電氣控制與PLC課件第三章

1、電氣控制與PLC參考教材：參考教材： 現(xiàn)代電氣控制及現(xiàn)代電氣控制及PLCPLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)王永華主編王永華主編 北京航空航天大學(xué)出版社北京航空航天大學(xué)出版社主講：趙強(qiáng)主講：趙強(qiáng)第三章 可編程控制器概論第三章 可編程控制器概論第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器概述可編程控制器概述一、可編程控制器發(fā)展一、可編程控制器發(fā)展 在在20世紀(jì)世紀(jì)6070年代，為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、年代，為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、機(jī)器人、大規(guī)模集成電路等高新技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)通用汽機(jī)器人、大規(guī)模集成電路等高新技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)通用汽車公司車公司( (GM) )為適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，提出了為適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，提出了 “

2、結(jié)合結(jié)合計(jì)算機(jī)靈活、通用、功能完備計(jì)算機(jī)靈活、通用、功能完備以及以及繼電控制簡(jiǎn)單、易懂、繼電控制簡(jiǎn)單、易懂、操作方便、為大家所熟悉操作方便、為大家所熟悉” 優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)，面向面向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、面向面向控控制過(guò)程、制過(guò)程、面向面向?qū)嶋H問(wèn)題，熟悉繼電器實(shí)際問(wèn)題，熟悉繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的接觸器控制系統(tǒng)的工程師，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單訓(xùn)練也可直接編程的一種新型電子化的工程師，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單訓(xùn)練也可直接編程的一種新型電子化的自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制裝置來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電-接觸控制的設(shè)想。接觸控制的設(shè)想。 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司( (DEC) )率先研制出率先研制出PDP-14可編程控

3、制器可編程控制器，成功地用在，成功地用在GM公司的自動(dòng)裝配線上。公司的自動(dòng)裝配線上。第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器概述可編程控制器概述二、可編程控制器定義二、可編程控制器定義 2003年，國(guó)際電工委員會(huì)年，國(guó)際電工委員會(huì)( (IEC) )對(duì)它對(duì)它定義定義如下如下： 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境而設(shè)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)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類

4、型的，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLCPLC極其相關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于極其相關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)集成，易于實(shí)現(xiàn)其預(yù)期功能的原則設(shè)計(jì)。與工業(yè)控制系統(tǒng)集成，易于實(shí)現(xiàn)其預(yù)期功能的原則設(shè)計(jì)。 在早期，主要用于替代繼電在早期，主要用于替代繼電-接觸的順序控制，因此，接觸的順序控制，因此，又又稱為可編程邏輯控制器稱為可編程邏輯控制器( (Programmable logic controller PLC) )。第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器概述可編程控制器概述 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅

5、速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控可編程控制器制器( (Programmable Controller PC) )。為區(qū)別于。為區(qū)別于個(gè)人計(jì)算個(gè)人計(jì)算機(jī)機(jī)( (Personal Computer PC) )，故沿用，故沿用PLC 這個(gè)縮寫(xiě)。這個(gè)縮寫(xiě)。 迄今，可編程控制器的功能越來(lái)越多，控制范圍越來(lái)迄今，可編程控制器的功能越來(lái)越多，控制范圍越來(lái)越大，在應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。尤其在網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方面，越大，在應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。尤其在網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方面，其結(jié)構(gòu)、功能都已超越原有定義，稱謂上，又有其結(jié)構(gòu)、功能都已超越原有定義，

6、稱謂上，又有可編可編程計(jì)算機(jī)控制器程計(jì)算機(jī)控制器( (Programmable Computer Controller PCC) )，直接數(shù)字控制器直接數(shù)字控制器( (Direct Digit Controller DDC) )，PACPAC等。就等。就控制功能而言，它們之間區(qū)別不大?？刂乒δ芏?，它們之間區(qū)別不大。第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器概述可編程控制器概述三、可編程控制器特點(diǎn)三、可編程控制器特點(diǎn) 1. 功能齊全功能齊全 幾乎可以滿足任何控制要求；幾乎可以滿足任何控制要求； 2. 通用、靈活通用、靈活 與繼電接觸系統(tǒng)相比，控制由硬接線實(shí)現(xiàn)變成了由程序完成，與繼電接觸系統(tǒng)相比，控制由硬接線實(shí)

7、現(xiàn)變成了由程序完成，實(shí)現(xiàn)了由實(shí)現(xiàn)了由“硬硬”向向“軟軟”的轉(zhuǎn)換；的轉(zhuǎn)換； 3. 操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù) 源于控制，用于控制，設(shè)計(jì)、使用的方式、方法，甚至名詞、源于控制，用于控制，設(shè)計(jì)、使用的方式、方法，甚至名詞、術(shù)語(yǔ)均與繼電接觸相同，對(duì)使用者的計(jì)算機(jī)能力無(wú)特殊要求；術(shù)語(yǔ)均與繼電接觸相同，對(duì)使用者的計(jì)算機(jī)能力無(wú)特殊要求； 4. 穩(wěn)定、可靠穩(wěn)定、可靠 PLC是應(yīng)用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)，已考慮采取了各種是應(yīng)用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)，已考慮采取了各種抗干擾措施，抗干擾措施，PLC自身故障率極低。自身故障率極低。 5. 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短第一節(jié)第一節(jié) 可

8、編程控制器概述可編程控制器概述四、可編程控制器的應(yīng)用與發(fā)展四、可編程控制器的應(yīng)用與發(fā)展 開(kāi)關(guān)量邏輯控制開(kāi)關(guān)量邏輯控制 可編程序控制器具有可編程序控制器具有“與與”、“或或”、“非非”等邏輯運(yùn)算的能等邏輯運(yùn)算的能力，可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，用觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)力，可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，用觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制，定時(shí)控制與順序邏輯控制行組合邏輯控制，定時(shí)控制與順序邏輯控制 。 運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制 可編程序控制器使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，或靈活運(yùn)用指令，可編程序控制器使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，或靈活運(yùn)用指令，使運(yùn)動(dòng)控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。使運(yùn)動(dòng)控制與順序控制功能

9、有機(jī)地結(jié)合在一起。 模擬量過(guò)程控制模擬量過(guò)程控制 PLC可以接收溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，通過(guò)?？梢越邮諟囟?、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，通過(guò)模擬量擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量( (Analog) )和數(shù)字量和數(shù)字量( (Digital) )之間的之間的A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換和換和D/A轉(zhuǎn)換，并對(duì)被控模擬量實(shí)行閉環(huán)轉(zhuǎn)換，并對(duì)被控模擬量實(shí)行閉環(huán)PID控制?？刂?。 1. 應(yīng)用應(yīng)用 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 可編程序控制器具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和可編程序控制器具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的

10、采集、分析和處理。 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制 可編程序控制器的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程可編程序控制器的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通信、之間的通信、多臺(tái)可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能多臺(tái)可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設(shè)備控制設(shè)備( (如計(jì)算機(jī)、變頻器如計(jì)算機(jī)、變頻器) )之間的通信?？删幊绦蚩刂破髋c之間的通信。可編程序控制器與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制集中管理、分散控制”的的分布式控制系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)。 第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器概述可編程控制器概述第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器概述可編程控制器概

11、述2. 發(fā)展發(fā)展 向小型化，專用化、低成本方向發(fā)展；向小型化，專用化、低成本方向發(fā)展； 向大容量、高速度、信息化方向發(fā)展向大容量、高速度、信息化方向發(fā)展； 大力開(kāi)發(fā)智能型大力開(kāi)發(fā)智能型I/OI/O模塊和分布式模塊和分布式I/OI/O子系統(tǒng)；子系統(tǒng)； 人機(jī)界面接口的發(fā)展；人機(jī)界面接口的發(fā)展； 在過(guò)程控制領(lǐng)域的應(yīng)用以及在過(guò)程控制領(lǐng)域的應(yīng)用以及PLCPLC的冗余特性的冗余特性； 開(kāi)放性開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化； 通信聯(lián)網(wǎng)功能的增強(qiáng)和易用化；通信聯(lián)網(wǎng)功能的增強(qiáng)和易用化； 軟軟PLCPLC的概念。的概念。五、與其它控制系統(tǒng)的比較五、與其它控制系統(tǒng)的比較1. 與繼電接觸器的異同與繼電接觸器的異同 相同點(diǎn)：名

12、詞、術(shù)語(yǔ)、圖形結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系相同。相同點(diǎn)：名詞、術(shù)語(yǔ)、圖形結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系相同。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 控制邏輯不同；控制邏輯不同； 工作方式不同。工作方式不同。2. 與計(jì)算機(jī)的異同與計(jì)算機(jī)的異同 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)相近；結(jié)構(gòu)相近； 工作原理相同。工作原理相同。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 主要體現(xiàn)在對(duì)程序的執(zhí)行方式。主要體現(xiàn)在對(duì)程序的執(zhí)行方式。3. 與單片機(jī)的異同與單片機(jī)的異同 相同點(diǎn)：均采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。相同點(diǎn)：均采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 開(kāi)發(fā)出發(fā)點(diǎn)不同；開(kāi)發(fā)出發(fā)點(diǎn)不同； 編程方式方法不同。編程方式方法不同。第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器概述可編程控制器概述第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器概述可編程

13、控制器概述第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類一、一、PLC外形圖外形圖第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類二、二、PLC內(nèi)部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖電源部件電源部件 CPUROM、RAM外設(shè)接口外設(shè)接口輸輸入入單單元元輸輸出出單單元元計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、編程器 執(zhí)行器電磁機(jī)構(gòu)聲光顯示器 傳感器 按 鈕電器觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)數(shù)字脈沖模擬量輸入第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類三、各組成部分的作用三、各組成部分的作用2. 微處理器微處理器CPU 主要功能主要功能 從程序存儲(chǔ)器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令；從程序存儲(chǔ)器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令； 將各種輸入信號(hào)讀入；將各種輸入信號(hào)讀入； 把

14、運(yùn)算結(jié)果送到輸出端；把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端； 響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求。響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求。1. 電源電源 從外界接收交從外界接收交/直流電能，為內(nèi)部直流電能，為內(nèi)部CPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/O接口等提供所必須的工作電平。接口等提供所必須的工作電平。第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類3. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 與個(gè)人計(jì)算機(jī)的異同點(diǎn)與個(gè)人計(jì)算機(jī)的異同點(diǎn) 相同點(diǎn)相同點(diǎn) 與計(jì)算機(jī)中相同，都具有數(shù)據(jù)處理功能；與計(jì)算機(jī)中相同，都具有數(shù)據(jù)處理功能； 不同點(diǎn)不同點(diǎn) 數(shù)量不同：有數(shù)量不同：有2 23 3個(gè)，通常用于控制、運(yùn)算及聯(lián)網(wǎng)；個(gè)，通常用于控制、運(yùn)算及聯(lián)網(wǎng)； 工作機(jī)理不同：操作系統(tǒng)被廠家預(yù)置、固化，用戶不

15、工作機(jī)理不同：操作系統(tǒng)被廠家預(yù)置、固化，用戶不得隨意更改、查閱、裝卸。得隨意更改、查閱、裝卸。 相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存。也稱為相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存。也稱為PLC的繼電器區(qū)。的繼電器區(qū)。分為分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器ROM和和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM。第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類（2）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM 保存保存PLC內(nèi)部元器件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。內(nèi)部元器件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（1）只讀存儲(chǔ)器）只讀存儲(chǔ)器ROM 由廠家設(shè)計(jì)預(yù)置存放操作系統(tǒng)程序、診斷程序、監(jiān)由廠家設(shè)計(jì)預(yù)置存放操作系統(tǒng)程序、診斷程序、監(jiān)控程序，只能讀出，不能寫(xiě)入。它是非易失的?？爻绦?，只能讀出，不能寫(xiě)入

16、。它是非易失的。（3）可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器）可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器 EEPROM是非易失性的，用來(lái)存放用戶程序和需長(zhǎng)是非易失性的，用來(lái)存放用戶程序和需長(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)。期保存的重要數(shù)據(jù)。第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類 均采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了均采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減少電磁干擾。路的電氣隔離，減少電磁干擾。 PLC中提供有中提供有DI/DO、AI/AO、數(shù)字脈沖、撥碼開(kāi)關(guān)、數(shù)字脈沖、撥碼開(kāi)關(guān)、傳感器、伺服傳感器、伺服/ /步進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)等多種模塊供用戶選用。步進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)等多種模塊供用戶選用。 I/O模塊通常以模塊通常以“點(diǎn)點(diǎn)”

17、為單位表示，是為單位表示，是PLC的一個(gè)重的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。要技術(shù)指標(biāo)。 輸入接口輸入接口 作用作用 將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。4. 輸入輸入/輸出輸出( (I/O) )模塊模塊第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類 輸入形式輸入形式交流輸入式交流輸入式直流輸入式直流輸入式干接點(diǎn)式干接點(diǎn)式COM電電 源源輸入端子輸入端子X(jué)n+X1PLC光電耦合器光電耦合器防止強(qiáng)電干擾防止強(qiáng)電干擾 電路電路第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類光電三極管光電三極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管PNP型輸入型輸入NPN型

18、輸入型輸入 輸出形式輸出形式 繼電器繼電器 - 低速大功率低速大功率 可控硅可控硅 - 高速大功率高速大功率 晶體管晶體管 - 高速小功率高速小功率第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類 將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使出電路也使PLC與外部強(qiáng)電隔離。與外部強(qiáng)電隔離。 輸出接口輸出接口 作用作用 電路電路 ( (以以繼電器繼電器形式為例形式為例) )JJPLC繼電器輸出繼電器輸出COM交直流電源交直流電源第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及結(jié)

19、構(gòu)及分類分類第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類 輸出類型輸出類型模塊型式模塊型式接點(diǎn)容量接點(diǎn)容量 繼電器型繼電器型 8點(diǎn)點(diǎn)/組或組或12點(diǎn)點(diǎn)/組組DC24V/AC250V 2A 晶體管型晶體管型 8點(diǎn)點(diǎn)/組或組或12點(diǎn)點(diǎn)/組組DC24V 0.5A 可控硅型可控硅型 8點(diǎn)點(diǎn)/組或組或12點(diǎn)點(diǎn)/組組AC250V 0.3A 分類分類 I/O外接線外接線 電源電源 PLC電源均由用戶自備。電壓電源均由用戶自備。電壓 DC24V/AC110V/220V第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類 I/O外接線外接線 I 外接線外接線 a) 用途：用途：主要用于連接設(shè)備的按鈕、行程開(kāi)關(guān)、電器主要用于連接

20、設(shè)備的按鈕、行程開(kāi)關(guān)、電器 觸點(diǎn)、傳感器、檢測(cè)元器件等。觸點(diǎn)、傳感器、檢測(cè)元器件等。 b) 電壓電壓：DC24V/AC110V 常用本機(jī)自帶常用本機(jī)自帶DC24V。 c) 接線方式接線方式：分隔式分隔式分組式分組式匯點(diǎn)式匯點(diǎn)式第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類 O 外接線外接線 a) 用途：用途：主要用于連接外圍的電磁機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器等。主要用于連接外圍的電磁機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器等。 b) 電壓電壓：DC24V/AC110V。 c) 接線方式接線方式：分隔式分隔式分組式分組式匯點(diǎn)式匯點(diǎn)式第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類5. 編程器編程器 分類分類 便攜式手持編程器；便攜式手持編程器； 個(gè)人計(jì)

21、算機(jī)。個(gè)人計(jì)算機(jī)。 用途用途 用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入和調(diào)用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入和調(diào)試用戶程序、在線運(yùn)行監(jiān)視、參試用戶程序、在線運(yùn)行監(jiān)視、參數(shù)調(diào)整等；運(yùn)行時(shí)可對(duì)整個(gè)受控?cái)?shù)調(diào)整等；運(yùn)行時(shí)可對(duì)整個(gè)受控對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)、測(cè)、控。對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)、測(cè)、控。 組成組成 主要由鍵盤(pán)、顯示器等組成。主要由鍵盤(pán)、顯示器等組成。第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類7. 通信接口通信接口 主要用于一體機(jī)，當(dāng)本機(jī)主要用于一體機(jī)，當(dāng)本機(jī) I/O 端口數(shù)量不足時(shí)，可端口數(shù)量不足時(shí)，可利用該單元進(jìn)行利用該單元進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展，與一體機(jī)不同的是該單元內(nèi)擴(kuò)展，與一體機(jī)不同的是該單元內(nèi)部無(wú)部無(wú)CPU.6. I/O擴(kuò)展單元擴(kuò)

22、展單元 COM口：用于連接編程器、文本顯示器，對(duì)用戶口：用于連接編程器、文本顯示器，對(duì)用戶程序?qū)嵤┹斎?、修改、調(diào)試，在線運(yùn)行監(jiān)視、參數(shù)調(diào)整程序?qū)嵤┹斎?、修改、調(diào)試，在線運(yùn)行監(jiān)視、參數(shù)調(diào)整等；等； 網(wǎng)絡(luò)口：用于連接網(wǎng)絡(luò)口：用于連接PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。使得的控制網(wǎng)絡(luò)。使得PLC與計(jì)與計(jì)算機(jī)、算機(jī)、PLC 之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)控、管理。進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)控、管理。第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類四、四、PLC分類分類 1. 按按I/O點(diǎn)數(shù)分類點(diǎn)數(shù)分類 按按I/O點(diǎn)數(shù)通常可以定義為：點(diǎn)數(shù)通?？梢远x為： 小型：小型： 128點(diǎn)以下點(diǎn)以

23、下 中型：中型： 2561024點(diǎn)之間點(diǎn)之間 大型：大型： 2048點(diǎn)以上點(diǎn)以上2. 按結(jié)構(gòu)形式分類按結(jié)構(gòu)形式分類 整體式結(jié)構(gòu)：又稱一體機(jī)，整體式結(jié)構(gòu)：又稱一體機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)由廠家固定或點(diǎn)數(shù)由廠家固定或規(guī)格化，擴(kuò)展后的最大點(diǎn)數(shù)不超過(guò)規(guī)格化，擴(kuò)展后的最大點(diǎn)數(shù)不超過(guò)128。第二節(jié)第二節(jié) PLC結(jié)構(gòu)及分類結(jié)構(gòu)及分類 模塊式結(jié)構(gòu)：模塊式結(jié)構(gòu)：PLC所有組成部分均被模塊化。用所有組成部分均被模塊化。用戶可以在廠家指導(dǎo)下，自由選配。戶可以在廠家指導(dǎo)下，自由選配。 3. 按用途分類按用途分類 專用機(jī)：專用于具有特殊控制功能要求的設(shè)備的專用機(jī)：專用于具有特殊控制功能要求的設(shè)備的自動(dòng)控制；自動(dòng)控制； 通用機(jī)：適

24、用于一般控制場(chǎng)合。通用機(jī)：適用于一般控制場(chǎng)合。4. 按安裝方式分類按安裝方式分類 集中式集中式 遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程I/O式式 分布式分布式第三節(jié)第三節(jié) PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言 LAD以圖形方式顯示程序，與電氣原理圖類似，以圖形方式顯示程序，與電氣原理圖類似， LAD程序允許程序仿真來(lái)自電源的電流通過(guò)一系列的邏輯輸入條程序允許程序仿真來(lái)自電源的電流通過(guò)一系列的邏輯輸入條件，決定能否有邏輯輸出。一個(gè)件，決定能否有邏輯輸出。一個(gè)LAD程序包括左側(cè)提供能量程序包括左側(cè)提供能量的能量線，通斷觸點(diǎn)，直到右側(cè)的能否輸出的線圈。的能量線，通斷觸點(diǎn)，直到右側(cè)的能否輸出的線圈。一、一、梯形圖梯形圖( (Ladder D

25、iagram LAD) ) 1. 梯形圖格式梯形圖格式 梯形圖兩側(cè)豎線稱為公共母線，右側(cè)母線可省略梯形圖兩側(cè)豎線稱為公共母線，右側(cè)母線可省略( (由機(jī)由機(jī)型定型定) )； 邏輯程序按邏輯程序按從上到下從上到下的原則，按控制順序依次寫(xiě)在兩側(cè)的原則，按控制順序依次寫(xiě)在兩側(cè)母線中間；母線中間；第三節(jié)第三節(jié) PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言 每一邏輯行均從左側(cè)母線開(kāi)始，每一邏輯行均從左側(cè)母線開(kāi)始，從從左至右按左至右按I/O順序繪制，并聯(lián)邏輯行順序繪制，并聯(lián)邏輯行盡量靠近左側(cè)母線盡量靠近左側(cè)母線IO表示表示 O 的的“輸出線輸出線圈圈”或或“功功 用用或或能線圈能線圈”?；蚧?用用表示表示 I 接點(diǎn)的接點(diǎn)的“

26、常開(kāi)常開(kāi)”或或“常常閉閉”； 2. 梯形圖特點(diǎn)梯形圖特點(diǎn) 線圈、觸點(diǎn)、繼電器等術(shù)語(yǔ)及設(shè)計(jì)思想、方式方法均與線圈、觸點(diǎn)、繼電器等術(shù)語(yǔ)及設(shè)計(jì)思想、方式方法均與繼電接觸控制無(wú)區(qū)別；繼電接觸控制無(wú)區(qū)別；第三節(jié)第三節(jié) PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言 梯形圖中梯形圖中I/O分別對(duì)應(yīng)于分別對(duì)應(yīng)于 PLC 存儲(chǔ)器中的狀態(tài)，它的存儲(chǔ)器中的狀態(tài)，它的常開(kāi)常開(kāi)/常閉，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際元件的接線方式無(wú)關(guān)；常閉，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際元件的接線方式無(wú)關(guān)； 梯形圖中的輸入繼電器用于接收外部信號(hào)，不能由梯形圖中的輸入繼電器用于接收外部信號(hào)，不能由PLC 內(nèi)部繼電器直接驅(qū)動(dòng)，所以只有觸點(diǎn)，而沒(méi)有線圈；輸出線內(nèi)部繼電器直接驅(qū)動(dòng)，所以只有觸點(diǎn)，而沒(méi)有

27、線圈；輸出線圈通過(guò)輸出端子，僅為現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器件提供信號(hào)通路，不能直圈通過(guò)輸出端子，僅為現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器件提供信號(hào)通路，不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載；接驅(qū)動(dòng)負(fù)載； 功能線圈只能在功能線圈只能在 PLC 內(nèi)部使用；內(nèi)部使用； 按照梯形圖中邏輯行的排列順序，前面邏輯行的運(yùn)算結(jié)按照梯形圖中邏輯行的排列順序，前面邏輯行的運(yùn)算結(jié)果，可以被后面的邏輯行直接果，可以被后面的邏輯行直接“引用引用”，反之，則必須到下，反之，則必須到下一掃描周期內(nèi)才能被引用；一掃描周期內(nèi)才能被引用； 信號(hào)有長(zhǎng)短之分。一般認(rèn)為，信號(hào)寬度為一個(gè)掃描周期信號(hào)有長(zhǎng)短之分。一般認(rèn)為，信號(hào)寬度為一個(gè)掃描周期的是短信號(hào)；超過(guò)的均為長(zhǎng)信號(hào)。的是短信號(hào)；超過(guò)的均為長(zhǎng)信

28、號(hào)。第三節(jié)第三節(jié) PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言二、二、命令語(yǔ)句命令語(yǔ)句( (Statement List STL) ) 1. 命令語(yǔ)句格式命令語(yǔ)句格式 PLC的命令語(yǔ)句類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，采用一的命令語(yǔ)句類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，采用一系列系列PLC認(rèn)可的指令符認(rèn)可的指令符( (操作命令操作命令) )組成的程序語(yǔ)句來(lái)表組成的程序語(yǔ)句來(lái)表達(dá)控制邏輯。達(dá)控制邏輯。地址地址 + 指令符指令符 + 數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)地址+操作數(shù)操作數(shù) 程序起始位置，一般由PLC在寫(xiě)入時(shí)自動(dòng)+1記錄。 指定執(zhí)行的功能，告訴CPU進(jìn)行何種操作。 操作時(shí)所需的信息，告訴CPU該信息的位置。 操作時(shí)所需的信息，告訴CPU該數(shù)據(jù)信息

29、。第三節(jié)第三節(jié) PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言 2. 命令語(yǔ)句特點(diǎn)命令語(yǔ)句特點(diǎn) 指令符必須是指令符必須是PLC認(rèn)可的，產(chǎn)品廠家不同，指令認(rèn)可的，產(chǎn)品廠家不同，指令符并不完全一致，語(yǔ)句格式也有差異；符并不完全一致，語(yǔ)句格式也有差異； 數(shù)據(jù)，也稱參數(shù)。具有唯一性，且必須在數(shù)據(jù)，也稱參數(shù)。具有唯一性，且必須在PLC允允許的范圍內(nèi)；許的范圍內(nèi)； 地址，也稱程序步序號(hào)。須從程序存儲(chǔ)器起始位地址，也稱程序步序號(hào)。須從程序存儲(chǔ)器起始位置起，按遞增數(shù)列連續(xù)編號(hào)，中間不得留有空地址；置起，按遞增數(shù)列連續(xù)編號(hào)，中間不得留有空地址； 必須用結(jié)束指令必須用結(jié)束指令END，來(lái)表示程序或程序段的結(jié)，來(lái)表示程序或程序段的結(jié)束或

30、中斷；束或中斷； 命令語(yǔ)句與梯形圖一一對(duì)應(yīng)。命令語(yǔ)句與梯形圖一一對(duì)應(yīng)。第三節(jié)第三節(jié) PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言三、三、邏輯功能邏輯功能 1. 布爾代數(shù)布爾代數(shù) 根據(jù)布爾代數(shù)根據(jù)布爾代數(shù)“或或-與表達(dá)式與表達(dá)式”直接應(yīng)用。直接應(yīng)用。 2. 功能塊圖功能塊圖 借用數(shù)字電路中的借用數(shù)字電路中的“與與”、“或或”、“非非”門(mén)電路門(mén)電路的方塊圖及其的方塊圖及其邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系來(lái)表達(dá)控制功能。來(lái)表達(dá)控制功能。 3. 流程圖流程圖 流程圖，包括工藝流程和控制流程兩類。根據(jù)流程流程圖，包括工藝流程和控制流程兩類。根據(jù)流程制定相關(guān)約束關(guān)系從而實(shí)現(xiàn)控制功能。制定相關(guān)約束關(guān)系從而實(shí)現(xiàn)控制功能。第三節(jié)第三節(jié) PLC的

31、編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言四、四、高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言( (High-level Language) ) PLC廠家考慮到更多計(jì)算機(jī)人士從事控制編程，以廠家考慮到更多計(jì)算機(jī)人士從事控制編程，以及及PLC的聯(lián)網(wǎng)能力，也采用了部分原本用于計(jì)算機(jī)的編的聯(lián)網(wǎng)能力，也采用了部分原本用于計(jì)算機(jī)的編程語(yǔ)言，如：程語(yǔ)言，如：BASIC、FORTARN、C、C+等，使計(jì)等，使計(jì)算機(jī)與算機(jī)與PLC之間實(shí)現(xiàn)了交互式數(shù)據(jù)傳輸、處理、共享，之間實(shí)現(xiàn)了交互式數(shù)據(jù)傳輸、處理、共享，也使得也使得PLC有著更多、更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)方面的功能。有著更多、更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)方面的功能。 進(jìn)行采樣、運(yùn)算、進(jìn)行采樣、運(yùn)算、判斷、結(jié)果輸出等；判斷、結(jié)果輸出等；

32、 系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控、應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控、應(yīng)急處理。急處理。第四節(jié)第四節(jié) PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)一、一、PLC工作原理工作原理 I端子 I映像區(qū)O映像區(qū)O鎖存電路O端子PLC內(nèi)部控制電路內(nèi)部控制電路輸入部分輸入部分輸出部分輸出部分1. PLC等效電路等效電路 將現(xiàn)場(chǎng)器件的狀態(tài)、將現(xiàn)場(chǎng)器件的狀態(tài)、參數(shù)輸入?yún)?shù)輸入PLC。 寄存現(xiàn)場(chǎng)器件狀寄存現(xiàn)場(chǎng)器件狀態(tài)的變化，供態(tài)的變化，供CPU調(diào)用。調(diào)用。存放存放CPU運(yùn)算運(yùn)算的結(jié)果。的結(jié)果。 存放存放CPU運(yùn)算運(yùn)算一個(gè)周期后的最一個(gè)周期后的最終結(jié)果并輸出。終結(jié)果并輸出。 為現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行為現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器件提供信號(hào)器件提供信號(hào)通路。通路。第四節(jié)第四節(jié)

33、PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)2. PLC工作原理工作原理 對(duì)程序的執(zhí)行方式對(duì)程序的執(zhí)行方式 計(jì)算機(jī)對(duì)程序的執(zhí)行方式計(jì)算機(jī)對(duì)程序的執(zhí)行方式 查詢方式；查詢方式； 每次操作只能調(diào)用一條可執(zhí)行語(yǔ)句；每次操作只能調(diào)用一條可執(zhí)行語(yǔ)句； 對(duì)滿足條件的結(jié)果即時(shí)執(zhí)行，沒(méi)有滯時(shí)。對(duì)滿足條件的結(jié)果即時(shí)執(zhí)行，沒(méi)有滯時(shí)。 PLC對(duì)程序的執(zhí)行方式對(duì)程序的執(zhí)行方式 巡回掃描方式；巡回掃描方式； 掃描周期可變；掃描周期可變； 運(yùn)算結(jié)果的執(zhí)行時(shí)間由用戶程序決定。運(yùn)算結(jié)果的執(zhí)行時(shí)間由用戶程序決定。第四節(jié)第四節(jié) PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 對(duì)程序的執(zhí)行方式對(duì)程序的執(zhí)行方式指在一個(gè)周期

34、內(nèi)對(duì)程序的執(zhí)行過(guò)程指在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)程序的執(zhí)行過(guò)程 PLC采用采用“巡回掃描巡回掃描”的工作方式，在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)程序的工作方式，在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)程序的執(zhí)行方式的執(zhí)行方式。 I端子 I映像區(qū)輸入刷新輸入刷新輸入采樣階段輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，以掃在輸入采樣階段，以掃描方式，在指定時(shí)間段里順序讀描方式，在指定時(shí)間段里順序讀入所有輸入端的入所有輸入端的通通/斷斷狀態(tài)或輸入狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，并將此狀態(tài)存入輸入狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將此狀態(tài)存入輸入狀態(tài)寄存器，即輸入刷新。故，此階寄存器，即輸入刷新。故，此階段又稱為段又稱為定期集中采樣定期集中采樣。第四節(jié)第四節(jié) PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)

35、指標(biāo) I映像區(qū)O映像區(qū)程序執(zhí)行程序執(zhí)行輸入刷新輸入刷新輸出刷新輸出刷新 PLC按按先上后下，從左到右先上后下，從左到右的順序，從輸入狀態(tài)寄的順序，從輸入狀態(tài)寄存器和其它元件狀態(tài)寄存器中依次存器和其它元件狀態(tài)寄存器中依次“讀取讀取”有關(guān)元件的有關(guān)元件的通通/斷狀態(tài)，并根據(jù)用戶程序斷狀態(tài)，并根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算、分析、判進(jìn)行邏輯運(yùn)算、分析、判斷，將需要輸出的運(yùn)算結(jié)斷，將需要輸出的運(yùn)算結(jié)果，及時(shí)存入對(duì)應(yīng)的輸出果，及時(shí)存入對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)寄存器。一旦本階段狀態(tài)寄存器。一旦本階段結(jié)束，輸出狀態(tài)寄存器中結(jié)束，輸出狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)不再改變。此階段的狀態(tài)不再改變。此階段又稱為又稱為順序掃描運(yùn)算順序掃描運(yùn)算

36、。第四節(jié)第四節(jié) PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)O映像區(qū)O鎖存電路O端子輸出刷新階段輸出刷新階段輸出刷新輸出刷新 在所有指令執(zhí)行完畢后，在所有指令執(zhí)行完畢后，運(yùn)算結(jié)果全部存入輸出狀態(tài)運(yùn)算結(jié)果全部存入輸出狀態(tài)寄存器后，寄存器后，CPU通過(guò)鎖存電通過(guò)鎖存電路將所有的結(jié)果一次性的輸路將所有的結(jié)果一次性的輸出并轉(zhuǎn)換成為現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件出并轉(zhuǎn)換成為現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件所需的各種信號(hào)，借助輸出所需的各種信號(hào)，借助輸出端子，去控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件端子，去控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件的狀態(tài)。故，此階段又稱為的狀態(tài)。故，此階段又稱為集中輸出刷新集中輸出刷新。第四節(jié)第四節(jié) PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)

37、 由此，由此，PLC自動(dòng)地、周而復(fù)始地執(zhí)行著由這三個(gè)階段構(gòu)成的工作自動(dòng)地、周而復(fù)始地執(zhí)行著由這三個(gè)階段構(gòu)成的工作周期。簡(jiǎn)言之，周期。簡(jiǎn)言之，PLC的工作原理是：的工作原理是：定期集中采樣、順序掃描運(yùn)算、定期集中采樣、順序掃描運(yùn)算、集中輸出刷新集中輸出刷新。 I端子 I映像區(qū)O映像區(qū)O鎖存電路O端子一個(gè)周期一個(gè)周期輸入采樣階段輸入采樣階段輸出刷新階段輸出刷新階段程序執(zhí)行程序執(zhí)行輸入刷新輸入刷新輸出刷新輸出刷新一個(gè)掃描周期C P U 自 檢及 公共操作處理通訊請(qǐng)求I/O掃描執(zhí)行程序讀輸入輸出刷新輸 出輸入刷新第四節(jié)第四節(jié) PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) PLC的掃描周期的掃描周

38、期 通過(guò)前面介紹可知：通過(guò)前面介紹可知：PLC的掃描周期由三部分組成：的掃描周期由三部分組成： 保證系統(tǒng)安全的自檢及公共操作；保證系統(tǒng)安全的自檢及公共操作； 與外圍設(shè)備與外圍設(shè)備/網(wǎng)絡(luò)的信息交換；網(wǎng)絡(luò)的信息交換； 用戶程序的執(zhí)行。用戶程序的執(zhí)行。其中：其中： 第一部分的時(shí)間第一部分的時(shí)間 隨機(jī)型而異外，基本保持不變；隨機(jī)型而異外，基本保持不變； 第二部分的時(shí)間第二部分的時(shí)間 并不是每次掃描都必須執(zhí)行的；并不是每次掃描都必須執(zhí)行的； 第三部分的時(shí)間第三部分的時(shí)間 用戶程序影響最大，因?yàn)橛脩舫绦蛴绊懽畲?，因?yàn)? a) )受控受控 對(duì)象的復(fù)雜程度及對(duì)控制的要求對(duì)象的復(fù)雜程度及對(duì)控制的要求；b) )編程人員的能力編程人員的能力 與水平與水平；c) )指令的選取及程序邏輯順序的合理性指令的選取及程序邏輯順序的合理性等。等。 因此，因此，PLC的掃描周期實(shí)際上是一個(gè)變化量，一般要求在的掃描周期實(shí)際上是一個(gè)變化量，一般要求在100ms左右。左右。第四節(jié)第四節(jié) PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)例：分析圖示程序掃描周期例：分析圖示程序掃描周期第四節(jié)第四節(jié) PLC工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo) 由上述分析可見(jiàn)，由上述分析可見(jiàn)， 在在PLC的程序執(zhí)行階段，即使輸入發(fā)生的程序執(zhí)行階段，即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)立即改變，要等到下一了變化，輸入狀態(tài)寄存器