GE-PLC基礎(chǔ)知識整理

PLC基礎(chǔ)知識自動化課程概述培訓(xùn)對象：

集控工程師，集控系統(tǒng)維護人員，集控系統(tǒng)設(shè)計人員。培訓(xùn)目的：

通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員可以掌握PLC的基礎(chǔ)知識，并能夠在此基礎(chǔ)上開發(fā)一些程序。課程目錄模塊內(nèi)容時間第一模塊PLC的基本概念45分鐘第二模塊GEFANUCPLC簡介45分鐘第三模塊GEFANUCPLC指令集(一)繼電器指令90分鐘第四模塊GEFANUCPLC指令集(二)計時器、計數(shù)器90分鐘第五模塊數(shù)學(xué)運算90分鐘第六模塊比較指令45分鐘第七模塊位操作指令45分鐘第八模塊數(shù)據(jù)移動指令45分鐘第九模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令45分鐘一、PLC的基本概念培訓(xùn)目標(biāo)主要內(nèi)容描述PLC的發(fā)展由來介紹PLC的基本結(jié)構(gòu)與性能指標(biāo)闡述PLC的基本工作原理１.PLC的由來２.PLC的定義３.PLC的特點４.PLC的發(fā)展階段５.PLC的分類６.PLC的基本結(jié)構(gòu)７.PLC的工作原理８.PLC的Ｉ／Ｏ系統(tǒng)1.PLC的由來ＧＭ１０條編程方便，現(xiàn)場可修改程序；維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制裝置；數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；成本可與繼電器控制裝置競爭；輸入可以是交流115V；輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等；在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。通用ＧＭ１０條２.PLC的定義PLC(ProgrammableLogicController)，即可編程序邏輯控制器。它采用可編程序的存儲器，用來在內(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、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。３.PLC的特點一、ＰＬＣ的主要特點高可靠性豐富的Ｉ／Ｏ接口模塊采用模塊化結(jié)構(gòu)編程簡單易學(xué)安裝簡單，維修方便二、ＰＬＣ的功能１、邏輯控制２、定時控制３、計數(shù)控制４、步進（順序）控制５、ＰＩＤ控制６、數(shù)據(jù)控制７、通信和聯(lián)網(wǎng)８、其他４.PLC的發(fā)展階段一.早期的PLC(60年代末—70年代中期)二.中期的PLC(70年代中期—80年代中，后期)三.近期的PLC(80年代中、后期至今)５.PLC的分類根據(jù)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品類型、系列分類根據(jù)ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ點數(shù)和存儲器容量分類(biaoge)

１、小型PLC的I/O點數(shù)在256點以下，用戶程序存儲器容量為2K字以下（1K=1024，存儲一個1或0的二進制碼稱為一位，一個字為16位）。

２、中型PLC的I/O點數(shù)在256～2048之間，用戶程序存儲器容量一般為2～8K字。

３、大型PLC的I/O點數(shù)在2048點以上。用戶程序存儲器容量達8K字以上。按照結(jié)構(gòu)分類ＰＬＣ可分為整體式和模塊式。按照ＰＬＣ的功能強弱分配可分為低檔機、中檔機和高檔機。

６.PLC的基本結(jié)構(gòu)

PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，如圖所示：編程器中央處理單元ＣＰＵ輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲器RAM存儲器電源PLC各部分的作用１、CPU診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。采集現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入PLC的寄存器中。逐條讀取指令，完成各種運算和操作。將處理結(jié)果送至輸出端。響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。２、存儲器系統(tǒng)程序存儲器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲器ROM或PROM中，用戶不能更改。用戶存儲器：包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這類存儲器一般由低功耗的CMOS-RAM構(gòu)成，其中的存儲內(nèi)容可讀出并更改。PLC產(chǎn)品手冊中給出的“存儲器類型”和“程序容量”是針對用戶程序存儲器而言的。輸出接口電路：采用光電耦合電路，將CPU處理過的信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動接觸器、電磁閥等外部設(shè)備的通斷電。有三種類型：①繼電器輸出型：為有觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負載或交流負載回路。②晶閘管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負載。③晶體管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負載。ＮＰＮ集電極開路

ＰＮＰ集電極開路４、電源電壓穩(wěn)定可靠220VAC24VDC（電源模塊圖片）５、輸入輸出接口（放電源前面）

若主機單元的I／O點數(shù)不能滿足需要時，可通過此接口用扁平電纜線將I／O擴展單元與主機相連，以增加I／O點數(shù)。PLC的最大擴展能力主要受CPU尋址能力和主機驅(qū)動能力的限制。７.PLC的工作原理PLC：循環(huán)掃描的工作方式

CPU從第一條指令開始按指令步序號作周期性的循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。一個掃描周期主要分為三個階段：輸入采樣階段程序執(zhí)行階段輸出刷新階段用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫讀讀輸入刷新

程序執(zhí)行輸出刷新一個掃描周期輸入采樣PLC的掃描工作過程以ＧＥPLC梯形圖為例，比較下面兩個程序的異同：程序１：程序２：%I1%I1%I1%I1%I1%I1%I1％Ｉ１％Ｍ１％Ｍ１％Ｍ２％Ｍ２％Ｍ３％Ｍ３％Ｍ４％Ｍ４％Ｍ３％Ｍ３％Ｍ２％Ｍ２％Ｍ１％Ｍ１％Ｉ１程序一只用了一次掃描周期，就完成了對％Ｍ４的刷新；程序二要用四次掃描周期，才能完成對％Ｍ４的刷新。８.PLC的Ｉ／Ｏ系統(tǒng)用于連接工業(yè)現(xiàn)場的各個輸入/輸出點與PLC的I/O映象區(qū)之間的對應(yīng)關(guān)系，即給每一個輸入/輸出點以明確的地址確立這種對應(yīng)關(guān)系所采用的方式稱為I/O尋址方式。I/O尋址方式有以下三種：①固定的I/O尋址方式；②開關(guān)設(shè)定的I/O尋址方式；③用軟件來設(shè)定的I/O尋址方式。二、GEFANUCPLC簡介培訓(xùn)目標(biāo)主要內(nèi)容了解GEPLC的產(chǎn)品種類1.GEFANUCSeries90TMMicroPLC簡介2.GEFANUCSeries90TM90-30PLC簡介

3.GEFANUCSeries90TM90-70PLC簡介１.GEFANUCSeries90TMMicroPLC簡介

系列90TMMicroPLC是GEFANUC系列90TMPLC家族的一員。其緊湊的物理設(shè)計，簡易的安裝方式，強大的控制功能，和極具競爭力的價格，可用于許多經(jīng)費緊張，低成本的小規(guī)?？刂茍龊?。（１）

MicroPLC的類型14點Micro；28點Micro；23點Micro（帶2AI/1AO）；14點擴展Micro。１.GEFANUCSeries90TMMicroPLC簡介系列90TMMicroPLC是GEFANUC系列90TMPLC家族的一員。其緊湊的物理設(shè)計，簡易的安裝方式，強大的控制功能，和極具競爭力的價格，可用于許多經(jīng)費緊張，低成本的小規(guī)模控制場合。（１）

MicroPLC的類型14點Micro；28點Micro；23點Micro（帶2AI/1AO）；14點擴展Micro。（２）技術(shù)參數(shù)①CPU14點MicroPLC28點MicroPLC程序執(zhí)行時間1.8ms/K1.0ms/K標(biāo)準(zhǔn)功能塊執(zhí)行時間48μs29μs內(nèi)存容量3K6K內(nèi)存類型RAM、Flash、EEPROM數(shù)據(jù)寄存器2562048內(nèi)部線圈10241024計時/計數(shù)器80600編程語言梯形圖梯形圖串行口1個口RS422：SNP、RTU2個口RS422：SNP、RTU②

I/O電源輸入點數(shù)輸入類型輸出點數(shù)輸出類型IC693UDR00185-265VAC8DI24VDC6繼電器IC693UDR00210-30VDC8DI24VDC6繼電器IC693UDR00385-265VAC8DI85-132VAC685-265VACIC693UDR00585-265VAC16DI24VDC111繼電器24VDCIC693UAL00685-265VAC13DI2AI24VDCAnalog911AQ繼電器24VDCAnalogIC693UAA00785-265VAC16DI85-132VAC1285-265VACIC693UDR01024VDC16DI24VDC111繼電器24VDCIC693UEX01185-265VAC8DI24VDC6繼電器（３）

MicroPLC的特點兩個外置可調(diào)電位器（對其他I/O設(shè)置門限值）；軟件組態(tài)功能（無DIP開關(guān)）；直流輸入可組態(tài)成5KHz的高數(shù)計數(shù)器；直流輸出可組態(tài)成PWM（脈寬調(diào)制19hz~2Khz）信號；28點/23點MicroPLC支持實時時鐘；14點的擴展模塊最多可擴展到84點（28點Micro）和79點（23

點Micro）；23點MicroPLC提供2路模擬量輸入1路模擬量輸出；內(nèi)置RS-422通訊口支持SNP主從協(xié)議、RTU從站協(xié)議；28/23點MicroPLC支持ASCII輸出。（４）

MicroPLC的擴展（５）MicroPLC的通訊RS-422LANRS-422LAN２.GEFANUCSeries90TM90-30PLC簡介（１）

90-30PLC的類型90-30PLC根據(jù)CPU的種類來劃分類型，其CPU類型如下：CPU311、CPU313、CPU323；CPU331；CPU340、CPU341；CPU350、CPU351、CPU352；CPU360……（２）

技術(shù)參數(shù)CPU311CPU313CPU323CPU331CPU340CPU341CPU351CPU352I/O點數(shù)80/160160/320102410244096AI/AO點數(shù)64In-32Out64In-32Out128In-64Out1024In-256Out2048In-256Out寄存器字5121024204899999999用戶邏輯內(nèi)存6K字節(jié)6K字節(jié)16K字節(jié)32K/80K80K程序運行速度18ms/K0.6ms/K0.4ms/K0.3ms/K0.22ms/K內(nèi)部線圈10241024102410244096計時/計數(shù)器170340680>2000>2000高速計數(shù)器有有有有有軸定位模塊有有有有有可編程協(xié)處理器模塊沒有沒有有有有浮點運算無無無無無/有超控沒有沒有有有有后備電池時鐘沒有沒有有有有口令有有有有有中斷沒有沒有沒有有有診斷I/O、CPUI/O、CPUI/O、CPUI/O、CPUI/O、CPU（３）

I/O模塊幾乎所有的I/O模塊都可用在全系列的90-30PLC上。（４）

智能模塊電源模塊GENIUS模塊高數(shù)計數(shù)模塊以太網(wǎng)模塊PROFIBUS模塊通訊協(xié)處理器模塊可編程協(xié)處理器模塊（５）90-30PLC的擴展（無需特殊模塊，底板上帶擴展口）

①本地擴展

②遠程擴展（６）網(wǎng)絡(luò)通訊90-30PLC支持如下網(wǎng)絡(luò)類型：RS-485串行網(wǎng)絡(luò)；Genius網(wǎng)絡(luò)；Profibus網(wǎng)絡(luò)；以太網(wǎng)其他現(xiàn)場工業(yè)總線3.GEFANUCSeries90TM90-70PLC簡介（１）

90-70PLC的類型90-70PLC根據(jù)CPU的種類來劃分類型，其CPU類型如下：CPU731、CPU732；CPU771、CPU772；CPU780；CPU781、CPU782；CPU788；CPU789；CPU790；CPU915、CPU925；CSE784；CSE925；CPX935。（２）

技術(shù)參數(shù)CPU(MHZ)CPU(處理器)I/O點數(shù)AI/AO點數(shù)用戶內(nèi)存浮點運算備注731/732880C1865128K32K無/有771/7721280C18620488K64/512K無/有7801680386DX12K8K可選有熱備冗余7881680386DX3528K206K無三冗余7891680386DX12K8K206K無三冗余7906480486DX212K8K512K有三冗余915/92532/6480486DX/DX212K8K1M有熱備冗余CSE784168038612K8K512K有StateLogicCSE9256480486DX212K8K1M有StateLogicCPX9359680486DX412K8K1M,4M有熱備冗余（３）

智能模塊電源模塊；GENIUS模塊；高數(shù)計數(shù)模塊；以太網(wǎng)模塊；PROFIBUS模塊（VME模塊）；通訊協(xié)處理器模塊；可編程協(xié)處理器模塊。（４）90-70PLC的擴展（需擴展模塊）

90-70PLC的機架不分本地機架和括展機架，其區(qū)分依賴機架上所插的模塊。（插BTM的是主機架，插BRM的是擴展機架）。

（５）90-70PLC支持如下網(wǎng)絡(luò)類型：RS-485串行網(wǎng)絡(luò)；Genius網(wǎng)絡(luò)；Profibus網(wǎng)絡(luò)；以太網(wǎng)其他現(xiàn)場工業(yè)總線三、GEFANUCPLC指令集(一)繼電器指令培訓(xùn)目標(biāo)主要內(nèi)容介紹繼電器觸點和繼電器線圈類型，功能描述１.繼電器觸點２.繼電器線圈

１.繼電器觸點

２.繼電器線圈四、GEFANUCPLC指令集(二)

計時器、計數(shù)器培訓(xùn)目標(biāo)培訓(xùn)內(nèi)容學(xué)習(xí)計時器、計數(shù)器的梯形圖以及動作梯形圖1、延時計時器2、保持延時計時器3、斷電延時計時器4、加計數(shù)器5、減計數(shù)器

1、延時計時器

2、保持延時計時器

3、斷電延時計時器4、加計數(shù)器

當(dāng)計數(shù)端輸入由“0→1”（脈沖信號），當(dāng)前值加“1”，當(dāng)當(dāng)前值等于預(yù)置值時，輸出端置“1”。只要當(dāng)前值大于或等于預(yù)置值，輸出端始終為“1”，而且該輸出端帶有斷電自保功能，在上電時不自動初始化。5、減計數(shù)器

當(dāng)計數(shù)端輸入由“0→1”（脈沖信號），當(dāng)前值減“1”，當(dāng)當(dāng)前值等于“0”時，輸出端置“1”。只要當(dāng)前值小于或等于預(yù)置值，輸出端始終為“1”，而且該輸出端帶有斷電自保功能，在上電時不自動初始化。五、數(shù)學(xué)運算培訓(xùn)目標(biāo)培訓(xùn)內(nèi)容學(xué)習(xí)并掌握數(shù)學(xué)運算指令1、四則運算2、開方3、絕對值4、三角函數(shù)5、對數(shù)與指數(shù)6、角度、弧度轉(zhuǎn)換在I1端為被加數(shù)，I2端為加數(shù)，Q為和，其操作為Q＝I1＋I2

當(dāng)Enable為“1”時（無需上升沿躍變），指令就被執(zhí)行。

當(dāng)Enable端為“1”時，指令正常執(zhí)行時，沒有發(fā)生溢出時，OK端為“1”，除非發(fā)生以下情況：

對ADD來說，(＋￥)＋(－￥)；

對SUB來說，(+￥)－(￥)；

對MUL來說，0×(￥)；

對DIV來說，0/0，1/￥；

I1和（或）I2不是數(shù)字。

1、四則運算求余，以加法為例2、開方求IN端的平方根，當(dāng)Enable為“1”時（無需上升沿躍變），Q端為IN的平方根（整數(shù)部分）。當(dāng)Enable為“1”時，OK端就為“1”，除非發(fā)生下列情況：IN<0；IN不是數(shù)值。3、絕對值求IN端的絕對值，當(dāng)Enable為“1”時（無需上升沿躍變），Q端為為IN的絕對值。當(dāng)Enable為“1”時，OK端就為“1”，除非發(fā)生下列情況：對數(shù)型INT來說，IN是最小值；對數(shù)型DINT來說，IN是最小值；對數(shù)型REAL來說，IN不是數(shù)值。4、三角函數(shù)當(dāng)Enabel端為“1”時（無需上升沿躍變），該指令執(zhí)行如下操作： Q＝SIN(IN)。

其輸入端/輸出端取值范圍如下：

輸入端

輸出端 SIN -263<IN<263 -1<Q<1 COS -263<IN<263 -1<Q<1 TAN -263<IN<263 -∞<Q<+∞ ASIN -1<IN<1 -π/2<Q<+π/2 ACOS -1<IN<1 -π/2<Q<+π/2 ATAN -∞<Q<+∞ -π/2<Q<+π/25、對數(shù)與指數(shù)當(dāng)Enabel端為“1”時（無需上升沿躍變），該指令執(zhí)行如下操作： Q＝LOG10IN

其他指令執(zhí)行如下操作： LN： Q＝LNIN EXP： Q＝eIN

EXPT： Q＝I1I2

（該指令有兩個輸入端I1和I2）

其指令的取值范圍符合函數(shù)的定義域。6、角度、弧度轉(zhuǎn)換當(dāng)Enabel端為“1”時（無需上升沿躍變），該指令執(zhí)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換（角度轉(zhuǎn)弧度或弧度轉(zhuǎn)角度）。六、

比較指令培訓(xùn)目標(biāo)培訓(xùn)內(nèi)容學(xué)習(xí)并掌握GEPLC的比較指令1、普通比較指令2、CMP指令3、Range指令1、普通比較指令

比較I1和I2的值，如滿足指定條件，且當(dāng)Enable為“1”時（無需上升沿躍變），Q端置“1”，否則置“0”。比較指令執(zhí)行如下比較：I1=I2，I1>I2等。當(dāng)Enable為“1”時，OK端即為“1”，除非I1或I2不是數(shù)值。

2、CMP指令比較I1和I2的值，且當(dāng)Enable為“1”時（無需上升沿躍變），如I1>I2，GT端置“1”；I1=I2，EQ端置“1”，I1<I2，LT端置“1”。比較指令執(zhí)行如下比較：I1=I2，I1>I2，I1<I2。當(dāng)Enable為“1”時，OK端即為“1”，除非I1或I2不是數(shù)值。3、Range指令當(dāng)Enable為“1”時（無需上升沿躍變），該指令比較輸入端IN是否在L1和L2所指定的范圍內(nèi)（L1≤IN≤L2或L2≤X≤L1），如條件滿足，Q端置“1”，否則置“0”。當(dāng)Enable為“1”時，OK端即為“1”，除非L1、L2和IN不是數(shù)值。七、位操作指令培訓(xùn)目標(biāo)培訓(xùn)內(nèi)容學(xué)習(xí)并掌握位操作指令1、與、或、非操作2、移位指令（左移、右移指令）3、循環(huán)移位指令4、位測試指令5、位置位（BSET）與位清零（BCLR）指令6、定位指令（BPOS）7、屏蔽比較指令（MSKCMP）

1、與、或、非操作

當(dāng)Enable端為“1”時（無需上升沿躍變），該指令執(zhí)行與操作，其功能如下：該指令最多對256個字（128個雙字）進行“與”操作。當(dāng)Enable端為“1”時，OK端即為“1”。2、移位指令（左移、右移指令）

當(dāng)Enable端為“1”時（無需上升沿躍變），該指令執(zhí)行移位操作，其功能如下：移位前字串內(nèi)容：行移位指令圖示如下：其各參數(shù)取值如下：IN＝Q，B1＝ALW_ON＝1B2＝%M1，N＝3

3、循環(huán)移位指令當(dāng)Enable端為“1”時（無需上升沿躍變），該指令執(zhí)行移位操作，其功能如下：移位前字串內(nèi)容：執(zhí)行循環(huán)移位指令圖示如下：其各參數(shù)取值如下：IN＝Q，N＝34、位測試指令

檢測字串中指定位的狀態(tài)，決定當(dāng)前位是“1”還是“0”，結(jié)果輸出至“Q”。

當(dāng)Enable為“1”時，（無需上升沿躍變），該指令執(zhí)行如下操作：其中：BIT＝5

5、位置位（BSET）與位清零（BCLR）指令

位置位與位清零指令，功能相反，但參數(shù)一致，現(xiàn)以位置位（即置1）指令為例：

當(dāng)Enable為“1”時，（無需上升沿躍變），該指令操作過程如圖所示：

其中：BIT＝5

6、定位指令（BPOS）

搜尋指定字串第一個為“1”的位的位置。當(dāng)Enable為“1”時，（無需上升沿躍變），該指令操作過程如圖所示：

如果，沒有找到“1”，則Q＝0，POS＝0。7、屏蔽比較指令（MSKCMP）

比較兩個字串相應(yīng)的每個位的值是否一致。

八、

數(shù)據(jù)移動指令培訓(xùn)目標(biāo)培訓(xùn)內(nèi)容學(xué)習(xí)并掌握數(shù)據(jù)移動指