 處 理程 序 處 理輸 出 處 理輸輸入入端端子子輸輸入入映映像像寄寄存存器器執(zhí)執(zhí)行行用用戶戶程程序序輸輸出出端端子子輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號內(nèi)內(nèi)部部存存儲儲器器刷刷新新輸輸入入端端子子輸輸入入映映像像寄寄存

52、存器器執(zhí)執(zhí)行行用用戶戶程程序序輸輸出出端端子子輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號內(nèi)內(nèi)部部存存儲儲器器刷刷新新輸 入 處 理程 序 處 理輸 出 處 理輸輸入入端端子子輸輸入入映映像像寄寄存存器器執(zhí)執(zhí)行行用用戶戶程程序序輸輸出出端端子子輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號內(nèi)內(nèi)部部存存儲儲器器刷刷新新輸輸入入端端子子輸輸入入映映像像寄寄存存器器執(zhí)執(zhí)行行用用戶戶程程序序輸輸出出端端子子輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號內(nèi)內(nèi)部部存存儲儲器器刷刷新新3.2.2 LC的工作過程圖3- 5 PLC等效電路工作過程示意圖X0X1X2Y

53、0Y1Y0Y0T0K50T0M0M0M0X0X1X2X3X4X27X25X26FRSB1SB224VCOM 輸入映像寄存器輸出鎖存器元件映像寄存器輸出繼電器輔助繼電器狀態(tài)繼電器定時器計數(shù)器Y0Y1Y2Y3Y267 M8255 S999 T255 C256M0M1M2M3S0S1S2S3T0T1T2T3C0C1C2C3Y0Y1Y2Y3Y0Y1Y2Y3Y27輸出（驅(qū)動）繼電器輸出繼電器接點Y27123456789101112COM1220VKM1KM2梯形圖可編程控制器內(nèi)部等效電路輸入端接線輸出端接線X0X1X2X3X4X27X25X26輸入采樣程序處理結(jié)果輸出Y4COM2 END一個掃描周期梯形

54、圖的過程可分為以下三個階段：輸入采樣階段 程序處理階段輸出刷新結(jié)果輸出階段PLC完成上述3個階段稱為一個掃描周期。PLC反復(fù)不斷地執(zhí)行上述過程。掃描周期的長短和PLC的運算速度和工作方式有關(guān)，但主要和梯形圖的長度及指令的種類有關(guān)，一個掃描周期的時間大約在幾毫秒到幾百毫秒之間。 PLC執(zhí)行梯形圖 (讀程序) 是一步一步進行的，所以它的邏輯結(jié)果也是由前到后逐步產(chǎn)生的，為串行工作方式。常規(guī)電器的控制電路中所有的控制電器都是同時工作的，在通電和得電順序上不存在先后的問題，為并行工作方式。 PLCPLC的工作過程分自診斷、與編程器或計算機等通信、輸入采的工作過程分自診斷、與編程器或計算機等通信、輸入采樣

55、、程序執(zhí)行和輸出刷新五個階段。樣、程序執(zhí)行和輸出刷新五個階段。 PLC PLC執(zhí)行用戶程序的特點執(zhí)行用戶程序的特點 按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序 執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于：執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于：輸入映像寄存器輸入映像寄存器元件映像寄存器元件映像寄存器 輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù)輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù)元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變 每個掃描周期每個掃描周期I/OI/O刷新階段刷新階段集中集

56、中讀入讀入/ /讀出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)PLC掃描工作方式的特點 集中采樣：集中采樣： 在一個掃描周期中，對輸入狀態(tài)的采樣只在輸入處理階在一個掃描周期中，對輸入狀態(tài)的采樣只在輸入處理階段進行。當(dāng)段進行。當(dāng)PLC進入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到進入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一個掃描周期的輸入處理階段才對輸入狀態(tài)進行重新采樣。下一個掃描周期的輸入處理階段才對輸入狀態(tài)進行重新采樣。集中輸出：集中輸出： 在用戶程序中如果對輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有在用戶程序中如果對輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有效。在一個掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從效。在一個掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸

57、出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對輸出接口進行刷新。在其它階段輸出映象寄存器中輸出，對輸出接口進行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。PLC掃描工作方式的特點(集中采集中采樣、集中輸出的優(yōu)點樣、集中輸出的優(yōu)點) PLC工作時大多數(shù)時間與外部輸入/輸出設(shè)備隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強了系統(tǒng)的可靠性。 PLC掃描工作方式的特點(集中采集中采樣、集中輸出的缺點樣、集中輸出的缺點) PLCPLC輸入輸出響應(yīng)滯后輸入輸出響應(yīng)滯后：當(dāng)：當(dāng)PLCPLC輸入端輸入信號發(fā)生變輸入端輸入信號發(fā)生變化到化到PLCPLC輸出端對該輸入變化作出反應(yīng)，需

58、要一段時間。對輸出端對該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時間。對一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。 這種響應(yīng)滯后不僅是由于這種響應(yīng)滯后不僅是由于PLCPLC掃描工作方式掃描工作方式造成，更主要是造成，更主要是PLCPLC輸入接口濾波環(huán)節(jié)帶來的輸入延遲和輸輸入接口濾波環(huán)節(jié)帶來的輸入延遲和輸出接口中驅(qū)動器件動作時間帶來輸出延遲出接口中驅(qū)動器件動作時間帶來輸出延遲，還與程序設(shè)計，還與程序設(shè)計有關(guān)。有關(guān)。 對于小型對于小型PLC:PLC: I/O點數(shù)較少、用戶程序較短點數(shù)較少、用戶程序較短 一般采用一般采用的工作方式的工作方式 而對于大中型而對于大中型PLC:PLC

59、: I/O點數(shù)較多，控制功能點數(shù)較多，控制功能強，用戶程序較長，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，采用強，用戶程序較長，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，采用或以及采用智能以及采用智能I/O接口等多種方式接口等多種方式 PLC掃描工作方式的特點3.2.3 PLC的接線圖和梯形圖的繪制方法梯形圖采用水平布置畫法，梯形圖最左邊的豎線叫作左母線，右邊的豎線叫作右母線，右母線可以省略不畫，左右母線相當(dāng)于電源線。畫梯形圖時應(yīng)注意 ：1 梯形圖中的連接線(相當(dāng)于導(dǎo)線)不能相互交叉，并且只能 水平或垂直繪制；2 梯形圖中的接點一般只能水平繪制，不能垂直繪制；3 各種繼電器線圈只能與右母線連接，不能與左母線連接；4 接點不能與右母線連接

60、；5 接點中的“電流”只的從左向右單方向流動，不能出現(xiàn)反向流動的現(xiàn)象。圖3- 6 PLC的接線圖和梯形圖X0X1X2Y0Y1Y0Y0T0K50T0M0M0M0Y2Y3Y4Y0Y1Y0Y1FRSB1SB2COM X0X1X2COM1220VKM1KM2Y0Y1Y2Y3Y4COM2KM1KM2HL1HL2HL36V(b)PLC接線圖(c)PLC控制梯形圖UVWML1L2L3KM1KM2QSFUFRKM2T(a)主電路圖圖2-16自耦變壓器降壓起動控制電路采用PLC控制的接線圖和梯形圖 動畫演示PLC 控制電動機啟動停止PLC 控制電動機正反轉(zhuǎn)動畫演示動畫演示PLC 控制三臺電動機順序啟動停止3.2.4 串行工作方