電氣控制技術(shù)與PLC第 5 章

1、 2 3 5.1 可編程控制器的可編程控制器的概念概念 5.2 可編程控制器的可編程控制器的功能和特點(diǎn)功能和特點(diǎn) 5.3 可編程控制器的應(yīng)用可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域 5.4 可編程控制器的可編程控制器的分類分類 5.5 可編程控制器可編程控制器的的組成組成 5.6 可編程控制器的可編程控制器的工作過程工作過程 5.7 可編程控制器的可編程控制器的編程語言編程語言 4 5 5.1.1 5.1.1 可編程序控制器（可編程序控制器（ProgrammbleProgrammble Logic Controller Logic Controller）簡(jiǎn)稱）簡(jiǎn)稱 PCPC 或或PLCPLC。 PLCPLC

2、是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來 的，并逐漸發(fā)展成為的，并逐漸發(fā)展成為 以微處理器以微處理器 為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制工業(yè)控制裝置。裝置。 6 2.2. 19871987年年2 2月月 可編程序控制器可編程序控制器是一種是一種數(shù)字?jǐn)?shù)字運(yùn)算操作的運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)，專為專為 工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。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，用來在它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在 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)算內(nèi)部存

3、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、模擬式的輸入和輸出，控制等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制 各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)外圍 設(shè)備，都應(yīng)按設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充 其功能的原則設(shè)計(jì)其功能的原則設(shè)計(jì)”。 7 1969 1969年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DECDEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公）根據(jù)美國(guó)通用汽車公 （GMGM）的要求研制成功。）的要求研制成功。 ： 19681968年美國(guó)通

4、用汽車公司（年美國(guó)通用汽車公司（ General MotorsGeneral Motors），為了適），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，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。并提出縮短周期。并提出1010項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)。這就是著名的項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)。這就是著名的 GM 10GM 10條條。 8 - -編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；編

5、程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序； 可靠性可靠性高于繼電器控制柜；高于繼電器控制柜； 體積體積小于繼電器控制柜；小于繼電器控制柜； 維護(hù)維護(hù)方便，最好是方便，最好是插件式插件式； 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)； 在在成本成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)；上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)； 輸入輸入可以是交流可以是交流115V115V； 輸出輸出為交流為交流115V115V、2A2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等；以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等； 在在擴(kuò)展擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更；時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更； 用戶程序用戶程序存貯器存貯器容量至少能擴(kuò)展到容量至少能擴(kuò)展到4K4K。 GM10GM10條是條是可

6、編程序控制器可編程序控制器出現(xiàn)的出現(xiàn)的直接原因直接原因 9 ： 吸取吸取繼電器繼電器和和計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)兩者的優(yōu)點(diǎn) 繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改、體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改、 查找查找和和排除故障困難排除故障困難，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差適應(yīng)性差，但，但簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單 易懂、價(jià)格便宜易懂、價(jià)格便宜； 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好，但，但編程困編程困 難難； 采用面向控制過程、面向問題的采用面向控制過程、面向問題的“自然語言自然語言”進(jìn)行編程，進(jìn)行編程， 使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快

7、掌握使用。（使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。（梯形圖梯形圖） 10 2、PLC 的的 發(fā)展發(fā)展?fàn)顩r（狀況（5代）代） 第一代第一代：從第一臺(tái)：從第一臺(tái)PLC誕生到上個(gè)世紀(jì)誕生到上個(gè)世紀(jì)70年代年代初初。 第二代第二代： 70年代年代初初至至70年代年代末末。 CPU使用中小規(guī)模集成電路，采用使用中小規(guī)模集成電路，采用磁芯存儲(chǔ)器磁芯存儲(chǔ)器。 CPU使用微處理器，采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器使用微處理器，采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EPROM。 可靠性較差，略強(qiáng)于繼電器控制?？煽啃暂^差，略強(qiáng)于繼電器控制。 機(jī)種單一，沒形成系列。機(jī)種單一，沒形成系列。 有了計(jì)算機(jī)有了計(jì)算機(jī)接口接口和和模擬量模擬量控制功能?？刂乒δ?。

8、可靠性提高。可靠性提高。 整機(jī)功能向整機(jī)功能向系列化系列化、標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，并由發(fā)展，并由專用專用向向通用通用方向過渡。方向過渡。 功能簡(jiǎn)單（只有計(jì)數(shù)功能簡(jiǎn)單（只有計(jì)數(shù)/定時(shí)功能定時(shí)功能/順序控制功能）。順序控制功能）。 功能功能增強(qiáng)（增加邏輯增強(qiáng)（增加邏輯/數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、自診斷等功能）。數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、自診斷等功能）。 11 第三代第三代：70年代年代末末到到80年代年代中中期。期。 CPU使用使用8或或16位位微處理器甚至微處理器甚至多多微處理器，采用半導(dǎo)體存微處理器，采用半導(dǎo)體存 儲(chǔ)器儲(chǔ)器EPROM、CMOSRAM等。等。 增加增加浮點(diǎn)浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，平方、三角函數(shù)等運(yùn)算。數(shù)運(yùn)算

9、，平方、三角函數(shù)等運(yùn)算。 增加增加查表查表、列表列表功能。功能。 自診自診斷及容錯(cuò)技術(shù)提高。斷及容錯(cuò)技術(shù)提高。 梯形圖梯形圖語言及語句表成熟。語言及語句表成熟。 小型小型PLC體積體積減小減小、可靠性、可靠性提高提高、成本、成本下降下降。 大型大型PLC向向模塊化模塊化、多功能多功能方向發(fā)展。方向發(fā)展。 12 第四代第四代：80年代年代中中期到期到90年代年代中期中期。 第五代第五代： 90年代年代中中期期之后之后。 增加增加高速計(jì)數(shù)高速計(jì)數(shù)、中斷、中斷、A/D、D/A、PID等等功能功能。 處理處理速度速度進(jìn)一步提高（進(jìn)一步提高（1 s/步步）。）。 連網(wǎng)連網(wǎng)功能增強(qiáng)。功能增強(qiáng)。 編程編程語

10、言語言進(jìn)一步完善，開發(fā)了進(jìn)一步完善，開發(fā)了編程軟件編程軟件。 CPU使用使用16位位或或32位位微處理器。微處理器。 PLC的的I/O點(diǎn)點(diǎn)增加，最多可達(dá)增加，最多可達(dá)32K個(gè)個(gè)I/O點(diǎn)。點(diǎn)。 處理速度進(jìn)一步提高（處理速度進(jìn)一步提高（1ns/步步）。）。 PLC都可以與計(jì)算機(jī)都可以與計(jì)算機(jī)通信通信。 具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、大批量數(shù)據(jù)處理的具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、大批量數(shù)據(jù)處理的功能功能。 開發(fā)了大量的開發(fā)了大量的特殊功能模塊。特殊功能模塊。 編程編程軟件軟件功能更強(qiáng)大。功能更強(qiáng)大。 不斷開發(fā)出功能強(qiáng)大可編程不斷開發(fā)出功能強(qiáng)大可編程終端終端。 13 PLCPLC集三電（電控、電儀、電

11、傳）為集三電（電控、電儀、電傳）為一體一體、具有性能價(jià)格比、具有性能價(jià)格比 高、高可靠性的高、高可靠性的特點(diǎn)特點(diǎn)，已成為自動(dòng)化工程的，已成為自動(dòng)化工程的核心設(shè)備核心設(shè)備。 PLCPLC 成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置工業(yè)控制裝置，其使用量高，其使用量高 居首位。居首位。 PLCPLC成為成為現(xiàn)代現(xiàn)代工業(yè)工業(yè)自動(dòng)化自動(dòng)化的的三大三大技術(shù)支柱（技術(shù)支柱（PLCPLC、機(jī)器人、機(jī)器人、 CAD/CAM CAD/CAM ）之一。）之一。 三大技術(shù)支柱三大技術(shù)支柱之一之一 14 PLC及其控制系統(tǒng)的及其控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì) 對(duì)對(duì)小型小型PLC 對(duì)對(duì)大中型大中型

12、PLC 向著更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠向著更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠 性、易于連絡(luò)通信的方向發(fā)展。使之更利于對(duì)大規(guī)模、性、易于連絡(luò)通信的方向發(fā)展。使之更利于對(duì)大規(guī)模、 復(fù)雜系統(tǒng)的控制。復(fù)雜系統(tǒng)的控制。 向著體積更小、速度更高、功能增強(qiáng)、價(jià)格低廉的方向著體積更小、速度更高、功能增強(qiáng)、價(jià)格低廉的方 向發(fā)展。使之更利于取代繼電器控制。向發(fā)展。使之更利于取代繼電器控制。 1、在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上、在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上向大向大、小小兩個(gè)方向發(fā)展；兩個(gè)方向發(fā)展； 15 PLC及其控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)及其控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 2. PLC功能上功能上 功能功能不斷加強(qiáng)，不斷加強(qiáng)，各種應(yīng)用

13、模塊不斷推出各種應(yīng)用模塊不斷推出 應(yīng)用應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大范圍不斷擴(kuò)大 性能性能不斷提高不斷提高 編程軟件編程軟件的多樣化和高級(jí)化、標(biāo)準(zhǔn)化的多樣化和高級(jí)化、標(biāo)準(zhǔn)化 構(gòu)成形式構(gòu)成形式的分散化和集散化的分散化和集散化 產(chǎn)品更加規(guī)范化、產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化 16 17 5.2.1 PLC5.2.1 PLC的主要的主要功能功能 1.1. 邏輯邏輯控制功能控制功能 2.2. 定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)控制功能控制功能 3.3. 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制控制/ /過程過程控制功能控制功能 4.4. 步進(jìn)步進(jìn)控制功能控制功能 5.5. A AD D與與D DA A轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換功能 6.6. 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理功能處理功能 7

14、.7. 通信通信聯(lián)網(wǎng)功能聯(lián)網(wǎng)功能 8.8. 擴(kuò)展擴(kuò)展功能功能 9.9. 監(jiān)控監(jiān)控功能功能 18 . 屏蔽屏蔽采用良好的材料對(duì)電源、采用良好的材料對(duì)電源、CPU、編程器等主要部件、編程器等主要部件 屏蔽屏蔽 . 濾波濾波對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波 . 電源調(diào)整與保護(hù)電源調(diào)整與保護(hù)對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V電電 源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整 . 隔離隔離在微處理器與在微處理器與I/O電路之間，采用光電耦合器電路之間，采用光電耦合器 . 采用模塊式結(jié)構(gòu)采用

15、模塊式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。 . 設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷電路。設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷電路。 . 采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)。采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)。 . 以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)。于機(jī)械觸點(diǎn)。 2. 通用性和靈活性強(qiáng)；通用性和靈活性強(qiáng)； 3. 編程語言簡(jiǎn)單易學(xué)；編程語言簡(jiǎn)單易學(xué)； 4. 與外部設(shè)備的連線簡(jiǎn)單、使用方便；與外部設(shè)備的連線簡(jiǎn)單、使用方便； 5. 功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)；功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)； 6. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短；控制系

16、統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短； 7. 體積小、重量輕、易于機(jī)電一體化；體積小、重量輕、易于機(jī)電一體化； 8. PLC控制系統(tǒng)的故障少、維修方便?？刂葡到y(tǒng)的故障少、維修方便。 1. 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高； 5 . 2 . 2 PLC主要主要特點(diǎn)特點(diǎn) 19 1.1.可靠性可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小。高、邏輯功能強(qiáng)、體積小。 2.2.在需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器及計(jì)數(shù)繼電器的場(chǎng)合，在需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器及計(jì)數(shù)繼電器的場(chǎng)合， PLC PLC 無需增加無需增加硬件硬件設(shè)備。設(shè)備。 3.3.隨著要求的變更隨著要求的變更PLCPLC對(duì)程序修改方便。繼電器線路要想改變對(duì)程序修改

17、方便。繼電器線路要想改變 控制功能，必須變更硬接線，控制功能，必須變更硬接線，靈活性靈活性差。差。 4.4.具有網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)通訊通訊功能。功能。 5.5.可附加高性能模塊對(duì)可附加高性能模塊對(duì)模擬量模擬量進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制 功能。功能。 20 1. PLC1. PLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣，繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣，學(xué)習(xí)起來十分學(xué)習(xí)起來十分 方便方便。 2. 2. PLCPLC一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產(chǎn)，一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產(chǎn)，各廠家的各廠家的 產(chǎn)品產(chǎn)品不通用不通用。 工業(yè)控制機(jī)工業(yè)控制機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)點(diǎn)是在硬件

18、結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)點(diǎn)是總線標(biāo)準(zhǔn)化程度總線標(biāo)準(zhǔn)化程度 高，產(chǎn)品高，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)兼容性強(qiáng)。 3. PLC的運(yùn)行方式與工業(yè)控制機(jī)不同，的運(yùn)行方式與工業(yè)控制機(jī)不同，對(duì)要求快速、對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)實(shí)時(shí) 性性 強(qiáng)強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但它要求使、模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但它要求使 用用 者具者具 有一定的有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。 4. PLC一般具有模塊結(jié)構(gòu)，一般具有模塊結(jié)構(gòu)，可以針對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行組合可以針對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行組合 和和 擴(kuò)展。擴(kuò)展。 5. PLC和和工業(yè)控制機(jī)工業(yè)控制機(jī)都是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境而計(jì)的。都是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境而計(jì)的。 都都 具有很高的可

19、靠性。具有很高的可靠性。 21 1. 1. 不如不如PLCPLC容易掌握：容易掌握： 2. 2. 不如不如PLCPLC使用簡(jiǎn)單：使用簡(jiǎn)單： 3. 3. 不如不如PLCPLC可靠：可靠： 22 23 隨著隨著PLCPLC的性的性能價(jià)格比能價(jià)格比的不斷提高的不斷提高; ; 微處理器的芯片及有關(guān)的元件微處理器的芯片及有關(guān)的元件價(jià)格價(jià)格大大降低，大大降低，PLCPLC的的成本成本下降下降 PLCPLC的的功能功能大大增強(qiáng)，因而大大增強(qiáng)，因而PLCPLC的的應(yīng)用應(yīng)用日益廣泛。日益廣泛。 目前，目前，PLCPLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、鋼鐵、采礦、水泥、石油、 化工

20、、電力機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等各行化工、電力機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等各行 各業(yè)。各業(yè)。 其應(yīng)用范圍大致可歸納為以下幾種：其應(yīng)用范圍大致可歸納為以下幾種： 24 傳送帶生產(chǎn)線控制傳送帶生產(chǎn)線控制 灌裝及包裝機(jī)械灌裝及包裝機(jī)械 木材加工木材加工 電梯控制電梯控制 空調(diào)控制空調(diào)控制 紡織機(jī)械紡織機(jī)械印刷機(jī)械印刷機(jī)械 1.4 可編程序控制器的發(fā)展趨勢(shì) 25 PLCPLC的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 1. 1.邏輯控制：邏輯控制： 可取代傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)和順序控制器。各種可取代傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)和順序控制器。各種機(jī)床機(jī)床、自、自 動(dòng)電梯、裝配動(dòng)電梯、裝配生產(chǎn)線生產(chǎn)線、電鍍流水線、運(yùn)輸和

21、檢測(cè)等的控制。、電鍍流水線、運(yùn)輸和檢測(cè)等的控制。 2.2.運(yùn)動(dòng)控制：運(yùn)動(dòng)控制： PLCPLC可用于可用于直線直線運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)或圓周圓周運(yùn)動(dòng)的控制。早期直接用運(yùn)動(dòng)的控制。早期直接用 開關(guān)量開關(guān)量I/OI/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)械，現(xiàn)在一般使模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)械，現(xiàn)在一般使 用專用的運(yùn)動(dòng)模塊。可用于精密金屬切削機(jī)床、機(jī)械手、用專用的運(yùn)動(dòng)模塊?？捎糜诰芙饘偾邢鳈C(jī)床、機(jī)械手、 機(jī)器人等設(shè)備的控制。機(jī)器人等設(shè)備的控制。 26 PLCPLC的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 3. 3.過程控制：過程控制： 4.4.數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理： 27 PLCPLC的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 5.5.通信聯(lián)網(wǎng)：通信聯(lián)網(wǎng)：

22、利用利用PLCPLC的網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊及遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊及遠(yuǎn)程I IO O控制模塊實(shí)現(xiàn)控制模塊實(shí)現(xiàn) 多臺(tái)多臺(tái)PLCPLC之間、之間、PLCPLC與上位計(jì)算機(jī)的鏈接，以完成較大規(guī)模的與上位計(jì)算機(jī)的鏈接，以完成較大規(guī)模的 復(fù)雜控制。復(fù)雜控制。 PLCPLC的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制， 擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù) 系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活相關(guān)的機(jī)器、與環(huán)境系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活相關(guān)的機(jī)器、與環(huán)境 相關(guān)的機(jī)器，而且有急速的上升趨勢(shì)。相

23、關(guān)的機(jī)器，而且有急速的上升趨勢(shì)。 28 29 按結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu) 按功能按功能 5.4 PLC的基本分類的基本分類 整體式整體式:小型機(jī)常采用整體式小型機(jī)常采用整體式 組合式組合式:中、大型機(jī)采用組合式中、大型機(jī)采用組合式 低低檔機(jī)、檔機(jī)、中中檔機(jī)、檔機(jī)、 高高檔機(jī)檔機(jī) 按按IO點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù) 超小超小型機(jī)、型機(jī)、小型小型機(jī)、機(jī)、中中型型機(jī)機(jī)、大大 型型機(jī)機(jī) 30 分分 類類I I0 0點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)程序容量程序容量 超小型機(jī)超小型機(jī)6464點(diǎn)以內(nèi)點(diǎn)以內(nèi) 25625610001000字字 節(jié)節(jié) 小型機(jī)小型機(jī)64642562561 13.6K3.6K字節(jié)字節(jié) 中型機(jī)中型機(jī)256256204820483.63.61

24、3K13K字節(jié)字節(jié) 大型機(jī)大型機(jī)20482048以上以上13K13K字節(jié)以上字節(jié)以上 按按I IO O點(diǎn)數(shù)和程序容量分類點(diǎn)數(shù)和程序容量分類 31 整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu) 32 模塊式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu) 電源單元 DIN導(dǎo)軌 CPU單元 33 34 1. 用戶程序存儲(chǔ)的用戶程序存儲(chǔ)的容量大小容量大?。ㄐ⌒停海ㄐ⌒停?K。大型：。大型：256K4M） 2. 輸入輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的多少；輸出點(diǎn)數(shù)的多少； （I/O點(diǎn)數(shù)）點(diǎn)數(shù)） 3. 循環(huán)循環(huán)掃描掃描速度的快慢；速度的快慢；(單位：?jiǎn)挝唬簃sk或或s/步。步。 ) 4. 編程編程指令的種類指令的種類和條數(shù)的多少；和條數(shù)的多少； 5. 內(nèi)部器件的種類和數(shù)量的多少

25、；寄存器的內(nèi)部器件的種類和數(shù)量的多少；寄存器的配置配置和容量和容量 6. 功能及功能功能及功能擴(kuò)展擴(kuò)展的能力；的能力； 7. 智能智能單元數(shù)量的多少；單元數(shù)量的多少； 8. 連連網(wǎng)通信網(wǎng)通信能力等。能力等。 35 描述描述PLCPLC性能的術(shù)語：性能的術(shù)語： 1.1.位位（BitBit） 二進(jìn)制數(shù)的一位（二進(jìn)制數(shù)的一位（0 0、1 1），）， 一個(gè)位對(duì)應(yīng)一個(gè)位對(duì)應(yīng)PLCPLC的一個(gè)的一個(gè)繼電器繼電器。 狀態(tài)：狀態(tài)：“1” 1” 繼電器線圈繼電器線圈得電（得電（ONON） “ “0” 0” 繼電器線圈繼電器線圈失電（失電（OFFOFF） 2.2.數(shù)字?jǐn)?shù)字（DigitDigit） 四位四位二進(jìn)字?jǐn)?shù)

26、構(gòu)成二進(jìn)字?jǐn)?shù)構(gòu)成一個(gè)一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)字 000000001001 1001 （十進(jìn)制數(shù)）（十進(jìn)制數(shù)） 000000001111 1111 （十六進(jìn)制數(shù)）（十六進(jìn)制數(shù)） 3.3.字節(jié)字節(jié)（ByteByte） 2 2個(gè)數(shù)字個(gè)數(shù)字或或8 8位位二進(jìn)字?jǐn)?shù)構(gòu)成一個(gè)字節(jié)二進(jìn)字?jǐn)?shù)構(gòu)成一個(gè)字節(jié); ; 4.4.字字 （WordWord） 2 2個(gè)個(gè)字節(jié)構(gòu)成字節(jié)構(gòu)成一個(gè)一個(gè)字字; ; PLCPLC術(shù)語中：術(shù)語中：字字 通道通道，一個(gè)字（通道）含，一個(gè)字（通道）含1616位位。 （一個(gè)通道含（一個(gè)通道含1616個(gè)繼電器）。個(gè)繼電器）。 36 37 1. CPU單元單元 6. 外設(shè)端口外設(shè)端口 4. 電源單元電源單元3.

27、輸入輸入/輸出單元輸出單元 5. I/O擴(kuò)展端口擴(kuò)展端口 7. 編程工具編程工具 2. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 8. 智能單元智能單元 38 整體式整體式- PLC的基本組成框圖的基本組成框圖 組合式組合式- - PLC的基本組成框圖的基本組成框圖 39 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 I/OI/O擴(kuò)展擴(kuò)展 單元單元 特殊功特殊功 能單元能單元 主機(jī)主機(jī) 輸出單元輸出單元 輸入單元輸入單元 電電 源源 外設(shè)接口外設(shè)接口 I/ / O O 擴(kuò)擴(kuò) 展展 口口 存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 C P U 用戶程序用戶程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 盒式磁帶機(jī)盒式磁帶機(jī) 打印機(jī)打印機(jī) EPROMEPR

28、OM寫入器寫入器 上位計(jì)算機(jī)上位計(jì)算機(jī) PLCPLC 編程器編程器 可編程終端可編程終端PTPT 整體式整體式- PLC的基本組成框圖的基本組成框圖 限位開關(guān)限位開關(guān) 手動(dòng)開關(guān)手動(dòng)開關(guān) 編碼器編碼器 指示燈指示燈 繼電器繼電器 電磁閥電磁閥 蜂明器蜂明器 40 組合式組合式- - PLC的基本組成框圖的基本組成框圖 系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線 通信單元通信單元 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 現(xiàn)現(xiàn) 場(chǎng)場(chǎng) 過過 程程 CPU 單元單元 輸出單元輸出單元 編程器編程器 PLC或或 上位計(jì)算機(jī)上位計(jì)算機(jī) 智能智能I/O單元單元 輸入單元輸入單元 41 采集現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入采集現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入PL

29、C的寄存器中的寄存器中; 輸入并存儲(chǔ)用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址；輸入并存儲(chǔ)用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址； 逐條讀取指令，完成各種運(yùn)算和操作。逐條讀取指令，完成各種運(yùn)算和操作。 執(zhí)行用戶程序、將處理結(jié)果送至輸出端、驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行用戶程序、將處理結(jié)果送至輸出端、驅(qū)動(dòng)外部 輸出設(shè)備動(dòng)作；輸出設(shè)備動(dòng)作； 響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請(qǐng)求。響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請(qǐng)求。 檢查、校驗(yàn)用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤即報(bào)警；檢查、校驗(yàn)用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤即報(bào)警； 診斷故障、記憶故障信息并報(bào)警。診斷故障、記憶故障信息并報(bào)警。 診斷診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的 語法錯(cuò)誤。語法錯(cuò)

30、誤。 CPU指揮指揮PLC完成各種預(yù)定的完成各種預(yù)定的功能功能 1. CPU單元單元 42 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系 統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLCPLC出廠前已將其固化在只讀存儲(chǔ)器出廠前已將其固化在只讀存儲(chǔ)器ROMROM或或PROMPROM 中，用戶不能更改。中，用戶不能更改。 用戶程序存儲(chǔ)器：用戶程序存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)根據(jù)制作要求而編制的應(yīng)用程序。存儲(chǔ)根據(jù)制作要求而編制的應(yīng)用程序。 這類存儲(chǔ)器一般由低功耗的這類存儲(chǔ)器一般由低功耗的EPROMEPROM或或EEPROMEEPROM構(gòu)成，其中的存構(gòu)成，其中的存 儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并

31、更改。儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)這類存儲(chǔ)器一般用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)這類存儲(chǔ)器一般 由低功耗的由低功耗的CMOS-RAMCMOS-RAM構(gòu)成其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。構(gòu)成其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。 PLCPLC產(chǎn)品手冊(cè)中給出的產(chǎn)品手冊(cè)中給出的“存儲(chǔ)器類型存儲(chǔ)器類型”和和“程序容量程序容量” 是針對(duì)用戶程序存儲(chǔ)器而言的。是針對(duì)用戶程序存儲(chǔ)器而言的。 43 PLC與外部設(shè)備聯(lián)系的與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁橋梁 開關(guān)量開關(guān)量輸入輸入單元單元 開關(guān)量開關(guān)量輸出輸出單元單元 直流直流輸入單元輸入單元 交流交流輸入單元輸入單元 晶體管晶體管輸出單元輸出單元 晶閘

32、管晶閘管輸出單元輸出單元 繼電器繼電器輸出單元輸出單元 3. 開關(guān)量開關(guān)量輸入輸入/ /輸出單元輸出單元 44 特點(diǎn)特點(diǎn): : 輸入信號(hào)的電源輸入信號(hào)的電源; ; 8 8路輸入共用一個(gè)公共端路輸入共用一個(gè)公共端, ,現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)“0”“1”0”“1”。 每路輸入信號(hào)均采用光電耦合電路每路輸入信號(hào)均采用光電耦合電路; ; 每路輸入信號(hào)均有每路輸入信號(hào)均有LEDLED顯示；顯示； 數(shù)字輸入接口接收的是主令信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)；數(shù)字輸入接口接收的是主令信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)； （直流輸入、交流輸入直流輸入、交流輸入） 開關(guān)開關(guān)量量輸入輸入接口電路接口電路 45 46 直流輸入直流輸入電路電路 COM

33、+5V LED S R3 R1 A R2C T 內(nèi) 內(nèi) 部部 電電 路路 濾波濾波 光電耦合光電耦合 外部開關(guān)外部開關(guān) 輸入點(diǎn)的輸入點(diǎn)的 狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 輸入點(diǎn)輸入點(diǎn) 公共端公共端 X0 47 交流輸入交流輸入電路電路 LED +5V A R2 T COM S C R1 內(nèi) 內(nèi) 部部 電電 路路 R3 濾波濾波 光電耦合光電耦合 輸入點(diǎn)的輸入點(diǎn)的 狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 外部開關(guān)外部開關(guān) 輸入點(diǎn)輸入點(diǎn) X0 48 采用光電耦合電路，采用光電耦合電路， 將將CPUCPU處理過的信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，處理過的信號(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)接觸器、電磁閥等外部設(shè)備的以驅(qū)動(dòng)接觸器、

34、電磁閥等外部設(shè)備的通斷通斷電。電。 有三種類型：有三種類型： 繼電器輸出型繼電器輸出型：為有觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開為有觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)開關(guān) 頻率較低的頻率較低的直流負(fù)載直流負(fù)載或或交流負(fù)載交流負(fù)載回路回路。 晶閘管輸出型：晶閘管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān) 頻率較高的頻率較高的交流交流電源負(fù)載。電源負(fù)載。 晶體管輸出型：晶體管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān) 頻率較高的頻率較高的直流直流電源負(fù)載。電源負(fù)載。 49 繼電器繼電器輸出電路輸出電路 COM LED J R 內(nèi)內(nèi)

35、部部 電電 路路 負(fù)載負(fù)載 輸出點(diǎn)的輸出點(diǎn)的 狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 繼電器繼電器 機(jī)械機(jī)械 觸點(diǎn)觸點(diǎn) 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) Y0 50 晶晶閘閘管輸出電路管輸出電路 COM LED R2 C T FU 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路 R1 負(fù)載負(fù)載 雙向光控雙向光控 晶閘管晶閘管 輸出點(diǎn)的輸出點(diǎn)的 狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 51 晶晶體體管輸出電路管輸出電路 COM T2 LED D FU +5V 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路 T1 R1 R2 R3 負(fù)載負(fù)載 光電耦合光電耦合 輸出點(diǎn)的輸出點(diǎn)的 狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 52 輸出接口電路：輸出接口電路： 晶體管輸

36、出型：晶體管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻 率較高的率較高的直流直流電源負(fù)載。電源負(fù)載。 L L: :負(fù)負(fù)載載 輸輸出出端端子子 L LE ED D 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路 C CO OM M L L L L （a a） 晶體管輸出型晶體管輸出型 （NPNNPN集電極開路）集電極開路） 輸輸 出出 端端 子子 L LE ED D 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路 C CO OM M L L: :負(fù)負(fù) 載載 L L L L （b b） 晶體管輸出型晶體管輸出型 （PNPPNP集電極開路）集電極開路） 53 PLC PLC要在過程控制領(lǐng)域得以應(yīng)用，模擬量

37、的輸入輸出要在過程控制領(lǐng)域得以應(yīng)用，模擬量的輸入輸出 接口便是其不可或缺的重要部件。接口便是其不可或缺的重要部件。 其主要功能：其主要功能： 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。與PLCPLC的基本單元的總線相連由的基本單元的總線相連由CPUCPU調(diào)用調(diào)用 和處理其數(shù)據(jù)。和處理其數(shù)據(jù)。 4. 模擬量模擬量I/O接口模塊接口模塊 54 （1). 1). 模擬量模擬量輸入輸入接口模塊（接口模塊（A/DA/D） 0 0 1 1 2 2 3 3 多多 路路 選選 擇擇 開開 關(guān)關(guān) # #/ / 鎖鎖 存存 器器 COM COM V V I I V V I I 前前置置放放大大 A A/ /D D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換光光電電隔隔

38、離離 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)寄寄存存器器 4 4路模擬量輸入路模擬量輸入 55 （2). 2). 模擬量輸出接口模板模擬量輸出接口模板D/AD/A # #/ / # #/ / V I V I CO M CO M 鎖鎖 存存 器器 鎖鎖 存存 器器 光光 電電 隔隔 離離 D D/ /A A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 輸輸 出出 放放 大大 2 2路模擬量輸出路模擬量輸出 56 PLC由開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電由開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電 抗干擾性能好抗干擾性能好 有的有的PLC能向外部提供能向外部提供24V的直流的直流電源電源 可作為輸入單元連接的外部設(shè)備的電源可作為輸入單元連接的外部設(shè)備的電源 開關(guān)電源開關(guān)電源 輸

39、入電壓范圍寬輸入電壓范圍寬體積小體積小重量輕重量輕效率高效率高 5. 電源單元電源單元 57 若主機(jī)單元的若主機(jī)單元的IO點(diǎn)數(shù)不能滿足需要時(shí)，可通過此接口用扁點(diǎn)數(shù)不能滿足需要時(shí)，可通過此接口用扁 平電纜線將平電纜線將IO擴(kuò)展單元與主機(jī)相連，以擴(kuò)展單元與主機(jī)相連，以增加增加IO點(diǎn)數(shù)。點(diǎn)數(shù)。PLC 的最大擴(kuò)展能力主要受的最大擴(kuò)展能力主要受CPU尋址能力和主機(jī)驅(qū)動(dòng)能力的限制。尋址能力和主機(jī)驅(qū)動(dòng)能力的限制。 6. I/O擴(kuò)展端口擴(kuò)展端口 I/O擴(kuò)展端口連接擴(kuò)展器的示意圖擴(kuò)展端口連接擴(kuò)展器的示意圖 58 CPM1A CPM1A主機(jī)與主機(jī)與I/OI/O擴(kuò)展器的連接擴(kuò)展器的連接 主機(jī)主機(jī) I/O擴(kuò)展器擴(kuò)展器

40、 連接電纜連接電纜 59 CPM2A 60 7. 外設(shè)外設(shè)端口端口 外設(shè)端口外設(shè)端口 盒式磁帶機(jī)盒式磁帶機(jī) 打印機(jī)打印機(jī) EPROM寫入器寫入器 上位計(jì)算機(jī)上位計(jì)算機(jī) PLC 可編程終端可編程終端PTPT 編程器編程器 61 通信與擴(kuò)展接口的連接實(shí)例通信與擴(kuò)展接口的連接實(shí)例 62 編程器是對(duì)編程器是對(duì)PLC進(jìn)行操作的工具進(jìn)行操作的工具 專專 用用 編編 程程 器器 在裝有專用編程軟件的計(jì)算機(jī)上編程在裝有專用編程軟件的計(jì)算機(jī)上編程 簡(jiǎn)易編程器簡(jiǎn)易編程器 直插式、便攜式直插式、便攜式 計(jì)算機(jī)輔助編程計(jì)算機(jī)輔助編程 圖形編程器圖形編程器 8. 編程工具編程工具 63 顯示屏顯示屏 工作方式工作方式

41、選擇開關(guān)選擇開關(guān) 編程位編程位 主機(jī)主機(jī) 監(jiān)控位監(jiān)控位 運(yùn)行位運(yùn)行位 編程器編程器 64 鍵盤鍵盤 指令鍵指令鍵 數(shù)字鍵數(shù)字鍵 編輯鍵編輯鍵 清除鍵清除鍵 65 鍵盤鍵盤 顯示屏顯示屏 工作方式工作方式 選擇開關(guān)選擇開關(guān) 66 CPM1A主機(jī)與編程器的連接主機(jī)與編程器的連接 67 CPM1A主機(jī)與編程器的連接主機(jī)與編程器的連接 68 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 編程編程 軟件軟件 PLC 專用電纜專用電纜 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 編程編程 軟件軟件 PLC 通通 信信 適配器適配器 RS-232電纜電纜 69 智能單元本身是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)智能單元本身是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng) CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器、與外界相連的接口、系統(tǒng)程

42、序、存儲(chǔ)器、與外界相連的接口 它們有自己的：它們有自己的： 對(duì)組合式對(duì)組合式PLC： 智能單元是智能單元是PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊系統(tǒng)的一個(gè)模塊 與與CPU單元通過系統(tǒng)總線相連接單元通過系統(tǒng)總線相連接 在在CPU單元的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作單元的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作 對(duì)整體式對(duì)整體式PLC： 主機(jī)通過主機(jī)通過I/O擴(kuò)展接口與智能單元連接擴(kuò)展接口與智能單元連接 9. 智能單元智能單元 70 功能開關(guān)：功能開關(guān)：是用來控制是用來控制PLCPLC工作狀態(tài)的工作狀態(tài)的 如編程、監(jiān)視、運(yùn)行開關(guān)等。如編程、監(jiān)視、運(yùn)行開關(guān)等。 指示燈有指示燈有： PLCPLC工作狀況指示燈、工作狀況指示燈、 電源指示燈，

43、電源指示燈， 電壓過低指示燈等。電壓過低指示燈等。 10. 功能開關(guān)與指示燈功能開關(guān)與指示燈 71 72 思考題思考題 PLC主要主要由哪幾部分組成？簡(jiǎn)述各部分作用由哪幾部分組成？簡(jiǎn)述各部分作用 73 74 1. PLC 1. PLC 循環(huán)掃描工作循環(huán)掃描工作方式方式 掃描工作分為掃描工作分為 5 個(gè)階段個(gè)階段 公公 共共 處處 理理 階階 段段 程程 序序 執(zhí)執(zhí) 行行 階階 段段 掃描周期計(jì)算階段掃描周期計(jì)算階段 I/O 刷刷 新新 階階 段段 外設(shè)端口處理外設(shè)端口處理 階段階段 CPU從第一條指令從第一條指令開始開始按指令按指令步序號(hào)步序號(hào)作周期性的作周期性的循環(huán)掃描循環(huán)掃描，如果無跳，如

44、果無跳 轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)指令,則從第則從第一條一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符結(jié)束符后又后又 返回返回第一條指令，第一條指令，周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)一個(gè)掃描周期掃描周期。 75 00002 01000 00001 00002 01000 2. PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的掃描工作各環(huán)節(jié)的功能功能 PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。上電后，首先檢查硬件是否正常。 按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。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，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

45、存器。將結(jié)果存入元件映象寄存器。 計(jì)算掃描周期。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。若正常，則進(jìn)行下一步；若不正常，則報(bào)警并作處理。 母線母線 I/O刷新階段。刷新階段。 外設(shè)端口服務(wù)。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。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)。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。訪問外設(shè)端口連接的外部設(shè)備。 76 設(shè)置各異常繼電器 異常：(ERR/ALM)LED燈亮 警告： (ERR/ALM)LED 閃爍 異常或警告？ 無 有 異

46、常 檢查結(jié)果正常？ 掃描周期監(jiān)視 時(shí)間預(yù)置 執(zhí)行用戶程序 程序結(jié)束？(END命令？) No Yes 掃描周期固定值 設(shè)定檢查 有固定值設(shè)置？ 等待設(shè)定掃描周期到 計(jì)算掃描周期 I/O 刷 新 正常 異常 警告 接通電源 初始化 I/O 外設(shè)端口 服務(wù) 初始化 I/O、內(nèi)部輔助、特殊輔助、 輔助記憶繼電器區(qū)域清零 定時(shí)器預(yù)置 識(shí)別擴(kuò)展單元 公 共 處 理執(zhí)行用戶 程序 掃 描 周 期 計(jì) 算 處 理 刷 新 硬件、用戶程序內(nèi)存 檢 查 外設(shè)端口服務(wù) 接通電源接通電源 初始化初始化 硬件檢查硬件檢查 正常？正常？ 異常報(bào)警異常報(bào)警 異常處理異常處理 掃描周期監(jiān)視掃描周期監(jiān)視 執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程

47、序 程序結(jié)束？程序結(jié)束？ 掃描周期檢查掃描周期檢查 有固定設(shè)置？有固定設(shè)置？ 等待等待 掃描周期計(jì)算掃描周期計(jì)算 I/O刷新刷新 外設(shè)端口服務(wù)外設(shè)端口服務(wù) 異常異常 公共處理 公共處理 執(zhí)行用執(zhí)行用 戶程序戶程序 掃描周期計(jì)算掃描周期計(jì)算 刷 刷 新 新 端端 口口 服服 務(wù)務(wù) 77 讀讀 讀讀 讀讀 寫寫 寫寫 執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 3. PLC執(zhí)行用戶程序的執(zhí)行用戶程序的過程過程 01001 01000 00000 00001 01000 輸輸 入入 端端 子子 輸輸 入入 電電 路路 用戶輸入設(shè)備用戶輸入設(shè)備 輸入映像寄

48、存器輸入映像寄存器 輸輸 出出 電電 路路 輸輸 出出 端端 子子 元件映像寄存器元件映像寄存器 輸出鎖存器輸出鎖存器 用戶輸出設(shè)備 用戶輸出設(shè)備 輸入刷新 程序執(zhí)行 輸出刷新 一個(gè)掃描周期 輸入刷新 78 5.6.2 PLC5.6.2 PLC控制的控制的原理原理 等效電路圖等效電路圖 公共端公共端 輸出端子輸出端子 輸入端子輸入端子 主電路主電路 KM FU KH M 3 Q SB1 SB2 SQ 公共端公共端 輸入部分輸入部分用戶程序用戶程序輸出部分輸出部分 KM 01000 PLC COM 00000 00000 00001 00002 00000 01000 0000100002 01

49、000 COM 00001 00002 PLC SB1 SB2 KM SQ 00000 00001 00002 01000 COM COM 79 KM 線圈通電線圈通電 SB1閉合閉合 00000 閉合閉合 接點(diǎn)閉合接點(diǎn)閉合 KM FU KH M 3 Q KM通電通電KM通電通電 觸點(diǎn)閉合觸點(diǎn)閉合 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 觸點(diǎn)閉合觸點(diǎn)閉合 PLC COM 00000 00000 00001 00002 00000 01000 0000100002 01000 COM 01000 00001 00002 SB2 ST PLC SB1 SB2 KM ST 00000 00001 00002 01000

50、COM COM 80 KM 線圈斷電線圈斷電 00001 斷開斷開 接點(diǎn)斷開接點(diǎn)斷開 KM FU KH M 3 Q KM通電通電KM斷電斷電 觸點(diǎn)斷開觸點(diǎn)斷開 電動(dòng)停轉(zhuǎn)電動(dòng)停轉(zhuǎn) 觸點(diǎn)斷開觸點(diǎn)斷開 PLC COM 00000 00000 00001 00002 00000 01000 0000100002 01000 COM 01000 00001 00002 SB2 ST PLC SB1 SB2 KM ST 00000 00001 00002 01000 COM COM SB2閉合閉合 81 5.6.3 PLC5.6.3 PLC執(zhí)行用戶程序的執(zhí)行用戶程序的特點(diǎn)特點(diǎn) 按梯形圖自按梯形圖自左向右左

51、向右、自、自上而下上而下逐次執(zhí)行程序逐次執(zhí)行程序 執(zhí)行程序時(shí)所需執(zhí)行程序時(shí)所需數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)取自于：取自于： 輸入映像寄存器輸入映像寄存器 元件映像寄存器元件映像寄存器 輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù)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輸入映像寄存器：在一個(gè)掃描周期中保持不變 每個(gè)掃描周期每個(gè)掃描周期I/O刷新階段集中讀入刷新階段集中讀入/讀出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù) 82 1. . 產(chǎn)生產(chǎn)生I/OI/O滯后現(xiàn)象的滯后現(xiàn)象的原因原因 5.6.4 5.6.4 PLC PLC的的I/

52、OI/O滯后滯后現(xiàn)象現(xiàn)象 （1） 由于由于PLC采用采用循環(huán)掃描循環(huán)掃描的工作方式。的工作方式。 PLC只在每個(gè)掃描周期的只在每個(gè)掃描周期的I/O刷新階段集中輸入刷新階段集中輸入/輸輸 出，導(dǎo)致輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)滯后。出，導(dǎo)致輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)滯后。 （2 2） 輸入輸入濾波器濾波器對(duì)信號(hào)的延遲作用。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)。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)。 有的有的PLCPLC其輸入電路濾波器的時(shí)間常數(shù)可以調(diào)整。其輸入電路濾波器的時(shí)間常數(shù)可以調(diào)整。 83 輸出輸出ON延時(shí)。延時(shí)。 （3） 輸出輸出繼電器繼電器的動(dòng)作延遲（繼電器輸出型的

53、動(dòng)作延遲（繼電器輸出型PLCPLC）。）。 從輸出鎖存器從輸出鎖存器ON、到輸出觸點(diǎn)、到輸出觸點(diǎn)ON經(jīng)歷一定時(shí)間經(jīng)歷一定時(shí)間 （4） 用戶程序的用戶程序的長(zhǎng)短長(zhǎng)短及語句編排。程序的優(yōu)化及語句編排。程序的優(yōu)化 要求有較快響應(yīng)的場(chǎng)合要求有較快響應(yīng)的場(chǎng)合 最好不要使用最好不要使用繼電器輸出型繼電器輸出型PLC。 I/O滯后現(xiàn)象，對(duì)滯后現(xiàn)象，對(duì)慢速慢速控制系統(tǒng)影響不大?？刂葡到y(tǒng)影響不大。 要求要求快速快速響應(yīng)的場(chǎng)合，需要解決響應(yīng)的場(chǎng)合，需要解決I/O速度問題。速度問題。 （5）PLC 的的輸入輸入采樣、采樣、輸出輸出刷新的特殊處理方式；刷新的特殊處理方式； 84 2. I/O2. I/O響應(yīng)時(shí)間的估算

54、響應(yīng)時(shí)間的估算 以以20點(diǎn)的繼電器輸出型點(diǎn)的繼電器輸出型CPM1A為例。為例。 設(shè)輸入設(shè)輸入ON延時(shí)為延時(shí)為8毫秒毫秒 公共處理和公共處理和I/O刷新時(shí)間為刷新時(shí)間為2毫秒毫秒 執(zhí)行用戶程序時(shí)間為執(zhí)行用戶程序時(shí)間為14毫秒毫秒 輸出輸出ON延時(shí)為延時(shí)為15毫秒毫秒 輸入狀態(tài)經(jīng)過一個(gè)掃描周期后在輸出得到響應(yīng)輸入狀態(tài)經(jīng)過一個(gè)掃描周期后在輸出得到響應(yīng) 最小最小I/O響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間-39毫秒毫秒 輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個(gè)掃描周期后在輸出得到響應(yīng)輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個(gè)掃描周期后在輸出得到響應(yīng) 最大最大I/O響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間-55毫秒毫秒 85 最小最小I/OI/O響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算 最小最小I/O響應(yīng)時(shí)間

55、響應(yīng)時(shí)間 = 輸入輸入ON延時(shí)延時(shí) + （公共處理公共處理 + I/O刷新時(shí)間刷新時(shí)間） + 執(zhí)行程序時(shí)間執(zhí)行程序時(shí)間 + 輸出輸出ON延時(shí)延時(shí) = 8 + 2 + 14 + 15 = 39 ms 輸入輸入 觸點(diǎn)觸點(diǎn) 輸入輸入 濾波濾波 輸出輸出 鎖存鎖存 輸出輸出 觸點(diǎn)觸點(diǎn) 刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 掃描周期掃描周期(Ts) 掃描周期掃描周期(Ts) 輸入輸入ON延時(shí)延時(shí) 輸出輸出ON延時(shí)延時(shí) I/O響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間 8毫秒毫秒 2毫秒毫秒 15毫秒毫秒 14毫秒毫秒 86 輸入輸入ON延時(shí)延時(shí) 最大最大I/O響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間 = 輸入輸入ON延時(shí)延

56、時(shí)+ (公共處理公共處理+ I/O刷新刷新+執(zhí)行程序執(zhí)行程序)2 + 輸出輸出ON延時(shí)延時(shí) = 8 +（2 +14） 2 + 15 = 55 ms。 最大最大I/O響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算 輸入輸入 觸點(diǎn)觸點(diǎn) 輸入輸入 濾波濾波 輸出輸出 鎖存鎖存 輸出輸出ON延時(shí)延時(shí) 輸出輸出 觸點(diǎn)觸點(diǎn) I/O響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間 刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 掃描周期掃描周期(Ts) 掃描周期掃描周期(Ts) 刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 掃描周期掃描周期(Ts) 87 程序程序語句安排語句安排對(duì)對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的響應(yīng)時(shí)間的影響影響舉例舉例 20000 00000

57、 01000 20000 20000 01001 PLC SB KM1 00000 01001 01000 COM COM KM2 當(dāng)當(dāng)SB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個(gè)第一個(gè)掃描周期掃描周期I/O刷刷 新時(shí)新時(shí) 00000的映像寄存器的映像寄存器 ON。 第一個(gè)掃描周期第一個(gè)掃描周期 結(jié)束時(shí)，結(jié)束時(shí)，01000為為OFF。 01000只能在第二個(gè)掃描周期結(jié)束后才能只能在第二個(gè)掃描周期結(jié)束后才能ON。 88 00000 20000 20000 01000 20000 01001 PLC SB KM1 00000 01001 01000 COM COM KM2 當(dāng)當(dāng)SB閉合，

58、經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個(gè)掃描周期閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個(gè)掃描周期 00000 的映像寄存器的映像寄存器 ON。 01000 在第一個(gè)掃描周期結(jié)束后就能在第一個(gè)掃描周期結(jié)束后就能ON 。 續(xù)續(xù) 如果將梯形圖的第一與第二梯級(jí)交換，如下圖：如果將梯形圖的第一與第二梯級(jí)交換，如下圖： 顯然，程序語句的安排對(duì)顯然，程序語句的安排對(duì)I/O響應(yīng)的影響很大響應(yīng)的影響很大 。 89 90 PLC PLC的編程語言的編程語言 邏輯功能圖邏輯功能圖 梯梯 形形 圖圖 邏輯方程式邏輯方程式 語語 句句 表表 PLC的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)至今尚無國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)至今尚無國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同不同 廠家所用語言和符號(hào)也不盡

59、相同。廠家所用語言和符號(hào)也不盡相同。但它們的梯形圖語但它們的梯形圖語 言的基本言的基本結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)和功能是是大同小異大同小異的。的。 91 1. 1.梯形圖梯形圖（LADLAD）類似于繼電類似于繼電接觸器控制線路接觸器控制線路 梯形圖梯形圖編程目前依然是應(yīng)用編程目前依然是應(yīng)用最廣最廣泛的編程語言，因?yàn)樗c泛的編程語言，因?yàn)樗c 繼電繼電接觸器控制線路非常相象，容易學(xué)習(xí)，使用方便。接觸器控制線路非常相象，容易學(xué)習(xí)，使用方便。 2. 2. 語句表語句表（STLSTL）類似于類似于匯編匯編語言，由語句系列構(gòu)成。語言，由語句系列構(gòu)成。 3.3.功能圖功能圖（FBDFBD） 一種較新的編程方法，是各種

60、一種較新的編程方法，是各種PLCPLC編編 程語言規(guī)范化的方向。程語言規(guī)范化的方向。 PLCPLC常用的編程語言主要有三種：常用的編程語言主要有三種： 92 1. 1. 梯形圖梯形圖編程語言編程語言 兩種梯形圖的繼電器符號(hào)圖對(duì)照兩種梯形圖的繼電器符號(hào)圖對(duì)照 物理物理繼電器繼電器 PLC繼電器繼電器 常開常開 常閉常閉 觸 觸 點(diǎn)點(diǎn) 線線 圈圈 梯形圖梯形圖編程語言是一種圖形語言編程語言是一種圖形語言 5.7.1 5.7.1 梯形圖編程語言梯形圖編程語言 93 00000 01000 01000 PLC控制控制 00001 SB2 KM KM 繼電器繼電器 控控 制制 SB1 2. . 兩種控制