PLC基本原理培訓(xùn)

PLC技術(shù)培訓(xùn)主講人：藺瑞斌

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傳真/p>

職稱：高級(jí)工程師

電話/p>

1精選2021版課件

講課內(nèi)容介紹第一部分：PLC知識(shí)及工作原理

第三部分：具體介紹幾種PLC

西門子：S7-300/400

施耐德：Quantum系列

第二部分：PLC故障查找方法

2精選2021版課件基本內(nèi)容：

PLC簡(jiǎn)介、基本功能、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、工作方式。難點(diǎn)：

工作方式、掃描時(shí)間。

重點(diǎn)：

定義、基本功能、工作方式。第一部分：PLC知識(shí)及工作原理3精選2021版課件第一節(jié)PLC基礎(chǔ)知識(shí)一、PLC的產(chǎn)生與歷史二、可編程控制器的定義三、PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)四、PLC的特點(diǎn)五、PLC的基本功能六、PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較4精選2021版課件一、PLC的產(chǎn)生與歷史世界上第一臺(tái)PLC

1969年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司（GE）的要求研制成功。

背景：

1968年美國(guó)通用汽車公司（GE），為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。5精選2021版課件設(shè)計(jì)思想：

吸取繼電器和計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)☆繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改、查找和排除故障困難，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差，但簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜；☆計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好，但編程困難；☆采用面向控制過程、面向問題的“自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。（梯形圖）6精選2021版課件案例：

達(dá)拉特發(fā)電廠#1～#4機(jī)，以前鍋爐控制系統(tǒng)是采用繼電器控制的，控制柜多，體積大，接線復(fù)雜，不易更改，尤其是排除故障困難。后來(lái)經(jīng)過改造，將其整合到DCS控制系統(tǒng)里，體積變小，接線簡(jiǎn)單，易于更改，一般的故障，可以通過DCS系統(tǒng)的故障自診斷功能找到故障原因。

7精選2021版課件◆70年代初期：

僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）◆70年代中期：

微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能◆80年代以后：隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能。8精選2021版課件近年來(lái)PLC發(fā)展迅速

PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價(jià)格比高、高可靠性的特點(diǎn)，已成為自動(dòng)化工程的核心設(shè)備。PLC成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。

PLC成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。9精選2021版課件定義：

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。在草案中對(duì)可編程控制器定義如下：

“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，用來(lái)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，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)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)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)”。二、可編程控制器的定義10精選2021版課件三、PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制了第一臺(tái)PLC，從此PLC發(fā)展迅猛。

我國(guó)改革開放后，美國(guó)AB、GE、MODICON、TI，日本OMRON、三菱、富士，德國(guó)西門子等廠家的產(chǎn)品不斷進(jìn)入我國(guó)，并在各行各業(yè)的工控系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。11精選2021版課件PLC三大流派歐洲：德國(guó)的西門子(SIEMENS)、AEG及法國(guó)的TE公司美國(guó)：A-B（Allen-Bradly）(其產(chǎn)品約占美國(guó)PLC市場(chǎng)50％的份額。)、GE（GeneralElectric）、莫迪康(MODICON)公司、德州儀器(T1)公司、歌德(Gould)公司、西屋公司日本：三菱電機(jī)（MitsubishiElectric）、歐姆龍（OMRON）、FUJI（日本主要發(fā)展中小型PLC，在世界小型PLC市場(chǎng)上，日本產(chǎn)品約占有70％的份額。在中國(guó)，OMRON產(chǎn)品的銷量居首位。）

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還有韓國(guó)、臺(tái)灣等PLC產(chǎn)品；現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)了系列化的國(guó)產(chǎn)PLC，其價(jià)格相對(duì)低廉，性價(jià)比較高。12精選2021版課件西門子PLC外形圖2006-3-313

S7-200系列PLCS7-300系列PLCS7-400系列PLC13精選2021版課件

ABPLC外形圖2006-3-314

MicroLogix系列PLCSLC-500系列PLCPLC-5系統(tǒng)PLCControlLogix系列PLCCompactLogix系列PLCFlexLogix系列PLC14精選2021版課件施耐德PLC外形圖2006-3-315

Twido系列PLCAtrium系列PLCPremium系統(tǒng)PLCQuantum系列PLCM340系列PLC15精選2021版課件

三菱PLC外形圖2006-3-316

Q系列PLCFX2N系列PLCFX1N系列PLCFX1S系列PLC16精選2021版課件歐姆龍PLC外形圖C200H系列PLCCPM1A、CPM2A系列PLC17精選2021版課件PLC的國(guó)內(nèi)外狀況

1974年我國(guó)開始仿制美國(guó)的第二代PLC產(chǎn)品，但因元器件質(zhì)量和技術(shù)問題等原因未能推廣。直到1977年，我國(guó)才研制出第一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的PLC，并開始批量生產(chǎn)和應(yīng)用于工業(yè)過程的控制。主要廠家有：北京和利時(shí)，科迪納，張前蘇。洛陽(yáng)易達(dá)，無(wú)錫信捷，南京嘉華，蘭州全志，廣州科賽恩，中山智達(dá)，恒日等。18精選2021版課件19精選2021版課件

（1）向高速度、大存儲(chǔ)容量方向發(fā)展（CPU處理速度nS級(jí)；內(nèi)存2M字節(jié)）（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性（超大型和超小型）（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化（硬件、軟件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、與現(xiàn)場(chǎng)總線兼容的I／0（5）加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信的能力（6）控制的開放和模塊化的體系結(jié)構(gòu)OMAC（openModularArchitectureforControl）PLC的發(fā)展趨勢(shì)20精選2021版課件不同PLC品牌之間的通訊

在我們國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，主要的PLC品牌有：西門子、AB、施耐德、GE、歐姆龍、三菱等，其中在西門子PLC內(nèi)部，常用ProfibusDP進(jìn)行通訊；在ABPLC內(nèi)部，常用ControlNet進(jìn)行通訊；在施耐德ModiconQuantumPLC內(nèi)部，常用ModbusPlus。其實(shí)在每一種PLC內(nèi)部，都有以太網(wǎng)通訊，用于PLC與上位機(jī)進(jìn)行通訊，距離遠(yuǎn)的話，需要經(jīng)過光纖轉(zhuǎn)換。但是，如果是不同品牌的PLC，需要用Modbus通訊，做成主從站通訊方式。21精選2021版課件PLC授權(quán)定義：授權(quán)是組織運(yùn)作的關(guān)鍵，它是以人為對(duì)象，將完成某項(xiàng)工作所必須的權(quán)力授給部屬人員。即主管將處理用人、用錢、做事、交涉、協(xié)調(diào)等決策權(quán)移轉(zhuǎn)給部屬，不只授予權(quán)力，且還托付完成該項(xiàng)工作的必要責(zé)任。組織中的不同層級(jí)有不同的職權(quán)，權(quán)限則會(huì)在不同的層級(jí)間流動(dòng)，因而產(chǎn)生授權(quán)的問題。授權(quán)是管理人的重要任務(wù)之一。有效的授權(quán)是一項(xiàng)重要的管理技巧。

PLC授權(quán)就是PLC廠家借用人們管理的這種思想，去銷售自己的軟件和硬件。其實(shí)PLC要想正常運(yùn)行，必須得到PLC廠家的授權(quán)。22精選2021版課件PLC授權(quán)分注冊(cè)序列碼和硬件狗注冊(cè)序列碼：將PLC編程軟件安裝以后，需要注冊(cè)授權(quán)才可以正常使用，注冊(cè)時(shí)輸入我們從PLC供應(yīng)那里獲得的注冊(cè)序列碼。硬件狗：需要獲得的硬件狗，插到PLC模塊上，PLC才可以正常工作

，像西門子CP341模塊上硬件狗。

插入Dongle之前

插入Dongle之后

硬件狗（Dongle）

23精選2021版課件PLC設(shè)備驗(yàn)收時(shí)需要提交的資料（1）源程序（包括注釋說明），以光盤形式提供；（2）源程序控制原理圖；（3）PLC編程軟件的授權(quán)（注冊(cè)序列號(hào)或硬件狗）；（4）提供電氣操作說明書。

24精選2021版課件

就全世界自動(dòng)化市場(chǎng)的過去、現(xiàn)在和可以預(yù)見的未來(lái)而言，PLC仍然處于一種核心地位。在最近出現(xiàn)在美國(guó)、歐洲和國(guó)內(nèi)有關(guān)探討PLC發(fā)展的論文中，這個(gè)結(jié)論是眾口一詞的，盡管對(duì)PLC的未來(lái)發(fā)展有著許多不同的意見。

近年來(lái)PLC的市場(chǎng)銷售一直堅(jiān)挺；PC控制有了引人注目的進(jìn)展，但畢竟只能對(duì)高端的PLC產(chǎn)品形成競(jìng)爭(zhēng)；小型、超小型PLC的發(fā)展勢(shì)頭令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。

25精選2021版課件

通用性強(qiáng)，使用方便功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)控制程序可變具有很好的柔性編程方法簡(jiǎn)單，容易掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修工作少.極為方便?？刂瞥绦蜃兓奖?具有很好的柔性。體積小、重量輕、功耗低

四、PLC的特點(diǎn)26精選2021版課件五、PLC的基本功能1邏輯控制功能2定時(shí)控制功能3計(jì)數(shù)控制功能4步進(jìn)控制功能5數(shù)據(jù)處理功能6回路控制功能7通訊聯(lián)網(wǎng)功能8監(jiān)控功能9停電記憶功能10故障診斷功能27精選2021版課件PLC應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)控制28精選2021版課件1邏輯控制功能

邏輯控制功能是PLC最基本功能之一,是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，可取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機(jī)控制、多機(jī)群控和自動(dòng)生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實(shí)例。例如：機(jī)床電氣控制、起重機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)和包裝機(jī)械的控制、注塑機(jī)控制、電梯控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、家用電器(電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等)自動(dòng)裝配線控制、汽車、化工、造紙、軋鋼自動(dòng)生產(chǎn)線控制等。29精選2021版課件2定時(shí)控制功能

定時(shí)控制功能是PLC的最基本功能之一。

PLC中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值(定時(shí)時(shí)間)可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。同時(shí)PLC還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖，用于準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制。

30精選2021版課件3計(jì)數(shù)控制功能

計(jì)數(shù)控制功能是PLC的最基本功能之一。

PLC為用戶提供許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)(計(jì)數(shù)值到)，利用該狀態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改。傳感器旋轉(zhuǎn)編碼器變頻器等計(jì)數(shù)輸入輸入復(fù)位00000000010000231精選2021版課件5數(shù)據(jù)處理功能

PLC大部分都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換譯碼編碼等操作。中、大型PLC數(shù)據(jù)處理功能更加齊全，可完成開方、PID運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等操作，還可以和CRT、打印機(jī)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示和打印。32精選2021版課件8監(jiān)控功能

PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。利用編程器或監(jiān)視器，操作人員可以對(duì)PLC有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器，可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變PLC內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)整和維護(hù)提供了極大的方便。33精選2021版課件9停電記憶功能

PLC內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲(chǔ)器中的信息能夠長(zhǎng)期保存。利用某些記憶指令，可以對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持PLC斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。

PLC電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。34精選2021版課件10故障診斷功能

PLC可以對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)中止運(yùn)行。

PLC的故障自診斷功能，大大提高了PLC控制系統(tǒng)的安全和可維護(hù)性。35精選2021版課件六、PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較

PLC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成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改變程序并改動(dòng)少量的接線端子，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變。從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被PLC所取代。與工業(yè)計(jì)算機(jī)比較工業(yè)控制機(jī)控制要求開發(fā)人員具有較高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)和微機(jī)軟件編程的能力。PLC采用了采用面向控制過程、面向問題的“自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用，便于推廣應(yīng)用。PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有更高的可靠性。在模型復(fù)雜、計(jì)算量大且較難、實(shí)時(shí)性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長(zhǎng)。36精選2021版課件第二節(jié)PLC基本原理2.1PLC內(nèi)部硬件框圖及各部分作用2.2PLC工作過程特點(diǎn)及主要性能指標(biāo)2.4

PLC分類37精選2021版課件2.1PLC內(nèi)部硬件框圖及各部分作用2.1.1

PLC的組成

PLC由四部分組成：中央處理單元（CPU板）、輸入輸出（I/O）部件和電源部件。38精選2021版課件PLC的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似：是一種以微處理器為核心的、用于控制的特殊計(jì)算機(jī)PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分PLC的硬件：中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源等PLC的軟件：系統(tǒng)程序和用戶程序39精選2021版課件2.1.2

PLC內(nèi)部主要部件功能1.

PLC中的CPU作用及分類CPU的作用：按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。歸納起來(lái)主要有以下五個(gè)方面：1）接收并存儲(chǔ)編程器或其它外設(shè)輸入的用戶程序或數(shù)據(jù)2）診斷電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等3）接收并存儲(chǔ)從輸入單元（接口）得到現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)4）逐條讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)器中的用戶程序，將運(yùn)算結(jié)果存入存儲(chǔ)器5）根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位和輸出內(nèi)容，通過輸出接口實(shí)現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能40精選2021版課件PLC中常采用的CPU有三類：

1)通用微處理器（如Z80、8086、80286等）2)單片微處理器（如8031、8096等）3)位片式微處理器(如AMD29W等)小型PLC：大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC：大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；

大型PLC：大多采用高速位片式微處理器（32位）；

小型PLC為單CPU系統(tǒng)；中、大型PLC則大多為雙CPU或多CPU系統(tǒng)；對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，一個(gè)為字處理器，一般采用8位、16位或32位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。41精選2021版課件存儲(chǔ)器的作用：

PLC中，存儲(chǔ)器主要用于系統(tǒng)程序、用戶程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的類型：①可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM②只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM、EPROM、E2PROM2.系統(tǒng)程序存貯器42精選2021版課件4.輸入/輸出接口（I/O模塊）輸入/輸出接口通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接通道。PLC輸入接口-----用戶設(shè)備需輸入PLC的各種控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)以及其它一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量(要通過模數(shù)變換進(jìn)入機(jī)內(nèi))等，通過輸入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理單元能夠接收和處理的信號(hào)，用這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。PLC輸出接口-----路將中央處理單元送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。43精選2021版課件◆I/O接口的作用：電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力，通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。I/O接口的類型：開關(guān)量輸入/輸出接口模擬量輸入/輸出接口44精選2021版課件◆輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)：PLC的I/O點(diǎn)數(shù)是指PLC的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的總和。I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過PLC的I/O擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。45精選2021版課件5.PLC編程器及作用

編程器的作用：是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。

它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的設(shè)備。46精選2021版課件6.PLC中的電源及作用PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，以提供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。因此，對(duì)于電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。電源的容量。47精選2021版課件◆PLC配有各種通信接口與外部設(shè)備連接

與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來(lái)與PLC連接，組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？刂婆c計(jì)算機(jī)連接，組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，控制與管理相結(jié)合與人機(jī)界面（觸摸屏）連接與智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。與編程器連接48精選2021版課件PLC主機(jī)1號(hào)擴(kuò)展機(jī)主機(jī)PLCA）近程擴(kuò)展方式1號(hào)近程擴(kuò)展機(jī)2號(hào)擴(kuò)展機(jī)遠(yuǎn)程從站擴(kuò)展機(jī)遠(yuǎn)程從站PLCPLCPLCPLCPLCB）遠(yuǎn)程擴(kuò)展方式C）連網(wǎng)方式PLC的擴(kuò)展構(gòu)成49精選2021版課件A）近程擴(kuò)展方式50精選2021版課件B）遠(yuǎn)程擴(kuò)展方式51精選2021版課件C）連網(wǎng)方式52精選2021版課件編程器

編程器是PLC最常用的外設(shè)，也是PLC中唯一不需要通過功能模塊而直接與總線相聯(lián)接的外設(shè)。它通過主機(jī)上的編程器接口直接與主機(jī)相連。編程器上有一個(gè)方式選擇開關(guān)，用于控制PLC主機(jī)的工作方式。53精選2021版課件掌上電腦編程器

可編程終端

54精選2021版課件高檔可編程終端

55精選2021版課件8、其它功能模塊功能模塊

模擬量輸入模塊（即A/D模塊）模擬量→數(shù)字量模擬量輸出模塊（即D/A模塊）數(shù)字量→模擬量動(dòng)態(tài)輸入/輸出模塊自帶動(dòng)態(tài)掃描功能溫度傳感器模塊溫度→模擬量→數(shù)字量高速計(jì)數(shù)模塊高頻脈沖信號(hào)PID模塊遠(yuǎn)程I/O模塊擴(kuò)展I/O點(diǎn)的距離通訊模塊與其它PLC、微機(jī)、互連網(wǎng)通訊56精選2021版課件系統(tǒng)程序:

系統(tǒng)程序，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用、管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能。

系統(tǒng)程序，由PLC的制造廠家編寫的，在PLC使用過程中不會(huì)變動(dòng)，它和PLC的硬件組成有關(guān)，它關(guān)系到PLC的性能。

系統(tǒng)程序，由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。2.1.4PLC的軟件系統(tǒng)1系統(tǒng)程序；2用戶程序；3編程語(yǔ)言57精選2021版課件◆用戶程序:用戶程序是用戶根據(jù)控制對(duì)象生產(chǎn)工藝及控制的要求而編制的應(yīng)用程序。它是由PLC控制對(duì)象的要求而定的。為便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在EPROM中?，F(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。58精選2021版課件PLC的編程語(yǔ)言

在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，PLC的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富，功能也不斷提高。程序的表達(dá)方式基本有四種：梯形圖、指令表、邏輯功能圖和高級(jí)語(yǔ)言。梯形圖是當(dāng)前使用最廣泛的一種編程方法。除了的梯形圖語(yǔ)言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語(yǔ)言、面向過程控制的流程圖語(yǔ)言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言（BASIC、C語(yǔ)言等）等。多種編程語(yǔ)言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢(shì)。

59精選2021版課件

1.梯形圖編程語(yǔ)言兩種梯形圖的繼電器符號(hào)圖對(duì)照

梯形圖（Ladderdiagram）編程語(yǔ)言是一種圖形語(yǔ)言,類似于繼電器控制線路圖的一種編程語(yǔ)言，它面向控制過程，直觀易懂，是PLC編程語(yǔ)言中應(yīng)用最多的一種語(yǔ)言。

物理繼電器PLC繼電器常開常閉觸點(diǎn)線圈60精選2021版課件(1)名詞解釋——軟繼電器

PC的繼電器不是物理的電器，它是PC內(nèi)部的寄存器位，因?yàn)樗哂信c物理繼電器相似的功能，常稱之為“軟繼電器”。

PLC每一個(gè)繼電器都對(duì)應(yīng)著內(nèi)部的一個(gè)寄存器位，該位為“1”態(tài)時(shí)，相當(dāng)于繼電器接通；為“0”態(tài)時(shí)，則相當(dāng)于繼電器斷開。常閉觸點(diǎn)線圈常開觸點(diǎn)說明：61精選2021版課件000000100001000PLC控制00001SB2KMKM繼電器控制SB1線圈線圈常開觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)(2)兩種控制的梯形圖比較62精選2021版課件物理繼電器繼電器需硬接線連接觸點(diǎn)個(gè)數(shù)有限PLC繼電器繼電器用程序軟連接觸點(diǎn)個(gè)數(shù)無(wú)限繼電器的接線改變——控制功能改變PLC的用戶程序改變——控制功能改變

(3)兩種控制中繼電器的區(qū)別63精選2021版課件KMSB1SB2KMKH用PLC控制——外部接線不變，改變用戶程序。用繼電器控制——要改變控制電路的實(shí)際接線。KMQFUKR

M3~

繼電器控制接線

PLC控制外部接線輸入設(shè)備PLC~SB1SB2KRKM輸出設(shè)備欲改變控制功能：主電路相同例如64精選2021版課件2、語(yǔ)句表編程語(yǔ)言用助記符表示指令的功能多條指令語(yǔ)句的組合構(gòu)成了語(yǔ)句表程序指令語(yǔ)句是PLC用戶程序的基礎(chǔ)元素LD

00000，表示邏輯操作開始OR

01000；表示常開觸點(diǎn)01000與前面的觸點(diǎn)并聯(lián)

ANDNOT00001；表示常閉觸點(diǎn)00101與前面的觸點(diǎn)串聯(lián)OUT01000；表示前面的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出給01000END

;表示程序結(jié)束梯形圖程序

語(yǔ)句表程序00000010000100000001END65精選2021版課件（3）順序功能圖

順序功能圖常用來(lái)編制順序控制程序，它包括步、動(dòng)作、轉(zhuǎn)換三個(gè)要素。順序功能圖法可以將一個(gè)復(fù)雜的控制過程分解為一些小的工作狀態(tài)。對(duì)于這些小狀態(tài)的功能依次處理后再把這些小狀態(tài)依一定順序控制要求連接成組合整體的控制程序。

步1步2步3動(dòng)作1動(dòng)作2轉(zhuǎn)換1轉(zhuǎn)換2圖順序功能圖66精選2021版課件ORANDSRS1Q1RI1I2I3I4I5Q1圖功能塊圖（4）功能塊圖

功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語(yǔ)言，用類似與門、或門的方框來(lái)表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方塊左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓點(diǎn)表示“非”運(yùn)算，信號(hào)自左向右流動(dòng)。

類似于電路一樣，方框被“導(dǎo)線”連接在一起。67精選2021版課件2.2可編程控制器工作過程特點(diǎn)及主要性能指標(biāo)當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行眾多的操作，而PLC的CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，每一刻只能執(zhí)行一個(gè)操作。解決的辦法：采用分時(shí)操作原理掃描工作方式：由于CPU的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來(lái)看，PLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)完成的，這種分時(shí)操作的方法稱為掃描工作方式。

2.2.1循環(huán)掃描工作方式68精選2021版課件

PLC采用“順序掃描、不斷循環(huán)”工作方式，這個(gè)過程可分輸入采樣，程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，整個(gè)過程掃描并執(zhí)行一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。輸入端子輸入鎖存器輸入狀態(tài)寄存器輸出鎖存器輸出狀態(tài)寄存器輸出端子程序執(zhí)行讀讀寫輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新69精選2021版課件檢查CPU等內(nèi)部硬件，對(duì)監(jiān)視定時(shí)器（WDT）復(fù)位以及其它工作與其它智能裝置（如編程器、計(jì)算機(jī)等）實(shí)現(xiàn)通信

按順序?qū)λ休斎攵说臓顟B(tài)進(jìn)行采樣，并存入相應(yīng)寄存器對(duì)用戶程序掃描執(zhí)行，并將結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器將寄存器中與輸出有關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)到輸出鎖存器，輸出驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載

2.2.2

PLC的工作過程分自診斷、與編程器或計(jì)算機(jī)等通信、輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新五個(gè)階段。70精選2021版課件0000201000000010000201000

2.2.2PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的功能①PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。②按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將結(jié)果存入元件映象寄存器。③計(jì)算掃描周期。若正常，則進(jìn)行下一步；若不正常，則報(bào)警并作處理。母線71精選2021版課件④

I/O刷新階段⑤

外設(shè)端口服務(wù)讀輸入點(diǎn)的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。將元件映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點(diǎn)。訪問外設(shè)端口連接的外部設(shè)備。72精選2021版課件4.PLC執(zhí)行用戶程序的特點(diǎn)①按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序②

執(zhí)行程序時(shí)所需數(shù)據(jù)取自于：輸入映像寄存器元件映像寄存器③

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(gè)掃描周期中可讀可寫輸入映像寄存器：在一個(gè)掃描周期中保持不變④

每個(gè)掃描周期I/O刷新階段集中讀入/讀出數(shù)據(jù)73精選2021版課件讀讀讀寫寫執(zhí)行用戶程序

I/O刷新I/O刷新

I/O刷新

I/O刷新0100101000000000000101000輸入端子輸入電路用戶輸入設(shè)備輸入映像寄存器輸出電路輸出端子元件映像寄存器輸出鎖存器

用戶輸出設(shè)備從輸入端子到輸出端子的信號(hào)傳遞過程(3)PC的循環(huán)掃描工作過程（信號(hào)傳遞過程）74精選2021版課件3.PLC控制的原理

等效電路圖SB1SB2ST公共端公共端輸入部分輸出端子輸入端子用戶程序輸出部分主電路KMFUKH

M3~

Q~KM01000PLCCOM00000000000000100002≈0000001000000010000201000COM0000100002PLC~SB1SB2KMST00000000010000201000COMCOM75精選2021版課件~KM線圈通電SB1閉合00000閉合接點(diǎn)閉合KMFUKH

M3~

QKM通電KM通電觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)觸點(diǎn)閉合PLCCOM00000000000000100002≈0000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLC~SB1SB2KMST00000000010000201000COMCOM76精選2021版課件~KM線圈斷電00001斷開接點(diǎn)斷開KMFUKH

M3~

QKM通電KM斷電觸點(diǎn)斷開電動(dòng)停轉(zhuǎn)觸點(diǎn)斷開PLCCOM00000000000000100002≈0000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLC~SB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMSB2閉合77精選2021版課件2.3掃描周期和I/O滯后時(shí)間

I/O滯后時(shí)間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻起至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的間隔。

PLC在運(yùn)行工作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次掃描操作所需要的時(shí)間稱為掃描周期。其典型值為1-100ms。78精選2021版課件1.產(chǎn)生I/O滯后現(xiàn)象的原因（1）由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。

PLC只在每個(gè)掃描周期的I/O刷新階段集中輸入/輸出，導(dǎo)致輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)滯后。（2）輸入濾波器對(duì)信號(hào)的延遲作用。濾波器時(shí)間常數(shù)越大，對(duì)輸入信號(hào)的延遲作用越強(qiáng)。有的PLC其輸入電路濾波器的時(shí)間常數(shù)可以調(diào)整。79精選2021版課件——輸出ON延時(shí)。（3）輸出繼電器的動(dòng)作延遲（繼電器輸出型PLC）。從輸出鎖存器ON、到輸出觸點(diǎn)ON經(jīng)歷一定時(shí)間（4）用戶程序的長(zhǎng)短及語(yǔ)句編排。要求有較快響應(yīng)的場(chǎng)合最好不要使用繼電器輸出型PLC。I/O滯后現(xiàn)象，對(duì)慢速控制系統(tǒng)影響不大。要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合，需要解決I/O速度問題。80精選2021版課件2.I/O響應(yīng)時(shí)間的估算以20點(diǎn)的繼電器輸出型CPM1A為例。設(shè)輸入ON延時(shí)為8毫秒公共處理和I/O刷新時(shí)間為2毫秒執(zhí)行用戶程序時(shí)間為14毫秒輸出ON延時(shí)為15毫秒輸入狀態(tài)經(jīng)過一個(gè)掃描周期后在輸出得到響應(yīng)

——最小I/O響應(yīng)時(shí)間輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個(gè)掃描周期后在輸出得到響應(yīng)

——最大I/O響應(yīng)時(shí)間81精選2021版課件最小I/O響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算最小I/O響應(yīng)時(shí)間

=輸入ON延時(shí)+（公共處理+I/O刷新時(shí)間）

+執(zhí)行程序時(shí)間+輸出ON延時(shí)=8+2+14+15=39ms輸入觸點(diǎn)輸入濾波輸出鎖存輸出觸點(diǎn)刷新執(zhí)行程序其他刷新執(zhí)行程序其他掃描周期(Ts)掃描周期(Ts)輸入ON延時(shí)輸出ON延時(shí)I/O響應(yīng)時(shí)間82精選2021版課件輸入ON延時(shí)最大I/O響應(yīng)時(shí)間

=輸入ON延時(shí)+(公共處理+I/O刷新+執(zhí)行程序)×2+輸出ON延時(shí)=8+（2+14）×2+15=55ms。最大I/O響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算輸入觸點(diǎn)輸入濾波輸出鎖存輸出ON延時(shí)輸出觸點(diǎn)I/O響應(yīng)時(shí)間刷新執(zhí)行程序其他刷新執(zhí)行程序其他掃描周期(Ts)掃描周期(Ts)刷新執(zhí)行程序其他掃描周期(Ts)83精選2021版課件程序語(yǔ)句安排對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的影響舉例200000000001000200002000001001PLC~SBKM1000000100101000COMCOMKM2當(dāng)SB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個(gè)掃描周期I/O刷新時(shí)00000的映像寄存器ON。第一個(gè)掃描周期結(jié)束時(shí)，01000為OFF。01000只能在第二個(gè)掃描周期結(jié)束后才能ON。84精選2021版課件000002000020000010002000001001當(dāng)SB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個(gè)掃描周期00000的映像寄存器ON。01000在第一個(gè)掃描周期結(jié)束后就能ON。如果將梯形圖的第一與第二梯級(jí)交換，如下圖：顯然，程序語(yǔ)句的安排對(duì)I/O響應(yīng)的影響很大。PLC~SBKM1000000100101000COMCOMKM285精選2021版課件3、PLC的掃描時(shí)間計(jì)算1

上電后初始處理2

共同處理時(shí)間：程序自檢。Tc=2.6ms3

上位鏈接服務(wù)（處理微機(jī)與PLC的通訊）Tl

Tl=PLC與微機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)0—8ms4

運(yùn)算處理TP

:

執(zhí)行用戶程序

TP=平均速度X指令條數(shù)

Tl=PLC與微機(jī)不構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)0ms5I/O刷新Tr=主機(jī)與近程擴(kuò)展機(jī)：輸入0.07ms/8個(gè)輸出0.04ms/8個(gè)遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)：以通道數(shù)計(jì)算，1.3ms+nX0.2ms86精選2021版課件6外設(shè)服務(wù)（裝有外設(shè)時(shí)）To

To=0.8ms（T=Tc+Tl+Tp+Tr≤13ms)To=0.06×T（T=Tc+Tl+Tp+Tr>13ms)7、共同處理、上位鏈接服務(wù)、外設(shè)服務(wù)、運(yùn)算處理、I/O刷新時(shí)間構(gòu)成了PLC的掃描時(shí)間TsPLC的掃描時(shí)間Ts=Tc+Tl+To+Tp+Tr87精選2021版課件有關(guān)結(jié)論1、PLC的掃描周期和用戶程序的長(zhǎng)短與系統(tǒng)構(gòu)成有關(guān)，用戶程序越短、系統(tǒng)構(gòu)成越簡(jiǎn)單，掃描周期越短。2、PLC的掃描周期一般在10ms級(jí)，這樣普通輸入點(diǎn)的信號(hào)頻率應(yīng)不大于50HZ（在使用時(shí)一般在10HZ以下）。88精選2021版課件例3—1

某C200H型PLC系統(tǒng)，由主機(jī)和遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)構(gòu)成。主機(jī)上裝有3個(gè)16點(diǎn)輸入模塊，2個(gè)12點(diǎn)輸出模塊。遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)上裝有3個(gè)16點(diǎn)輸入模塊，一個(gè)12點(diǎn)輸出模塊。程序有5000條指令，假定程序中使用的指令均為基本指令，平均執(zhí)行時(shí)間為0.94PS。

試計(jì)算不與微機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)且不帶編程器時(shí)的掃描時(shí)間。89精選2021版課件

解：共同處理時(shí)間Tc=2.6m。因不與微機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，故上位鏈接服務(wù)時(shí)間Tl=0。因不帶外設(shè)，所以外設(shè)服務(wù)時(shí)間To=0。

運(yùn)算處理時(shí)Tp＝0.94×5000＝4.7×103(ms)=4.7ms。

主機(jī)部分的3個(gè)16點(diǎn)模塊可看作6個(gè)8點(diǎn)輸入模塊，2個(gè)12點(diǎn)輸出模塊可看作4個(gè)8點(diǎn)輸出模塊。遠(yuǎn)程擴(kuò)展機(jī)部分3個(gè)16點(diǎn)輸入模塊和1個(gè)12點(diǎn)輸出模塊共占用4個(gè)通道。因此，I/O刷新時(shí)間:Tr=0.07×6+0.04×4+(1.3+0.2×4)=2.68(ms)所以，該P(yáng)LC系統(tǒng)在不與微機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，不帶編程器時(shí)的掃描時(shí)間為:

Ts=Tc+Tl+To+Tp+Tr=2.6+4.7+2.7＝10(ms)90精選2021版課件1.I/O點(diǎn)數(shù)指PLC外部輸入和輸出端子數(shù)。2.用戶程序存儲(chǔ)容量用來(lái)衡量PLC所能存儲(chǔ)用戶程序的多少。3.掃描速度指掃描1000步用戶程序所需的時(shí)間，以ms/千步為單位。4.指令系統(tǒng)條數(shù)指PLC具有的基本指令和高級(jí)指令的種類和數(shù)量。種類數(shù)量越多，軟件功能越強(qiáng)。2.4PLC主要技術(shù)性能指標(biāo)5.內(nèi)部寄存器6.高功能模塊91精選2021版課件2.5可編程序控制器分類1.按結(jié)構(gòu)形式分類

整體式PLC：整體式是將PLC的CPU、存儲(chǔ)器、I/O單元、電源等安裝在同一機(jī)體內(nèi)，構(gòu)成主機(jī)，另外還有I/O擴(kuò)展單元配合主機(jī)使用，用以擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)。整體式PLC的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝方便，但輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，靈活性較低，小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)。

92精選2021版課件93精選2021版課件

組合式PLC：組合式PLC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（如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等）通過總線連接起來(lái)。組合式PLC的特點(diǎn)是可