工業(yè)機(jī)器人PLC控制課件

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全國高等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材

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工業(yè)機(jī)器人電氣控制與維修（ISBN978-7-121-29476-1）邢美峰主編盧彥林李偉娟副主編機(jī)械職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)推薦教材

全國高等職業(yè)教育“十二五1第5章工業(yè)機(jī)器人PLC控制

5.1可編程序邏輯控制器概要15.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)25.3PLC的工作方式與工作過程35.4PLC的程序結(jié)構(gòu)45.5PLC的寄存器55.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)6第5章工業(yè)機(jī)器人PLC控制

5.1可編程序邏輯控制器概要125.1.1可編程邏輯控制器（PLC)的定義1．PLC定義可編程邏輯控制器簡稱PLC（英文全稱：ProgrammableLogicController）。1987年國際電工委員會(huì)（IEC）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在執(zhí)行存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算和順序控制、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)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。”5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1.1可編程邏輯控制器（PLC)的定義5.1可編程序3該定義強(qiáng)調(diào)了可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，是一種計(jì)算機(jī)。它是“專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)”的工業(yè)計(jì)算機(jī)，是一種用程序改變控制功能的設(shè)備，該種設(shè)備采用“面向用戶的指令”，因此編程方便，可完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)數(shù)和數(shù)學(xué)運(yùn)算操作，還具有數(shù)字量與模擬量的輸入輸出能力?？删幊炭刂破魇菓?yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制設(shè)備，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。5.1

可編程序邏輯控制器概要

該定義強(qiáng)調(diào)了可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，是一種42．PLC的應(yīng)用范圍。PLC的應(yīng)用范圍極其廣闊，經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、電力、礦山、機(jī)械制造、汽車、交通運(yùn)輸、輕紡、環(huán)保等各行各業(yè)。幾乎可以說，凡是有控制系統(tǒng)存在的地方就有PLC。概括起來，PLC的應(yīng)用主要有以下5個(gè)方面。5.1

可編程序邏輯控制器概要

2．PLC的應(yīng)用范圍。5.1可編程序邏輯控制器概要

5（1）開關(guān)量控制這是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，可用PLC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。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)的控制、電梯的控制、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)裝配線的控制、汽車、化工、造紙、軋鋼自動(dòng)生產(chǎn)線的控制等。5.1

可編程序邏輯控制器概要

（1）開關(guān)量控制5.1可編程序邏輯控制器概要

6（2）模擬量控制目前，很多PLC都具有模擬量處理功能，通過模擬量I/O模塊可對(duì)溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制，而且編程和使用都很方便。大、中型的PLC還具有PID閉環(huán)控制功能，運(yùn)用PID子程序或使用專用的智能PID模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的閉環(huán)過程控制。隨著PLC規(guī)模的擴(kuò)大，控制的回路已從幾個(gè)增加到幾十個(gè)甚至上百個(gè)，可以組成較復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC的模擬量控制功能己廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)行業(yè)，例如自動(dòng)焊機(jī)控制、鍋爐運(yùn)行控制等都是典型的閉環(huán)過程控制的應(yīng)用場合。5.1

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（2）模擬量控制5.1可編程序邏輯控制器概要

7（3）運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制是指PLC對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制，也稱為位置控制。早期PLC通過開關(guān)量I/O模塊與位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接來實(shí)現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊來完成。目前，PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛應(yīng)用在金屬切削機(jī)床、電梯、機(jī)器人等各種機(jī)械設(shè)備上，典型的如PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC)組合成一體，構(gòu)成先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床。5.1

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（3）運(yùn)動(dòng)控制5.1可編程序邏輯控制器概要

8（4）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學(xué)運(yùn)算（函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)的移位、比較、傳遞、數(shù)值的轉(zhuǎn)換和查表等操作，對(duì)數(shù)捃進(jìn)行采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理通常用在大、中型控制系統(tǒng)中，如柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人的控制系統(tǒng)等。5.1

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（4）數(shù)據(jù)處理5.1可編程序邏輯控制器概要

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（5）通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)是指PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)或其他智能設(shè)備間的通信，利用PLC和計(jì)算機(jī)的RS-232或RS-422接口、PLC的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)相互間的信息交換，構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1可編程序邏輯控制器概要

105.1.2PLC的特點(diǎn)1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)現(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作，在其設(shè)計(jì)和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施。5.1

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5.1.2PLC的特點(diǎn)5.1可編程序邏輯控制器概要

11在硬件方面采取的主要措施有：（1）隔離PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來傳遞信號(hào)，這種光電隔離措施使外部電路與PLC內(nèi)部之間完全避免了聯(lián)，有效的抑制了系部干擾源對(duì)PLC的影響，還可防止外部強(qiáng)電竄入內(nèi)部CPU。（2）濾波在PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設(shè)置多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號(hào)。5.1

可編程序邏輯控制器概要

在硬件方面采取的主要措施有：5.1可編程序邏輯控制器概要

12（3）在PLC內(nèi)部對(duì)CPU供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，防止干擾信號(hào)通過供電電源進(jìn)入PLC內(nèi)部，另外各個(gè)輸入／輸出(I/O)接口電路的電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的互相干擾。（4）內(nèi)部設(shè)置連鎖、環(huán)境檢測與診斷等電路，一旦發(fā)生故障，立即報(bào)警。（5）外部采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1可編程序邏輯控制器概要

13在軟件方面采取的主要措施有：（1）設(shè)置故障檢測與診斷程序，每次掃描都對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工怍環(huán)境和故障進(jìn)行檢測與診斷，發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)后，立即自動(dòng)做出相應(yīng)的處理，如報(bào)警、保護(hù)數(shù)據(jù)和封鎖輸出等：（2）對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)因此而丟失。采用以上抗干擾措施后，一般PLC的抗電平干擾強(qiáng)度可達(dá)峰值1000V，其平均無故障時(shí)間可高達(dá)30—50萬小時(shí)以上。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1可編程序邏輯控制器概要

142．編程簡單易學(xué)PLC采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語言，它既有繼電器電路清晰直觀的特點(diǎn)，又充分考慮到電氣工人和技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣：對(duì)使用者來說，幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)。因此，易學(xué)易懂，程序改變時(shí)也容易修改5.1

可編程序邏輯控制器概要

2．編程簡單易學(xué)5.1可編程序邏輯控制器概要

153．功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等功能。它能根據(jù)實(shí)際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)：既可控制一臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線，又可以控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線；既可以現(xiàn)場控制，又可以遠(yuǎn)程控制。針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)，如交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電流或電壓、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等，PLC都有相應(yīng)的I/O接口模塊與工業(yè)現(xiàn)場控制器件和設(shè)備直接連接，用戶可以根據(jù)需要方便地進(jìn)行配置，組成實(shí)用、緊湊的控制系統(tǒng)。5.1

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3．功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)5.1可編程序邏輯控制器概要

164．使用簡單，調(diào)試維修方便PLC的接線極其方便，只需將產(chǎn)生輸入信號(hào)的設(shè)備（如按鈕、開關(guān)等）與PLC的輸入端子連接，將接收輸出信號(hào)的被控設(shè)備（如接觸器、電磁閥等）與PLC的輸出端子連接，僅用螺絲刀即可完成全部接線工作。PLC的用戶程序可在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用開關(guān)來模擬，輸出信號(hào)可以觀察PLC的發(fā)光二極管。調(diào)試后再將PLC在現(xiàn)場安裝通調(diào)。調(diào)試工作量要比繼電器控制系統(tǒng)少得多。PLC的故障率很低，并且有完善的自診斷功能和運(yùn)行故障指示裝置。一旦發(fā)生故障，可以通過PLC機(jī)上各種發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)迅速查明原因，排除故障。5.1

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4．使用簡單，調(diào)試維修方便5.1可編程序邏輯控制器概要

175．體積小、重量輕、功耗低由于PLC采用半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路，因此整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低，PLC很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想的控制設(shè)備。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5．體積小、重量輕、功耗低5.1可編程序邏輯控制器概要

185.1.3PLC編程語言PLC普遍流行的梯形圖進(jìn)行講解，直觀易懂。它是通過連線把PLC指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，與電氣原理圖相似。梯形圖通常有左右兩條母線，兩母線之間是內(nèi)部“軟繼電器”的常開、常閉觸點(diǎn)以及繼電器線圈組成的平行的邏輯行，每個(gè)邏輯行以觸點(diǎn)與左母線開始，以線圈和右母線結(jié)束。5.1

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5.1.3PLC編程語言5.1可編程序邏輯控制器概要

19梯形圖沿用繼電器等概念，如輸入繼電器、輸出繼電器和內(nèi)部輔助繼電器，它們不是真實(shí)的硬件繼電器，而是在梯形圖中使用的編程元件（軟元件），每一個(gè)軟元件都與PLC存儲(chǔ)器的元件映像存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1可編程序邏輯控制器概要

205.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。因此其組成與一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成?？删幊炭刂破髦饕蒀PU、存儲(chǔ)器、I/O單元、外設(shè)接口、電源等組成。圖5-1為硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖圖5-1為PLC硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖5-1為PLC硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖5215.2.1中央處理單元(CPU)CPU是PLC的核心，由控制器、運(yùn)算器和寄存器等組成。它按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入設(shè)備送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，將其存入輸入寄存器中，并能診斷電源和內(nèi)部電路的工作狀態(tài)。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2.1中央處理單元(CPU)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)22當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算，再將結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)23為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成245.2.2存儲(chǔ)器PLC存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器固化廠家編寫的系統(tǒng)程序，用戶不可以修改，包括系統(tǒng)管理程序和用戶指令解釋程序等：用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和功能存儲(chǔ)器（工作數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。工作數(shù)據(jù)區(qū)是外界與PLC進(jìn)行信息交互的主要交互區(qū)，它的每一個(gè)二進(jìn)制位、每一個(gè)字節(jié)單位和字單位都有唯一的地址。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器；用戶程序存儲(chǔ)器是存放PLC用戶程序應(yīng)用;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)PLC程序執(zhí)行時(shí)的中間狀態(tài)與信息，它相當(dāng)于PC的內(nèi)存。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2.2存儲(chǔ)器5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)255.2.3輸入輸出接口（I/O模塊）PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入寄存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊則正好相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2.3輸入輸出接口（I/O模塊）5.2PLC的硬件結(jié)26輸入接口是連接外部輸入設(shè)備和PLC內(nèi)部的橋梁，輸入回路電源為外接直流電源。輸入接口接收來自輸入設(shè)備的控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕及一些傳感器的信號(hào)。通過接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)，進(jìn)入內(nèi)部電路，存入輸入映像寄存器中。運(yùn)行時(shí)CPU從輸入映像寄存器中讀取輸入信息進(jìn)行處理輸出接口連接被控對(duì)象的可執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥和指示燈等。它是PLC與被控對(duì)象的橋梁，輸出接口的輸出的狀態(tài)是由輸入接口輸入的數(shù)據(jù)與PLC內(nèi)部設(shè)計(jì)的程序決定的。

5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)275.2.4通信接口通信接口的主要作用是實(shí)現(xiàn)PLC與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換（通信）。通信接口的形式多樣，最基本的有RS-232,RS-422/RS-485等的標(biāo)準(zhǔn)串行接口。可以通過多芯電纜，雙絞線，同軸電纜，光纜等進(jìn)行連接。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2.4通信接口5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)285.2.5電源為PLC電路提供工作電源，在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是PLC穩(wěn)定運(yùn)行的最基本保障。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)295.3.1PLC的工作方式PLC靠執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制要求。為了便于執(zhí)行程序，在存儲(chǔ)器中設(shè)置輸入映像寄存器區(qū)和輸出映像寄存器區(qū)（或統(tǒng)稱I/O映像區(qū)），分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中各運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)。PLC對(duì)用戶程序的執(zhí)行是以循環(huán)掃描方式進(jìn)行的。所謂掃描，只不過是一種形象的說法，用來描述CPU對(duì)程序順序、分時(shí)操作的過程。5.3

PLC的工作方式與工作過程5.3.1PLC的工作方式5.3PLC的工作方式與工作過30掃描從第O號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束，即完成一個(gè)掃描周期，然后再從頭開始執(zhí)行用戶程序，并周而復(fù)始地重復(fù)。由于CPU的運(yùn)算處理速度很高，使得從外觀上看，用戶程序似乎是同時(shí)執(zhí)行的。5.3

PLC的工作方式與工作過程掃描從第O號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳31

PLC的掃描工作方式同傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)明顯不同。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式；在執(zhí)行過程中，如果一個(gè)繼電器的線圈通電，那么該繼電器的所有常開和常閉觸點(diǎn)，無論處在控制線路的什么位置，都會(huì)立即動(dòng)作：其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。而PLC采用循環(huán)掃描控制程序的工作方式；在PLC的工作過程中，如果某個(gè)軟繼電器的線圈接通，該線圈的所有常開和常閉接點(diǎn)，并不一定都會(huì)立即動(dòng)作，只有CPU掃描到該接直時(shí)才會(huì)動(dòng)作：其常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)打開。5.3

PLC的工作方式與工作過程PLC的掃描工作方式同傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)明顯325.3.2PLC的工作過程當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。5.3

PLC的工作方式與工作過程5.3.2PLC的工作過程5.3PLC的工作方式與工作過331．輸入采樣階段在這個(gè)階段中，PLC按順序逐個(gè)采集所有輸入端子上的信號(hào)，而不論輸入端子上是否接線。CPU將順序讀取的全部輸入信號(hào)寫入到輸入映像寄存器中，輸入回路通則相應(yīng)端子的映像寄存器就為1，輸入回路不通，則相應(yīng)端子的映像寄存器就為0。在當(dāng)前掃描周期內(nèi)，用戶程序執(zhí)行時(shí)依據(jù)的輸入信號(hào)狀態(tài)(ON或OFF)均從輸入映像寄存器中讀取，5.3

PLC的工作方式與工作過程1．輸入采樣階段5.3PLC的工作方式與工作過程34而不管此時(shí)外部輸入信號(hào)狀態(tài)是否變化。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。5.3

PLC的工作方式與工作過程而不管此時(shí)外部輸入信號(hào)狀態(tài)是否變化。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶352．程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。5.3

PLC的工作方式與工作過程2．程序執(zhí)行階段5.3PLC的工作方式與工作過程36在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。5.3

PLC的工作方式與工作過程在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)373．輸出刷新階段當(dāng)CPU對(duì)全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中所有輸出映像繼電器的狀態(tài)同時(shí)送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動(dòng)各輸出繼電器所帶的負(fù)載，所以輸出刷新階段也是集中批處理過程。輸出刷新階段結(jié)束后，CPU進(jìn)入下一個(gè)掃描周期，周而復(fù)始直至PLC停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。5.3

PLC的工作方式與工作過程3．輸出刷新階段5.3PLC的工作方式與工作過程385.4華中PLC的程序結(jié)構(gòu)華中PLC程序通常由順序程序由三部分組成：初始化程序部分、第一級(jí)程序部分和第二級(jí)程序部分和子程序，程序結(jié)構(gòu)如圖5-2所示，初始化程序部分只在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行一次。第1級(jí)程序從程序開始到1END命令之間，每1ms執(zhí)行一次。主要特點(diǎn)是信號(hào)采樣實(shí)時(shí)以及輸出信號(hào)響應(yīng)快。它主要處理短脈沖信號(hào)，如急停、跳轉(zhuǎn)、超程等信號(hào)。在第1級(jí)程序中，程序應(yīng)盡可能短，這樣可以縮短PLC程序執(zhí)行時(shí)間。第二級(jí)程序每nms執(zhí)行一次。n為第二級(jí)程序的分割數(shù)。程序執(zhí)行時(shí)，第二級(jí)程序?qū)⒈蛔詣?dòng)分割。5.4

PLC的程序結(jié)構(gòu)5.4華中PLC的程序結(jié)構(gòu)5.4PLC的程序結(jié)構(gòu)39圖5-2PLC程序結(jié)構(gòu)示意圖5.4

PLC的程序結(jié)構(gòu)圖5-2PLC程序結(jié)構(gòu)示意圖5.4PLC的程序結(jié)構(gòu)40第2級(jí)程序是END1命令之后，END2命令之前的程序。第2級(jí)程序通常包括功能程序與運(yùn)動(dòng)程序程序。子程序是END2命令之后、END命令之前的程序。通常將具有特定功能并且多次使用的程序段作為子程序。主程序中用指令決定具體子程序的執(zhí)行狀態(tài)。當(dāng)主程序中調(diào)用子程序并執(zhí)行時(shí)，子程序執(zhí)行全部指令直到結(jié)束，然后系統(tǒng)將返回調(diào)研子程序的主程序。5.4

PLC的程序結(jié)構(gòu)第2級(jí)程序是END1命令之后，END2命令之前的程序。第241子程序用于為程序分段和分塊，使其成為較小的、更易于管理的快。在程序調(diào)試和維護(hù)時(shí)，通過使用較小的程序塊，對(duì)這些區(qū)域和整個(gè)程序進(jìn)行簡單的調(diào)試并排除故障。只有在需要時(shí)才調(diào)用子程序塊，可以更有效地使用PLC，因?yàn)樗械淖映绦驂K可能無需執(zhí)行每次掃描，所以能夠縮短PLC程序處理時(shí)間。5.4

PLC的程序結(jié)構(gòu)子程序用于為程序分段和分塊，使其成為較小的、更易于管理的快。42梯形圖程序分成兩部分：第一級(jí)程序和第二級(jí)程序。第一級(jí)程序每個(gè)掃描周期都要執(zhí)行一次，第二級(jí)程序則分塊執(zhí)行，每個(gè)掃描周期只執(zhí)行一塊。因此第二級(jí)程序執(zhí)行周期為（參見圖5-3）：第二級(jí)程序執(zhí)行周期=PLC掃描周期×第二級(jí)程序分塊數(shù)圖5-3梯形圖程序執(zhí)行過程5.4

PLC的程序結(jié)構(gòu)梯形圖程序分成兩部分：第一級(jí)程序和第二級(jí)程序。第一級(jí)程序每個(gè)435.5PLC的寄存器PLC與繼電器控制的根本區(qū)別在于PLC采用軟器件，通過程序?qū)⒏髌骷?lián)系起來。通常習(xí)慣將PLC中的軟器件仍稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。其實(shí)它們并不是實(shí)際的物理實(shí)體。對(duì)于上述器件在使用時(shí)都必須用編號(hào)來加以識(shí)別。下面介紹編址方法：每個(gè)編程元件（軟器件）的編碼由字母和數(shù)字組成。字母X表示輸入繼電器，Y表示輸出繼電器，R表示中間繼電器，T表示定時(shí)器，C表示計(jì)數(shù)器。5.5

PLC的寄存器5.5PLC的寄存器5.5PLC的寄存器445.5.1輸入寄存器（X）PLC的輸入寄存器是用于存儲(chǔ)外部輸入信號(hào)的（按鈕、行程開關(guān)等輸入信號(hào)）。每一個(gè)輸入寄存器都與一個(gè)輸入端子相對(duì)應(yīng)，當(dāng)輸入端子得到一個(gè)有效信號(hào)之后，對(duì)應(yīng)的輸入寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)將由“0”變?yōu)椤?”。1．輸入寄存器用字母X表示，輸入地址由X+字節(jié)+位地址表示，參見圖5-4。

圖5-4輸入寄存器5.5

PLC的寄存器5.5.1輸入寄存器（X）5.5PLC的寄存器452．輸入寄存器只能由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)多是直流電源信號(hào)，可以是DC24V電源中的正極，也可是DC24V電源中的負(fù)極。3．寄存器的位地址編址采用8進(jìn)制。4．其擁有常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)，觸點(diǎn)使用的次數(shù)不受限制。5.5

PLC的寄存器5.5PLC的寄存器465.5.2輸出寄存器(Y)PLC的輸出寄存器是用于存儲(chǔ)PLC程序運(yùn)算結(jié)果，并通過輸出接口控制外部執(zhí)行元件（繼電器、電磁閥等）。每一個(gè)輸出寄存器都與唯一的輸出端子相對(duì)應(yīng)。1．輸出寄存器用字母Y表示，輸入地址由Y+字節(jié)+位地址表示，參見圖5-5。

圖5-5輸出寄存器5.5

PLC的寄存器5.5.2輸出寄存器(Y)5.5PLC的寄存器47

2．輸出寄存器只能由程序運(yùn)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)，也就是只有在程序中控制寄存器線圈的通斷電，才能控制寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)。3．輸出寄存器的位地址編址采用8進(jìn)制。4．輸出寄存器既有線圈也有觸點(diǎn)，在同一程序中，同一地址的線圈只能出現(xiàn)一次，而觸點(diǎn)可以無限次被使用。觸頭有常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)。5.5

PLC的寄存器

485.5.3G/F寄存器G/F寄存器是用來對(duì)PLC與IPC進(jìn)行通信的存儲(chǔ)器。G寄存器用于PLC給IPC傳遞控制信息，每一個(gè)G寄存器具有特定的功能，該功能由IPC廠家指定。F寄存器用于IPC給PLC返回確認(rèn)信息，每一個(gè)F寄存器具有特定的功能，該功能由IPC廠家指定。5.5

PLC的寄存器5.5.3G/F寄存器5.5PLC的寄存器495.5.4R寄存器PLC的R寄存器類似于繼電控制中的中間繼電器，它不能接受輸入信號(hào)，也不能對(duì)外輸出信號(hào)，只能存放中間運(yùn)算結(jié)果。某些特殊的R寄存器還具有特殊的功能，這些功能是由PLC生產(chǎn)廠家指定的。1．R寄存器用字母R表示，輸入地址由R+字節(jié)+位地址表示，參見圖5-6。

圖5-6R寄存器5.5

PLC的寄存器5.5.4R寄存器5.5PLC的寄存器50

2．R寄存器只能由程序運(yùn)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)，也就是只有在程序中控制寄存器線圈的通斷電，才能控制寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)。3．輸出寄存器的位地址編址采用8進(jìn)制。4．R寄存器既有線圈也有觸點(diǎn)，在同一程序中，同一地址的線圈只能出現(xiàn)一次，而觸點(diǎn)可以無限次被使用。觸頭有常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)5.5

PLC的寄存器

515.5.5計(jì)數(shù)器PLC通過計(jì)數(shù)器完成信號(hào)累計(jì)加減的控制要求。華中PLC共有20個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器號(hào)為1—20.計(jì)數(shù)器的指令表示如圖5-7所示。1．控制條件（1）指定初始值（CN0）CN0=0：計(jì)數(shù)值從0開始，即0,1,2,3,4,5,……CN0=1：計(jì)數(shù)值從1開始(0不使用)，即1,2,3,4,5,……5.5

PLC的寄存器5.5.5計(jì)數(shù)器5.5PLC的寄存器52（2）指定上升型或下降型計(jì)數(shù)器（UPDOWN）UPDOWN=0：減計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器從預(yù)置值開始減計(jì)數(shù)，到達(dá)由CN0指定的值后再返回預(yù)置值繼續(xù)減計(jì)數(shù)。UPDOWN=1：加計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器從CN0指定的值開始加計(jì)數(shù)，到達(dá)預(yù)置值后再返回CN0指定的值繼續(xù)加計(jì)數(shù)。5.5

PLC的寄存器5.5PLC的寄存器53（3）復(fù)位（RST）RST=0：禁止復(fù)位。此時(shí)CTR處于正常計(jì)數(shù)狀態(tài)。RST=1：復(fù)位有效。此時(shí)計(jì)數(shù)器輸出低電平，且計(jì)數(shù)值復(fù)位為初始值。初始值由CN0和UPDOWN共同確定。（4）計(jì)數(shù)信號(hào)（ACT）計(jì)數(shù)信號(hào)上升沿有效，即ACT由低電平向高電平跳變時(shí)，計(jì)數(shù)一次。圖5-7計(jì)數(shù)器指令5.5

PLC的寄存器（3）復(fù)位（RST）圖5-7計(jì)數(shù)器指令5.5PLC的寄存542．結(jié)果輸出RST=1時(shí)，CTR處于復(fù)位狀態(tài)，輸出始終保持低電平。RST=0時(shí)，CTR處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，此時(shí)的輸出分兩種情況：1）若為加計(jì)數(shù)器（UPDOWN=1），則計(jì)數(shù)值=預(yù)置值時(shí)，輸出高電平，否則輸出低電平。2）若為減計(jì)數(shù)器（UPDOWN=0），則計(jì)數(shù)值到達(dá)最小值時(shí)，輸出高電平，否則輸出低電平（最小值由CN0指定為0或者1）5.5

PLC的寄存器2．結(jié)果輸出5.5PLC的寄存器555.5.6定時(shí)器延時(shí)導(dǎo)通定時(shí)器。定時(shí)器關(guān)閉時(shí)，沒有定時(shí)輸出功能，且輸出始終為低電平；定時(shí)器啟動(dòng)后，到達(dá)設(shè)定的時(shí)間時(shí)，輸出高電平，使隨后的定時(shí)繼電器導(dǎo)通（定時(shí)繼電器由設(shè)計(jì)者給定），可參見圖5-8圖5-8定時(shí)器時(shí)序圖圖5-9定時(shí)器指令格式5.5

PLC的寄存器5.5.6定時(shí)器圖5-8定時(shí)器時(shí)序圖圖5-9定時(shí)器指令561．控制條件（參見圖5-9）ACT=0：關(guān)閉定時(shí)器。此時(shí)定時(shí)器沒有延時(shí)輸出功能，且輸出保持低電平。ACT=1：啟動(dòng)定時(shí)器。到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，輸出高電平，使定時(shí)繼電器導(dǎo)通。2．指令參數(shù)時(shí)間設(shè)置：用于設(shè)定定時(shí)器動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間。單位設(shè)定：用于設(shè)置延時(shí)時(shí)間的單位，0—毫秒，1—秒。5.5

PLC的寄存器1．控制條件（參見圖5-9）5.5PLC的寄存器573．結(jié)果輸出ACT=0時(shí)，定時(shí)器處于關(guān)閉狀態(tài)，輸出始終為低電平。ACT由低電平跳變到高電平時(shí)（上升沿觸發(fā)），定時(shí)器啟動(dòng)，定時(shí)時(shí)間到達(dá)前，輸出為低電平，到達(dá)后，輸出保持高電平，直到ACT的另一個(gè)上升沿重新啟動(dòng)定時(shí)器5.5

PLC的寄存器5.5PLC的寄存器58順序程序的主要由線圈、觸點(diǎn)、符號(hào)和功能塊等元素組成，梯形圖中連接各個(gè)元素的線段構(gòu)成了順序程序的邏輯關(guān)系。可以使用梯形圖或語句表語言來描述順序程序。語句表語言需要使用助記符（LD，AND，OR等）和寄存器地址來編寫，梯形圖則不必知道助記符的含義而使用繼電器的線圈觸點(diǎn)和功能塊來編寫。取指令，取反指令與輸出指令5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)順序程序的主要由線圈、觸點(diǎn)、符號(hào)和功能塊等元素組成，梯形圖中595.6.1基本邏輯控制元件1．常開觸點(diǎn)功能描述：其功能類似于繼電器的常開觸點(diǎn)。當(dāng)存在指定寄存器地址中的位的值為“0”時(shí)，常開觸點(diǎn)打開，當(dāng)存在指定寄存器地址中的位的值為“1”時(shí)，常開觸點(diǎn)閉合。寄存器位地址內(nèi)的值默認(rèn)為“0”。表示符號(hào)為：5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)5.6.1基本邏輯控制元件5.6PLC的基本元器件與指令602．常閉觸點(diǎn)功能描述：其功能類似于繼電器的常閉觸點(diǎn)。當(dāng)存在指定寄存器地址中的位的值為“0”時(shí)，常閉觸點(diǎn)閉合，當(dāng)存在指定寄存器地址中的位的值為“1”時(shí)，常閉觸點(diǎn)打開。寄存器位地址內(nèi)的值默認(rèn)為“0”。表示符號(hào)為：5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)2．常閉觸點(diǎn)5.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)613．線圈輸出功能描述：其功能類似于繼電器中的線圈，對(duì)線圈進(jìn)行操作可控制位地址內(nèi)的值為“1”或?yàn)椤?”。簡單的說，當(dāng)某線圈得電后，其控制的位地址內(nèi)的值將由“0”變?yōu)椤?”表示符號(hào)為：5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)3．線圈輸出5.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)62

圖5-10基本元件程序示例

參見圖5-10，當(dāng)X0.1和X0.2寄存器內(nèi)的值同時(shí)為“1”的時(shí)候，或者當(dāng)X0.4和X0.2寄存器內(nèi)的值同時(shí)為“1”的時(shí)候，線圈R10.1得電，R10.1寄存器內(nèi)的值由“0”變?yōu)榱恕?”。5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)圖5-1635.6.2基本指令與編程方式梯形圖指令(LadderDiagram，LAD)與語句表指令(StatementList，STL)是可編程控制器程序中最常用的兩種表述工具，它們之間有著密切的對(duì)應(yīng)關(guān)系。邏輯控制指令是PLC中最基本、最常用的指令，是構(gòu)成梯形圖及語句表的基本成分?；具壿嬁刂浦噶钜还墒侵肝贿壿嬛噶睢⒍〞r(shí)器指令和計(jì)數(shù)器指令。位邏輯指令又含觸點(diǎn)指令、線圈指令、等指令。這些指令處理的對(duì)象大多為位邏輯量，主要用于邏輯控制類程序中。5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)5.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)641．邏輯取指令與線圈輸出指令觸點(diǎn)及線圈是梯形圖最基本的元件，從元件角度出發(fā)，觸點(diǎn)及線圈是元件的組成部分，線圈得電則該線圈的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；反之，線圈失電則常開觸點(diǎn)恢復(fù)斷開，常閉觸點(diǎn)恢復(fù)接通。從梯形圖的結(jié)構(gòu)而言，觸點(diǎn)是線圈的工作條件，線圈的動(dòng)作是觸點(diǎn)運(yùn)算的結(jié)果。5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)1．邏輯取指令與線圈輸出指令5.6PLC的基本元器件與指令65●取指令：用于與母線連接的常開觸點(diǎn)，指令格式為：LD字節(jié).位

●取反指令：用于與母線連接的常閉觸點(diǎn)，指令格式為：LDI字節(jié).位

●輸出指令：也叫線圈驅(qū)動(dòng)指令，將運(yùn)算結(jié)果輸出到某個(gè)繼電器中，指令格式為：OUT字節(jié).位5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)●取指令：用于與母線連接的常開觸點(diǎn)，指令格式為：LD66取指令與輸出指令使用說明如下。

●LD、LDI、OUT指令的操作數(shù)為：X、Y、R、T、C。

●LD、LDN不只是用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯計(jì)算開始時(shí)與母線相連的常開和常閉觸點(diǎn)，在分支電路塊的開始也要使用LD、LDN指令。

●并聯(lián)OUT指令可連續(xù)使用任意次。

●在同一程序中不能使用雙線圈輸出，即同一個(gè)元器件在同一程序中只能使用一次OUT指令。5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)取指令與輸出指令使用說明如下。5.6PLC的基本元器件與指672．觸點(diǎn)串聯(lián)指令(1)與指令：用于單個(gè)常開觸點(diǎn)的串聯(lián)連接,指令格式：AND字節(jié).位(2)與反指令：用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)連接,指令格式：ANI字節(jié).位3．觸點(diǎn)并聯(lián)指令（1）或指令:用于單個(gè)常開觸點(diǎn)的并聯(lián)連接，指令格式：OR（2）或指令:用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)連接，指令格式：ORI5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)2．觸點(diǎn)串聯(lián)指令5.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)68LDX1.0ANDX2.0ANIR1.0OUTR10.0

LDX5.0ORIX5.1ORX5.3ANDR5.4OUTR10.1

圖5-11觸電串/并聯(lián)程序示例5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)LDX1.05.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)694．置位與復(fù)位指令●置位指令(Set)：從bit開始的N個(gè)元件置1并保持。指令畫法為●復(fù)位指令(Reset):從bit開始的N個(gè)元件清零并保持。指令畫法為S/R指令使用說明：●S/R指令的操作數(shù)為：I、0、M、SM、T、C、V、S和L口●設(shè)置(s)和復(fù)原(R)指令設(shè)置（打開）或復(fù)原指定的點(diǎn)數(shù)(N)，從指定的地址（位）開始，可以設(shè)置和復(fù)原1—255個(gè)點(diǎn)。5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)4．置位與復(fù)位指令5.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)70●對(duì)位元件來說，其一旦被置位，就會(huì)保持在通電狀態(tài)，除非對(duì)它復(fù)位：而一旦被復(fù)位就會(huì)保持在斷電狀態(tài)，除非再對(duì)它置位?！馭/R指令可以互換次序使用，但由于PLC采用掃描工作方式，所以寫在后面的指令具有優(yōu)先權(quán)?！袢绻麖?fù)位指令的操作數(shù)是一個(gè)定時(shí)器位(T)或計(jì)數(shù)器位(c)，會(huì)使相應(yīng)定時(shí)器位計(jì)數(shù)器位復(fù)位為O，并清除定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)●對(duì)位元件來說，其一旦被置位，就會(huì)保持在通電狀態(tài)，除非對(duì)71LDR1.0ORX5.0SETR10.0圖5-12置位線圈程序示例5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)

72LDR1.0ORX5.0RSTR10.0圖5-13復(fù)位線圈程序示例5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)

735．電路塊的串聯(lián)與并聯(lián)（1）電路塊的并聯(lián)OLB。用于兩個(gè)電路塊的并聯(lián)連接，指令格式：OLDORB是一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，它不需要和其他元件相連。ORB是用于連接兩個(gè)或兩個(gè)以上的串行回路，串行回路是包含一個(gè)以上串聯(lián)連接的塊或包含有ANB串塊的結(jié)構(gòu)。以LD或LDI開始編程，通過ORB來完成所有串聯(lián)塊的并聯(lián)合并5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)5．電路塊的串聯(lián)與并聯(lián)5.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)74LDX1.0ANDX2.0LDX1.1ANDX2.1ORBLDX1.2ANDX2.2ORBOUTR10.05.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)

75（2）電路塊的串聯(lián)ANB。用于兩個(gè)電路塊的串聯(lián)連接，指令格式：ANBANB是一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，它不需要和其他元件相連。ANB是用于連接兩個(gè)或兩個(gè)以上的并行回路，并行回路是包含一個(gè)以上并行連接的塊或包含有ORB并聯(lián)塊的結(jié)構(gòu)。以LD或LDI開始編程，通過ANB來完成所有并聯(lián)塊的串聯(lián)5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)（2）電路塊的串聯(lián)ANB。用于兩個(gè)電路塊的串聯(lián)連接，指令格式76LDX1.0ORX1.1LDX2.0ANDX4.4LDX1.2ANDX2.1ORBORX1.3ANBORX2.2OUTR10.0

圖5-15電路塊串聯(lián)程序示例5.6

PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)

77謝謝！謝謝！78機(jī)械職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)推薦教材

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全國高等職業(yè)教育“十二五79第5章工業(yè)機(jī)器人PLC控制

5.1可編程序邏輯控制器概要15.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)25.3PLC的工作方式與工作過程35.4PLC的程序結(jié)構(gòu)45.5PLC的寄存器55.6PLC的基本元器件與指令系統(tǒng)6第5章工業(yè)機(jī)器人PLC控制

5.1可編程序邏輯控制器概要1805.1.1可編程邏輯控制器（PLC)的定義1．PLC定義可編程邏輯控制器簡稱PLC（英文全稱：ProgrammableLogicController）。1987年國際電工委員會(huì)（IEC）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在執(zhí)行存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算和順序控制、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)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程?！?.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1.1可編程邏輯控制器（PLC)的定義5.1可編程序81該定義強(qiáng)調(diào)了可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，是一種計(jì)算機(jī)。它是“專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)”的工業(yè)計(jì)算機(jī)，是一種用程序改變控制功能的設(shè)備，該種設(shè)備采用“面向用戶的指令”，因此編程方便，可完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)數(shù)和數(shù)學(xué)運(yùn)算操作，還具有數(shù)字量與模擬量的輸入輸出能力。可編程控制器是應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制設(shè)備，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。5.1

可編程序邏輯控制器概要

該定義強(qiáng)調(diào)了可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，是一種822．PLC的應(yīng)用范圍。PLC的應(yīng)用范圍極其廣闊，經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、電力、礦山、機(jī)械制造、汽車、交通運(yùn)輸、輕紡、環(huán)保等各行各業(yè)。幾乎可以說，凡是有控制系統(tǒng)存在的地方就有PLC。概括起來，PLC的應(yīng)用主要有以下5個(gè)方面。5.1

可編程序邏輯控制器概要

2．PLC的應(yīng)用范圍。5.1可編程序邏輯控制器概要

83（1）開關(guān)量控制這是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，可用PLC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。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)的控制、電梯的控制、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)裝配線的控制、汽車、化工、造紙、軋鋼自動(dòng)生產(chǎn)線的控制等。5.1

可編程序邏輯控制器概要

（1）開關(guān)量控制5.1可編程序邏輯控制器概要

84（2）模擬量控制目前，很多PLC都具有模擬量處理功能，通過模擬量I/O模塊可對(duì)溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制，而且編程和使用都很方便。大、中型的PLC還具有PID閉環(huán)控制功能，運(yùn)用PID子程序或使用專用的智能PID模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的閉環(huán)過程控制。隨著PLC規(guī)模的擴(kuò)大，控制的回路已從幾個(gè)增加到幾十個(gè)甚至上百個(gè)，可以組成較復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC的模擬量控制功能己廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)行業(yè)，例如自動(dòng)焊機(jī)控制、鍋爐運(yùn)行控制等都是典型的閉環(huán)過程控制的應(yīng)用場合。5.1

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（2）模擬量控制5.1可編程序邏輯控制器概要

85（3）運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制是指PLC對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制，也稱為位置控制。早期PLC通過開關(guān)量I/O模塊與位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接來實(shí)現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊來完成。目前，PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛應(yīng)用在金屬切削機(jī)床、電梯、機(jī)器人等各種機(jī)械設(shè)備上，典型的如PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC)組合成一體，構(gòu)成先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床。5.1

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（3）運(yùn)動(dòng)控制5.1可編程序邏輯控制器概要

86（4）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學(xué)運(yùn)算（函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)的移位、比較、傳遞、數(shù)值的轉(zhuǎn)換和查表等操作，對(duì)數(shù)捃進(jìn)行采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理通常用在大、中型控制系統(tǒng)中，如柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人的控制系統(tǒng)等。5.1

可編程序邏輯控制器概要

（4）數(shù)據(jù)處理5.1可編程序邏輯控制器概要

87

（5）通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)是指PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)或其他智能設(shè)備間的通信，利用PLC和計(jì)算機(jī)的RS-232或RS-422接口、PLC的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)相互間的信息交換，構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，建立工廠的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1可編程序邏輯控制器概要

885.1.2PLC的特點(diǎn)1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)現(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作，在其設(shè)計(jì)和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1.2PLC的特點(diǎn)5.1可編程序邏輯控制器概要

89在硬件方面采取的主要措施有：（1）隔離PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來傳遞信號(hào)，這種光電隔離措施使外部電路與PLC內(nèi)部之間完全避免了聯(lián)，有效的抑制了系部干擾源對(duì)PLC的影響，還可防止外部強(qiáng)電竄入內(nèi)部CPU。（2）濾波在PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設(shè)置多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號(hào)。5.1

可編程序邏輯控制器概要

在硬件方面采取的主要措施有：5.1可編程序邏輯控制器概要

90（3）在PLC內(nèi)部對(duì)CPU供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，防止干擾信號(hào)通過供電電源進(jìn)入PLC內(nèi)部，另外各個(gè)輸入／輸出(I/O)接口電路的電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的互相干擾。（4）內(nèi)部設(shè)置連鎖、環(huán)境檢測與診斷等電路，一旦發(fā)生故障，立即報(bào)警。（5）外部采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1可編程序邏輯控制器概要

91在軟件方面采取的主要措施有：（1）設(shè)置故障檢測與診斷程序，每次掃描都對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工怍環(huán)境和故障進(jìn)行檢測與診斷，發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)后，立即自動(dòng)做出相應(yīng)的處理，如報(bào)警、保護(hù)數(shù)據(jù)和封鎖輸出等：（2）對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)因此而丟失。采用以上抗干擾措施后，一般PLC的抗電平干擾強(qiáng)度可達(dá)峰值1000V，其平均無故障時(shí)間可高達(dá)30—50萬小時(shí)以上。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1可編程序邏輯控制器概要

922．編程簡單易學(xué)PLC采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語言，它既有繼電器電路清晰直觀的特點(diǎn)，又充分考慮到電氣工人和技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣：對(duì)使用者來說，幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)。因此，易學(xué)易懂，程序改變時(shí)也容易修改5.1

可編程序邏輯控制器概要

2．編程簡單易學(xué)5.1可編程序邏輯控制器概要

933．功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等功能。它能根據(jù)實(shí)際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)：既可控制一臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線，又可以控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線；既可以現(xiàn)場控制，又可以遠(yuǎn)程控制。針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)，如交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電流或電壓、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等，PLC都有相應(yīng)的I/O接口模塊與工業(yè)現(xiàn)場控制器件和設(shè)備直接連接，用戶可以根據(jù)需要方便地進(jìn)行配置，組成實(shí)用、緊湊的控制系統(tǒng)。5.1

可編程序邏輯控制器概要

3．功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)5.1可編程序邏輯控制器概要

944．使用簡單，調(diào)試維修方便PLC的接線極其方便，只需將產(chǎn)生輸入信號(hào)的設(shè)備（如按鈕、開關(guān)等）與PLC的輸入端子連接，將接收輸出信號(hào)的被控設(shè)備（如接觸器、電磁閥等）與PLC的輸出端子連接，僅用螺絲刀即可完成全部接線工作。PLC的用戶程序可在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用開關(guān)來模擬，輸出信號(hào)可以觀察PLC的發(fā)光二極管。調(diào)試后再將PLC在現(xiàn)場安裝通調(diào)。調(diào)試工作量要比繼電器控制系統(tǒng)少得多。PLC的故障率很低，并且有完善的自診斷功能和運(yùn)行故障指示裝置。一旦發(fā)生故障，可以通過PLC機(jī)上各種發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)迅速查明原因，排除故障。5.1

可編程序邏輯控制器概要

4．使用簡單，調(diào)試維修方便5.1可編程序邏輯控制器概要

955．體積小、重量輕、功耗低由于PLC采用半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路，因此整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低，PLC很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想的控制設(shè)備。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5．體積小、重量輕、功耗低5.1可編程序邏輯控制器概要

965.1.3PLC編程語言PLC普遍流行的梯形圖進(jìn)行講解，直觀易懂。它是通過連線把PLC指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，與電氣原理圖相似。梯形圖通常有左右兩條母線，兩母線之間是內(nèi)部“軟繼電器”的常開、常閉觸點(diǎn)以及繼電器線圈組成的平行的邏輯行，每個(gè)邏輯行以觸點(diǎn)與左母線開始，以線圈和右母線結(jié)束。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1.3PLC編程語言5.1可編程序邏輯控制器概要

97梯形圖沿用繼電器等概念，如輸入繼電器、輸出繼電器和內(nèi)部輔助繼電器，它們不是真實(shí)的硬件繼電器，而是在梯形圖中使用的編程元件（軟元件），每一個(gè)軟元件都與PLC存儲(chǔ)器的元件映像存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。5.1

可編程序邏輯控制器概要

5.1可編程序邏輯控制器概要

985.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。因此其組成與一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成?？删幊炭刂破髦饕蒀PU、存儲(chǔ)器、I/O單元、外設(shè)接口、電源等組成。圖5-1為硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖圖5-1為PLC硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖5-1為PLC硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖5995.2.1中央處理單元(CPU)CPU是PLC的核心，由控制器、運(yùn)算器和寄存器等組成。它按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入設(shè)備送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，將其存入輸入寄存器中，并能診斷電源和內(nèi)部電路的工作狀態(tài)。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2.1中央處理單元(CPU)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)100當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算，再將結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)101為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成1025.2.2存儲(chǔ)器PLC存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器固化廠家編寫的系統(tǒng)程序，用戶不可以修改，包括系統(tǒng)管理程序和用戶指令解釋程序等：用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和功能存儲(chǔ)器（工作數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。工作數(shù)據(jù)區(qū)是外界與PLC進(jìn)行信息交互的主要交互區(qū)，它的每一個(gè)二進(jìn)制位、每一個(gè)字節(jié)單位和字單位都有唯一的地址。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器；用戶程序存儲(chǔ)器是存放PLC用戶程序應(yīng)用;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)PLC程序執(zhí)行時(shí)的中間狀態(tài)與信息，它相當(dāng)于PC的內(nèi)存。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2.2存儲(chǔ)器5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)1035.2.3輸入輸出接口（I/O模塊）PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入寄存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊則正好相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2.3輸入輸出接口（I/O模塊）5.2PLC的硬件結(jié)104輸入接口是連接外部輸入設(shè)備和PLC內(nèi)部的橋梁，輸入回路電源為外接直流電源。輸入接口接收來自輸入設(shè)備的控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕及一些傳感器的信號(hào)。通過接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)，進(jìn)入內(nèi)部電路，存入輸入映像寄存器中。運(yùn)行時(shí)CPU從輸入映像寄存器中讀取輸入信息進(jìn)行處理輸出接口連接被控對(duì)象的可執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥和指示燈等。它是PLC與被控對(duì)象的橋梁，輸出接口的輸出的狀態(tài)是由輸入接口輸入的數(shù)據(jù)與PLC內(nèi)部設(shè)計(jì)的程序決定的。

5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)1055.2.4通信接口通信接口的主要作用是實(shí)現(xiàn)PLC與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換（通信）。通信接口的形式多樣，最基本的有RS-232,RS-422/RS-485等的標(biāo)準(zhǔn)串行接口?？梢酝ㄟ^多芯電纜，雙絞線，同軸電纜，光纜等進(jìn)行連接。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2.4通信接口5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)1065.2.5電源為PLC電路提供工作電源，在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是PLC穩(wěn)定運(yùn)行的最基本保障。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2

PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)5.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)1075.3.1PLC的工作方式PLC靠執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制要求。為了便于執(zhí)行程序，在存儲(chǔ)器中設(shè)置輸入映像寄存器區(qū)和輸出映像寄存器區(qū)（或統(tǒng)稱I/O映像區(qū)），分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中各運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)。PLC對(duì)用戶程序的執(zhí)行是以循環(huán)掃描方式進(jìn)行的。所謂掃描，只不過是一種形象的說法，用來描述CPU對(duì)程序順序、分時(shí)操作的過程。5.3

PLC的工作方式與工作過程5.3.1PLC的工作方式5.3PLC的工作方式與工作過108掃描從第O號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束，即完成一個(gè)掃描周期，然后再從頭開始執(zhí)行用戶程序，并周而復(fù)始地重復(fù)。由于CPU的運(yùn)算處理速度很高，使得從外觀上看，用戶程序似乎是同時(shí)執(zhí)行的。5.3

PLC的工作方式與工作過程掃描從第O號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳109

PLC的掃描工作方式同傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)明顯不同。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式；在執(zhí)行過程中，如果一個(gè)繼電器的線圈通電，那么該繼電器的所有常開和常閉觸點(diǎn)，無論處在控制線路的什么位置，都會(huì)立即動(dòng)作：其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。而PLC采用循環(huán)掃描控制程序的工作方式；在PLC的工作過程中，如果某個(gè)軟繼電器的線圈接通，該線圈的所有常開和常閉接點(diǎn)，并不一定都會(huì)立即動(dòng)作，只有CPU掃描到該接直時(shí)才會(huì)動(dòng)作：其常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)打開。5.3

PLC的工作方式與工作過程PLC的掃描工作方式同傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)明顯1105.3.2PLC的工作過程當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。5.3

PLC的工作方式與工作過程5.3.2PLC的工作過程5.3PLC的工作方式與工作過1111．輸入采樣階段在這個(gè)階段中，PLC按順序逐個(gè)采集所有輸入端子上的信號(hào)，而不論輸入端子上是否接線。CPU將順序讀取的全部輸入信號(hào)寫入到輸入映像寄存器中，輸入回路通則相應(yīng)端子的映像寄存器就為1，輸入回路不通，則相應(yīng)端子的映像寄存器就為0。在當(dāng)前掃描周期內(nèi)，用戶程序執(zhí)行時(shí)依據(jù)的輸入信號(hào)狀態(tài)(ON或OFF)均從輸入映像寄存器中讀取，5.3

PLC的工作方式與工作過程1．輸入采樣階段5.3PLC的工作方式與工作過程112而不管此時(shí)外部輸入信號(hào)狀態(tài)是否變化。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。5.3

PLC的工作方式與工作過程而不管此時(shí)外部輸入信號(hào)狀態(tài)是否變化。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶1132．程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。5.3

PLC的工作方式與工作過程2．程序執(zhí)行階段5.3PLC的工作方式與工作過程114在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。5.3

PLC的工作方式與工作過程在