第五章可編程控制器概述

1、第二篇第二篇 可編程控制器技術(shù)可編程控制器技術(shù) 教材以三菱小型可編程控制器FX2N系列PLC為例，介紹可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)，以及工作原理，要求掌握常用指令的格式和應(yīng)用方法，熟練畫(huà)出可編程控制器外部電路接線圖，掌握可編程控制器應(yīng)用的基本設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展一、可編程控制器的產(chǎn)生一、可編程控制器的產(chǎn)生第五章第五章 可編程控制器概述可編程控制器概述重點(diǎn)：重點(diǎn)：PLC的基本工作原理的基本工作原理難點(diǎn)：難點(diǎn)：PLC的工作過(guò)程及的工作過(guò)程及I/O接口接線。接口接線。 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：1968年美國(guó)年美國(guó)General Motors公司，要

2、求制造公司，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10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 10條。條。問(wèn)世：?jiǎn)柺溃簡(jiǎn)柺烙趩?wèn)世于1969年。美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司年。美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DEC)研制出研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器世界上第一臺(tái)可編程控制器2022-3-62022-3-63 3l傳統(tǒng)的生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)控制裝置傳統(tǒng)的生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)控制裝置繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、容易操作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、容易操作 。缺點(diǎn)缺點(diǎn)體積龐大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、接線復(fù)雜、故障率體積龐大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、接線復(fù)雜、故障

3、率高、可靠性及靈活性差高、可靠性及靈活性差 。應(yīng)用應(yīng)用比較適用于工作模式固定，控制邏輯簡(jiǎn)單等比較適用于工作模式固定，控制邏輯簡(jiǎn)單等工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合。工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合。 l用戶迫切需要一種先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置用戶迫切需要一種先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)先進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)先進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)l可編程序邏輯控制器的產(chǎn)生可編程序邏輯控制器的產(chǎn)生 美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DECDEC）根據(jù)這一設(shè)想，于）根據(jù)這一設(shè)想，于19691969年年研制成功了第一臺(tái)可編程序控制器。由于當(dāng)時(shí)主要用于研制成功了第一臺(tái)可編程序控制器。由于當(dāng)時(shí)主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程序邏輯控順序控制，

4、只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程序邏輯控制器（制器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，PLCPLC）。）。 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序； 可靠性高于繼電器控制柜； 體積小于繼電器控制柜； 維護(hù)方便，最好是插件式； 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)； 在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)； 輸入可以是交流115V； 輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等； 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更； 用戶程序存貯器容量至少能擴(kuò)展到4K。GM10條是可編程序控制器出現(xiàn)的直接原因：二、可編程控制器的發(fā)展及定義經(jīng)歷：可編程邏輯控制器（經(jīng)

5、歷：可編程邏輯控制器（PLCPLC）可編程控制器（可編程控制器（PCPC）1、發(fā)展、發(fā)展開(kāi)始：主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為開(kāi)始：主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱 70年代后期：從開(kāi)關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生年代后期：從開(kāi)關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過(guò)程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置產(chǎn)過(guò)程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡(jiǎn)稱，故稱為可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC(Programmable Controller)。 2、定義：、定義：1987年年：定義特點(diǎn)：定義特點(diǎn)：PLC是計(jì)算

6、機(jī)（內(nèi)部構(gòu)造、功能、工作原理看）是計(jì)算機(jī)（內(nèi)部構(gòu)造、功能、工作原理看）PLC是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的計(jì)算機(jī)（從計(jì)算機(jī)大范圍看，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的計(jì)算機(jī)（從計(jì)算機(jī)大范圍看，是專是專用機(jī)用機(jī)）PLC是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（從控制領(lǐng)域看，是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（從控制領(lǐng)域看，是通是通用機(jī)用機(jī)）PLC已由廠商進(jìn)行了一次開(kāi)發(fā)，用戶只需二次開(kāi)發(fā)。已由廠商進(jìn)行了一次開(kāi)發(fā)，用戶只需二次開(kāi)發(fā)。 1987年： “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工業(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、模擬式的輸入和輸出，控制各種類

7、型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)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)充的原則設(shè)計(jì)”。三、PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比 可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小。 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 無(wú)需增加硬設(shè)備。 隨著要求的變更隨著要求的變更PLC對(duì)程序修改方便。繼電對(duì)程序修改方便。繼電器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，靈活性差。靈活性差。 1.具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可附加高性能模塊對(duì)模擬量進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制功能。 四、PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比 PLCPLC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

8、統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣，對(duì)于有繼電器系統(tǒng)方面知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，尤其是現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員，學(xué)習(xí)起來(lái)十分方便。 PLC一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產(chǎn)，各各廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制機(jī)廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制機(jī)是由通用計(jì)算機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來(lái)的，一般由微機(jī)廠、芯片及板卡制造廠開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。它在硬件結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)點(diǎn)是總總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)。線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)。 1. PLC的運(yùn)行方式與工業(yè)控制機(jī)不同，微機(jī)的許多軟微機(jī)的許多軟件不能直接使用。件不能直接使用。工業(yè)控制機(jī)可使用通用微機(jī)的各種編程語(yǔ)言，對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但它要求使用者具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)

9、知識(shí)。 PLC和工業(yè)控制機(jī)都是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的。 都具有很高的可靠性。都具有很高的可靠性。 PLC一般具有模塊結(jié)構(gòu)，可以針對(duì)不同的對(duì)可以針對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行組合和擴(kuò)展。象進(jìn)行組合和擴(kuò)展。 FX2N系列PLC外形RS232口口電池座池座電源輸入端子電源輸入端子 輸出端子輸出端子直流電源輸出端子直流電源輸出端子輸入端子輸入端子I/O狀態(tài)指示燈狀態(tài)指示燈擴(kuò)展插座擴(kuò)展插座 編程工具連接插座編程工具連接插座 FP1系列C24型PLC控制單元的外形圖波特率選擇開(kāi)關(guān)波特率選擇開(kāi)關(guān)電位器（電位器（V0、V1）運(yùn)行監(jiān)視指示燈運(yùn)行監(jiān)視指示燈方式選擇開(kāi)關(guān)方式選擇開(kāi)關(guān) RS232口口 只有C24、C40、C

10、56和C72的C型機(jī)才配有。該口能與PC機(jī)通訊編程，也可連接其它外圍設(shè)備。運(yùn)行監(jiān)視指示燈運(yùn)行監(jiān)視指示燈 當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)，“RUN”指示燈亮；當(dāng)控制單元中止執(zhí)行程序時(shí)，“PROG” 指示燈亮； 當(dāng)發(fā)生自診斷錯(cuò)誤時(shí)，“ERR” 指示燈亮； 當(dāng)檢測(cè)到異常的情況時(shí)或出現(xiàn)“Watchdog”定時(shí)故障時(shí)，“ALARM” 指示燈亮。 電池座電池座電源輸入端子電源輸入端子 FP1型主機(jī)有交、直流電源兩種類型，交流型接100240V交流電源，直流型接24V直流電源。 工作方式選擇開(kāi)關(guān)工作方式選擇開(kāi)關(guān) 有三個(gè)工作方式檔位，即“RUN”、“REMOTE”和“PROG”。輸出端子輸出端子 該端子板為兩頭帶螺絲可拆卸的板

11、。帶帶“”標(biāo)記的標(biāo)記的端子不能作為輸出端子使用。端子不能作為輸出端子使用。 直流電源輸出端子直流電源輸出端子 在FP1系列主機(jī)內(nèi)部均配有一個(gè)供輸入端使用的主機(jī)內(nèi)部均配有一個(gè)供輸入端使用的24V24V直流電源。直流電源。 輸人端子輸人端子 該端子板為兩頭帶螺絲可拆卸的板。輸入電壓范圍為直流 1224V。帶帶“”標(biāo)記的端子不能作為輸入標(biāo)記的端子不能作為輸入端子使用。端子使用。 編程工具連接插座編程工具連接插座(RS422(RS422口口) ) 可用此插座經(jīng)專用外設(shè)電纜連接編程工具。波特率選擇開(kāi)關(guān)波特率選擇開(kāi)關(guān)電位器電位器(V0(V0、V1)V1) 這兩個(gè)電位器可用螺絲刀進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)定。

12、當(dāng)調(diào)節(jié)該電位器時(shí)，PLC內(nèi)部對(duì)應(yīng)的特殊數(shù)據(jù)寄存器DT9040和DT9041的內(nèi)容在0255之間變化，相當(dāng)于輸入外部可調(diào)的模擬量。 IO狀態(tài)指示燈狀態(tài)指示燈 用來(lái)指示輸人用來(lái)指示輸人/ /輸出的通斷狀態(tài)。輸出的通斷狀態(tài)。 IO擴(kuò)展單元接口插座擴(kuò)展單元接口插座 用于連接FP1擴(kuò)展單元及AD、DA轉(zhuǎn)換單元、鏈接單元。 FP1控制單元RS232C端口計(jì)算機(jī)FP1控制單元計(jì)算機(jī)RS422/232C適配器編程工具插座(RS422端口)RS422RS232C(a) 直接通過(guò)RS232口進(jìn)行串行通訊 (b) 通過(guò)適配器進(jìn)行通訊 第二節(jié) 可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用一、一、PLCPLC的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn) 可靠性高

13、、抗干擾能力強(qiáng)。主要有以下幾個(gè)方面： 隔離隔離( (采用光電耦合器采用光電耦合器 ) )濾波 對(duì)PLC的內(nèi)部電源采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施。 設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷、Watchdog等電路。 利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測(cè)。對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份。 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)。 1. 以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過(guò)程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)。采用循環(huán)掃描的工作方式采用循環(huán)掃描的工作方式，也提高了抗干擾能力。 擴(kuò)充方便，配置靈活，通用性強(qiáng)擴(kuò)充方便，配置靈活，通用性強(qiáng) 將電控將電控(邏輯控制邏輯控制)、電儀、電儀

14、(過(guò)程控制過(guò)程控制)和電結(jié)和電結(jié)(運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制)集于一體，可以方便、靈活地組集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。 編程簡(jiǎn)單、使用方便、柔性好編程簡(jiǎn)單、使用方便、柔性好 體積小、重量輕、功能強(qiáng)體積小、重量輕、功能強(qiáng)二、PLC的應(yīng)用場(chǎng)合 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。如各種機(jī)床、自動(dòng)電梯、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線、運(yùn)輸和檢測(cè)等的控制。 運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制 ：可用于精密金屬切削機(jī)床、機(jī)械手、機(jī)器人等設(shè)備的控制。 過(guò)程控制過(guò)程控制 ：通過(guò)配用AD、DA轉(zhuǎn)換模塊及智能PID模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、速度等連

15、續(xù)變化的模擬量進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1.多級(jí)控制多級(jí)控制 ：利用PLC的網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊及遠(yuǎn)程IO控制模塊實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC之間、PLC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。 三、可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì) 在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上向大、小兩個(gè)方向發(fā)展向大、小兩個(gè)方向發(fā)展； 功能不斷增強(qiáng)，各種應(yīng)用模塊不斷推出 ； 產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化 。 國(guó)外著名PLC生產(chǎn)廠家日本OMRON歐姆龍:CPM2A/B，CQM1H（?。?，CS1，VM1D(中大)，CPM2C(超薄)，CPM2B，CPM1A-MAD02-CH(板型)德國(guó)Simens西門子 ：LOGO一體化程控器 ,S7-200,

16、 S7- 300, S7- 400日本Mitsubishi三菱：一體化程控器, FX，A，AnS，Q，QnA美國(guó)GE-FANUC通用電器：GE ONE/E,GE-90 20/211, GE-90 30/311, GE-90 30/331, GE-90 70/771, GE-90 70/781美國(guó)Modican歌德：Micro 984,984-130,984-380,984-480,984-680,984B 國(guó)外著名PLC生產(chǎn)廠家美國(guó)A-B 羅克韋爾：SLC-500,PLC-2/02,PLC-3,PLC-5日本Panasonic松下:FP0,FP1(超小),FP2,FP3,FP10SH美國(guó)TI德

17、州儀器:TI510,TI330,TI435,565美國(guó)WestingHouse西屋:PC-1100,PC-503, PC-700,HPPC-1700法國(guó)TE (Telemecanique) ：TSX47,TSX67,TSX87,TSX107 第三節(jié) 可編程控制器的組成一、一、PLCPLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（以單元式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（以單元式PLCPLC為例）為例）I I/ /O O擴(kuò)擴(kuò)展展單單元元I I/ /O O擴(kuò)擴(kuò)展展接接口口 中中央央處處理理單單元元 ( (C CP PU U) )輸輸入入接接口口輸輸出出接接口口限限位位開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)手手動(dòng)動(dòng)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)編編碼碼器器數(shù)數(shù)字字開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)電電源源外外部部設(shè)設(shè)備備接接口

18、口存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器系系統(tǒng)統(tǒng)程程序序用用戶戶程程序序數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)編程器上位計(jì)算機(jī)圖形監(jiān)控系統(tǒng)打印機(jī)EPROM寫(xiě)入器盒式磁帶機(jī)條碼判讀機(jī)電電源源電電磁磁閥閥繼繼電電器器指指示示燈燈蜂蜂鳴鳴器器二、二、PLCPLC各部分的作用各部分的作用 CPU 診斷診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。制程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 采集現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送人采集現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送人PLC的寄的寄存器中。存器中。 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。 將處理結(jié)果送至輸出端。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(qǐng)求。響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作

19、請(qǐng)求。 CPUCPU芯片類型芯片類型通用微處理器（中小型通用微處理器（中小型8085，中型，中型8086、80286、80386）。）。單片機(jī)（中小型單片機(jī)（中小型8051、8096）。）。位片式處理器（大型位片式處理器（大型AMD2900、2903）。）。 多多CPU結(jié)構(gòu)（大中型）結(jié)構(gòu)（大中型） 位片式微處理器是以位片式微處理器是以ALUALU為核心的位片，為核心的位片，不包括中央控制器。不包括中央控制器。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 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)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲(chǔ)器ROM或PROM中，用戶不能更改。用戶存儲(chǔ)器：用戶存儲(chǔ)器：包括用

20、戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。這類存儲(chǔ)器一般由低功耗的CMOS-RAM構(gòu)成，其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。 PLC產(chǎn)品手冊(cè)中給出的“存儲(chǔ)器類型”和“程序容量”是針對(duì)用戶程序存儲(chǔ)器而言的。輸入輸出接口電路輸入輸出接口電路輸入接口電路輸入接口電路：采用光電耦合電路，將限位開(kāi)關(guān)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)、編碼器等現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。 PLC PLC的直流輸入接口電路（的直流輸入接口電路（a a） PLC的直流輸入接口電路（b） 輸出接口電路：輸出接口電路：采用光電耦合電路，將將CPUCPU處理過(guò)的信處理過(guò)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，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)

21、接觸器、電磁閥等外部設(shè)備的通斷電。有三種類型： 內(nèi)內(nèi)部部電電路路L LE ED DL L: :負(fù)負(fù)載載C CO OM ML LL L輸輸出出端端子子(a)繼電器輸出型 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(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路開(kāi)關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路。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 ML LL L（c） 晶體管輸出型（NPN集電極開(kāi)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 ML L: :負(fù)負(fù) 載載L LL L（d） 晶體管輸出型（PNP集電極開(kāi)路） 晶

22、體管輸出型晶體管輸出型：為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載。 晶閘管輸出型：晶閘管輸出型：為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較高的交流電源負(fù)載。電源電源 PLC的電源的電源是指將外部輸入的交流電（AC220V、110V)處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲(chǔ)器（直流5V）、輸人輸出接口（直流24V）等內(nèi)部電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。許多PLC的直流電源采用直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨(dú)立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且還可為輸入設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)電源。另還有備用電源（鋰電池） 外部設(shè)備接口外部設(shè)備接口（1 1）接口類型）接口類型 RS232、RS422、RS485

23、 （2）外部設(shè)備）外部設(shè)備 1）手持編程器 手持編程器采用助記符語(yǔ)言編程助記符語(yǔ)言編程，具有編輯、檢索、修改程序、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、內(nèi)存監(jiān)控等功能。可一機(jī)多用，具有使用方便、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。FX系列PLC的編程器接口為RS422口。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不夠直觀，只能連機(jī)編程不夠直觀，只能連機(jī)編程 2）通用智能型編程器 可通過(guò)PLC的通訊口RS422口配以適配器與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，利用專用利用專用工具軟件工具軟件（ 三菱 ，西門子STEP7-Micro/win 對(duì)對(duì)PLCPLC進(jìn)行編程和監(jiān)控進(jìn)行編程和監(jiān)控。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和監(jiān)控比手持編程工具更加直觀和方便。 3 3）其它外設(shè)）其它外設(shè) PLC還可配有其他一些外

24、部設(shè)備如:盒式磁帶機(jī)、打印機(jī)、EPROM寫(xiě)入器、文本顯示器、人機(jī)界面等。輸入輸出輸入輸出I I0 0擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元的IO點(diǎn)數(shù)不能滿足需要時(shí)，可通過(guò)此接口用扁平電纜線將IO擴(kuò)展單元與主機(jī)相連，以增加IO點(diǎn)數(shù)。PLC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。 2022-3-62022-3-63737 第四節(jié)第四節(jié) 可編程控制器的分類及軟件可編程控制器的分類及軟件一、一、PLCPLC的分類的分類按結(jié)構(gòu)形式分類按結(jié)構(gòu)形式分類1）整體式整體式（又稱箱體式或單元式）（又稱箱體式或單元式） 特點(diǎn)：一個(gè)單體內(nèi)集中了特點(diǎn)：一個(gè)單體內(nèi)集中了CPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/O接口、電接口、電

25、源及其他接口。源及其他接口。2）模塊式模塊式（又稱框架式）（又稱框架式） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊及模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊及通訊模塊等標(biāo)準(zhǔn)模塊是插在帶有插槽的框架上或母板通訊模塊等標(biāo)準(zhǔn)模塊是插在帶有插槽的框架上或母板上。上。3）疊裝式疊裝式 特點(diǎn)：特點(diǎn)：CPU 、I/O接口、電源等做成獨(dú)立的外形尺寸一接口、電源等做成獨(dú)立的外形尺寸一致的單元，不使用母板，采用電纜連接各個(gè)單元，在致的單元，不使用母板，采用電纜連接各個(gè)單元，在控制設(shè)備中安裝時(shí)可以一層層地疊裝?？刂圃O(shè)備中安裝時(shí)可以一層層地疊裝。2022-3-62022-3-638382.按功能分類按功能分類低

26、檔機(jī)：以邏輯運(yùn)算為主，具有計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位等低檔機(jī)：以邏輯運(yùn)算為主，具有計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位等功能。功能。中檔機(jī)：有整數(shù)及浮點(diǎn)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中檔機(jī)：有整數(shù)及浮點(diǎn)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、PID調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)、中斷及聯(lián)網(wǎng)功能。中斷及聯(lián)網(wǎng)功能。 高檔機(jī)高檔機(jī) ：具有更強(qiáng)的數(shù)字處理能力，可進(jìn)行矩陣運(yùn)算、：具有更強(qiáng)的數(shù)字處理能力，可進(jìn)行矩陣運(yùn)算、涵數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)管理、通訊能力，可構(gòu)成分布式系統(tǒng)。涵數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)管理、通訊能力，可構(gòu)成分布式系統(tǒng)。分分 類類I0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)64點(diǎn)以內(nèi)點(diǎn)以內(nèi)2561000字節(jié)字節(jié)小型機(jī)小型機(jī)6425613.6K字節(jié)字節(jié)中型機(jī)中型機(jī)25620483.613K字節(jié)字節(jié)大

27、型機(jī)大型機(jī)2048以上以上13K字節(jié)以上字節(jié)以上 3. 3. 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2022-3-62022-3-63939二、二、PLCPLC的主要功能的主要功能 條件控制功能條件控制功能 定時(shí)計(jì)數(shù)控制功能定時(shí)計(jì)數(shù)控制功能 數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能 步進(jìn)控制功能步進(jìn)控制功能 A AD D與與D DA A轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換功能 運(yùn)動(dòng)控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能 過(guò)程控制功能過(guò)程控制功能 擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能 遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程I0功能功能 通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能 1. 監(jiān)控功能監(jiān)控功能 2022-3-62022-3-64040三、三、PLC的軟件的軟件（一）（一）PLC的軟件分類的軟件分類

28、 可編程控制器的軟件分為兩大部分：可編程控制器的軟件分為兩大部分：系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件與與應(yīng)用應(yīng)用軟件（用戶程序）軟件（用戶程序） 。 系統(tǒng)軟件由系統(tǒng)軟件由PLC制造商固化在機(jī)內(nèi)制造商固化在機(jī)內(nèi)，用以控制可編程用以控制可編程控制器本身的運(yùn)作控制器本身的運(yùn)作。如系統(tǒng)的管理程序，用戶指令的解釋。如系統(tǒng)的管理程序，用戶指令的解釋程序，供系統(tǒng)調(diào)用的專用標(biāo)準(zhǔn)程序塊。程序，供系統(tǒng)調(diào)用的專用標(biāo)準(zhǔn)程序塊。 用戶程序由可編程控制器的使用者編制并寫(xiě)入到用戶程序由可編程控制器的使用者編制并寫(xiě)入到PLC的的用戶存儲(chǔ)器中，用戶存儲(chǔ)器中，用于控制外部對(duì)象的運(yùn)行用于控制外部對(duì)象的運(yùn)行。2022-3-62022-3-64141（

29、二）（二）PLC的應(yīng)用軟件編程語(yǔ)言的表達(dá)方式的應(yīng)用軟件編程語(yǔ)言的表達(dá)方式 IEC61131-3規(guī)定了規(guī)定了5種編程語(yǔ)言：梯形圖（種編程語(yǔ)言：梯形圖（Ladder Diagram,LD），指令表（），指令表（Instruction List,IL），順序功能），順序功能圖（圖（Sequential Function Chart,SFC），功能塊圖），功能塊圖（Function Block Diagram,FBD），結(jié)構(gòu)文本（），結(jié)構(gòu)文本（Structured Text,ST）。）。其中其中梯形圖、語(yǔ)句表、順序功能圖最為梯形圖、語(yǔ)句表、順序功能圖最為常用。常用。 PLCPLC的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)至今尚無(wú)國(guó)

30、際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)至今尚無(wú)國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家不同廠家所用語(yǔ)言和符號(hào)也不盡相同。所用語(yǔ)言和符號(hào)也不盡相同。但它們的梯形圖語(yǔ)言的但它們的梯形圖語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)和功能是基本結(jié)構(gòu)和功能是大同小異大同小異的。的。 2022-3-642梯形圖語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言 梯形圖是梯形圖是在原繼電器接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來(lái)的一種圖形語(yǔ)言，它由常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、線圈和功能塊構(gòu)一種圖形語(yǔ)言，它由常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、線圈和功能塊構(gòu)成成。它是目前用得最多的它是目前用得最多的PLCPLC編程語(yǔ)言。編程語(yǔ)言。 注意注意梯形圖表示的并并不是一個(gè)實(shí)際電路而只是一個(gè)控制程序，不是一個(gè)實(shí)際電路而只是一個(gè)控制程序，

31、其間的連線表示的是它們之間的邏輯關(guān)系，即所謂“軟接線”。 常開(kāi)觸點(diǎn) ： 常閉觸點(diǎn)： 線圈： 功能塊： 它們并非是物理實(shí)體，而是它們并非是物理實(shí)體，而是“軟繼電器軟繼電器”。每個(gè)每個(gè)“軟繼電軟繼電器器”僅對(duì)應(yīng)僅對(duì)應(yīng)PLCPLC存儲(chǔ)單元中的一位。存儲(chǔ)單元中的一位。該位狀態(tài)為“1”時(shí)，對(duì)應(yīng)的繼電器線圈接通，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；狀態(tài)為“0”時(shí)，對(duì)應(yīng)的繼電器線圈不通，其常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)保持原態(tài)。 2022-3-643語(yǔ)句表語(yǔ)言語(yǔ)句表語(yǔ)言類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言語(yǔ)句表語(yǔ)言類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言，使用助記符作為語(yǔ)句操作符，操作符加上操作參數(shù)，構(gòu)成語(yǔ)句。操作符表示一種操作或運(yùn)算；而操作數(shù)表示哪個(gè)軟元件（或常

32、數(shù)）參與該操作或運(yùn)算，用編程元件或常數(shù)表示。語(yǔ)句是程序的最小單位。若干語(yǔ)句的有序組合，構(gòu)成用戶控制程序。一般觸點(diǎn)、線圈由一步語(yǔ)句構(gòu)成，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、功能塊由幾步語(yǔ)句構(gòu)成。同一廠家的PLC產(chǎn)品，其助記符語(yǔ)言與梯形圖語(yǔ)言是相互對(duì)應(yīng)的，可互相轉(zhuǎn)換。助記符語(yǔ)言常用于手持編程器中，梯形圖語(yǔ)言則多用于計(jì)算機(jī)助記符語(yǔ)言常用于手持編程器中，梯形圖語(yǔ)言則多用于計(jì)算機(jī)編程環(huán)境中。編程環(huán)境中。 2022-3-6443.順序功能圖（SFC） 順序功能圖又稱步進(jìn)順控圖，常用來(lái)編制順序功能圖又稱步進(jìn)順控圖，常用來(lái)編制順序控制類程序。順序功能編程法可將一個(gè)復(fù)順序控制類程序。順序功能編程法可將一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程分解為一些小

33、的工作狀態(tài)，對(duì)這雜的控制過(guò)程分解為一些小的工作狀態(tài)，對(duì)這些小的工作狀態(tài)的功能分別處理后再依一定的些小的工作狀態(tài)的功能分別處理后再依一定的順序控制要求連接組合成整體的控制程序。順序控制要求連接組合成整體的控制程序。 第五節(jié) 可編程控制器的原理及 技術(shù)性能一、一、PLCPLC的基本工作原理的基本工作原理 微機(jī)：查詢等待命令查詢等待命令的工作方式 PLC：分時(shí)處理及循環(huán)掃描分時(shí)處理及循環(huán)掃描的工作方式（一）PLC分時(shí)處理及掃描工作方式 PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本一致，即在系統(tǒng)程序的管理下，通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。但PLC與計(jì)算機(jī)的工作方式有所不同，計(jì)算機(jī)一般采用查詢等命令的工作方式

34、，如在主程序中，鍵盤查詢或I/O查詢，當(dāng)有鍵按下或I/O有信號(hào)輸入時(shí)則中斷主程序的執(zhí)行并轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序，而PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)及應(yīng)用程序執(zhí)行都是以循環(huán)掃描方式完成的。 （二）PLC的工作狀態(tài)及掃描過(guò)程 PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)。停止?fàn)顟B(tài)一般用于程序的編制與修改。下圖給出了運(yùn)行和停止兩種狀態(tài)下PLC的掃描過(guò)程。 兩種工作下的PLC掃描過(guò)程1）內(nèi)部處理：復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，進(jìn)行硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等。）內(nèi)部處理：復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，進(jìn)行硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等。2）通信操作：完成與外設(shè)端口連接的外部設(shè)備（

35、如編程器）或通信適）通信操作：完成與外設(shè)端口連接的外部設(shè)備（如編程器）或通信適配器的通信處理配器的通信處理3）輸入采樣：讀入輸入口的狀態(tài)，并將它們存放在輸入映象寄存器中。）輸入采樣：讀入輸入口的狀態(tài)，并將它們存放在輸入映象寄存器中。輸入階段完畢后，輸入映象寄存器中的狀態(tài)保持不變，直至下一個(gè)掃輸入階段完畢后，輸入映象寄存器中的狀態(tài)保持不變，直至下一個(gè)掃描周期開(kāi)始。描周期開(kāi)始。 4）程序執(zhí)行：）程序執(zhí)行：在這個(gè)階段，在這個(gè)階段，PLC根據(jù)輸入映象寄存器中每個(gè)輸入點(diǎn)的根據(jù)輸入映象寄存器中每個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)、輸出映象寄存器中每個(gè)輸出點(diǎn)的狀態(tài)，以及中間元件狀態(tài)逐條狀態(tài)、輸出映象寄存器中每個(gè)輸出點(diǎn)的狀態(tài)，以

36、及中間元件狀態(tài)逐條解算用戶程序。解算所得出的結(jié)果再寫(xiě)回到輸出映象寄存器中。解算解算用戶程序。解算所得出的結(jié)果再寫(xiě)回到輸出映象寄存器中。解算程序的順序是從左至右、從上至下，程序執(zhí)行完畢后進(jìn)入輸出刷新階程序的順序是從左至右、從上至下，程序執(zhí)行完畢后進(jìn)入輸出刷新階段。段。5）輸出刷新：）輸出刷新： PLC在這個(gè)階段將輸出映象寄存器中每個(gè)輸出點(diǎn)的狀態(tài)在這個(gè)階段將輸出映象寄存器中每個(gè)輸出點(diǎn)的狀態(tài)一次性全部送到輸出鎖存器，輸出鎖存器再將這些信號(hào)送至每個(gè)輸出一次性全部送到輸出鎖存器，輸出鎖存器再將這些信號(hào)送至每個(gè)輸出端子驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。端子驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 （三）PLC的掃描周期 PLC在RUN工作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行

37、一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱為掃描周期。 一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)掃描過(guò)程中，執(zhí)行指令的時(shí)間占了絕大部分，因此，掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于程序的長(zhǎng)短，即用戶程序完成的時(shí)間。 一個(gè)用戶程序完成主要分為三個(gè)階段：一個(gè)用戶程序完成主要分為三個(gè)階段： 輸入刷新階段 程序執(zhí)行階段 輸出刷新階段PLCPLC的掃描過(guò)程的掃描過(guò)程 由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I0刷新，故使系統(tǒng)存存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。這對(duì)于一般的開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)不但不會(huì)造成影響，反而可以反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。但對(duì)于控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后。二、PLC的主要技術(shù)指標(biāo)輸入輸出點(diǎn)數(shù)（I