可編程序控制器教案

1、課程名稱：可編程序控制器原理與應(yīng)用課程名稱：可編程序控制器原理與應(yīng)用本課和本教科書的任務(wù)本課和本教科書的任務(wù)本書本書可編程序控制器原理與應(yīng)用基礎(chǔ)可編程序控制器原理與應(yīng)用基礎(chǔ)本課是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課本課是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課本書主要講述可編程序控制器的本書主要講述可編程序控制器的基本概念基本概念、工工作原理作原理、指令語(yǔ)言指令語(yǔ)言、程序設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用實(shí)例。實(shí)例。同時(shí)，簡(jiǎn)要介紹組態(tài)軟件與同時(shí)，簡(jiǎn)要介紹組態(tài)軟件與PLCPLC的通訊組態(tài)及的通訊組態(tài)及編程方法。并以編程方法。并以S7-200S7-200為例講解為例講解STEP 7STEP 7編程環(huán)編程環(huán)境。境。第第1 1章章 可編程序控

2、制器概論可編程序控制器概論 本章內(nèi)容包括：本章內(nèi)容包括：vPLCPLC的定義的定義vPLCPLC的發(fā)展的發(fā)展vPLCPLC的功能的功能vPLCPLC的主要技術(shù)性能指標(biāo)的主要技術(shù)性能指標(biāo)v常用常用PLCPLC簡(jiǎn)介及應(yīng)用簡(jiǎn)介及應(yīng)用1.1 PLC1.1 PLC概述概述一、一、PLCPLC的定義的定義一般稱為一般稱為可編程序控制器可編程序控制器（Programmable Controler,Programmable Controler,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PC)PC)，早期叫早期叫可編程序邏輯控制器可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controler(Programmable Logic

3、Controler，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱PLC),PLC),為了為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)（與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC)PC)區(qū)別，現(xiàn)在仍將可編程序控制器區(qū)別，現(xiàn)在仍將可編程序控制器稱為稱為PLCPLC。它是一種專門為在。它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)的數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制行控制。為什么要加熱？為什么溫度不能高也不能低？怎么樣實(shí)施控制為什么要加熱？為什

4、么溫度不能高也不能低？怎么樣實(shí)施控制二、二、PLCPLC的產(chǎn)生的產(chǎn)生v早期的電氣控制一般采用繼電邏輯控制，其主要控早期的電氣控制一般采用繼電邏輯控制，其主要控制設(shè)備為：接觸器、繼電器、電磁鐵、按鈕、開(kāi)關(guān)制設(shè)備為：接觸器、繼電器、電磁鐵、按鈕、開(kāi)關(guān)等組成，通過(guò)組合這些邏輯元件，控制觸點(diǎn)的閉合等組成，通過(guò)組合這些邏輯元件，控制觸點(diǎn)的閉合與斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)順序控制與邏輯控制的功能。與斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)順序控制與邏輯控制的功能。屬于有屬于有觸點(diǎn)控制。觸點(diǎn)控制。v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：線路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。：線路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：體積笨重，故障點(diǎn)多，可靠性低。：體積笨重，故障點(diǎn)多，可靠性低。一般金屬一般金屬銅片帶銀觸點(diǎn)，

5、壽命短。銅片帶銀觸點(diǎn)，壽命短。SBSB3412243156 （a a） 結(jié)構(gòu)示意結(jié)構(gòu)示意 （b b） 圖文符號(hào)圖文符號(hào)圖圖1.1 1.1 按鈕按鈕（2）接觸器）接觸器結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理接觸器是利用電磁吸力的原理工作的，主要由電磁接觸器是利用電磁吸力的原理工作的，主要由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。電磁機(jī)構(gòu)通常包括吸引線圈、機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。電磁機(jī)構(gòu)通常包括吸引線圈、鐵心和銜鐵三部分。圖鐵心和銜鐵三部分。圖1.21.2為接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖與為接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖與圖文符號(hào)，（圖文符號(hào)，（a a）圖中，）圖中，1 1、2 2，3 3、4 4是靜觸點(diǎn)，是靜觸點(diǎn)，5 5、6 6是動(dòng)觸點(diǎn)，是動(dòng)觸點(diǎn)，

6、7 7、8 8是吸引線圈，是吸引線圈，9 9、1010分別是動(dòng)、靜分別是動(dòng)、靜鐵心，鐵心，1111是彈簧。（是彈簧。（b b）圖中，）圖中，1 1、2 2之間是常閉觸之間是常閉觸點(diǎn)，點(diǎn)，3 3、4 4之間是常開(kāi)觸點(diǎn)，之間是常開(kāi)觸點(diǎn)，7 7、8 8之間是線圈。之間是線圈。1234567891011KMKMKM341278 （a） 結(jié)構(gòu)示意結(jié)構(gòu)示意 （b）圖文符號(hào)）圖文符號(hào)圖圖1.2 接觸器接觸器7 7、8 8得電，磁化得電，磁化9 9、1010鐵心，吸引銜鐵，鐵心，吸引銜鐵，3 3、4 4閉合；閉合；7 7、8 8斷電，銜鐵在彈簧作用下，斷電，銜鐵在彈簧作用下，1 1、2 2閉合，所以，閉合，所

7、以，1 1、2 2常閉。常閉。繼電邏輯控制電機(jī)單向旋轉(zhuǎn)繼電邏輯控制電機(jī)單向旋轉(zhuǎn) v 三相籠型電動(dòng)機(jī)單向旋三相籠型電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)可用開(kāi)關(guān)或接觸器控轉(zhuǎn)可用開(kāi)關(guān)或接觸器控制，圖制，圖1.31.3為接觸器控為接觸器控制電路。制電路。v 接觸器控制電路圖中，接觸器控制電路圖中，Q Q為開(kāi)關(guān)，為開(kāi)關(guān)，F(xiàn)U1FU1、FU2FU2為為主電路與控制電路的熔主電路與控制電路的熔斷器，斷器，KMKM為接觸器，為接觸器，KRKR為熱繼電器，為熱繼電器，SB1SB1、SB2SB2分別為啟動(dòng)按鈕與停止分別為啟動(dòng)按鈕與停止按鈕，按鈕，M M為籠型感應(yīng)電為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。動(dòng)機(jī)。v KRKR電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)。電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)。圖圖

8、1.31.3單向旋轉(zhuǎn)單向旋轉(zhuǎn)工作原理：工作原理：SB1SB1按下，按下，SB2SB2常閉，常閉，KMKM得電，得電，觸點(diǎn)閉合，電機(jī)上電啟動(dòng)，由觸點(diǎn)閉合，電機(jī)上電啟動(dòng)，由于于KMKM開(kāi)關(guān)閉合，即使按鈕抬起，開(kāi)關(guān)閉合，即使按鈕抬起，電機(jī)照樣轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)電機(jī)照樣轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)SB2SB2按下時(shí)，按下時(shí)，電源斷開(kāi)，電機(jī)停止。電源斷開(kāi)，電機(jī)停止。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，軟件編程技術(shù)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，軟件編程技術(shù)的提高，能否制造一種設(shè)備，的提高，能否制造一種設(shè)備，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)繼電邏通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)繼電邏輯控制功能輯控制功能？19681968年，美國(guó)通用汽車公司為了改造汽車電氣控制，

9、面年，美國(guó)通用汽車公司為了改造汽車電氣控制，面向全世界發(fā)出標(biāo)書，研制新的工業(yè)控制器：向全世界發(fā)出標(biāo)書，研制新的工業(yè)控制器：1) 1) 用軟件實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功用軟件實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能；能；2 2）編程方便，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序；）編程方便，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序；3 3）維護(hù)）維護(hù)方便；方便；4 4）可靠性高；）可靠性高；5 5）體積?。唬w積??；6 6）易于擴(kuò)展）易于擴(kuò)展等。等。 共提出共提出1010項(xiàng)指標(biāo)。項(xiàng)指標(biāo)。19691969年，美國(guó)的數(shù)字設(shè)備公司年，美國(guó)的數(shù)字設(shè)備公司( (DECDEC) )中標(biāo)，設(shè)計(jì)了世界上的第一臺(tái)中標(biāo)，設(shè)計(jì)了世界上的第一

10、臺(tái)PLCPDP14PLCPDP14，并用在汽車，并用在汽車自動(dòng)裝配線上。最初只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功自動(dòng)裝配線上。最初只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，主要是用來(lái)取代繼電接觸器控制。（能，主要是用來(lái)取代繼電接觸器控制。（無(wú)觸點(diǎn)無(wú)觸點(diǎn)） v現(xiàn)在所說(shuō)的可編程序控制器現(xiàn)在所說(shuō)的可編程序控制器PCPC（Programmable Programmable ControllerController）是是19801980年以來(lái)，美、日、德等國(guó)由先年以來(lái)，美、日、德等國(guó)由先前的可編程序邏輯控制器前的可編程序邏輯控制器PLCPLC進(jìn)一步發(fā)展而來(lái)。進(jìn)一步發(fā)展而來(lái)。 v19851985年，國(guó)際電工委員會(huì)年，國(guó)

11、際電工委員會(huì)IECIEC對(duì)可編程序控制器作了對(duì)可編程序控制器作了如下規(guī)定：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的如下規(guī)定：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。也不是絕電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。也不是絕對(duì)，民用也在使用。（如樓宇照明、供水等系統(tǒng)）對(duì)，民用也在使用。（如樓宇照明、供水等系統(tǒng)）三、三、PLCPLC的發(fā)展的發(fā)展 1 1、發(fā)展及現(xiàn)狀、發(fā)展及現(xiàn)狀 四個(gè)階段：四個(gè)階段：初創(chuàng)階段初創(chuàng)階段（7070年代中期）：年代中期）：硬件：中小規(guī)模集成電路；只有邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)功能；硬件：中小規(guī)模集成電路；只有邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)功能；功能擴(kuò)展時(shí)期功能擴(kuò)展時(shí)期（7

12、070年代末期）年代末期） ：硬數(shù)據(jù)的傳輸與比較，模擬量的運(yùn)算等；硬數(shù)據(jù)的傳輸與比較，模擬量的運(yùn)算等；通信功能發(fā)展時(shí)期通信功能發(fā)展時(shí)期（8080年代中期）：年代中期）：初步形成分布式通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，但比較封閉；初步形成分布式通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，但比較封閉；（西門子與（西門子與DECDEC不能不能通信，中板生產(chǎn)）通信，中板生產(chǎn)）開(kāi)放時(shí)期開(kāi)放時(shí)期（8080年代末期）：年代末期）：通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)軟件標(biāo)準(zhǔn)化、通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)軟件標(biāo)準(zhǔn)化、CRTCRT顯示功能、高級(jí)語(yǔ)言算法、顯示功能、高級(jí)語(yǔ)言算法、特殊功能摸板等。（可以互通互聯(lián)）特殊功能摸板等。（可以互通互聯(lián)）早期自動(dòng)化設(shè)備通信協(xié)議不同一，給企業(yè)帶來(lái)困

13、難。早期自動(dòng)化設(shè)備通信協(xié)議不同一，給企業(yè)帶來(lái)困難。2. 2. 發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì) （與（與DCSDCS比較）比較）（1 1）與計(jì)算機(jī)聯(lián)系密切）與計(jì)算機(jī)聯(lián)系密切 （2 2）發(fā)展多樣化）發(fā)展多樣化 （3 3）模塊化）模塊化 （4 4）網(wǎng)絡(luò)與通信能力增強(qiáng)）網(wǎng)絡(luò)與通信能力增強(qiáng) （5 5）多樣化與標(biāo)準(zhǔn)化）多樣化與標(biāo)準(zhǔn)化 （6 6）工業(yè)軟件發(fā)展迅速）工業(yè)軟件發(fā)展迅速1.2 1.2 PLCPLC的功能與特點(diǎn)的功能與特點(diǎn) v一、功能一、功能v邏輯控制功能邏輯控制功能v定時(shí)與計(jì)數(shù)：定時(shí)與計(jì)數(shù)：如何對(duì)鋼坯計(jì)數(shù)如何對(duì)鋼坯計(jì)數(shù)v順序控制：輥道電機(jī)順序啟停順序控制：輥道電機(jī)順序啟停v數(shù)據(jù)處理：數(shù)學(xué)運(yùn)算等數(shù)據(jù)處理：數(shù)學(xué)運(yùn)算

14、等vA/DA/D、D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換v運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制v過(guò)程控制過(guò)程控制v遠(yuǎn)程控制遠(yuǎn)程控制v通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)v監(jiān)控功能監(jiān)控功能三、特點(diǎn)三、特點(diǎn)1.1.運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高 ，抗干擾能力強(qiáng)；線路無(wú)觸點(diǎn)；，抗干擾能力強(qiáng)；線路無(wú)觸點(diǎn)；多層電路板設(shè)計(jì)；模塊冗余；光電隔離；故障自診斷多層電路板設(shè)計(jì)；模塊冗余；光電隔離；故障自診斷等措施，可適用于較惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。等措施，可適用于較惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。（高溫、粉塵、（高溫、粉塵、振動(dòng)、潮濕，鋼板氧化鐵皮除磷）振動(dòng)、潮濕，鋼板氧化鐵皮除磷）2.2.功能強(qiáng)大功能強(qiáng)大 。既可對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行處理，也可對(duì)模擬量。既可對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行處理，也可對(duì)模擬量進(jìn)行處理

15、；既可實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算；進(jìn)行處理；既可實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算；既可實(shí)現(xiàn)順序控制，也可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)算法控制，包括高既可實(shí)現(xiàn)順序控制，也可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)算法控制，包括高級(jí)過(guò)程控制等。級(jí)過(guò)程控制等。3.3.編程語(yǔ)言直觀易學(xué)：編程語(yǔ)言直觀易學(xué)：LADLAD、STLSTL、FBDFBD4.4.與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合緊密與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合緊密5.5.體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低 1.31.3分類與性能指標(biāo)分類與性能指標(biāo) 1. 1. 從結(jié)構(gòu)上從結(jié)構(gòu)上可編程序控制器從結(jié)構(gòu)上可分為整體式和模塊式。可編程序控制器從結(jié)構(gòu)上可分為整體式和模塊式。2. 2. 從規(guī)模上從規(guī)模上按按PLCPLC的輸入輸出點(diǎn)

16、數(shù)可分為：的輸入輸出點(diǎn)數(shù)可分為：小型小型(128(128點(diǎn)以下、內(nèi)存幾點(diǎn)以下、內(nèi)存幾K)K)、中中型（型（128128512512、內(nèi)、內(nèi)存幾十存幾十K K）、）、大型大型（512512896896、幾百、幾百K K）、）、超大型超大型（896896以上、以上、1000K1000K以上）。以上）。 考慮集散控制，集中于一臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)大?？紤]集散控制，集中于一臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)大。技術(shù)性能指標(biāo)技術(shù)性能指標(biāo) （這些在工程設(shè)計(jì)時(shí)都要考慮）（這些在工程設(shè)計(jì)時(shí)都要考慮）1. 外形尺寸外形尺寸 ：考慮安裝、盤面布置等；：考慮安裝、盤面布置等；2. 輸入輸出點(diǎn)數(shù)：選型用；輸入輸出點(diǎn)數(shù)：選型用； 3. 機(jī)器字長(zhǎng)：系統(tǒng)運(yùn)算精度，

17、模擬量處理；機(jī)器字長(zhǎng)：系統(tǒng)運(yùn)算精度，模擬量處理；（8位、位、12位位AD對(duì)對(duì)100分辨率不同）分辨率不同） 4. 掃描速度：系統(tǒng)運(yùn)算快慢。如掃描速度：系統(tǒng)運(yùn)算快慢。如CPU226 處理：處理：布爾邏輯每條指令布爾邏輯每條指令0.37S;移字操作每條指令移字操作每條指令34S;字運(yùn)算操作每條指令字運(yùn)算操作每條指令46S;實(shí)數(shù)運(yùn)算每條指令實(shí)數(shù)運(yùn)算每條指令100-400S;影響實(shí)時(shí)性影響實(shí)時(shí)性。5. 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)6. 存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器容量7. 模板種類及擴(kuò)展性模板種類及擴(kuò)展性8. 通信功能通信功能 1.41.4常用常用PLCPLC及應(yīng)用及應(yīng)用 1. 1. 工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用1 1）開(kāi)關(guān)量控制，如邏

18、輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序等；）開(kāi)關(guān)量控制，如邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序等；2 2）模擬量控制，部分）模擬量控制，部分PLCPLC或功能模塊具有或功能模塊具有PIDPID控制功控制功能，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制；能，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制；3 3）監(jiān)控，用）監(jiān)控，用PLCPLC可構(gòu)成數(shù)據(jù)采集和處理的監(jiān)控系統(tǒng)；可構(gòu)成數(shù)據(jù)采集和處理的監(jiān)控系統(tǒng)；4 4）建立工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，為適應(yīng)復(fù)雜的控制任務(wù)且節(jié)省資）建立工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，為適應(yīng)復(fù)雜的控制任務(wù)且節(jié)省資源，可采用單級(jí)網(wǎng)絡(luò)或多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。源，可采用單級(jí)網(wǎng)絡(luò)或多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。2. 2. 其他行業(yè)應(yīng)用其他行業(yè)應(yīng)用 可編程序控制器在其他行業(yè)的應(yīng)用也日益廣泛：可編程序控制器在其他行業(yè)的應(yīng)用也

19、日益廣泛：在國(guó)防和民用，如建筑，環(huán)保，家用電器等。在國(guó)防和民用，如建筑，環(huán)保，家用電器等。常用常用PLCPLCvSIEMENS S5SIEMENS S5系列系列 S5-95US5-95U、 S5-115U S5-115U、 S5-135U S5-135U、 S5-155U S5-155UvSIEMENS S7SIEMENS S7系列系列 S7-200 S7-200、 S7-300 S7-300、 S7-400 S7-400vAB PLCAB PLC PLC-5/15 PLC-5/15、 PLC-5/20 PLC-5/20、 PLC-5/25 PLC-5/25、 PLC- PLC-5/405/4

20、0、 PLC-5/80 PLC-5/80vOMRONOMRON系列系列 C20C20、C200C200、C1000C1000、C2000HC2000H第二章第二章 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理 vPLCPLC專為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，專為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由主要是由CPUCPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。圖接口電路等組成。圖2.12.1為一典型為一典型PLCPLC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖圖2.12.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖CPU存儲(chǔ)器電源部分輸入單元輸出單元編程器或其他設(shè)備按鈕接觸器電

21、磁閥指示燈行程開(kāi)關(guān)繼電器觸點(diǎn)2.12.1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 1. 1. 中央處理器中央處理器CPUCPU中央處理單元（中央處理單元（CPUCPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片上。這些電路都集成在一個(gè)芯片上。 CPU CPU的主要功能：的主要功能：1 1）從存儲(chǔ)器中讀取指令從存儲(chǔ)器中讀取指令：從地址總線得到地址，從控制總線：從地址總線得到地址，從控制總線給出讀命令，從數(shù)據(jù)總線得到讀出的指令，存入給出讀命令，從數(shù)據(jù)總線得到讀出的指令，存入CPUCPU的指令的指令寄存器寄存器2 2）執(zhí)行指令執(zhí)行指令 ：對(duì)指令寄存器的指令進(jìn)行譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定：

22、對(duì)指令寄存器的指令進(jìn)行譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的操作。數(shù)據(jù)采集送輸入映像寄存器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：邏的操作。數(shù)據(jù)采集送輸入映像寄存器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：邏輯、算術(shù)運(yùn)算，更新標(biāo)志，處理結(jié)果送輸出映像寄存器，輯、算術(shù)運(yùn)算，更新標(biāo)志，處理結(jié)果送輸出映像寄存器，并送接口電路。并送接口電路。3 3）處理中斷處理中斷 ：外部中斷、內(nèi)部中斷。：外部中斷、內(nèi)部中斷。4 4）自診斷功能自診斷功能：電源、模板、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)。：電源、模板、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)。2.2 2.2 各部分的作用各部分的作用2. 2. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器一般用來(lái)存放系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程存儲(chǔ)器一般用來(lái)存放系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序是指完成序

23、是指完成PLCPLC各種控制功能的程序，只和硬件有各種控制功能的程序，只和硬件有關(guān)，不可更改，一般放在關(guān)，不可更改，一般放在ROMROM中；用戶程序一般是中；用戶程序一般是根據(jù)用戶需要而編寫的程序，一般放在根據(jù)用戶需要而編寫的程序，一般放在RAMRAM中，用中，用戶可更改。戶可更改。 1 1）只讀存儲(chǔ)器：）只讀存儲(chǔ)器：檢查程序：檢查程序：PLCPLC上電檢查各部分是否正常；上電檢查各部分是否正常；鍵盤輸入程序：解釋、執(zhí)行用戶從鍵盤上發(fā)出的命鍵盤輸入程序：解釋、執(zhí)行用戶從鍵盤上發(fā)出的命令，將用戶輸入的程序送到令，將用戶輸入的程序送到RAMRAM中；中；編譯程序：將編譯程序：將PLCPLC語(yǔ)言轉(zhuǎn)換

24、為機(jī)器碼；語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼；監(jiān)控程序：根據(jù)實(shí)際控制的需要調(diào)用相應(yīng)內(nèi)部程序。監(jiān)控程序：根據(jù)實(shí)際控制的需要調(diào)用相應(yīng)內(nèi)部程序。 2 2）隨機(jī)存儲(chǔ)器）隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMRAM：存放用戶程序和邏輯變量。存放用戶程序和邏輯變量。3 3）存儲(chǔ)器的保持：）存儲(chǔ)器的保持： EEPROMEEPROM：永久保存程序和數(shù)據(jù)，固化在存儲(chǔ)器中；如：永久保存程序和數(shù)據(jù)，固化在存儲(chǔ)器中；如 程序機(jī)器碼、生產(chǎn)工藝參數(shù)、模型參數(shù)等；程序機(jī)器碼、生產(chǎn)工藝參數(shù)、模型參數(shù)等； 加超級(jí)電容：儲(chǔ)能元件，保持加超級(jí)電容：儲(chǔ)能元件，保持RAMRAM數(shù)據(jù)不丟失，可保數(shù)據(jù)不丟失，可保 存幾天；存幾天； 后備電池：當(dāng)電容缺電后，加一塊鋰電池，可使數(shù)據(jù)

25、后備電池：當(dāng)電容缺電后，加一塊鋰電池，可使數(shù)據(jù) 保存保存3 3年以上。年以上。3. 3. 輸入輸出單元輸入輸出單元 （1 1）輸入接口電路）輸入接口電路 （2 2）輸出接口電路）輸出接口電路 通常通常PLCPLC的輸入類型可以是直流、交流和交直流。輸?shù)妮斎腩愋涂梢允侵绷鳌⒔涣骱徒恢绷?。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLCPLC內(nèi)部提內(nèi)部提供。圖供。圖2.22.2為一種型號(hào)為一種型號(hào)PLCPLC的直流輸入接口電路的電的直流輸入接口電路的電路圖，采用的是外接電源。路圖，采用的是外接電源。內(nèi)部電路COM輸入1輸入 n圖圖2.2 2.2 直流輸入電路圖直流輸

26、入電路圖圖圖2.22.2描述了一個(gè)輸入點(diǎn)的接口電路。其輸入電路的描述了一個(gè)輸入點(diǎn)的接口電路。其輸入電路的一次電路與二次電路用光耦合器相連，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)一次電路與二次電路用光耦合器相連，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸入電路和一次電路接通，上面的發(fā)光管閉合時(shí)，輸入電路和一次電路接通，上面的發(fā)光管用于對(duì)外顯示，同時(shí)光耦合器中的發(fā)光管使三極管用于對(duì)外顯示，同時(shí)光耦合器中的發(fā)光管使三極管導(dǎo)通，信號(hào)進(jìn)入內(nèi)部電路，此輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位由導(dǎo)通，信號(hào)進(jìn)入內(nèi)部電路，此輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位由0 0變變?yōu)闉? 1。即輸入映像寄存器的對(duì)應(yīng)位由。即輸入映像寄存器的對(duì)應(yīng)位由0 0變?yōu)樽優(yōu)? 1。隔直、隔直、分壓）分壓）圖圖2.32.3交流輸入電

27、路圖交流輸入電路圖內(nèi)部電路COM輸入1輸入n.4 4、電源、電源v將將220V220V交流變成交流變成24V24V的直流，選型時(shí)主要考慮輸出的直流，選型時(shí)主要考慮輸出電流。有的是與電流。有的是與CPUCPU集成在一起，有的是單獨(dú)的電集成在一起，有的是單獨(dú)的電源模塊。源模塊。S7-200S7-200一般集成，一般集成，S7-300S7-300、400400單獨(dú)。一單獨(dú)。一般有般有1A1A、2A2A、3A3A、5A5A、10A10A、20A20A，不僅可為，不僅可為PLCPLC模模板提供電源，而且可為負(fù)載及傳感器提供電源。板提供電源，而且可為負(fù)載及傳感器提供電源。v值得注意的是若負(fù)載等均由電源板供

28、電，就需要電值得注意的是若負(fù)載等均由電源板供電，就需要電源板的輸出電流較大，發(fā)熱嚴(yán)重，價(jià)格較高，一般源板的輸出電流較大，發(fā)熱嚴(yán)重，價(jià)格較高，一般采用電源箱及配電器供電。采用電源箱及配電器供電。5 5、其它接口電路、其它接口電路vI/OI/O擴(kuò)展接口：擴(kuò)展擴(kuò)展接口：擴(kuò)展I/OI/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)v智能智能I/OI/O接口：位置閉環(huán)控制模塊，高速計(jì)數(shù)接口：位置閉環(huán)控制模塊，高速計(jì)數(shù)模塊、模塊、PIDPID控制模塊等；控制模塊等；v通信模塊：如通信模塊：如CP5611CP5611、CP5613CP5613等；等；vA/DA/D、D/AD/A模塊模塊6 6、編程器、編程器v用來(lái)輸入、修改（下裝、上傳）、調(diào)試

29、用戶程用來(lái)輸入、修改（下裝、上傳）、調(diào)試用戶程序、監(jiān)控序、監(jiān)控PLCPLC運(yùn)行狀況、調(diào)整內(nèi)部寄存器的參運(yùn)行狀況、調(diào)整內(nèi)部寄存器的參數(shù)；數(shù)；v編程器與編程器與PLCPLC的連接方式：的連接方式：vRS233-RS485RS233-RS485：編程電纜：編程電纜vPPIPPI通信：通信卡通信：通信卡vMPIMPI通信：通信卡通信：通信卡vPROFIBUSPROFIBUS通信：通信卡通信：通信卡v注意：通信速率相差較大。注意：通信速率相差較大。PG760PG760PG740PG740PG720PG7202.3 2.3 可編程序控制器工作原理可編程序控制器工作原理一、工作原理一、工作原理 1. 1.

30、循環(huán)掃描循環(huán)掃描 PLCPLC采用循環(huán)掃描工作方式采用循環(huán)掃描工作方式，這個(gè)工作過(guò)程一般包，這個(gè)工作過(guò)程一般包括五個(gè)階段：括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過(guò)程如圖，其工作過(guò)程如圖2.42.4所示。所示。 圖圖2.42.4中當(dāng)中當(dāng)PLCPLC方式開(kāi)關(guān)置于方式開(kāi)關(guān)置于RUNRUN（運(yùn)行）時(shí)，執(zhí)行（運(yùn)行）時(shí)，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開(kāi)關(guān)置于所有階段；當(dāng)方式開(kāi)關(guān)置于STOPSTOP（停止）時(shí)，不執(zhí)行（停止）時(shí)，不執(zhí)行后后3 3個(gè)階段，此時(shí)可進(jìn)行通信處理，如對(duì)個(gè)階段，此時(shí)可進(jìn)行通信處理，如對(duì)PLCPLC聯(lián)