PLC(張明波)--第二章論述課件

1、第2章可編程序控制器概論2.1PLC的發(fā)展、分類(lèi)及應(yīng)用 2.2結(jié)構(gòu)和工作原理 2.3技術(shù)性能指標(biāo) 2.4編程語(yǔ)言 本章內(nèi)容包括：l PLC的發(fā)展、分類(lèi)及應(yīng)用l結(jié)構(gòu)及工作原理l主要技術(shù)性能指標(biāo)l常用編程語(yǔ)言返回本章首頁(yè)2.1PLC的發(fā)展、分類(lèi)及應(yīng)用 2.1.1產(chǎn)生 2.1.2定義2.1.3發(fā)展 2.1.4特點(diǎn) 2.1.5分類(lèi) 2.1.6應(yīng)用 返回本章首頁(yè)2.1.1. PLC的產(chǎn)生 隨著社會(huì)的進(jìn)步，工業(yè)的發(fā)展，控制對(duì)象越來(lái)越多，其邏輯關(guān)系也越來(lái)越復(fù)雜，用繼電器組成的控制系統(tǒng)就會(huì)變得非常龐大，從而造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定和造價(jià)昂貴。主要表現(xiàn)在：當(dāng)某個(gè)繼電器損壞、甚至繼電器的某觸點(diǎn)接觸不良都會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行；

2、繼電器本身并不太貴，但控制柜內(nèi)元件的安裝和接線(xiàn)工作量極大，造成系統(tǒng)價(jià)格偏高；產(chǎn)品需要不斷地更新?lián)Q代，生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)不斷地作相應(yīng)的調(diào)整。但對(duì)龐大的系統(tǒng)而言，日常維護(hù)已很難，再作調(diào)整難度更大。解決問(wèn)題的設(shè)想 鑒于以上問(wèn)題，1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司(General Motors)向傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)： 設(shè)想是否能用一種新型的控制器，引入這種控制器后可使龐大的系統(tǒng)減小，并且能方便地進(jìn)行修改、調(diào)整。按照這個(gè)宗旨，該公司向外公開(kāi)招標(biāo)，提出如下十大指標(biāo)： GE公司公開(kāi)招標(biāo)的十大指標(biāo)：. 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)改程序；. 維護(hù)方便，最好是插件式 ；. 可靠性高于繼電器控制柜；. 體積小于繼電器控

3、制柜；. 成本低于繼電器控制柜；. 可將數(shù)據(jù)直接輸入計(jì)算機(jī) ；. 輸入可以是市電(AC110v)；. 控制程序容量 4KB；. 輸出可驅(qū)動(dòng)市電2A以下的負(fù)荷，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥 ；. 擴(kuò)展時(shí)，原有的系統(tǒng)僅作少許更改。 結(jié)果這次招標(biāo)引起了工業(yè)界的密切注視，吸引了不少大公司前來(lái)投標(biāo)，最后DEC公司一舉中標(biāo)，并于1969年研制成功第一臺(tái)PC，當(dāng)時(shí)命名為PC(Programmable Controller)。這臺(tái)PLC投運(yùn)到汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)后，取得了極為滿(mǎn)意的效果，引發(fā)了效仿的熱潮，從此PLC技術(shù)得以迅猛的發(fā)展。2.1.2 PLC的定義及其術(shù)語(yǔ) 1. 定義 可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)

4、境條件下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 NEMA 1987年作的定義 美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)（NEMA）1987年作的定義如下：“它是一種帶有指令存儲(chǔ)器、數(shù)字或模擬I/O接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置?！?. PLC PC 之爭(zhēng)PC (Programmable Controller)PC (Personal Computer)PLC (Programmable Logic Controller

5、)3. 常用術(shù)語(yǔ) 點(diǎn)數(shù) 指能夠輸入 / 輸出開(kāi)關(guān)量、模擬量的總個(gè)數(shù)。一般是4或8的倍數(shù)。 掃描周期 是指PLC執(zhí)行系統(tǒng)監(jiān)控程序、用戶(hù)程序、I/O刷新一次所用的時(shí)間。它直接反映PLC的響應(yīng)速度，因此是PLC的重要指標(biāo)之一，其單位是ms/kw (kb)。 2.1.3發(fā)展 1. 發(fā)展及現(xiàn)狀 2. 發(fā)展趨勢(shì) （1）與計(jì)算機(jī)聯(lián)系密切 （2）發(fā)展多樣化 （3）模塊化 （4）網(wǎng)絡(luò)與通信能力增強(qiáng) （5）多樣化與標(biāo)準(zhǔn)化 （6）工業(yè)軟件發(fā)展迅速 返回本節(jié)2.1.4特點(diǎn) 1. 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2.程序可變、具有柔性 3.編程簡(jiǎn)單、使用方便 4.功能強(qiáng)大 、完善5.組合靈活、擴(kuò)充方便6.減少了工作量 7.體積小

6、、重量輕、環(huán)境要求低 8.成本低、水平高 返回本節(jié)1、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 故障原因設(shè)備故障原 因外部環(huán)境、溫度、灰塵、有害氣體的影響由I/O線(xiàn)、電源線(xiàn)等引入的干擾振動(dòng)、沖擊引起的器件損壞等輻射干擾電磁干擾存儲(chǔ)器信息的丟失、出錯(cuò)內(nèi)部元器件的老化、失效程序錯(cuò)誤運(yùn)行進(jìn)入死循環(huán)解決方法硬件常規(guī)手段 ：優(yōu)質(zhì)元器件 ，合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 隔離 ：I/O電路光電隔離，無(wú)電氣回路的聯(lián)接點(diǎn) 濾波 ：對(duì)供電系統(tǒng)及輸入回路采用模擬量濾波和數(shù)字濾波屏蔽 ：導(dǎo)電、導(dǎo)磁性能良好的材料 ，防電磁波輻射的干擾 增強(qiáng)電源的適應(yīng)性 ：開(kāi)關(guān)電源 采用模塊式結(jié)構(gòu) ：一旦某模塊有故障，能迅速更換解決方法軟件設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT (看門(mén)狗

7、) 系統(tǒng)軟件對(duì)用戶(hù)軟件自動(dòng)進(jìn)行檢查 掉電保護(hù) 自檢 2 程序可變、具有柔性 生產(chǎn)工藝或設(shè)備改變后，在原設(shè)計(jì)的PLC功能備用量夠用的情況下，可不變PLC的硬件，只要改編控制程序即可。 這點(diǎn)就充分體現(xiàn)了PLC具有繼電器控制系統(tǒng)所不具備和無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。故PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，還在柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMC)、工廠自動(dòng)化(FA)中被大量采用。 3 編程簡(jiǎn)單、使用方便 PLC采用與繼電器控制邏輯圖非常接近的“梯形圖”進(jìn)行編程，這種編程方法既具備傳統(tǒng)控制線(xiàn)路的易懂易編，清晰直觀優(yōu)點(diǎn)，又顧及了多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣和微機(jī)應(yīng)用水平，易于被大眾接受，因此受到普遍歡迎，這種面向生產(chǎn)的編

8、程方法與目前微機(jī)控制中常用的匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言編程相比，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。 為進(jìn)一步優(yōu)化編程，PLC還針對(duì)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)了諸如步進(jìn)順控指令、移位指令、鼓形控制器等功能性指令，減少編程工作量，加快了開(kāi)發(fā)速度。 4 功能完善 現(xiàn)代的PLC還具有數(shù)字量及模擬量的輸入輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序檢測(cè)、功率驅(qū)動(dòng)、聯(lián)網(wǎng)通信、人機(jī)對(duì)話(huà)、自檢、記錄和顯示等功能，使控制系統(tǒng)的水平大大提高，功能更加完善。 5 組合靈活、擴(kuò)充方便 PLC除摸塊化外，還具有各種擴(kuò)充單元，I/O點(diǎn)數(shù)及各種I/O方式、I/O量均可選擇，可以方便地適應(yīng)不同的控制對(duì)象。6 減少了工作量 由于PLC是采用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能的，而

9、繼電器控制采用硬接線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這就減少了設(shè)計(jì)、施工的工作量。同時(shí)，PLC能事先進(jìn)行摸擬調(diào)試并且具有很強(qiáng)的監(jiān)視功能，所以系統(tǒng)的調(diào)試、檢修、維護(hù)的工作量得到大大地減少。 7 體積小、重量輕、環(huán)境要求低 由于PLC是專(zhuān)為工控而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)固、體積小巧、功能齊全，能直接投運(yùn)在惡劣的工作環(huán)境。 一般PLC的功能若用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，需用3至4個(gè)1.8m高的大繼電器控制柜。8 成本低、水平高 PLC功能強(qiáng)大，使得控制系統(tǒng)的費(fèi)用大量降低。 PLC具有易修改性、高可靠性、易擴(kuò)展性、易維護(hù)性，降低了日常運(yùn)行的檢修、維修工作量。 PLC安裝調(diào)試方便，開(kāi)發(fā)、調(diào)試周期短，從而降低了設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、安裝、

10、調(diào)試的工作量。PLC靠軟件編程實(shí)現(xiàn)控制功能，硬件及其備件均具有通用性，也減少了采購(gòu)的時(shí)間和費(fèi)用。體積小、功能強(qiáng)，所以占地少、耗電小，每年節(jié)省的電費(fèi)就可將投資收回。 PLC是一種專(zhuān)用工控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了智能控制，從而使得控制水平上了新臺(tái)階，并且具有聯(lián)網(wǎng)功能，很易構(gòu)成綜合控制系統(tǒng)。 2.1.5分類(lèi) 1. 從結(jié)構(gòu)上可編程序控制器從結(jié)構(gòu)上可分為整體式和模塊式。2. 從規(guī)模上按PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)可分為小型、中型和大型。 返回本節(jié)2.1.6應(yīng)用 1. 工業(yè)1）開(kāi)關(guān)量控制，如邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序等；2）模擬量控制，部分PLC或功能模塊具有PID控制功能，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制；3）監(jiān)控，用PLC可構(gòu)成數(shù)據(jù)采集和處

11、理的監(jiān)控系統(tǒng)；4）建立工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，為適應(yīng)復(fù)雜的控制任務(wù)且節(jié)省資源，可采用單級(jí)網(wǎng)絡(luò)或多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。2. 其他行業(yè)可編程序控制器在其他行業(yè)的應(yīng)用也日益廣泛：在國(guó)防和民用，如建筑，環(huán)保，家用電器等。返回本節(jié)2.2結(jié)構(gòu)和工作原理2.2.1結(jié)構(gòu) 2.2.2工作原理 返回本章首頁(yè)2.2.1結(jié)構(gòu) PLC專(zhuān)為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。圖2.1為一典型PLC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一. 中央處理單元 中央處理單元（CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片上。 CPU的主要功能：(1)控制用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)的接

12、收和存儲(chǔ)(2)用掃描的方式通過(guò)I/O部件接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中(3)診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等(4)根據(jù)運(yùn)算結(jié)果,更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容,再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制,制表或數(shù)據(jù)通信等功能二. 存儲(chǔ)器 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器(1)系統(tǒng)管理程序(2)用戶(hù)指令解釋程序(3)標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用 用戶(hù)程序存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)器 (I/O映像存儲(chǔ)器) PLC的I/O部分，因用戶(hù)的需求不同有各種不同的組合方式 開(kāi)關(guān)量I/O模塊模擬量I/O模塊數(shù)字量I/O模塊高速計(jì)數(shù)模塊精確定時(shí)模塊快速響應(yīng)模塊中斷控制模塊PID模塊位置控制模塊軸向定位模

13、塊通信模塊。 以下我們?cè)敿?xì)介紹三. 輸入輸出單元 開(kāi)關(guān)量I/O模塊(部分) (1)開(kāi)關(guān)量輸入模塊開(kāi)關(guān)量輸入模塊的作用： 接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)、控制命令等，如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕等，并且將此開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能接收和處理的數(shù)字量信號(hào)。 開(kāi)關(guān)量輸出模塊的作用： 將經(jīng)過(guò)CPU處理過(guò)的結(jié)果轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量信號(hào)送到被控設(shè)備的控制回路去，以驅(qū)動(dòng)閥門(mén)執(zhí)行器、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)器和燈光顯示等設(shè)備。開(kāi)關(guān)量I/O模塊的特性 僅有通、斷兩種狀態(tài)；用發(fā)光二極管在面板上顯示。 輸入電壓等級(jí) 、 464點(diǎn)/模塊； 外部引線(xiàn)連接在模塊面板的接線(xiàn)端子上； （有些模塊使用插座型端子板，在不拆去外部連線(xiàn)的情況下，可迅速地更換模塊，便于

14、安裝、檢修） 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的幾種型式（1） 開(kāi)關(guān)量輸入模塊圖2.2 直流輸入電路圖開(kāi)關(guān)量輸入模塊的幾種型式（1） 開(kāi)關(guān)量輸入模塊圖2.3交流輸入電路圖通常PLC的輸入類(lèi)型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。圖2.2和圖2.3分別為一種型號(hào)PLC的直流和交流輸入接口電路的電路圖，采用的是外接電源。圖2.2描述了一個(gè)輸入點(diǎn)的接口電路。其輸入電路的一次電路與二次電路用光耦合器相連，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸入電路和一次電路接通，上面的發(fā)光管用于對(duì)外顯示，同時(shí)光耦合器中的發(fā)光管使三極管導(dǎo)通，信號(hào)進(jìn)入內(nèi)部電路，此輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位由0變?yōu)?。即輸入映像寄存器的對(duì)應(yīng)位由

15、0變?yōu)?。(2)開(kāi)關(guān)量輸入模塊的主要技術(shù)指標(biāo) 輸入電壓：指PLC外接電源的電壓值。 輸入點(diǎn)數(shù)：指輸入模塊開(kāi)關(guān)量輸入的個(gè)數(shù)。 AC 頻率：指輸入電壓的工作頻率，一般為5060Hz。 輸入電流：指開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，流入模塊內(nèi)的電流。 一般為510mA。 輸入阻抗：指輸入電路的等效阻抗。 ON 電壓：指邏輯“1”之電壓值，開(kāi)關(guān)接通時(shí)為“1”。 OFF電壓：指邏輯“0”之電壓值，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)為“0”。 OFFON的響應(yīng)時(shí)間：指開(kāi)關(guān)由斷通時(shí)，導(dǎo)致內(nèi)部邏輯 由“0”“1”的變化時(shí)間。 ONOFF的響應(yīng)時(shí)間：指開(kāi)關(guān)由通斷時(shí)，導(dǎo)致內(nèi)部邏輯 由“1”“0”的變化時(shí)間。 內(nèi)部功耗：指整個(gè)模塊所消耗的最大功率。 繼電器輸出

16、晶體管輸出可控硅輸出(2).開(kāi)關(guān)量輸出模塊每個(gè)輸出點(diǎn)均有：LED發(fā)光管、隔離元件（光電管 / 繼電器)、功率驅(qū)動(dòng)元件輸出保護(hù)電路繼電器輸出J+1000.02uf負(fù)載(a) 繼電器輸出J24v負(fù)載(b) 晶體管輸出晶體管輸出0.01uf470(c) SSR/可控硅輸出負(fù)載可控硅輸出輸出模塊的主要技術(shù)指標(biāo)有： 工作電壓：指輸出觸點(diǎn)所能承受的外部負(fù)載電壓。 最大通斷能力 ：指輸出觸點(diǎn)在一定的電壓下，能通過(guò)的最大電流 。漏電流 ：指當(dāng)輸出點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)(邏輯“O”)，觸點(diǎn)所流過(guò)的最大電流?；芈窋?shù) ：等于公共點(diǎn)的個(gè)數(shù)。獨(dú)立式模塊，等于輸出點(diǎn)數(shù)。接通壓降OFFON響應(yīng)時(shí)間 ONOFF響應(yīng)時(shí)間 內(nèi)部功耗同輸入模塊

17、 輸出模塊按外部接線(xiàn)方式分有： 匯點(diǎn)式：輸出有1個(gè)公共點(diǎn)，各輸出點(diǎn)屬同一個(gè)回路，共用1個(gè)電源。獨(dú)立式：輸出無(wú)公共點(diǎn)，各輸出點(diǎn)回路不同，可以使用不同電壓等級(jí)的電源。 (a) 匯點(diǎn)式(b) 獨(dú)立式圖2-5開(kāi)關(guān)量輸出模塊接線(xiàn)方式COM模擬量I/O模塊 模擬量I/O模塊常用的有：A/D、D/A、熱電偶 / 熱電阻輸入等幾種模塊。 數(shù)字量I/O模塊 常用的有TTL電平I/O模塊、撥碼開(kāi)關(guān)輸入模塊、LED/LCD/CRT顯示控制模塊、打印機(jī)控制模塊等。 高速計(jì)數(shù)模塊 精確定時(shí)模塊 精確定時(shí)模塊是智能模塊，能脫離PLC進(jìn)行精確的定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到后會(huì)給出信號(hào)讓PLC檢測(cè)。 快速響應(yīng)模塊 中斷控制模塊PID調(diào)節(jié)

18、模塊位置控制模塊軸向定位模塊通信模塊四、編程工具 簡(jiǎn)易編程器圖形編程器 用專(zhuān)用編程軟件在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)上實(shí)現(xiàn)編程功能 五、電源 電源是PLC最重要的部分之一，是正常工作的首要條件。當(dāng)電網(wǎng)有強(qiáng)烈波動(dòng)遭強(qiáng)干擾時(shí)，輸出電壓要保持平穩(wěn)。因此在PLC的電源中要加入許多穩(wěn)壓抗擾措施，如浪涌吸收器、隔離變壓器、開(kāi)關(guān)電源技術(shù)等。 2.2.2工作原理,一. 循環(huán)掃描PLC采用循環(huán)掃描工作方式，這個(gè)工作過(guò)程一般包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶(hù)程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過(guò)程如圖2.4所示。圖2.4中當(dāng)PLC方式開(kāi)關(guān)置于RUN（運(yùn)行）時(shí)，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開(kāi)關(guān)置于STOP（停止）時(shí)，

19、不執(zhí)行后3個(gè)階段，此時(shí)可進(jìn)行通信處理，如對(duì)PLC聯(lián)機(jī)或離線(xiàn)編程。圖2.4 工作原理圖可編程序控制器的輸入處理、執(zhí)行用戶(hù)程序和輸出處理過(guò)程的原理如圖2.5所示。PLC執(zhí)行的五個(gè)階段，稱(chēng)為一個(gè)掃描周期，PLC完成一個(gè)周期后，又重新執(zhí)行上述過(guò)程，掃描周而復(fù)始地進(jìn)行。圖2.5程序執(zhí)行原理圖舉例I/O狀態(tài)表點(diǎn) 狀態(tài)X00 0Y00 0Y01 0Y02 0Y00Y01Y02輸入端子輸出端子KA3HLKA1KA2Y00Y01Y02Y01X00Y01用戶(hù)程序LD Y01OUT Y00LD X00OUT Y00LD Y01OUT Y02I/O刷新程序執(zhí)行圖2-7 掃描過(guò)程示意圖X00SB1已知，第0掃描周期中：

20、I/O點(diǎn)狀態(tài)被刷新為: X00 (0) 0 Y00 (0) 0 Y01 (0) 0 Y02 (0) 0用戶(hù)程序是按梯形圖，從頭開(kāi)始由左右，由上下，逐條執(zhí)行，每個(gè)掃描周期程序執(zhí)行的結(jié)果是： Y00 ( N )= Y01 ( N-1 ) Y01 ( N )= X00 ( N ) Y02 ( N )= Y01 ( N ) 狀態(tài)分析 由前面分析知：Y00 ( N )= Y01 ( N-1 ) Y01 ( N )= X00 ( N ) Y02 ( N )= Y01 ( N ) 周期號(hào)X00 Y00 Y01 Y0200000112130400111111 0 00 0 0狀態(tài)表X00在后面的掃描周期中，呈

21、現(xiàn)出右表中的狀態(tài)：若第0掃描周期中，I/O點(diǎn)狀態(tài)被刷新為:X00 (0) 0Y00 (0) 0 Y01 (0) 0Y02 (0) 0二、掃描周期的計(jì)算方法 掃描周期的長(zhǎng)短，對(duì)PLC系統(tǒng)的性能有一定的影響，例如較長(zhǎng)的掃描時(shí)間對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的精確性均會(huì)產(chǎn)生不利的影響。 掃描時(shí)間ms產(chǎn)生的不利影響10內(nèi)部0.01s時(shí)鐘脈沖不起作用100內(nèi)部0.1s時(shí)鐘脈沖不起作用200內(nèi)部0.2s時(shí)鐘脈沖不起作用6500超過(guò)WDT定時(shí)值，迫使CPU停機(jī)掃描周期的計(jì)算公式：掃描周期（T）= 內(nèi)部處理時(shí)間 + 通信服務(wù)時(shí)間 + 輸入刷新時(shí)間 + 用戶(hù)程序時(shí)間+ 輸出刷新時(shí)間內(nèi)部處理時(shí)間：是固定的（2.6m

22、s）。 通信服務(wù)時(shí)間：如有，也是固定的外設(shè)部件：0.8mS（MAX）網(wǎng)絡(luò)模塊：8 mS（MAX）輸入刷新時(shí)間：將接在輸入端子上元件的狀態(tài)讀入，并保存在“輸入狀態(tài)表” (I/O映像存儲(chǔ)器)中所耗費(fèi)的時(shí)間。 （ 0.07 mS / 8點(diǎn) ）用戶(hù)程序時(shí)間：取決于程序的長(zhǎng)度和指令的種類(lèi) 輸出刷新時(shí)間：將“輸出狀態(tài)表” (I/O映像存儲(chǔ)器)中的內(nèi)容輸出到接口電路中所耗費(fèi)的時(shí)間。（ 0.04 mS / 8點(diǎn) ） 以O(shè)MRON C200H PLC為例 例1 C200H PLC配置：4個(gè)8點(diǎn)輸入模塊+2個(gè)16點(diǎn)輸入模塊O、 5個(gè)8點(diǎn)輸出模塊+2個(gè)16點(diǎn)輸出模塊、程序5K個(gè)地址(且僅使用LD、OUT指令，其執(zhí)行

23、時(shí)間分別為0.75、1.13s)解：當(dāng)編程器要在上面運(yùn)行時(shí)： T = 2.6+0.8 + (0.75+1.13) / 2 5.120 + 0.07 8 + 0.04 9 = 9.1 ms 若沒(méi)有外設(shè)： T = 2.6 + (0.75+1.13) / 25.120 + 0.07 8 + 0.049 = 8.3 ms 三、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間 PLC系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)有效后，到輸出元件動(dòng)作所需要的時(shí)間。所以系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短與系統(tǒng)的掃描周期、輸入響應(yīng)時(shí)間、輸出響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。 例如圖2-8，如當(dāng)SB接通有效后，直到與Y00對(duì)應(yīng)的輸出元件有效輸出的時(shí)間即為該系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間 X00Y00Y00X00圖2

24、-8 描述系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間接線(xiàn)原理圖SB系統(tǒng)最小響應(yīng)時(shí)間 若PLC在一次輸入刷新前，輸入點(diǎn)能建立起有效輸入信號(hào)；該信號(hào)通過(guò)輸入刷新進(jìn)入I/O狀態(tài)表；經(jīng)掃描周期中程序的處理，得到的輸出結(jié)果存入I/O狀態(tài)表；經(jīng)輸出刷新， 將I/O狀態(tài)表中的信號(hào)刷新到輸出點(diǎn)；直到內(nèi)部輸出元件 (J , SSR , T)給出有效的輸出為止。這種響應(yīng)時(shí)間為系統(tǒng)最小響應(yīng)時(shí)間。最小響應(yīng)時(shí)間 = 輸入響應(yīng)時(shí)間 + 輸出響應(yīng)時(shí)間 + 1個(gè)周期的掃描時(shí)間 。 I刷新 系統(tǒng)用戶(hù)程序掃描周期掃描周期 輸入響應(yīng)延時(shí) 輸出響應(yīng)延時(shí)最小響應(yīng)時(shí)間外輸入(SB)輸入點(diǎn)(100)輸出元件(a) 最小響應(yīng)時(shí)序 O刷新最小響應(yīng)時(shí)序系統(tǒng)最大響應(yīng)時(shí)間 若在

25、輸入刷新剛完成后，輸入點(diǎn)才建立起有效的輸入信號(hào)，則必須：在下一周掃描周期的輸入刷新時(shí)才能將這一信號(hào)寫(xiě)入I/O狀態(tài)表；經(jīng)掃描周期中程序的處理，得到的輸出結(jié)果存入I/O狀態(tài)表；經(jīng)輸出刷新， 將I/O狀態(tài)表中的信號(hào)刷新到輸出點(diǎn)；直到內(nèi)部輸出元件 (J , SSR , T)給出有效的輸出為止。這種響應(yīng)時(shí)間為系統(tǒng)的最大響應(yīng)時(shí)間。 最大響應(yīng)時(shí)間 = 輸入響應(yīng)時(shí)間 + 輸出響應(yīng)時(shí)間 + 2個(gè)周期的掃描時(shí)間輸入點(diǎn)(100) 輸入響應(yīng)延時(shí)輸出元件 輸出響應(yīng)延時(shí)最大響應(yīng)時(shí)間(b) 最大響應(yīng)時(shí)序I刷新 系統(tǒng)用戶(hù)程序掃描周期掃描周期O刷新最大響應(yīng)時(shí)序輸入響應(yīng)時(shí)間為1.5ms ；輸出響應(yīng)時(shí)間15ms ；掃描周期10ms

26、。 系統(tǒng)最小響應(yīng)時(shí)間 = 1.5 + 15 + 1 10= 26.5 ms 系統(tǒng)最大響應(yīng)時(shí)間 = 1.5 + 15 + 2 10= 36.5 ms 例如：其響應(yīng)延遲時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)2個(gè)多掃描周期，可達(dá)幾十ms。以上分析表明： 從外部輸入觸點(diǎn)動(dòng)作有效到內(nèi)部輸出元件(繼電器、晶體管、可控硅)的有效輸出。這點(diǎn)對(duì)一般的應(yīng)用場(chǎng)合無(wú)關(guān)緊要；但是，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，這么大的延時(shí)是不允許的！此時(shí)，應(yīng)考慮選用智能化的快速響應(yīng)I/O模塊，或選用更高速的PLC機(jī)型。四. 與計(jì)算機(jī)的異同 相同點(diǎn)：（1）基本結(jié)構(gòu)相同 （2）程序執(zhí)行原理相同 不同點(diǎn)： 兩者的不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在工作方式上。五. 與繼電接觸器的異同 相同點(diǎn)：圖形

27、結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系相同。 不同點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)原理不同（2）工作方式不同返回本節(jié)2.3技術(shù)性能指標(biāo) 1. 外形尺寸 2. 輸入輸出點(diǎn)數(shù) 3. 機(jī)器字長(zhǎng) 4. 速度5. 指令系統(tǒng)6. 存儲(chǔ)器容量7. 擴(kuò)展性8. 通信功能 返回本章首頁(yè)2.4編程語(yǔ)言2.4.1 編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介2.4.2 梯形圖使用的符號(hào)、概念及注意事項(xiàng)返回本章首頁(yè)2.4.1 編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介一、梯形圖 它是由原繼電器控制系統(tǒng)演變而來(lái)，與電氣邏輯控制原理圖非常相似，形象、直觀實(shí)用，是PLC的主要編程語(yǔ)言，絕大多數(shù)PLC均具有這種編程語(yǔ)言，下一節(jié)將對(duì)此作重點(diǎn)介紹。二、助記符 助記符也稱(chēng)語(yǔ)句表達(dá)式，它與計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言很相似，但比匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)單得多。

28、PLC簡(jiǎn)易編程器沒(méi)有梯形圖編程功能，必須把梯形圖翻譯成助記符指令后再輸入PLC。微型、小型PLC常采用這種方法，故助記符也是一種用得最多的編程語(yǔ)言。助記符是用若干個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表PLC的某種操作功能。各PLC生產(chǎn)廠家使用的助記符不盡相同。 三、布爾表達(dá)式 它是一種找出輸入量、輔助量(內(nèi)部元件)、輸出量之間關(guān)系，用布爾表達(dá)式或邏輯方程表達(dá)出來(lái)的編程方法?，F(xiàn)今有少部分PLC采用這種編程方法，它配有專(zhuān)用的布爾表達(dá)式編程器。 布爾表達(dá)式編程法也是一種較好的編程方法，若沒(méi)有專(zhuān)用編程器，采用此法先找出系統(tǒng)的布爾表達(dá)式組，然后再轉(zhuǎn)換成梯形圖編程。 四、功能塊圖 ( Function block dia

29、gram ) 這是一種建立在布爾表達(dá)式之上的圖形語(yǔ)言。實(shí)質(zhì)上是一種將邏輯表達(dá)式用類(lèi)似于“與”、“或”、“非”等邏輯電路結(jié)構(gòu)圖表達(dá)出來(lái)的圖形編程語(yǔ)言。 這種編程語(yǔ)言及專(zhuān)用編程器也只有少量PLC機(jī)型采用。例如西門(mén)子公司的S5系列PLC采用STEP編程語(yǔ)言，它就有功能塊圖編程法。五、功能表圖 ( Function chart ) 也稱(chēng)順序功能表圖 (Sequence Function chart )，簡(jiǎn)稱(chēng)SFC 。 它是一種位于前述4種編程語(yǔ)言之上的一種圖形語(yǔ)言，用來(lái)編制較為復(fù)雜的順序控制程序。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)用梯形圖作程序設(shè)計(jì)，存在如下問(wèn)題： 設(shè)計(jì)方法很難掌握且設(shè)計(jì)周期長(zhǎng) 裝置投運(yùn)后維護(hù)、修改困

30、難。 用功能表圖描述PLC所要完成的控制功能，然后再據(jù)此利用具有一定規(guī)則的技巧畫(huà)出梯形圖。這種用法，因?yàn)橛泄δ鼙韴D易學(xué)易懂、描述簡(jiǎn)單清楚、設(shè)計(jì)時(shí)間少等優(yōu)點(diǎn)。 六、高級(jí)語(yǔ)言 功能表圖在PLC編程過(guò)程中的用法：2.4.2 梯形圖使用的符號(hào)、概念及注意事項(xiàng) 前面曾講過(guò)，梯形圖與繼電器邏輯圖的設(shè)計(jì)思想是一致的，具體表達(dá)方式有點(diǎn)區(qū)別。PLC的梯形圖使用的是“軟元件”(I點(diǎn)、O點(diǎn)、內(nèi)部輔助繼電器、計(jì)數(shù)器等)。是PLC 存儲(chǔ)器中的某一位，由軟件(用戶(hù)程序)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，使用和修改靈活方便。靠硬接線(xiàn)組成邏輯運(yùn)算的繼電器控制線(xiàn)路是無(wú)法與之相比的。 一、梯形圖中的符號(hào)、概念 母線(xiàn)：梯形圖的兩側(cè)各有1垂直的公共母線(xiàn)(Bus bar) ，母線(xiàn)之間是觸點(diǎn)和線(xiàn)圈 觸點(diǎn) ：PLC內(nèi)部的I/O繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位寄存的常開(kāi)/閉觸點(diǎn)，都用表3-2所示的符號(hào)表示，通常用字母數(shù)字串或 I/O地址標(biāo)注。觸點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是讀存儲(chǔ)器中某1位，其邏輯狀態(tài)與