電氣控制與plc應(yīng)用技術(shù)課件第3章

1、 第第3章章 第第3章章 可編程控制器（可編程控制器（PLC）基礎(chǔ)）基礎(chǔ) 第第3章章 3.1 PLC概述概述 可編程序控制器可編程序控制器PC （Programmable Controller）又稱可編）又稱可編程序邏輯控制器程序邏輯控制器PLC （Programmable Logic Cntroller），是在），是在繼電器控制和計算機(jī)控制的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展成以微處理器為核繼電器控制和計算機(jī)控制的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型心，把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)工業(yè)自動控制裝置。自動控制裝置。 第第3章章 原因：原因：

2、 繼電器控制柜的缺點：繼電器控制柜的缺點： 體積大、耗電多、線路繁雜、體積大、耗電多、線路繁雜、控制邏輯不易更改；成本高、可靠性低、維修困難?？刂七壿嫴灰赘?；成本高、可靠性低、維修困難。 現(xiàn)代社會的要求：制造業(yè)的產(chǎn)品多樣化、高質(zhì)量、高效率；現(xiàn)代社會的要求：制造業(yè)的產(chǎn)品多樣化、高質(zhì)量、高效率；對市場變化能快速反應(yīng)。對市場變化能快速反應(yīng)。3.1.1 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展的產(chǎn)生和發(fā)展 第第3章章 可編程控制器出現(xiàn)以前，繼電器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域占主可編程控制器出現(xiàn)以前，繼電器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域占主導(dǎo)地位；導(dǎo)地位； 1968年，為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變年，為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生

3、產(chǎn)工藝不斷變化的需要，美國最大的汽車制造廠家化的需要，美國最大的汽車制造廠家通用汽車公司通用汽車公司(GM)提出了研制可編程序控制器的基本設(shè)想，即提出了研制可編程序控制器的基本設(shè)想，即 (1)能用于工業(yè)現(xiàn)場。能用于工業(yè)現(xiàn)場。 (2)能改變其控制能改變其控制“邏輯邏輯”，而不需要變動組成它的元件和修，而不需要變動組成它的元件和修改內(nèi)部接線。改內(nèi)部接線。 (3)出現(xiàn)故障時易于診斷和維修。出現(xiàn)故障時易于診斷和維修。 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司年，美國數(shù)字設(shè)備公司 （DEC 公司公司 ） 研制出了世界研制出了世界上第一臺可編程控制器上第一臺可編程控制器PDP14 ，并在美國通用汽車公司，并在美國通

4、用汽車公司的自動裝配線上試用成功，取得了滿意的效果，可編程控的自動裝配線上試用成功，取得了滿意的效果，可編程控制器也由此誕生。制器也由此誕生。 第第3章章 2、可編程控制器的發(fā)展、可編程控制器的發(fā)展 1969年年 美國美國DEC數(shù)字設(shè)備公司研制出世界上第一臺數(shù)字設(shè)備公司研制出世界上第一臺PLC； 1971年年 日本生產(chǎn)出微處理式日本生產(chǎn)出微處理式PLC； 1973年年 歐洲開始生產(chǎn)；歐洲開始生產(chǎn)； 1974年年 我國開始研制；我國開始研制； 80年代年代 PLC技術(shù)開始成熟、進(jìn)入應(yīng)用階段。技術(shù)開始成熟、進(jìn)入應(yīng)用階段。 PLC的七大生產(chǎn)廠家：（占有世界的七大生產(chǎn)廠家：（占有世界80%的市場）的市

5、場） 美國：美國： AB公司公司 GE公司公司 日本：日本： 三菱公司三菱公司 OMRON（歐姆龍）（歐姆龍） 德國：德國： SENMENS 法國：法國： TE公司、施耐德公司公司、施耐德公司 我國生產(chǎn)：引進(jìn)與合資、組裝（與美、日、德合作）。我國生產(chǎn)：引進(jìn)與合資、組裝（與美、日、德合作）。 第第3章章 可編程控制器從誕生到現(xiàn)在，經(jīng)歷了四次換代：可編程控制器從誕生到現(xiàn)在，經(jīng)歷了四次換代：第一代第一代 ：1 位微處理器，邏輯控制功能位微處理器，邏輯控制功能第二代：第二代： 8 位微處理器及存儲器位微處理器及存儲器 ，產(chǎn)品系列化，產(chǎn)品系列化 第三代：第三代：8 位微處理器及位片式微處理器處理速位微處

6、理器及位片式微處理器處理速度提高，向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)展度提高，向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)展 第四代第四代: 16 位、位、 32 位微處理器及高性能位片式微位微處理器及高性能位片式微處理器邏輯、運動、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)功能的名副處理器邏輯、運動、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)功能的名副其實的多功能。其實的多功能。 第第3章章 1使用靈活、通用性強(qiáng)。使用靈活、通用性強(qiáng)。 3.1.2 PLC的特點的特點 第第3章章 3.1.3 PLC的應(yīng)用的應(yīng)用 1.開關(guān)量的邏輯控制開關(guān)量的邏輯控制 可編程序控制器具有邏輯運算功能，它設(shè)置有可編程序控制器具有邏輯運算功能，它設(shè)置有“與與”、“或或“、“非非”等邏輯運算指令，能夠描述繼電器

7、觸點的串聯(lián)、等邏輯運算指令，能夠描述繼電器觸點的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。因此它可以代替繼電器進(jìn)并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。因此它可以代替繼電器進(jìn)行組合邏輯和順序邏輯控制。廣泛應(yīng)用于印刷機(jī)、物體分揀機(jī)、行組合邏輯和順序邏輯控制。廣泛應(yīng)用于印刷機(jī)、物體分揀機(jī)、組合機(jī)床、包裝生產(chǎn)線等。組合機(jī)床、包裝生產(chǎn)線等。 2. A/D、D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 大多數(shù)可編程序控制器還具有摸大多數(shù)可編程序控制器還具有摸/數(shù)（數(shù)（A/D）和數(shù)）和數(shù)/摸（摸（D/A）轉(zhuǎn)換功能，能完成對模擬量的檢測與控制。轉(zhuǎn)換功能，能完成對模擬量的檢測與控制。 第第3章章 3.閉環(huán)過程控制閉環(huán)過程控制 大多數(shù)大多數(shù)PLC都有都

8、有PID模塊，可實現(xiàn)對伺服電機(jī)的閉環(huán)控制。在模塊，可實現(xiàn)對伺服電機(jī)的閉環(huán)控制。在冶金、化工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。冶金、化工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。 4.數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能 大多數(shù)可編程序控制器都具有數(shù)據(jù)處理功能，能進(jìn)行數(shù)據(jù)并行大多數(shù)可編程序控制器都具有數(shù)據(jù)處理功能，能進(jìn)行數(shù)據(jù)并行傳送、比較運算；傳送、比較運算；BCD碼的加、減、乘、除等運算；還能進(jìn)行字的碼的加、減、乘、除等運算；還能進(jìn)行字的按位按位“與與”、“或或”、“異或異或”、求反、邏輯移位、算術(shù)移位、數(shù)、求反、邏輯移位、算術(shù)移位、數(shù)據(jù)檢索、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換等操作。據(jù)檢索、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換等操作。 第第3章章 6. 定時控制定時控制 可編程序

9、控制器具有定時控制功能。它為用戶提供若干個定時可編程序控制器具有定時控制功能。它為用戶提供若干個定時器并設(shè)置了定時指令。定時時間可由用戶在編程時設(shè)定，并能在運器并設(shè)置了定時指令。定時時間可由用戶在編程時設(shè)定，并能在運行中被讀出與修改，定時時間的最小單位也可在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行行中被讀出與修改，定時時間的最小單位也可在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，因此，使用靈活，操作方便。選擇，因此，使用靈活，操作方便。 5.計數(shù)控制計數(shù)控制 可編程序控制器具有計數(shù)控制功能。它為用戶提供若干個計數(shù)可編程序控制器具有計數(shù)控制功能。它為用戶提供若干個計數(shù)器并設(shè)置了記數(shù)指令。計數(shù)值可由用戶在編程時設(shè)定，并能在運行器并設(shè)置了記數(shù)

10、指令。計數(shù)值可由用戶在編程時設(shè)定，并能在運行中被讀出與修改，有些可編程序控制器還設(shè)置了加計數(shù)、減計數(shù)兩中被讀出與修改，有些可編程序控制器還設(shè)置了加計數(shù)、減計數(shù)兩種不同的記數(shù)方式。種不同的記數(shù)方式。 第第3章章 7.通信與聯(lián)網(wǎng)通信與聯(lián)網(wǎng) 有些可編程序控制器具有聯(lián)網(wǎng)和通信功能，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程有些可編程序控制器具有聯(lián)網(wǎng)和通信功能，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺可編程序控制器之間還可以進(jìn)行同位鏈接，還可以與計控制，多臺可編程序控制器之間還可以進(jìn)行同位鏈接，還可以與計算機(jī)進(jìn)行上位鏈接。由一臺計算機(jī)和多臺可編程序控制器可以組成算機(jī)進(jìn)行上位鏈接。由一臺計算機(jī)和多臺可編程序控制器可以組成“集中管理、分散控制集中管

11、理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以完成較大規(guī)模的復(fù)的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。雜控制。 第第3章章 3.1.4 PLC的分類的分類 1.按按I/O點數(shù)點數(shù) 2.按結(jié)構(gòu)型式按結(jié)構(gòu)型式 整體式整體式PLC模塊式模塊式PLC 第第3章章 3.按功能分按功能分低檔低檔PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。中檔中檔PLC 具有低檔具有低檔PLC功能外，增加模擬量輸入功能外，增加

12、模擬量輸入/輸出、輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能?？刂频裙δ?。 高檔高檔PLC 具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號算術(shù)運算、矩具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)運算、制表及表格傳送等。高檔運算、制表及表格傳送等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能。聯(lián)網(wǎng)功能。 第第3章章 4.按生產(chǎn)廠家分按生產(chǎn)廠家分 目前世界上目前世界上PLC

13、產(chǎn)品按地域分成三大塊：美國、歐洲和產(chǎn)品按地域分成三大塊：美國、歐洲和日本。日本和美國的日本。日本和美國的PLC產(chǎn)品較相似。占產(chǎn)品較相似。占PLC市場市場80%以上以上的生產(chǎn)公司有：德國的西門子（的生產(chǎn)公司有：德國的西門子（SIEMENS）公司、法國的）公司、法國的施耐德（施耐德（SCHNEIDER）自動化公司、日本的歐姆龍）自動化公司、日本的歐姆龍（OMRON）和三菱（）和三菱（MITSUBISH）公司。）公司。 目前國內(nèi)常用的是三菱目前國內(nèi)常用的是三菱FX系列小型機(jī)和西門子系列小型機(jī)和西門子S7-300、S7-400中大型機(jī)等。中大型機(jī)等。 第第3章章 3.1.5 PLC的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢

14、 1.大型化、高速度、大存儲容量趨勢大型化、高速度、大存儲容量趨勢2.微型化、多功能化趨勢微型化、多功能化趨勢3.標(biāo)準(zhǔn)化趨勢標(biāo)準(zhǔn)化趨勢4.模塊智能化趨勢模塊智能化趨勢5.網(wǎng)絡(luò)化趨勢網(wǎng)絡(luò)化趨勢 第第3章章 3.1.6 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo)1.工作速度工作速度2.控制規(guī)模（控制規(guī)模（I/O點數(shù)）點數(shù)）3.組成模塊（組成模塊（CPU模塊、電源模塊、模塊、電源模塊、I/O、內(nèi)存等）、內(nèi)存等）4.內(nèi)存容量內(nèi)存容量5.指令系統(tǒng)（基本邏輯指令、數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)運算指令、流指令系統(tǒng)（基本邏輯指令、數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)運算指令、流程控制指令、狀態(tài)監(jiān)控指令）程控制指令、狀態(tài)監(jiān)控指令）6. 支持軟件：

15、支持軟件：PLC能識別的只是機(jī)器語言。它能使用一些助記能識別的只是機(jī)器語言。它能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，甚至高級語言，是因為有符語言、梯形圖語言、流程圖語言，甚至高級語言，是因為有與這些語言相對應(yīng)的軟件。與這些語言相對應(yīng)的軟件。7.可靠控制：為使可靠控制：為使PLC可靠工作，在硬件與軟件兩個方面可靠工作，在硬件與軟件兩個方面PLC廠廠家都采取了很多措施，對一些特殊要求的家都采取了很多措施，對一些特殊要求的PLC，還有相應(yīng)的特，還有相應(yīng)的特殊措施，如熱備、冗余等等。殊措施，如熱備、冗余等等。 第第3章章 3.1.7 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較與繼電器控制系統(tǒng)的比較1. 控制

16、方式控制方式 繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，它只的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，它只能完成既定的邏輯控制。能完成既定的邏輯控制。 PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，這種通過改變程序來改變控制改變控制邏輯，只需改變程序即可，這種通過改變程序來改變控制邏輯的方式稱為軟接線。邏輯的方式稱為軟接線。 第第3章章 2. 控制速度控制速度 繼電器控

17、制邏輯依靠觸點的機(jī)械動作實現(xiàn)控制，工作頻繼電器控制邏輯依靠觸點的機(jī)械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機(jī)械觸點有抖動現(xiàn)象。率低，毫秒級，機(jī)械觸點有抖動現(xiàn)象。 PLC由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。3. 延時控制延時控制 繼電器控制系統(tǒng)靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，繼電器控制系統(tǒng)靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時間困難。 PLC用半導(dǎo)體集成電路做定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器用半導(dǎo)體集

18、成電路做定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。 第第3章章 4. 控制的優(yōu)缺點控制的優(yōu)缺點 繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用電器多，體積大且故障率大。繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用電器多，體積大且故障率大。PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用電器少，體積小，功耗低?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用電器少，體積小，功耗低。 與工業(yè)計算機(jī)比較與工業(yè)計算機(jī)比較w 工業(yè)控制機(jī)控制要求開發(fā)人員具有較高的計算機(jī)專業(yè)知識和工業(yè)控制機(jī)控制要求開發(fā)人員具有較高的計算機(jī)專業(yè)知識和微機(jī)軟件編程的能力。微機(jī)軟件編程的能力。w PLC采用了工廠技術(shù)人員熟悉的梯形圖語言編程，易學(xué)

19、易懂，采用了工廠技術(shù)人員熟悉的梯形圖語言編程，易學(xué)易懂，便于推廣應(yīng)用。便于推廣應(yīng)用。w PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計的，具有更高的可靠性。是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計的，具有更高的可靠性。w 在模型復(fù)雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環(huán)境中，在模型復(fù)雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長。工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長。外部設(shè)備外部設(shè)備現(xiàn)場用戶輸出設(shè)備現(xiàn)場用戶輸出設(shè)備微處理器（微處理器（CPU）運算器運算器控制器控制器輸輸出出部部件件輸輸入入部部件件系系統(tǒng)統(tǒng)存存儲儲器器用用戶戶存存儲儲器器I/O擴(kuò)擴(kuò)展展接接口口通通訊訊及及編編程程接接口口編程設(shè)備編程設(shè)備計算機(jī)計算機(jī)

20、打印機(jī)等打印機(jī)等傳感器傳感器按鈕、開關(guān)按鈕、開關(guān)現(xiàn)場信號現(xiàn)場信號電磁閥電磁閥中間繼電器中間繼電器執(zhí)行器執(zhí)行器現(xiàn)場用戶輸入設(shè)備現(xiàn)場用戶輸入設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展單元擴(kuò)展單元通訊模塊通訊模塊功能模塊功能模塊電源變換器電源變換器110V/220V市電市電PLC基本單元基本單元PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3.2 PLC的一般結(jié)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)3.2.1 PLC的硬件系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) 第第3章章 1.CPU 與一般計算機(jī)的與一般計算機(jī)的CPU不同，它包含有不同，它包含有RAM或或ROM1）CPU：CPU是是PLC的核心部件。它的性能（位數(shù)和主頻）的核心部件。它的性能（位數(shù)和主頻）決定了決定了PLC的運

21、算速度和信息處理量的大小。的運算速度和信息處理量的大小。2）存儲器：存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。）存儲器：存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。 第第3章章 2.輸入輸入/輸出接口輸出接口 是是CPU連接工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。分?jǐn)?shù)字連接工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。分?jǐn)?shù)字I/O接口和模接口和模擬擬I/O接口。接口。w數(shù)字?jǐn)?shù)字I/O接口：接口： CPU模塊與外部開關(guān)量信號之間的接口，模塊與外部開關(guān)量信號之間的接口，它完成諸如電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串它完成諸如電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及并型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及對外提供一定的驅(qū)動能力等工作。對外提供一定的驅(qū)動能力等工作。w 模擬模擬I/O接口：其輸入部分主要完成阻

22、抗匹配、信號放大、接口：其輸入部分主要完成阻抗匹配、信號放大、信號濾波、信號濾波、I/V變換、變換、V/F變換或者變換或者A/D變換等工作，以便變換等工作，以便將來自受控對象的仿真量轉(zhuǎn)換成將來自受控對象的仿真量轉(zhuǎn)換成PLC能夠處理的數(shù)字量，能夠處理的數(shù)字量，其輸出部分主要實現(xiàn)阻抗匹配、功率放大、波形校正等功其輸出部分主要實現(xiàn)阻抗匹配、功率放大、波形校正等功能。能。 第第3章章 3.電源電源 PLC中的電源一般有三類：中的電源一般有三類：w +5V、15V直流電源：供直流電源：供PLC中中TTL芯片和集成運放使芯片和集成運放使用。用。w 供輸出接口使用的高壓大電流的功率電源。供輸出接口使用的高壓

23、大電流的功率電源。w 鋰電池及其充電電源。鋰電池及其充電電源。4.編程器編程器w 編程器是編程器是PLC重要的外部設(shè)備，是人機(jī)對話的窗口，它可重要的外部設(shè)備，是人機(jī)對話的窗口，它可將用戶程序輸入將用戶程序輸入PLC的存儲器內(nèi)，還可用于檢查程序、修的存儲器內(nèi)，還可用于檢查程序、修改程序，編程器還用于監(jiān)視改程序，編程器還用于監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。的工作狀態(tài)。 5.擴(kuò)展接口：擴(kuò)展接口：是用于擴(kuò)展是用于擴(kuò)展I/O單元或特殊功能單元。單元或特殊功能單元。 第第3章章 3.2.2 PLC的軟件系統(tǒng)的軟件系統(tǒng) PLC除了硬件系統(tǒng)外，還需要軟件系統(tǒng)的支持，它們相輔除了硬件系統(tǒng)外，還需要軟件系統(tǒng)的支持，它們相輔

24、相成，缺一不可，共同構(gòu)成相成，缺一不可，共同構(gòu)成PLC。PLC的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序(又稱系統(tǒng)軟件又稱系統(tǒng)軟件)和用戶程序和用戶程序(又稱應(yīng)用軟件又稱應(yīng)用軟件)兩大部分組成。兩大部分組成。（1）系統(tǒng)監(jiān)控程序）系統(tǒng)監(jiān)控程序 由生產(chǎn)廠家編制，固化在由生產(chǎn)廠家編制，固化在PROM或或EPROM中，安裝在中，安裝在PLC上，隨產(chǎn)品提供給用戶。用于管理、協(xié)調(diào)上，隨產(chǎn)品提供給用戶。用于管理、協(xié)調(diào)PLC各部分工作，方各部分工作，方便用戶使用的通用程序。便用戶使用的通用程序。 第第3章章 1）系統(tǒng)配置登記及初始化）系統(tǒng)配置登記及初始化2）系統(tǒng)自診斷）系統(tǒng)自診斷 3）命令識別與處理）命令識別與

25、處理 4）用戶程序編譯）用戶程序編譯 5）模塊化子程序及調(diào)用管理）模塊化子程序及調(diào)用管理 （2）用戶程序）用戶程序 用戶程序是根據(jù)生產(chǎn)過程控制的要求由用戶使用制造用戶程序是根據(jù)生產(chǎn)過程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語言自行編制的應(yīng)用程序。用戶程序包括企業(yè)提供的編程語言自行編制的應(yīng)用程序。用戶程序包括開關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運算程序、閉環(huán)控制程序和開關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運算程序、閉環(huán)控制程序和操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序等。操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序等。 第第3章章 w 1）用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) w 第一類為第一類為bit數(shù)據(jù)，屬于邏輯量，其值為數(shù)據(jù)，屬于邏輯量，其值為“0”或或“1”。 w

26、第二類為字?jǐn)?shù)據(jù)，其數(shù)制、位長有多種形式。通常采用第二類為字?jǐn)?shù)據(jù)，其數(shù)制、位長有多種形式。通常采用BCD碼形式。碼形式。FX2N系列和系列和A系列中為系列中為4位位BCD、雙字節(jié)為、雙字節(jié)為8位位BCD碼。碼。 w 第三類為字與第三類為字與bit的混合，即同一元件既有的混合，即同一元件既有bit元件，又有元件，又有字元件。例如字元件。例如T（定時器）和（定時器）和C（計數(shù)器），它們的觸點（計數(shù)器），它們的觸點為為bit，設(shè)定值寄存器和當(dāng)前值寄存器則為字。，設(shè)定值寄存器和當(dāng)前值寄存器則為字。 w 2）元件）元件 w 用戶使用的每一個輸入、輸出端子及內(nèi)部的存貯單元都稱用戶使用的每一個輸入、輸出端子及

27、內(nèi)部的存貯單元都稱為元件，每個元件有其固定的地址。元件的數(shù)量由監(jiān)控程為元件，每個元件有其固定的地址。元件的數(shù)量由監(jiān)控程序規(guī)定，它的多少決定序規(guī)定，它的多少決定PLC整個系統(tǒng)的規(guī)模及數(shù)據(jù)處理能整個系統(tǒng)的規(guī)模及數(shù)據(jù)處理能力。力。 （3） 用戶環(huán)境用戶環(huán)境 第第3章章 w PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計的專用計算機(jī)，就電路作用而言，可看作是是專為工業(yè)控制設(shè)計的專用計算機(jī)，就電路作用而言，可看作是由一般繼電器、定時器、計數(shù)器等元件組成由一般繼電器、定時器、計數(shù)器等元件組成. 圖圖3-11 PLC的內(nèi)部等效電路的內(nèi)部等效電路 (4) PLC的內(nèi)部等效電路的內(nèi)部等效電路 第第3章章 輸入部分：等效輸入繼電器。輸

28、入部分：等效輸入繼電器。邏輯控制部分：由用戶程序?qū)崿F(xiàn)的邏輯關(guān)系。構(gòu)成邏輯電邏輯控制部分：由用戶程序?qū)崿F(xiàn)的邏輯關(guān)系。構(gòu)成邏輯電路的元件是等效編程元件。路的元件是等效編程元件。輸出部分：等效輸出繼電器。輸出部分：等效輸出繼電器。 第第3章章 3.3 可編程控制器的工作原理可編程控制器的工作原理3.3.1 PLC的工作方式的工作方式u所謂掃描，就是所謂掃描，就是CPU依次對各種規(guī)定的操作項目進(jìn)行訪依次對各種規(guī)定的操作項目進(jìn)行訪問和處理。問和處理。 uPLC采用循環(huán)掃描方式。如圖采用循環(huán)掃描方式。如圖3.2所示。工作過程如下：所示。工作過程如下：1）自診斷）自診斷2）與外設(shè)通信）與外設(shè)通信3）輸入采樣

29、）輸入采樣4）程序執(zhí)行）程序執(zhí)行 5）輸出刷新處理）輸出刷新處理 圖圖3-12 PLC的掃描工作過程的掃描工作過程 第第3章章 w3.3.2 PLC的掃描周期的掃描周期w每掃描一個循環(huán)所用的時間稱為掃描周期。每掃描一個循環(huán)所用的時間稱為掃描周期。 w它的長短與用戶程序的長度、它的長短與用戶程序的長度、I/O點數(shù)及點數(shù)及CPU的處理通的處理通信過程等因素都有關(guān)系。信過程等因素都有關(guān)系。w3.3.3 PLC的的I/O滯后時間滯后時間w輸入輸入/輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指PLC輸入信輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變號發(fā)生變化的時刻至它控

30、制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。部分組成。 采用循環(huán)掃描的方式，由于掃描周期的時間很短，采用循環(huán)掃描的方式，由于掃描周期的時間很短，只要變量只要變量滿足條件的時間大于掃描周期，該變量滿足條件就能被滿足條件的時間大于掃描周期，該變量滿足條件就能被PLC的的程序執(zhí)行。程序執(zhí)行。2.5cm50m/min 產(chǎn)品檢測傳送帶如圖示，用產(chǎn)品檢測傳送帶如圖示，用PLC來檢測產(chǎn)品數(shù)量。為確保不漏來檢測產(chǎn)品數(shù)量。為確保不

31、漏檢，對檢，對PLC掃描周期有何要求？掃描周期有何要求？ 產(chǎn)品通過檢測點的時間間隔為：產(chǎn)品通過檢測點的時間間隔為：T=0.025m/(50m/60s)=30ms, 所以，所以，PLC的掃描周期必須小于的掃描周期必須小于30ms 第第3章章 3.4 PLC的編程語言的編程語言3.4.1 梯形圖編程語言（梯形圖編程語言（LD）w 梯形圖編程語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一梯形圖編程語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計語言。種程序設(shè)計語言。 w 左右兩條垂直線稱作左母線和右母線。在左、右兩母線之左右兩條垂直線稱作左母線和右母線。在左、右兩母線之間，觸點在水平線上相串聯(lián)，相鄰的線也可

32、以用一條垂直間，觸點在水平線上相串聯(lián)，相鄰的線也可以用一條垂直線連接起來，作為邏輯的并聯(lián)。觸點的水平方向串聯(lián)相當(dāng)線連接起來，作為邏輯的并聯(lián)。觸點的水平方向串聯(lián)相當(dāng)于于“與與”(AND)，垂直方向的觸點并聯(lián)，相當(dāng)于，垂直方向的觸點并聯(lián)，相當(dāng)于“或或”(OR)。 第第3章章 梯形圖編程語言的特點是：梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對電氣技術(shù)人員來說，與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對電氣技術(shù)人員來說，易于撐握和學(xué)習(xí)。易于撐握和學(xué)習(xí)。圖圖3-28 典型的梯形圖典型的梯形圖 第第3章章 3.

33、4.2 順序功能圖語言（順序功能圖語言（SFC）w 作用：用順序功能流程圖表達(dá)一個順序控制過程。作用：用順序功能流程圖表達(dá)一個順序控制過程。 w圖是一個鉆孔順控的圖是一個鉆孔順控的例子。每一方框表示例子。每一方框表示一個狀態(tài)，方框中的一個狀態(tài)，方框中的數(shù)字代表順序步，每數(shù)字代表順序步，每一狀態(tài)對應(yīng)于一個控一狀態(tài)對應(yīng)于一個控制任務(wù)，每個狀態(tài)的制任務(wù)，每個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件以及每個狀轉(zhuǎn)移條件以及每個狀態(tài)執(zhí)行的功能可以寫態(tài)執(zhí)行的功能可以寫在方框右邊。在方框右邊。 第第3章章 順序功能圖語言的特點是順序功能圖語言的特點是：以功能為主線，條理清楚，便：以功能為主線，條理清楚，便于對程序操作的理解和溝通；對大型的程序可分工設(shè)計，采用于對程序操作的理解和溝通；對大型的程序可分工設(shè)計，采用較靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計時間和調(diào)試時間；常用于較靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計時間和調(diào)試時間；常用于系統(tǒng)規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。系統(tǒng)規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。3.4.3 功能塊圖語言（功能塊圖語言（FBD） 功能塊圖語言的特點是功能塊圖語言的特點是：功能模塊是用圖形化的方法描述功能，功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作它的直觀性大大方便了設(shè)計人