可編程控制器基本知識

北京郵電大學出版社《PLC原理與應用》課件第2章三菱FX2N系列可編程控制器

第1章可編程控制器基本知識第3章三菱FX2N系列可編程控制器指令及應用

第4章三菱FX2N系列可編程控制器通訊技術PLC原理與應用北京郵電大學出版社

第5章OMRON系列可編程控制器

第6章OMRON可編程控制器指令系統(tǒng)第7章可編程控制器的應用第1章可編程控制器基本知識主要內(nèi)容：PLC定義、特性及應用PLC的基本組成PLC的工作原理1.1可編程控制器概述

可編程邏輯控制器（ProgrammableController，簡稱PLC）是綜合了計算機技術、半導體集成技術、自動控制技術、數(shù)字技術和通信網(wǎng)絡技術發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它是在傳統(tǒng)的順序控制器基礎上，為滿足不斷發(fā)展的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)柔性控制的要求而逐步發(fā)展起來的。

1.1.1可編程控制器定義

1987年2月，國際電工委員會（IEC）對可編程控制器PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備都按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設計?！?.1.2可編程控制器分類1、按控制規(guī)模（I/O點數(shù)）分類（1）小型PLC：I/O點數(shù)不超過128點，具有簡易編程器，適于中小容量的開關量控制，可以實現(xiàn)邏輯運算、定時、計數(shù)和順序控制等功能。價格便宜，有較高的環(huán)境適應能力和可靠性。（2）中型PLC：I/O點數(shù)在129-512點，適于小容量綜合控制系統(tǒng)。除了具有PLC的基本功能外，增加了數(shù)據(jù)處理功能。（3）大型PLC：I/O點數(shù)超過512點，適用于多級自動控制和大型分散控制系統(tǒng)。具有很強的編程終端處理能力和通信能力。2、按結構形式分類（1）整體式PLC：將電源、CPU、I/O部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，又稱為單元式或箱體式PLC。它具有結構緊湊、體積小、重量輕、價格低和安裝方便等優(yōu)點，小型PLC通常采用這種結構。此結構的PLC一般適于工業(yè)生產(chǎn)中的單機控制。（2）模塊式PLC：由框架和各種模塊組成。PLC的各部分分成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊和各種功能模塊。模塊式結構配置靈活，裝配方便，便于擴展和維修，但價格相對較高。一般大、中型PLC采用這種結構。（3）疊裝式PLC：將整體式和模塊式PLC結合起來，組成疊裝式PLC。它除了基本單元和擴展單元外，還有擴展模塊和特殊功能模塊，具有結構緊湊、體積小和配置比較靈活的優(yōu)點。1、可編程控制器特點（1）高可靠性（2）豐富的I/O接口模塊（3）通用性強（4）編成簡單易學1.1.3可編程控制器特點及應用2、可編程控制器功能及應用（1）開關量邏輯控制（2）位置控制（3）閉環(huán)過程控制（4）定時、計數(shù)控制（5）網(wǎng)絡通信功能（6）監(jiān)控功能目前PLC已經(jīng)廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等行業(yè)，隨著PLC性價比的不斷提高，其應用領域還在不斷擴大。1.2.1硬件結構1.2可編程控制器的基本組成1、中央處理單元（CPU，CentralProcessingUnit）2、存儲器（Memory）3、輸入/輸出單元（I/O單元）4、通信接口5、電源

6、編程工具：（1）在線編程（2）離線編程硬件組成：其中，輸入/輸出單元分為：

開關量輸入單元包括三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口。

開關量輸出單元包括繼電器型、晶體管型及晶閘管型

智能輸入輸出單元

直流輸入接口交流輸入接口繼電器輸出單元結構晶體管輸出單元結構

晶閘管輸出單元結構

1.2.2軟件組成1、系統(tǒng)程序（1）系統(tǒng)管理程序完成時間分配的運行管理；存儲空間的分配管理；系統(tǒng)的自檢等。（2）用戶指令解釋程序（3）標準程序模塊2、用戶程序用戶程序是由用戶使用廠商提供的編程語言根據(jù)實際生產(chǎn)過程控制需求自行編制的應用程序。常見的幾種編程語言是：梯形圖（LadderDiagram）；順序功能圖（SequentialFunctionChart）；功能塊圖（FunctionalBlockDiagram）；指令表（InstructionList）；結構文本（StructuredText）。梯形圖舉例

常閉觸點常開觸點線圈梯形圖舉例

步是一種邏輯塊，是對應于特定控制任務的編程邏輯；動作是控制任務的獨立部分；轉(zhuǎn)換是從一個任務到另一個任務的條件或原因。順序功能圖

功能塊圖

功能塊圖編程語言由與門、或門、非門、定時器、計數(shù)器、觸發(fā)器等邏輯符號組成，來表示一定的邏輯關系運算

（a）是梯形圖語言，（b）是相應的指令表語言。

由若干條指令組成的程序叫做指令表程序，它類似于匯編語言，但并不是匯編語言，特別適合于來自計算機領域的工程技術人員。

1.3可編程控制器的工作原理1.3.1掃描工作原理

PLC是以“串行”方式工作，任一時刻只能執(zhí)行一條指令，循環(huán)地、連續(xù)地按順序執(zhí)行程序。一個掃描過程分為內(nèi)部處理、通信服務、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段，這個過程所需要的時間稱為掃描周期。

PLC的用戶程序由若干條指令（語句）組成，這些指令在存儲器中是按步序號的大小順序排列的。1.3.2掃描工作過程掃描過程示意圖

1、輸入采樣階段2、程序執(zhí)行階段3、輸出刷新階段PLC的