PLC可編程序控制器技術(shù)

1、可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制技術(shù)可編程序控制技術(shù)彭際月E-mlai:可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)目錄目錄 一、可編程序控制器的構(gòu)成及工作原理一、可編程序控制器的構(gòu)成及工作原理可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)一、可編程序控制器的構(gòu)成及工作原理一、可編程序控制器的構(gòu)成及工作原理目錄 PLC概述 PLC的基本構(gòu)成及工作原理 PLC的技術(shù)規(guī)格與分類可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC概述概述可編程序控制器：英文Programmable Logic Controller ,簡稱 PLC 一、PLC的發(fā)展史。PLC的產(chǎn)生源于汽車制造業(yè)（美國通用）。從第一臺PLC誕生到

2、今，PLC大致經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代。第一代PLC，多數(shù)用一位機開發(fā)，采用磁芯存儲器存儲，僅俱有單一的邏輯控制功能。第二代PLC，使用了8位微處理器以及半導(dǎo)體存儲器，其產(chǎn)品也逐步系列化。第三代PLC，采用了高性能微處理器及位片式CPU，工作速度大幅度提高，因而促使其向多功能和聯(lián)網(wǎng)通信方向發(fā)展。第四代PLC，不僅全面使用16位、32位微處理器、位片式微處理器、精簡指令系統(tǒng)微處理器等高性能、高速度CPU，而且在一臺PLC中配置多個微處理器，極大提高了PLC的工作性能、速度和可靠性；PLC概述概述可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC概述概述同時由于大量含有微處理器的智能模塊的出現(xiàn)，致使這一代PLC

3、具有邏輯控制、過程控制、運行控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等諸多功能，真正成為名名符其實的多功能控制器?？删幊绦蚩刂破??？删幊绦蚩刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的，它采用可編程序的存儲器，存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各類機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器和它的有關(guān)設(shè)備，應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，并易于擴充功能的原則設(shè)計?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC概述概述二、PLC的幾種流派： 第一流派是美國的PLC產(chǎn)品， 第二流派是歐洲的PLC產(chǎn)品， 第二流派是日本的PLC產(chǎn)品，美國的AB公司、GE

4、 Fanuc公司德國的SIEMENS公司日本的OMRON公司、三菱公司法國的施奈德公司可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)S7-200S7-300S7-400可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù) SIMATIC - S7家族 LOGO! S7-300 S7-400 S7-300C中中/ / 大大 型型 High-end range/medium rangeS7- 400中中/ / 小小 型型Low-end rangeS7- 300通用邏輯模塊通用邏輯模塊 S7-200微微 型型 PLC S7- 200可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC概述概述 三、PLC的特點及應(yīng)用 PLC和繼電器控制

5、系統(tǒng)相比較：、組成器件不同： 繼電器控制電路中的繼電器是真實的，是由硬件構(gòu)成的；而PLC中繼電器，則是虛擬的，是由軟件構(gòu)成的，稱為“軟繼電器”、觸點情況不同：繼電器控制電路中的常開、常閉觸點由實際的結(jié)構(gòu)決定，因此其數(shù)量是因定的，不能重復(fù)使用;而PLC中每只軟繼電器的觸點數(shù)量則不是固定的，可重復(fù)使用。繼電器控制電路中的觸點壽命是有限的，而PLC中各軟繼電器的觸點壽命是無限的。、工作電流不同：繼電器控制電路中有實際電流存在，是可以用電流表直接測得的；而PLC梯形圖中的工作電流是一種信息流，可稱“軟電流”或“能流”4、接線方式不同：繼電器控制電路圖中的所有接線都必須逐根連接，缺一不可；而PLC中的接

6、線，除輸入、輸出端需要實際接線外，內(nèi)部的所有軟接線都是通過軟件連接的。由于接線方式不同在，改變控制順序時，繼電器控制電路必須改變實際接線，而PLC只須修改程序，通過軟件加發(fā)改接即可。5、工作方式不同：繼電器控制電路中，當電源接通時，是繼電器都處于受約狀態(tài)，該吸合的都吸合，不該吸合的因受某種條件限制而不吸合；而PLC則采用掃描循環(huán)執(zhí)行方式，即從第一階梯形圖開始，依次執(zhí)行到最后一個階梯形圖，再從第一階梯形圖開始繼續(xù)往下執(zhí)行，周而復(fù)始?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC概述概述 PLC應(yīng)用連接：工作目的：用于自動化控制，工作環(huán)境：工業(yè)現(xiàn)場，工作方式：主要為循環(huán)掃描方式，表現(xiàn)形態(tài)：編程器和執(zhí)行

7、主機兩套計算機系統(tǒng)，輸入設(shè)備：控制開關(guān)、傳感器、觸點、編程器、通信接口、其他計算機等。輸出設(shè)備：電磁開關(guān)、電動機、電磁閥、繼電器、報警顯示器（燈）、加熱器等，也可接CRT、打印機。特殊措施：抗干擾措施，各種動態(tài)檢測，停電保護，監(jiān)控功能，更換I/O模塊不會影響主機工作，易維護的結(jié)構(gòu)等。使用軟件：梯形圖、符號語言等，操作要不：一般不用學(xué)習(xí)專門語言、不需要有軟硬件方面的專業(yè)知識。其他：1）機種多，I/O模塊種類多，各種配件齊全，很容易構(gòu)成系統(tǒng)；2）系 統(tǒng)穩(wěn)定右靠，平均無故障時間；3）設(shè)計人員不用去考慮軟件的問題，使工程應(yīng)用快，收益高?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC概述概述 PLC的應(yīng)用：

8、1、邏輯控制：是PLC的基本應(yīng)用，主要利用PLC的邏輯運算、定時、計數(shù)、等基本功能實現(xiàn)，可取代傳統(tǒng)的繼電控制，用于單機、多機群、自生主等控制。2、位置控制：用于該類控制的PLC，具有拖動步進電機的單軸或多軸位置控制模塊、過程控制：用于該類控制的PLC，具有多路模擬量輸入、輸出模塊，有的還具有PID模塊，因此PLC可通過對模擬量的控制實現(xiàn)過程控制，具有PID模塊的PLC還可構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)單回路、多回路的調(diào)節(jié)控制。4、監(jiān)控系統(tǒng)：PLC有較強的監(jiān)控功能，能記憶某些異常情況，或在發(fā)生異常情況時自動中止運行，可用PLC組成監(jiān)控系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集的處理、監(jiān)控生產(chǎn)過程，可根據(jù)運行需要和狀態(tài)，及時

9、調(diào)整計時、計數(shù)等值，方便調(diào)試和維護。5、集散控制:PLC與PLC之間，PLC與上位計算機之間可以聯(lián)網(wǎng)，通過電纜或光纜傳送信息，構(gòu)成多級分布式控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)集散控制?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC的基本構(gòu)成及工作原理的基本構(gòu)成及工作原理一、PLC的基本構(gòu)成 PLC 的組成：A 硬件系統(tǒng) B 軟件系統(tǒng)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù) 硬件系統(tǒng)組成：中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出（I/O）口、通信接口、編程器、電源。此外，還有擴展設(shè)備和EPROM讀寫板和打印機等選配設(shè)備。便于維護及修理，許多PLC采用模塊結(jié)構(gòu)，由中央處理器、存儲器組成主控模塊，輸入單元組成輸入模塊，輸出單元組

10、成輸出模塊，三者通過專用總線構(gòu)成主機，由電源模塊對其供電。 編程器：采用袖珍式編程器，也可采用帶有PLC編程軟件的計算機，通過通信口對PLC進行編程。硬件系統(tǒng) 可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù) 軟件系統(tǒng)： 軟件系統(tǒng)是指管理、控制、使用PLC正常工作的一整套程序。這些程序有來自PLC生產(chǎn)廠家，也有來自用戶。一般稱前者為系統(tǒng)程序，稱后者為用戶程序。 其中系統(tǒng)程序側(cè)重于管理PLC的各種資源，控制各硬件的正常動作，協(xié)調(diào)各硬件組成間的關(guān)系，以便充分發(fā)揮整個可編程序控制器的使用效率，方便用戶的直接使用。 軟件系統(tǒng)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù) 二、PLC的等效電路：以一個三相異步電動機起動、停止

11、控制電路為例，可用PLC實現(xiàn)。（如圖）圖中X000、X001、X002為PLC的輸入端，Y000為PLC的輸出端，PLC接收輸入端的信號后，通過執(zhí)行存儲在PLC內(nèi)的用戶程序，實現(xiàn)輸入、輸出信號間的邏輯關(guān)系，并根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，通過輸出端完成控制任務(wù)。PLC的等效電路可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC控制系統(tǒng)與繼電器系統(tǒng)的區(qū)別 PLC控制系統(tǒng)與繼電器系統(tǒng)的區(qū)別： 由圖可知，在PLC控制系統(tǒng)中，接在輸入端向PLC輸入信號的器件與繼電器系統(tǒng)基本相同，接在輸出端接受PLC輸出信號的器件繼電器件系統(tǒng)基本相同。 兩者不同的是： PLC中輸入、輸出信號間的邏輯關(guān)系控制功能是由存儲在PLC內(nèi)的用戶程

12、序決定的；而繼電器控制電路中，其輸入、輸出信號間的邏輯關(guān)系控制功能則是由實際的布線來實現(xiàn)的。 由于PLC采用軟件建立輸入、輸出信號間的控制關(guān)系，因此，能靈活、方便地通過改變用戶程序以實現(xiàn)控制功能的改變，從根本上解決了繼電器控制系統(tǒng)中固有的弊端?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC工作原理工作原理 三、PLC的工作原理：、PLC的掃描工作方式： PLC運行時，需要進行大量的操作，這迫使PLC中的CPU只能根據(jù)分時操作原理，按一定的順序，每一時刻執(zhí)行一個操作，這種分時操作的方式，稱為CPU的掃描工作方式。 當PLC運行時，經(jīng)過初始化后，即進入掃描工作方式，

13、且周而復(fù)始地重復(fù)進行，因此，稱PLC的工作方式為循環(huán)掃描工作方式。如下圖可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC的基本工作原理PLC的工作過程可以分為四個掃描階段。 一般處理掃描階段。在此掃描階段PLC復(fù)位WDT，檢查I/O總線和程序存儲器。 執(zhí)行外設(shè)命令掃描階段。在此階段PLC執(zhí)行編程器、圖形編程器等外設(shè)輸入的命令。 執(zhí)行用戶程序掃描階段。 數(shù)據(jù)輸入/輸出掃描階段。與大中型PLC的I/O服務(wù)階段類似。 PLC的CPU采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點（包括常開或常閉觸點）不會立即動作，而需等掃描到該點才會動作。 掃描技術(shù)：當PLC

14、投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)上述三個階段?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC的循環(huán)掃描過程PLC在初始化后，進入循環(huán)掃描，PLC一次掃描的過程，包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序處、輸入采樣、程序處理、輸出刷新理、輸出刷新共五個階段，其所需的時間稱為掃描周期，顯然PLC的掃描周期應(yīng)與用戶程序的長短和該PLC的掃描速度緊密相關(guān)。PLC工作原理工作原理I/OI/OI/OT可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)例1-1：求傳送帶的響應(yīng)

15、時間若Tin =5ms, TOUT =3ms , PLC的掃描時間T應(yīng)不超過多少？ 解：系統(tǒng)響應(yīng)時間=10cm60/50(m)100 =0.12（s） =120(ms) Tmax=120(ms)-5-3/2 = 56 (ms)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC工作原理工作原理PLC在進行掃描前的初始化在進行掃描前的初始化，主要是將所有內(nèi)部繼電器復(fù)位，輸入、輸出暫存器清零，定時器預(yù)置，識別擴展單元等，以保證它們在進入循環(huán)掃描后能完全無誤的工作。進入循環(huán)掃描后，在內(nèi)部處理階段在內(nèi)部處理階段，PLC自行診斷內(nèi)部硬件是否正常，并把CPU內(nèi)部設(shè)置的監(jiān)視定時器自動復(fù)位等，PLC在自診斷中，一旦發(fā)現(xiàn)

16、故障，PLC將立即停止掃描，顯示故障情況。在通信服務(wù)階段在通信服務(wù)階段，PLC與上、下位機通信，與其他帶微處理器的智能裝置通信，接受并根據(jù)優(yōu)先級別處理來自它們的中斷請求，響應(yīng)編程器鍵入的命，更新編程器顯示的內(nèi)容等。 當PLC處于停止（STOP）狀態(tài)時，PLC只循環(huán)完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)兩個階段的工作；當PLC處于運行（RUN）狀態(tài)時，則循環(huán)完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序處理、輸出刷新五個階段的工作?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù) 2、PLC用戶程序執(zhí)行的過程： PLC用戶程序執(zhí)行的過程分為輸入采樣、程序處理和輸出刷新等三個階段。如圖PLC工作原理工作原理可編程序控制器技術(shù)可編程序

17、控制器技術(shù)PLC工作原理工作原理1）、輸入采樣階段（簡稱“讀”） 在這一階段，PLC讀入所有輸入端子的狀態(tài)，并將各狀態(tài)存入輸入暫存器，此時，輸入暫存器被刷新。在后兩個程序處理階段和輸出刷新階段中，即使輸入端子的狀態(tài)發(fā)生變化，輸入暫存器所存的內(nèi)容也不會改變。這充分說明，輸入暫存器的刷新僅僅在輸入采樣階段完成，輸入端狀態(tài)的每一次變化，只有在一個掃描周期的輸入采樣階段才會被讀入?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC工作原理工作原理2）、程序處理階段（簡稱“算） 在這一階段，PLC按從左至右、自上而下的順序，對用戶程序的指令逐條掃描、運算。當遇到跳轉(zhuǎn)指令時，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件滿足與否，決定是否跳轉(zhuǎn)及

18、跳轉(zhuǎn)到何處。在處理每一條用戶程序的指令時，PLC首先根據(jù)用戶程序指令的需要，從輸入暫存器或輸出暫存器中讀取所需的內(nèi)容，然后進行算術(shù)邏輯運算，并將運算結(jié)果寫入輸出暫存器中?？梢钥闯觯谶@一階段，隨著用戶程序的逐條掃描、運算，輸出暫存器中所存放的信息會不斷地被刷新；而當用戶程序掃描、運算結(jié)束時，輸出暫存器中所存放的信息，應(yīng)是PLC本周期處理用戶程序后的最終結(jié)果。可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC工作原理工作原理）、輸出刷新階段（簡稱“寫”） 在這一階段，輸出暫存器將上一階段中最終存入的內(nèi)容，轉(zhuǎn)存入輸出鎖存器中。而輸出鎖存器所存入的內(nèi)容，作為PLC 輸出的控制信息，通過輸出端去驅(qū)動輸出端所接

19、的外部負載。由于輸出鎖存器中的內(nèi)容，是PLC在一個掃描周期中對用戶程序進行處理后的最終結(jié)果，因此，外部負載所獲得和控制信息，應(yīng)是用戶程序在一個掃描周期中被掃描、運算后的最終信息?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC工作原理工作原理在程序處理階段的處理過程解析在程序處理階段的處理過程解析 應(yīng)當強調(diào)， 在程序處理階段，PLC根據(jù)用戶程序每條指令的需要，以輸入暫存器和輸出暫存器所寄存的內(nèi)容作為條件，進行運算，并將運算結(jié)果作為輸出信號，寫入輸出暫存器。而輸入暫存器中的內(nèi)容取決于本周期輸入采樣階段時，采樣脈沖到來前的瞬間各輸入端的狀態(tài)；通過輸出鎖存器傳送到輸出端信號，則取決于本周期輸出刷新階段前最

20、終寫入輸出暫存器的內(nèi)容。 應(yīng)當說明，在程序執(zhí)行的過程因PLC的機型不同而略有區(qū)別。如有的PLC，輸入暫存器的內(nèi)容除了在輸入采樣階段刷新以外，在程序處理階段，也間隔一定時間予以刷新。同樣有的PLC，輸出鎖存器的刷新除了在輸出刷新階段以外，在程序處理階段，凡是程序中有輸出指令的地方，該指令執(zhí)行后就立即進行一次輸出刷新。有的PLC還專門為此設(shè)有立即輸入、立即輸出指令。這些PLC在循環(huán)掃描工作方式的大前提下，對于某些急需處理、響應(yīng)的信號，采用一中斷處理方式?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC的技術(shù)規(guī)格與分類 一、PLC的一般技術(shù)規(guī)格 PLC的一般技術(shù)規(guī)格，主要是指PLC所具有的電氣、機械、環(huán)境

21、等方面的規(guī)格，各廠家的項目不同，要求也不同。主要有：1）電源電壓PLC所需要的外接電源電壓，通常分為交流、直流兩種電源。2）允許電壓范圍PLC外接電源電壓所允許的波動范圍，也分交流、直流電源兩種形式。3）消耗功率、沖擊電流、絕緣電阻、抗干擾性、耐沖擊、環(huán)境因素、電源保持時間等。可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC的技術(shù)規(guī)格與分類 二、PLC的基本技術(shù)性能PLC的技術(shù)性能，主要是指PLC所具有的軟、硬件方面一些基本的技術(shù)性能指標。1）輸入、輸出控制方式指在循環(huán)掃描及其他的控制方式，如即時刷新、直接輸出等。2）編程語言指編制用戶程序時所用的語言。3）指令長度一條指令所占的字數(shù)或步數(shù)。4）指令

22、種類PLC具在基本指令、特殊指令的數(shù)量。5）掃描速度一般以執(zhí)行1000步指令所需的時間來衡量，故單位為ms/k步；有時也以執(zhí)行一步時間計，us/步。6）程序容量PLC對用戶程序的最大存儲容量?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC的技術(shù)規(guī)格與分類7）最大I/Q點數(shù)用本體和擴展分別表示在不帶擴展、帶擴展兩種情況下和最大I/Q總點數(shù)。8）內(nèi)部繼電器種類及數(shù)量PLC內(nèi)部有許多軟繼電器，用于存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)，進行計數(shù)、計時等，可供用戶使用，其中一些還給用戶提供特殊功能，以簡化用戶程序的設(shè)計。9）特殊功能模塊特殊功能模塊可完成某一種特殊的專門功能，它們數(shù)量的多少、功能的強弱，常常是衡量P

23、LC產(chǎn)品平高低的一個重要標志。10）模擬量可進行模擬量處理的點數(shù)。11）中斷處理可接受外部中斷信號的點數(shù)及響應(yīng)時間?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC的技術(shù)規(guī)格與分類 三、PLC分類按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類按可應(yīng)用規(guī)模及功能分類按可應(yīng)用規(guī)模及功能分類可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)1、當前市場上的PLC主要分為歐美系和日、韓系；2、主要品牌有日本的OMRON、MITSUBISHI、松下等及歐美的AB、GE、SIEMENS等。3、整體式一般為小型機。例如：MITSUBISHI的FX系列、OMRON的CPM1A系列、SIEMENS的S7-200系列。這種機型普遍存在功能

24、模塊較少、通信功能差的缺點。4、模塊式一般為中、大型機。例如MITSUBISHI的A系列及Q系列、OMRON的C200系列及CJ1系列和CS1系列、GE Fanuc 90-30系列和VersaMax系列等。這些機器在功能模塊的配置及通信功能都得到了很大的改善，但價格都相對要高些。5、當今的PLC越來越向工業(yè)用計算機的方向發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了應(yīng)用Intel Pentium 級的CPU和順控CPU組成的雙CPU系統(tǒng)的PLC，兩個CPU分別負責不同的功能，Pentium CPU只要負責數(shù)據(jù)的處理及通信的處理，而順控CPU主要負責PLC的控制，這樣既不失PLC的穩(wěn)定性，又大大加強了PLC在通信和數(shù)據(jù)處理方

25、面的能力。結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分類模塊式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu)單元式結(jié)構(gòu)單元式結(jié)構(gòu)疊裝式結(jié)構(gòu)疊裝式結(jié)構(gòu)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)單元式結(jié)構(gòu)又叫整體式特點：特點：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、成本低、安裝方便。缺點：缺點：輸入輸出接口數(shù)是固定的，不一定適合具體的控制現(xiàn)場的需要。可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)模塊式結(jié)構(gòu)又叫積木式 特點：特點：把PLC的每個工作單元都制成獨立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通訊模塊等。 缺點：缺點：體積比較大 電源單元DIN導(dǎo)軌CPU單元可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)模塊式按具體的結(jié)構(gòu)方式又分為底板型和無底板型，無底板型具有擴展方便的特點。以下是MIT

26、SUBISHI的A系列、OMRON的C200系列、GE Fanuc 90-30系列（底板型）系列及OMRON的CJ1系列、Schneider(MODICON) M340系列（無底板型）MITSUBISHI Q系列MRON C200系列OMRON CJ1系列可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)目前在水電行業(yè)中，使用較多的還有美國通用公司的GE Fanuc和Modicon公司的Schneider Quantum和Premium系列的PLC產(chǎn)品。下面是GE Fanuc的90-30系列和VersaMax系列。90-30系列PLCVersaMax系列PLCSchneider Quantum系列Schne

27、ider Premium系列可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)超小型超小型64點以下點以下64128點點小小 型型128512點點中中 型型5128192點點大大 型型8192點以上點以上超大型超大型可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)低檔機低檔機中檔機中檔機高檔機高檔機低檔機：以邏輯運算為主，具有計時、計數(shù)、移位等功能中檔機：一般有整數(shù)及浮點運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、PID調(diào)節(jié)、中斷控制及聯(lián)網(wǎng)功能高檔機：具有更強的數(shù)字處理能力，可進行矩陣運算、函數(shù)運算，可完成數(shù)據(jù)管理工作，有很強的通訊能力，可以和其他計算機構(gòu)成分式生產(chǎn)過程綜合控制管理系統(tǒng)可編程序控制器技術(shù)可編程序

28、控制器技術(shù)二、可編程序控制器的硬件系統(tǒng)目錄目錄可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)PLC中央處理器中央處理器存儲器存儲器輸入輸出口輸入輸出口電源電源編程設(shè)備編程設(shè)備可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)中 央 處 理 單 元(CPU)系統(tǒng)存儲器用戶存儲器輸入部件輸出部件外設(shè)接口I/O 擴展口編程器電源可編程序控制器至現(xiàn)場用戶設(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)電源模擬量輸入可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù) 與一般的計算機控制系統(tǒng)一樣，CPU是整個系統(tǒng)的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進行工作。其主要任務(wù)有：控制從編程器鍵入的用戶程序和

29、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)存儲器中；診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等；PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲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)進行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運算等；根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出寄存器表的內(nèi)容，再經(jīng)由輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中型及大型PLC則為雙CPU甚至多CPU系統(tǒng)。PLC所采用的微處理器有三種： (1) 通用微處理器。小型PLC一般使用8位微處理器如8080/8085、68

30、00和Z80等，大中型PLC除使用位片式微處理器外，大都使用16位或32位微處理器。當前不少PLC的CPU已升級到INTEL公司的微處理器產(chǎn)品，有些已采用奔騰(PENTIUM)處理器，如西門子公司的S7-400。采用通用微處理器的優(yōu)點是：價格便宜，通用性強，還可借用微機成熟的實時操作系統(tǒng)和豐富的軟硬件資源。 (2) 單片微處理器(即單片機)。它具有集成度高、體積小、價格低及可擴展性好等優(yōu)點。如INTEL公司的8位MCS-51系列運行速度快，可靠性高，體積小，很適合于小型PLC；16位96系列速度更快，功能更強，適合于大中型PLC使用。 (3) 位片式微處理器。它是獨立于微型機的一個分支，多為雙

31、極型電路，4位為一片，幾個位片級聯(lián)可組成任意字長的微處理器，代表產(chǎn)品有AMD2900系列。PLC中位片式微處理器的主要作用有兩個，一是直接處理一些位指令，從而提高了位指令的處理速度，減少了位指令對字處理器的壓力；二是將PLC的面向工程技術(shù)人員的語言(梯形圖、控制系統(tǒng)流程圖等)轉(zhuǎn)換成機器語言。 模塊式PLC把CPU作為一種模塊，備有不同型號供用戶選擇?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)存儲器 n PLC中存儲器的功能與普通微機系統(tǒng)中的存儲器功能相似，用來存儲系統(tǒng)程序和用戶的程序與數(shù)據(jù)。目前主要采用的系統(tǒng)程序存儲器是指用來存放系統(tǒng)管理、用戶指令解釋及標準程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用等程序的存儲器，常用EP

32、ROM構(gòu)成。用戶存儲器用來存儲用戶編制的梯形圖程序或用戶數(shù)據(jù)。存儲用戶程序的叫用戶程序存儲器，常用EPROM或EEPROM構(gòu)成。存儲用戶數(shù)據(jù)的叫用戶數(shù)據(jù)存儲器，常用RAM構(gòu)成，為防止掉電時信息的丟失，有后備電池作保護?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)I/Q單元按信號的流向分：a、輸入單元，b、輸出單元。 按信號的形式分： a、開關(guān)量I/Q單元，b、模擬量I/Q單元。 按電源分： a、直流型和交流型，b、電壓型和電流型。 按功能分： a、基本I/Q單元，b、特殊I/Q單元?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù) 按鈕按鈕傳感器傳感器行程開關(guān)行程開關(guān)接觸器接觸器發(fā)光管發(fā)光管指示燈指示燈揚聲器揚聲

33、器電磁閥電磁閥可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù) 開關(guān)量輸入接口 直流輸入單元 交流輸入單元 交直流輸入單元n 作用：把現(xiàn)場的開關(guān)量信號變成內(nèi)部處理的標準信號 輸入部件是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場被控對象之間的連接部件，是現(xiàn)場信號進入PLC的橋梁。該部件接收由主令元件、檢測元件來的信號。 主令元件是指由用戶在控制鍵盤(或控制臺)上操作的一切功能鍵，如開機、關(guān)機、調(diào)試或緊急停車等按鍵。主令元件給出的信號稱為主令信號。檢測元件的功能是檢測一些物理量(如行程距離、速度、位置、壓力、流量、液位、溫度、電壓、電流等)在設(shè)備工作進程中的狀態(tài)，并通過輸入部件送入PLC以控制工作程序的轉(zhuǎn)換等。常見的檢測元件有行程

34、開關(guān)、限位開關(guān)、光電檢測開關(guān)、繼電器觸點及其他各類傳感器等。 輸入方式有兩種，一種是數(shù)字量輸入(也稱為開關(guān)量或接點輸入)，另一種是模擬量輸入(也稱為電平輸入)。后者要經(jīng)過模擬/數(shù)字變換部件才能進入PLC。 輸入部件均帶有光電耦合電路，其目的是把PLC與外部電路隔離開來，以提高PLC的抗干擾能力。為了與現(xiàn)場信號連接，輸入部件上設(shè)有輸入接線端子排。為了濾除信號的噪聲和便于PLC內(nèi)部對信號的處理，輸入部件內(nèi)部還有濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號鎖存電路。 各PLC生產(chǎn)廠家都提供了多種形式的I/O部件或模塊，供用戶選用?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù)開關(guān)量輸入單元 開關(guān)量輸入單元（模塊）按信號電源不同分三種

35、類型：a、直流1224Vb、交流100120V或200240Vc、交直1224V 被控對象的現(xiàn)場信號通過開關(guān)、按鈕或傳感器，以開關(guān)量的形式，通過輸入單元送CPU進行處理。信號流向如下圖可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)內(nèi)部電路COM輸入1輸入 nPLC輸入端,開關(guān)類元件工作電流流向光耦合器LEDDC 24V內(nèi)部電源可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)內(nèi)部電路COM輸入1輸入n.上上“”下下“”下下“”上上“”可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù) 開關(guān)量輸出單元 PLC所控制的現(xiàn)場執(zhí)行元件有電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、電熱器、電動機等。 CPU輸出的控制信號，經(jīng)輸出模塊驅(qū)動執(zhí)行元件。如圖所

36、示，其中輸了電路常由隔離電路和功率放大電路組成?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)可編程序控制器技術(shù) 輸出部件也是PLC與現(xiàn)場設(shè)備之間的連接部件，其功能是控制現(xiàn)場設(shè)備進行工作(如電機的啟、停、正/反轉(zhuǎn)，閥門的開、關(guān)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動、移動、升降等)。對于PLC，希望它能直接驅(qū)動執(zhí)行元件，如電磁閥、微電機、接觸器、燈和音響等，因此，輸出部件中的輸出級常是一些大功率器件，如機械觸點式繼電器、無觸點交流開關(guān)(如雙向可控硅)及直流開關(guān)(如晶體三極管)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。1.開關(guān)量輸出接口1.1、繼電器型（交、直流）模塊2.2、晶閘管型 雙向可控硅（交流）3.3、晶體管型（直流）n作用：把內(nèi)部的標準信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)所需的開關(guān)量信號可編程序控制器技術(shù)可編程序控制器技術(shù)繼電器輸