第講 可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)

第3講可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)3.1概述3.2可編程序控制器的基本組成3.3可編程序控制器的工作原理3.4可編程序控制器的性能指標(biāo)3.5可編程序控制器的分類3.1概述可編程序控制器通常也可簡(jiǎn)稱為PC，但由于個(gè)人計(jì)算機(jī)也簡(jiǎn)稱為PC,為便于區(qū)別,簡(jiǎn)稱為PLC。可編程序控制器是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械、冶金、能源、化工、石油、交通、電力等領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,PLC技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化控制三大技術(shù)(PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析)支柱之一。1.可編程序控制器的定義“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(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)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)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)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)”。1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)2.通用性強(qiáng),使用方便3.程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,容易理解和掌握4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短5.體積小,重量輕6.適應(yīng)性強(qiáng)2.可編程序控制器的特點(diǎn)

根據(jù)有關(guān)資料：①作為目前國(guó)內(nèi)控制市場(chǎng)上的主流控制器，在高達(dá)31億的PLC市場(chǎng)總需求中，國(guó)產(chǎn)PLC不到整個(gè)市場(chǎng)份額1％。②在按照I/O數(shù)量劃分的市場(chǎng)總量中，小型PLC（256點(diǎn)以下）的市場(chǎng)巨大，占據(jù)市場(chǎng)總額的64％，而國(guó)產(chǎn)PLC的市場(chǎng)貢獻(xiàn)恰恰就在小型PLC的市場(chǎng)中。現(xiàn)在,PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域,PLC技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)共同構(gòu)成了工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。3.可編程序控制器的發(fā)展方向目前PLC發(fā)展方向主要有兩個(gè):一是朝著小型化、簡(jiǎn)易、廉價(jià)化、方向發(fā)展。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,促進(jìn)了PLC向緊湊型發(fā)展,體積減小,價(jià)格降低,可靠性不斷提高。二是朝著大型、高速、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,這將使PLC功能更強(qiáng),可靠性更高,使用更方便,適用面更多功能方向發(fā)展。大型的PLC一般為多微處理器系統(tǒng),有較大的存儲(chǔ)能力和功能強(qiáng)勁的輸入/輸出接口。3.2可編程序控制器的基本組成

可編程序控制器的硬件組成PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分：PLC的硬件組成包括中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、輸入/輸出(I/O)接口、編程設(shè)備、通信接口、電源和其他一些電路組成。

1.中央處理單元中央處理單元(CPU)是PLC的核心部件,整個(gè)PLC的工作過(guò)程都是在中央處理器的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的,它的主要任務(wù)是在系統(tǒng)程序的控制下,完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等，然后根據(jù)用戶所編制的應(yīng)用程序的要求去處理有關(guān)數(shù)據(jù),最后再向被控對(duì)象送出相應(yīng)的控制(驅(qū)動(dòng))信號(hào)。圖3-1PLC的硬件基本結(jié)構(gòu)圖存儲(chǔ)福器是輸PL絞C用侮來(lái)存適放系紅統(tǒng)程鋤序、螞用戶怕程序嘗、邏映輯變吧量及斃運(yùn)算恰數(shù)據(jù)木的單干元。墊存儲(chǔ)關(guān)器的排類型跌有可球讀/燥寫(xiě)操費(fèi)作的袋隨機(jī)咱存儲(chǔ)混器R貓AM攻和只桶讀存責(zé)儲(chǔ)器捉RO圍M、設(shè)PR梯OM獵、E投PR允OM盡和E獵EP隙RO姨M。炊在P弓LC素中，似PL月C的繩軟件得系統(tǒng)拿由系圣統(tǒng)程朵序和糾用戶蛇程序貞組成孕。2.挺存儲(chǔ)械器輸入甩/輸越出(泡I/聲O)紫是P家LC伍和工混業(yè)控暖制現(xiàn)絕場(chǎng)各鍬類信烈號(hào)連抖接的誓部件踏。P刷LC黎通過(guò)芽輸入盯接口繳把工誦業(yè)現(xiàn)磁場(chǎng)的誓狀態(tài)帶信息粥讀入異,輸襯入部敵件接闖收是置從開(kāi)馬關(guān)、懇按鈕此、繼閱電器季觸點(diǎn)勵(lì)和傳裂感器館等輸燭入的岡現(xiàn)場(chǎng)嫂控制鹽信號(hào)寺,通妻過(guò)用踐戶程罵序的串運(yùn)算襖與操坡作,楊對(duì)輸務(wù)入信瓜號(hào)進(jìn)彼行濾咸波、捎隔離名、電塌平轉(zhuǎn)蝴換等迫,把監(jiān)輸入園信號(hào)祖的邏耗輯值蹲準(zhǔn)確竊、可利靠地故傳入熱PL冠C內(nèi)售部。狼并將蘇這些換信號(hào)麥轉(zhuǎn)換奪成中邀央處喝理器匪能接浙收和垂處理趟的數(shù)鑒字信汽號(hào)，撤把結(jié)辜果通穩(wěn)過(guò)輸災(zāi)出接捧口輸滅出給陽(yáng)執(zhí)行受機(jī)構(gòu)道。PL祝C通蔑過(guò)輸視出接羅口，蓬接收搞經(jīng)過(guò)協(xié)中央損處理垃器處娘理過(guò)不的輸歌出的耍數(shù)字地信號(hào)敵,并辯把它望轉(zhuǎn)換渴成被同控制在設(shè)備云或顯迷示裝背置所霧能接緒收的晚電壓反或電膊流信嫩號(hào),能從而桃驅(qū)動(dòng)鄰接觸燦器、行電磁偏閥和貧指示硬器件咱等。PL杯C的勁等效奸電路摟圖圖輛5-腐2所時(shí)示。3.輪輸入毛/輸拼出接渴口3—語(yǔ)2青PL龜C的緣瑞等效貫電路電源祝部件口是把催交流山電轉(zhuǎn)促換成具直流餓電源棟的裝網(wǎng)置,市它向國(guó)PL幅C提盤(pán)供所冰需要繳的高棗質(zhì)量通直流注電源蘿?？陕窬幊虊趴刂苿┢麟姼窗ダǜ骱斯ぷ饔矄卧獟旯╇娔堑拈_(kāi)哪關(guān)穩(wěn)憐壓電殲源和俘掉電裁保護(hù)絨電源船（一屬般為祖電池豆）。PL么C電末源與都普通歲電源都相比麗穩(wěn)定森性好等、抗竹干擾條能力惹強(qiáng)。獄許多顯PL放C還孕向外飛提供絮DC翁2衡4V范穩(wěn)壓強(qiáng)電源描，用穩(wěn)于對(duì)謠外部墾傳感德器供畏電。4.抗電源夠模塊編程帳器是旋PL絕C必羅不可乞少的鋤重要住外圍辱設(shè)備枝。它疤的主浪要作臉用是寶進(jìn)行肝編輯光、輸湖入用桶戶程旨序、胖檢查華、調(diào)柄試、肆修改安，用停來(lái)監(jiān)靠視P令LC霜的工廳作狀野態(tài)。允也可僅在線揮監(jiān)控威PL爐C內(nèi)典部狀無(wú)態(tài)和筍參數(shù)捕，與批PL需C進(jìn)竹行人妨機(jī)對(duì)首話。友它是襪開(kāi)發(fā)港、應(yīng)誕用、響維護(hù)敲PL骨C不施可缺母少的閉設(shè)備必。5.宰編程鹿器其它象接口布包括犧外存曬儲(chǔ)器絡(luò)接口鄰、B膏EP辛PR飄OM曲寫(xiě)入超器接展口、告A/厲D轉(zhuǎn)鋸換接叨口、糟D/腹A轉(zhuǎn)隊(duì)換接棋口、摟遠(yuǎn)程隆通信亮接口蠢、與餃計(jì)算澇機(jī)相孔連的值接口行、打腔印機(jī)終接口重、與議CR凡T相禁連的工接口惹等。6.爐其它械接口可編距程序視控制節(jié)器的興軟件禿組成可編齒程序肺控制傷器的既軟件抹有系毒統(tǒng)程師序和雪用戶依程序撥.(1鋸)系直統(tǒng)程層序PL醒C的呆系統(tǒng)藥程序檔有三據(jù)種類純型。1）少系統(tǒng)舞程序涼是完瘋成系桃統(tǒng)命霞令解瞇釋、囑功能氧子程楊序調(diào)揪用、踏管理污、監(jiān)共控、分邏輯度運(yùn)算楊、通兄信、橡各種恒參數(shù)秘設(shè)定愈、診左斷等殖功能濤。2）眨系統(tǒng)俘程序冊(cè)由P陡LC雖的制缸造廠身家編遮寫(xiě)的鞭，在汗PL夠C使晨用過(guò)爺程中辯不會(huì)腦變動(dòng)糧，它攜和P斥LC邁的硬迷件組獵成有溝關(guān)，陡它關(guān)夜系到晉PL添C的柿性能井。3）含系統(tǒng)獸程序顛由非制造短廠家虜直接烤固化煮在只夢(mèng)讀存送儲(chǔ)器淋RO故M、跌PR纏OM柳或E叛PR先OM偽中，么用戶沒(méi)不能液訪問(wèn)渠和修準(zhǔn)改。(2閣)用禮戶程境序用戶應(yīng)存儲(chǔ)孫器是對(duì)指使努用者泥根據(jù)點(diǎn)工程假現(xiàn)場(chǎng)渡的生諸產(chǎn)過(guò)梨程和銜工藝?guó)P要求彩編寫(xiě)偵的控洋制程繡序，肚是P綿LC船應(yīng)用夢(mèng)于工飯業(yè)控莖制的憶一個(gè)遼重要奸環(huán)節(jié)點(diǎn)。主白要用粘于存止放用煮戶按遮控制梨要求立所編幫制的饅程序排，可艘通過(guò)說(shuō)編程哈器進(jìn)旨行必蛙要的龜修改吹。P守LC抄的編柏程語(yǔ)堆言多筒種多漁樣，仙不同尚的P貝LC嶄廠家嚼，不喉同系撒列P塵LC丈采用必的編寨程語(yǔ)往言不澡盡相帽同。通信變與擴(kuò)源展接汁口的匪連接確實(shí)例3.好3寬可減編程釀序控獲制器徐的工叔作原亡理掃描兇工作慈方式PL施C采譜用循撓環(huán)掃夸描工趙作方薪式，損為了霜連續(xù)巷地完項(xiàng)成P察LC候所承缸擔(dān)的趟掃描紐奉工作歡,系悲統(tǒng)必手須重等復(fù)執(zhí)辟行依速一定染的順欲序完劣成循流環(huán)掃松描工棉作方抬式，訴每重籌復(fù)一蜻次的壘時(shí)間頭稱為志一個(gè)凱掃描齒周期呆。由晃于P停LC盟掃描財(cái)速度轟很快柴,輸咸入掃返描和章輸出恥刷新識(shí)的周俯期時(shí)疲間通邁常為枯3m頸s左宿右,變而程瞧序執(zhí)孝行時(shí)即間可螞根據(jù)寫(xiě)程序湯的長(zhǎng)郵度不勒同而耗不同將。P膚LC度一個(gè)坐掃描橋周期箱通常囑為1設(shè)0-規(guī)10漂0m浮s,吳對(duì)一漆般工余業(yè)被跨控對(duì)榨象來(lái)彈說(shuō),矩掃描晚過(guò)程漲幾乎淡是與點(diǎn)輸入遇同時(shí)肯完成童的。迫如圖存5-凳3所鞏示。圖3江-3費(fèi)PL外C循戚環(huán)掃垂描工東作過(guò)籃程1.盒PL扮C工英作的競(jìng)?cè)齻€(gè)狂階段（1牲）輸曠入采習(xí)樣階勉段（2水）程駐序執(zhí)野行階懲段（3稼）輸僵出處啦理階距段工作車過(guò)程4.省四訴個(gè)過(guò)揪程PL慕C工往作的珠這四高個(gè)過(guò)恭程都去是在舟輸入坊掃描鍵過(guò)程谷之后凍進(jìn)行亂的。（1喜）系刃統(tǒng)自株監(jiān)測(cè)塞。檢家查程尋序執(zhí)驢行過(guò)信程，姨程序庫(kù)執(zhí)行壯是否如正確踏,如手果超貨時(shí)則扶會(huì)停其止中昨央處葛理器蔬的工單作。（2盡）與邀編程驗(yàn)器交陣換信樂(lè)息,慰這個(gè)獎(jiǎng)過(guò)程購(gòu)，只肥有使降用編淘程器餃輸入斧和調(diào)末試程朗序時(shí)除才執(zhí)局行。（3捎）與押數(shù)字碼處理傾器交逆換信嘗息,迎這討個(gè)過(guò)泉程，窯也只范有在黨PL殿C中異配置悲有專遞用數(shù)詢字處饒理器框時(shí)才遞執(zhí)行親。（4瘋）網(wǎng)眨絡(luò)通設(shè)信,這這個(gè)貞過(guò)程夕，也裙只有黃當(dāng)P罰LC刺配置勒有網(wǎng)希絡(luò)通塑信模怕塊時(shí)淘,應(yīng)拖與通詢信對(duì)繳象進(jìn)卻行數(shù)挪據(jù)交岸換。3.昆4可槽編程凱序控愈制器竭的主尚要懶性能帝指標(biāo)在對(duì)礦PL些C性盟能進(jìn)恢行描求述時(shí)掛,經(jīng)相常用扇到位厘、數(shù)簡(jiǎn)字、頸字節(jié)寧及字控等術(shù)碰語(yǔ)。位指葉二進(jìn)勢(shì)制的加一位魯,僅埋有0兄、1匙兩種睛取值再。一養(yǎng)個(gè)位兇對(duì)應(yīng)保PL續(xù)C一吳個(gè)繼聽(tīng)電器孟,某燥位的下?tīng)顟B(tài)災(zāi)為0冤或1載,分辰別對(duì)滲應(yīng)繼爆電器旬線圈狗斷電泰或通代電。4位長(zhǎng)二進(jìn)釣制數(shù)唇構(gòu)成趕一個(gè)掩數(shù)字箭,這轉(zhuǎn)個(gè)數(shù)攏字可招以是菌00列00末-1廚00曉1(膚十進(jìn)遣制)嫁,也恨可以映是0倉(cāng)00旬0～持11綠11格(十童六進(jìn)鐮制)歐。2個(gè)跟數(shù)字苦或8傘位二垮進(jìn)制裳數(shù)構(gòu)縣成一箱個(gè)字暴節(jié)。2個(gè)寨字節(jié)逮構(gòu)成街一個(gè)榴字。妻在P次LC虜術(shù)語(yǔ)就中,再字稱釣為通斬道。忘一個(gè)棗字含槐16飯位,驅(qū)或者轉(zhuǎn)說(shuō)一廈個(gè)通法道含卸16離個(gè)繼萄電器淚。1.浮編程梳語(yǔ)言絕種類PL摟C常叉用的激編程至語(yǔ)言兩有梯花形圖惕語(yǔ)言蹦、語(yǔ)華句表唯語(yǔ)言焰、流湊程圖死語(yǔ)言滑及某鐮些高御級(jí)語(yǔ)量言等破，使窩用最獲多的逃是前珍兩者塔。2.覽存儲(chǔ)膨容量小型近機(jī)內(nèi)路存為智1K色到幾災(zāi)K，飽中型選機(jī)為縱幾K孕至幾榜百K極，大男型機(jī)摸幾百沿K至出2M煙字節(jié)虛。3.朱輸入強(qiáng)輸出弦（I宵/O永）總軍點(diǎn)數(shù)輸入鼻輸出聲（I繭/O黑）點(diǎn)嗎數(shù)越暮多，素控制勉規(guī)模律就越鍛大。致目前功輸入積輸出案點(diǎn)數(shù)為8嶺～1把43徒36點(diǎn)料。4.擋掃描餓速度目前踏更快簽的能昂達(dá)到朗0.旬75切ms紙/K替字邏膨輯運(yùn)稈算程掠序。5.返PL其C內(nèi)筑部繼剖電器壘的種邁類有如痰輸入橋繼電宴器、障輸出并繼電測(cè)器、棵輔助訊繼電掀器、買定時(shí)識(shí)器、鉗計(jì)數(shù)認(rèn)器、貨特殊碰繼電襪器、沙數(shù)據(jù)浙寄存工器、歇狀態(tài)厭繼電炊器等毫。6.賄擴(kuò)展翠能力大部?jī)龇諴府LC面用I腥/0己擴(kuò)展匪單元逼進(jìn)行汗I/導(dǎo)O點(diǎn)敏數(shù)的首擴(kuò)展瓜。7.瀉工作韻環(huán)境工作綠環(huán)境脂的溫項(xiàng)度0莖～5泉0oC1.訊按輸?shù)淙?玻輸出及點(diǎn)數(shù)述分類（1佩）超目小型押PL菊C：輸入君輸出口（I程/O重）點(diǎn)姜數(shù)在衡64上點(diǎn)以幼下,用戶書(shū)程序疑存儲(chǔ)鄉(xiāng)豐器容掏量通念常在堡1～箭2K單B。（2泊）小杰型P鼻LC蚊：魄輸入撲輸出撥（I靈/O君）點(diǎn)辰數(shù)在軋64紫～2銹56師之間任,僅用戶移程序冊(cè)存儲(chǔ)寫(xiě)器容公量通短常在難2～懷4K戚B。（3杠）中林型P曠LC午：侄輸入堤輸出滑點(diǎn)數(shù)垮在2蛙56授～5疑12似點(diǎn)之驗(yàn)間,億用戶蔽程序凡存儲(chǔ)搬器容義量通少常在癢2～棋8K城字。（4躁）大希型P雄LC雁：蒸入輸?shù)瓿鳇c(diǎn)詞數(shù)在鐘51倉(cāng)2鋒～8葉19政2之訂間，歌用戶郵程序馳存儲(chǔ)薦器容企量通部常在賢8K不～6爹4K犁B。（5佳）超眉大型智PL弟C緩：入贈(zèng)輸出錄點(diǎn)數(shù)城在8刃19槍2以憶上，月用戶嚇程序談器容葉量大諷于6揪4K宇B，禽目前穗已有敘I/匪O點(diǎn)棟數(shù)達(dá)暈14福33梢6點(diǎn)圣的超裳大型己PL偷C，咬使用薪32痰位微額處理跟器。3.昆5可閥編程咽序控月制器壯的分羊類2．緣瑞按結(jié)延構(gòu)形淹式分吹類（1攀）整圖體式兄：整嚼體式曉PL越C是落將電牽源、止CP影U、美存儲(chǔ)癥器、準(zhǔn)I/垃O接扎口安端裝在秋同一榜機(jī)體聞內(nèi),喇具有蝴結(jié)構(gòu)書(shū)緊湊糠、體賣積小哨、重攀量輕淚、價(jià)胸格低廉。一濱般小脆型P咐LC亞常采點(diǎn)用這塘種結(jié)敞構(gòu)。（2咽）?；謮K式燙：模認(rèn)塊式聯(lián)PL時(shí)C是進(jìn)將P哪LC蜘各部詢分分榨成若搖干個(gè)低單獨(dú)鍵的模頃塊，首如電插源模蓋塊、譜CP杏U模拳塊、威輸入蒸模塊稼、輸賊出模蛙塊等愉。用俱戶可掃根據(jù)煮需要榮選配獅不同渾模塊限組成罩一個(gè)積系統(tǒng)截,滅構(gòu)成眉不同蜘控制妙規(guī)模掏和功宮能的剩PL典C,肺一雄