可編程控制器

1、可編程序控制器可編程序控制器原理原理應(yīng)用應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)常斗南常斗南 主編主編主講教師：曹麗聯(lián)系方式：參考資料：PLC編程及應(yīng)用 廖常初 主編 機(jī)械工業(yè)出版社可編程序控制器及常用控制電器 何友華 主編 冶金工業(yè)出版社參考網(wǎng)站：可編程控制器技術(shù)教程可編程控制器技術(shù)教程概述概述PLC 是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。 早期的早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要它主要 用于順序控制，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，用于順序控制，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱為被稱為可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器（Programmable logic

2、controller，略寫略寫 PLC ) 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為為可編程控制器可編程控制器（Programmable controller，略寫略寫PC)。為區(qū)別于。為區(qū)別于Personal Computer (PC)，故沿用，故沿用PLC 這個(gè)略寫。這個(gè)略寫。常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容常用的工廠控制電器一些基本工廠控制電路教學(xué)要求教學(xué)要求了解常用的控制電器的工作原理了解常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)和線圈的概念了解基本控制

3、電路的工作原理常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹1 1、按鈕、按鈕按鈕是一種常用的手動(dòng)控制電器，用來發(fā)出信號(hào)和接通或斷開控制電路。按鈕帽復(fù)位彈簧動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)動(dòng)合（常開）觸點(diǎn)SBSB控制按鈕控制按鈕常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹2 2、接觸器、接觸器接觸器是一種用途極為廣泛的自動(dòng)控制電器，主要用于接通或切斷交直流電動(dòng)機(jī)的主電路或大容量控制電路，也常用于控制其他電器。接觸器可以頻繁地操作，而且性能比較穩(wěn)定。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)主要包括吸引線圈、鐵心和銜鐵三部分組成。常用低壓控制電器介紹常

4、用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹接觸器結(jié)構(gòu)示意圖接觸器結(jié)構(gòu)示意圖靜鐵心動(dòng)鐵心彈簧銜鐵吸引線圈靜觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)動(dòng)觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹KMKMKM吸引線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)接觸器圖文符號(hào)接觸器圖文符號(hào)3 3、熱繼電器、熱繼電器 熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來切斷電路的保護(hù)電器，它在控制電路中，用作電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，既能保證電動(dòng)機(jī)不超過容許的過載，又可以最大限度地保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載能力。 熱繼電器的測量元件通常采用雙金屬片，由兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬碾壓而成。主動(dòng)層采用膨脹系數(shù)較高的鐵鎳鉻合金，被動(dòng)層采用膨脹系數(shù)較小的鐵鎳合

5、金。當(dāng)雙金屬片受熱后將向被動(dòng)層方向彎曲，當(dāng)彎曲到一定程度時(shí)，通過動(dòng)作機(jī)構(gòu)是觸點(diǎn)動(dòng)作。常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹感受部分結(jié)構(gòu)示意圖感受部分結(jié)構(gòu)示意圖熱繼電器圖文符號(hào)熱繼電器圖文符號(hào)感受部分工作原理感受部分工作原理：發(fā)熱元件2通電發(fā)熱后，主雙金屬片1受熱向左彎曲，推動(dòng)導(dǎo)板3向左推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生一定的運(yùn)動(dòng)。電流越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)幅度也越大。當(dāng)電流大到一定程度時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生躍變，即觸點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作從而切斷主電路。熱繼電器熱繼電器使用：作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，注意與熔斷器使用：作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，注意與熔斷器的配合。的配合。選擇：選擇：eReRede

6、d eReR：熱繼電器熱元件的額定電流；：熱繼電器熱元件的額定電流； eded：電動(dòng)機(jī)的額定電流。：電動(dòng)機(jī)的額定電流。常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹4、熔斷器、熔斷器常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹一、熔斷器的結(jié)構(gòu)原理及分類 熔斷器是低壓電路及電動(dòng)機(jī)控制電路中用作短路保護(hù)的電器，它串聯(lián)在線路中，當(dāng)線路或電氣設(shè)備發(fā)生短路（或嚴(yán)重過流）時(shí)，熔斷器中的熔體首先因電路電流增大而過熱熔斷，自動(dòng)切斷電路，以保護(hù)電氣設(shè)備。二、熔斷器的主要參數(shù) 額定電壓 熔體額定電壓 熔斷器額定電流三、常用的熔斷器三、常用的熔斷器1 1、插入式熔斷器、插入式熔斷器2 2、螺旋式熔斷器、螺旋式熔斷器3 3、封

7、閉管式熔斷器、封閉管式熔斷器4 4、自復(fù)式熔斷器、自復(fù)式熔斷器5 5、高分?jǐn)嗄芰θ蹟嗥?、高分?jǐn)嗄芰θ蹟嗥鞒Ｓ玫蛪嚎刂齐娖鹘榻B常用低壓控制電器介紹插入式熔斷器插入式熔斷器常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹無填料密封式式熔斷器無填料密封式式熔斷器有填料式密封式熔斷器有填料式密封式熔斷器常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹自恢復(fù)熔斷器自恢復(fù)熔斷器常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹4 4、位置開關(guān)、位置開關(guān) 位置開關(guān)又稱行程開關(guān)或限位開關(guān)。 用于將機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘?hào)，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變，即按一定行程自動(dòng)停車、反轉(zhuǎn)、變

8、速或循環(huán)。從而控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)或?qū)崿F(xiàn)安全保護(hù)。 位置開關(guān)包括：行程開關(guān)、限位開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)等。 工作原理：在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹推桿推桿彈簧彈簧動(dòng)斷（常閉）動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)觸點(diǎn)動(dòng)合（常開）動(dòng)合（常開）觸點(diǎn)觸點(diǎn)行程開關(guān)行程開關(guān)常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹接近開關(guān)接近開關(guān)常用低壓控制電器介紹常用低壓控制電器介紹基本控制電路基

9、本控制電路基本控制電路基本控制電路L1L2L3QMFU1KMKRPEFU2SB1KMSB2KMKRFU2U V W1 1、單向旋轉(zhuǎn)、單向旋轉(zhuǎn)接觸器控制電路圖中，Q為開關(guān)，F(xiàn)U1、FU2為主電路與控制電路的熔斷器，KM 為接觸器，KR為熱繼電器，SB1、SB2分別為起動(dòng)按鈕與停止按鈕，M為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。接觸器觸點(diǎn)接觸器觸點(diǎn)熱繼電器的感受部分熱繼電器的感受部分接觸器的線圈接觸器的線圈熱繼電器的常閉觸點(diǎn)熱繼電器的常閉觸點(diǎn)（短路保護(hù)）（短路保護(hù)）（過載保護(hù)）（過載保護(hù)）依靠接觸器自身輔助觸點(diǎn)保持依靠接觸器自身輔助觸點(diǎn)保持線圈通電的電路稱為線圈通電的電路稱為自保電路自保電路基本控制電路基本控制電路2

10、2、可逆轉(zhuǎn)動(dòng)、可逆轉(zhuǎn)動(dòng)在實(shí)際生產(chǎn)中常需要運(yùn)動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這就要求拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)能做正反兩方向的運(yùn)轉(zhuǎn)。從電機(jī)原理可知，改變電動(dòng)機(jī)三相電源相序即可改變電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。電動(dòng)機(jī)的常用可逆旋轉(zhuǎn)控制電路如圖所示。L1L2L3QMFU1KM1PEKM2FU2SB1KM1SB2KM2SB1KM1SB2KM2SB3KRFU2KM1KM2互鎖互鎖按鈕聯(lián)鎖按鈕聯(lián)鎖3 3、點(diǎn)動(dòng)控制、點(diǎn)動(dòng)控制 生產(chǎn)過程中，不僅要求生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件連續(xù)運(yùn)動(dòng)，還需要點(diǎn)動(dòng)控制。 該控制電路既可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制，又可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 SB3為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的停止按鈕，SB1為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，SB2為點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕。 L1L2L3QMFU1KM

11、PEU V WKR基本控制電路基本控制電路FU2SB1KMSB3KMFU2SB2SB2KR4 4、自動(dòng)往返運(yùn)行、自動(dòng)往返運(yùn)行 在實(shí)際生產(chǎn)中，常常要求生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往返。因?yàn)橛行谐滔拗疲猿Ｓ眯谐涕_關(guān)做控制元件來控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。該圖為電動(dòng)機(jī)往返運(yùn)行的可逆旋轉(zhuǎn)控制電路?；究刂齐娐坊究刂齐娐稬1L2L3QMFU1KM1PEKM2KRFU2SB1SB2KM1KM1FU2KM1SQ1SB2SB1KM2KM2KM2SQ2KRSB3SQ2SQ3SQ1SQ45 5、Y-DY-D壓降起動(dòng)壓降起動(dòng) 為了減少或限制起動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊，通常對(duì)三相籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)采用降壓起動(dòng)。 起動(dòng)時(shí)，定子繞組

12、先接成Y聯(lián)結(jié)，接入三相交流電源，此時(shí)起動(dòng)電流只有全壓起動(dòng)時(shí)的1/3.當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將電動(dòng)機(jī)定子繞組改成D聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。 凡是正常運(yùn)行時(shí)三相定子繞組接成三角形運(yùn)轉(zhuǎn)的三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，都可采用Y-D降壓起動(dòng)?；究刂齐娐坊究刂齐娐坊究刂齐娐坊究刂齐娐稬1L2L3QMFU1KM1PEU1V1W1KM2KRKM1FU2SB1KM1W2U2V2KM3KM3KM2KTKRKM2KM3KM1KTKTSB2123456789FU2.Y-DY-D降壓起動(dòng)控制電路降壓起動(dòng)控制電路基本控制電路基本控制電路L1L2L3FU1MKSMnnQKM1KM2FU2KM3RRKM3KRKM4KM5K

13、M5KM6KM7TELFU4Q1XSXPHLSQ5SQ6SBSB1FU3FRKA1KA1KA2SB2KA1KA2KA2SQ3SQ1KM3KA1KA2KTSQKVSB3KM2KM1KVSQ4SQ2KM3SB4KM1KM2KVKM1KM2KT1KM5KM4KM4KM5KM6KM7KM7KM6KT1SQ7SQ8SQ9SQ10SQ9SQ1012n.6 6、鏜床控制原理圖、鏜床控制原理圖本章小結(jié)本章小結(jié) 本章簡要介紹繼電接觸控制系統(tǒng)中的常用低壓電氣設(shè)備和常用的電機(jī)控制的基本環(huán)節(jié)，這是分析和設(shè)計(jì)電氣控制電路的基礎(chǔ)，同時(shí)也是學(xué)習(xí)可編程序控制器知識(shí)的基礎(chǔ)。 1、本章簡單介紹了按鈕、接觸器、熱繼電器和位置開關(guān)的

14、構(gòu)成和工作原理。 2、本章簡單介紹了掌握電機(jī)控制的基本環(huán)節(jié)，如單向旋轉(zhuǎn)、可逆旋轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)控制、自動(dòng)往返、降壓起動(dòng)等繼電器控制電路。 3、本章的控制電路涉及的都是開關(guān)量的控制，如按鈕或開關(guān)的閉合與斷開，線圈的通電與斷電，回路的閉合與斷開等。重點(diǎn)掌握：常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、線圈。重點(diǎn)掌握：常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、線圈?；究刂齐娐坊究刂齐娐返谝徽碌谝徽?可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理基本工作原理學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容 PLC的產(chǎn)生和特點(diǎn)及其發(fā)展動(dòng)向 PLC的結(jié)構(gòu)和基本的工作原理 PLC的技術(shù)性能指標(biāo) PLC的分類及其應(yīng)用場合 PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟教學(xué)要求教學(xué)要求 了解PLC的

15、特點(diǎn)、發(fā)展動(dòng)向、性能指標(biāo)及其應(yīng)用場合 掌握PLC的結(jié)構(gòu)和基本的工作原理 了解PLC的設(shè)計(jì)步驟第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理第一節(jié) PLC的產(chǎn)生和特點(diǎn)及其發(fā)展動(dòng)向n 什么是PLCn PLC產(chǎn)生的原因n PLC的特點(diǎn)n PLC的發(fā)展動(dòng)向第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理n什么是什么是PLC可編程序控制器的定義可編程序控制器的定義（1985年，國際電工委員會(huì)） 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)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯算、順序

16、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)字式、模擬式的輸入和輸出控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。PC、PLC、個(gè)人計(jì)算機(jī)、工業(yè)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、工業(yè)PC的區(qū)別？的區(qū)別？第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理nPLCPLC產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因 繼電器控制系統(tǒng)的明顯缺點(diǎn)： 體積大，可靠性低，查找故障困難，特別是由于它是靠硬件連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，所有接線復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。 繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 簡單易懂、操作方便、加工便宜 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 功能完備、靈活性、通用性好第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的

17、一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理nPLCPLC的特點(diǎn)的特點(diǎn)編程簡單 圖形式指令結(jié)構(gòu) 簡化的程序結(jié)構(gòu) 豐富的調(diào)試手段功能強(qiáng)，性價(jià)比高（和繼電器系統(tǒng)相比）硬件配套齊全，適應(yīng)性強(qiáng) 可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都很易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)化和模塊化。 通過修改用戶程序，可以快速適應(yīng)工藝條件的變化可編程控制器概述可編程控制器概述可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 利用軟件替代觸點(diǎn)，并減少接線。 專為工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計(jì)，抗干擾措施齊全。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝和調(diào)試工作量少維修方便 體積小，功耗低。 綜上所訴，可編程序控制器在性能上均優(yōu)于繼電器邏輯控制，與計(jì)算機(jī)相比，綜上所訴，可編程序控制

18、器在性能上均優(yōu)于繼電器邏輯控制，與計(jì)算機(jī)相比，它也是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的理想工具。它也是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的理想工具?？删幊炭刂破鞲攀隹删幊炭刂破鞲攀鰊PLCPLC的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)：PLC的軟件簡單易學(xué)使用和維護(hù)方便 硬件配置簡單； 安裝方便； 使用方便； 維護(hù)方便運(yùn)行穩(wěn)定可靠設(shè)計(jì)施工周期短 第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理nPLC的發(fā)展動(dòng)向的發(fā)展動(dòng)向 向高速度、大容量方向發(fā)展 CPU處理速度進(jìn)一步加快；存儲(chǔ)容量進(jìn)一步擴(kuò)大 控制系統(tǒng)將分散化 分散控制、集中管理的原則。 可靠性進(jìn)一步提高 隨著PLC進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，對(duì)可靠性的

19、要求進(jìn)一步提高。硬件冗余的容錯(cuò)技術(shù)將進(jìn)一步應(yīng)用。 控制與管理功能一體化 PC將廣泛采用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，使PLC系統(tǒng)的生產(chǎn)控制功能和信息管理功能融為一體。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理第二節(jié)第二節(jié) PLCPLC的一般結(jié)構(gòu)和基本工作原理的一般結(jié)構(gòu)和基本工作原理n PLC的一般結(jié)構(gòu)n PLC的基本工作原理第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理n PLCPLC的一般結(jié)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu) 可編程控制器實(shí)施控制的實(shí)質(zhì)是按一定的算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換予以物理實(shí)

20、現(xiàn)。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理入出變換入出變換物理實(shí)現(xiàn)物理實(shí)現(xiàn)信息處理信息處理微處理機(jī)技術(shù)微處理機(jī)技術(shù)考慮實(shí)際的控制需要考慮實(shí)際的控制需要輸出應(yīng)放大電信號(hào)輸出應(yīng)放大電信號(hào)輸入應(yīng)當(dāng)排除干擾輸入應(yīng)當(dāng)排除干擾I/O電路電路專門設(shè)計(jì)專門設(shè)計(jì)PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由CPU、ROM、RAM和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理輸輸 入入 接接 口口中央處理單元中央處理單元存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器輸入輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)輸入輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)輸輸 出出 接接 口口照明

21、電磁裝置電動(dòng)機(jī)其他執(zhí)行裝置或接觸器開關(guān)或傳感器繼電器觸電行程開關(guān)模擬量輸入編 程 單 元電源單元地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線圖圖1-1 PLC1-1 PLC機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖nPLCPLC的一般結(jié)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)中央處理機(jī)中央處理機(jī) 中央處理機(jī)是PLC的大腦，它由中央處理器和存儲(chǔ)器等組成p 中央處理器（中央處理器（CPU）l CPU的組成：控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。 注：不同的PLC可能選用不同的CPUl CPU的主要功能：1）從存儲(chǔ)器中讀取指令 2）執(zhí)行指令 3）準(zhǔn)備取下一條指令 4）處理中斷第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理n CP

22、U模塊模塊 CPU通過輸入裝置讀入外設(shè)的狀態(tài)，由用戶程序去處理，并根據(jù)處理結(jié)果通過輸出裝置去控制外設(shè)。 一般的中型可編程控制器多為雙微處理器系統(tǒng) 一個(gè)是字處理器，它是主處理器，由它處理字節(jié)操作指令，控制系統(tǒng)總線，內(nèi)部計(jì)數(shù)器，內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，統(tǒng)一管理編程接口，同時(shí)協(xié)調(diào)位處理器及輸入輸出。 一個(gè)為位處理器，也稱布爾處理器，它是從處理器。它的主要作用是處理位操作指令處理位操作指令和在機(jī)器操作系統(tǒng)的管理下實(shí)現(xiàn)PLC編程語言向機(jī)器語言轉(zhuǎn)換語言轉(zhuǎn)換。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理p 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用來存

23、放系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序、邏輯變量和其它一些信息。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理存儲(chǔ)器的類型存儲(chǔ)器的類型只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM檢查程序檢查程序翻譯程序翻譯程序監(jiān)控程序監(jiān)控程序用戶程序用戶程序邏輯變量邏輯變量供內(nèi)部程序使用的工作單元供內(nèi)部程序使用的工作單元電源部件電源部件 PLC內(nèi)部電路使用的電源是整體的能源供給中心，它的好壞直接影響PLC的功能和可靠性，因此目前的大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。壓電源供電。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理U

24、iuBDLCRL+-UO串聯(lián)型開關(guān)型穩(wěn)壓電路n I/O模塊模塊聯(lián)系外部設(shè)備和CPU模塊的橋梁輸入模塊 開關(guān)量輸入模塊：接收來自按鈕、位置開關(guān)和光電開關(guān)等設(shè)備提供的開關(guān)量輸入信號(hào)。 模擬量輸入模塊：接收電位器和測速發(fā)電機(jī)等設(shè)備提供的模擬電流電壓信號(hào)。輸出模塊 開關(guān)量輸出模塊：用于控制接觸器、指示燈和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備。 模擬量輸出模塊：用于控制調(diào)節(jié)閥和變頻器等執(zhí)行裝置。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理輸入、輸出部分（輸入、輸出部分（PLC與被控設(shè)備相連接的接口電路）與被控設(shè)備相連接的接口電路）p輸入接口電路 功能：輸入接口電路將用戶設(shè)備輸

25、入PLC的各種控制信號(hào)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成 中央處理器能夠接收和處理的電信號(hào)電信號(hào)。 電路構(gòu)成：由光電耦合電路光電耦合電路和微電腦輸入接口電路微電腦輸入接口電路組成。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理光電耦合器p 輸出接口電路 功能：輸出接口電路將中央處理器送出的弱電控制信號(hào)弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電動(dòng)機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。 電路組成：微電腦輸出接口電路微電腦輸出接口電路和功率放大電路功率放大電路第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理n 編

26、程裝置編程裝置用于生成、編輯、檢查和修改用戶程序手持式編程器 只能輸入和編輯指令編程軟件 直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖 實(shí)現(xiàn)不同編程語言的轉(zhuǎn)換 下載和上傳用戶程序第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理n PLC的基本工作原理的基本工作原理微機(jī)一般采用等待命令的工作方式；PLC采用循環(huán)掃描工作方式循環(huán)掃描工作方式。 循環(huán)掃描的工作方式工作方式：在系統(tǒng)軟件控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序進(jìn)行運(yùn)算處理，然后順序向輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。 整個(gè)工作過程工作過程分五階段：自診斷自診斷、與編輯器等的通信與編輯器等的通信，

27、輸入采輸入采樣樣，用戶程序執(zhí)行用戶程序執(zhí)行，輸出刷新輸出刷新。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理自診斷自診斷與編輯器與編輯器計(jì)算機(jī)等通信計(jì)算機(jī)等通信輸出輸出結(jié)果結(jié)果執(zhí)行用執(zhí)行用戶程序戶程序讀入現(xiàn)讀入現(xiàn)場信號(hào)場信號(hào)（1 1）自診斷內(nèi)容為）自診斷內(nèi)容為I/OI/O部分、存儲(chǔ)器、部分、存儲(chǔ)器、CPUCPU等，發(fā)現(xiàn)異常停機(jī)顯示出錯(cuò)。若等，發(fā)現(xiàn)異常停機(jī)顯示出錯(cuò)。若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。（2 2）PLCPLC檢查是否與編輯器和計(jì)算機(jī)

28、的通信請(qǐng)求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理。檢查是否與編輯器和計(jì)算機(jī)的通信請(qǐng)求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理。（3 3）PLCPLC的中央處理器對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀的中央處理器對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中態(tài)寄存器中輸入采樣階段輸入采樣階段（4 4）中央處理器）中央處理器CPUCPU將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，并將執(zhí)行的結(jié)果送到輸出狀態(tài)將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，并將執(zhí)行的結(jié)果送到輸出狀態(tài)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)器中程序執(zhí)行階段程序執(zhí)行階段（5 5）當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時(shí)，）當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時(shí)，集中把輸出狀態(tài)存儲(chǔ)器的狀態(tài)集中把輸出狀態(tài)存儲(chǔ)器的狀態(tài)通過輸出部通過輸出部件轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備所

29、能接受的件轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備所能接受的電壓或電流信號(hào)，電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備輸出刷輸出刷新階段新階段PLCPLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的異同與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的異同相同點(diǎn)： （1）基本結(jié)構(gòu)相同u PLC和計(jì)算機(jī)都是主要由CPU、存儲(chǔ)器、輸入和輸出部分構(gòu)成。有的部件（如存儲(chǔ)器）在二者中通用。 （2）程序執(zhí)行原理相同u PLC和計(jì)算機(jī)都采用存儲(chǔ)程序，按地址訪問和順序執(zhí)行的基本工作思想u 在PLC程序執(zhí)行階段，與計(jì)算機(jī)基本相同，都是指令在內(nèi)存中順序存放，CPU從內(nèi)存中順序取指令并執(zhí)行，直到最后的一條指令。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作

30、原理不同點(diǎn)： 兩者的不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在工作方式上u 計(jì)算機(jī)工作時(shí)是循環(huán)地取指令和執(zhí)行指令。在執(zhí)行指令時(shí)，每執(zhí)行完一條指令。立即產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，這一結(jié)果立即影響到所涉及的部件。這樣不斷地取指令并執(zhí)行，直到指令結(jié)束。u PLC是以循環(huán)掃描的的方式工作循環(huán)掃描的的方式工作，執(zhí)行用戶程序只是其中的一步，而且指令的執(zhí)行結(jié)果并不立即傳送到輸出點(diǎn)，只是用它改變內(nèi)部的映像寄存器狀態(tài)它改變內(nèi)部的映像寄存器狀態(tài)，當(dāng)所有指令執(zhí)行完成后，同時(shí)對(duì)個(gè)輸出點(diǎn)刷新。u 另外，PLC專門為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，輸入輸出部件采用電氣隔離技術(shù)，其元件經(jīng)過精挑細(xì)選，從而更好地保證了PLC設(shè)備工作的可靠性?？傊?，采用循環(huán)掃描的工作方式是總之，采用循

31、環(huán)掃描的工作方式是PLCPLC區(qū)別于微機(jī)的最大特點(diǎn)區(qū)別于微機(jī)的最大特點(diǎn)第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理第三節(jié) PLC的技術(shù)性能指標(biāo)一、常見技術(shù)性能指標(biāo)（一）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（即I/O點(diǎn)數(shù)） 即指PLC外部輸入、輸出端子數(shù)。這是最重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。（二）掃描速度 一般以執(zhí)行1000步指令所需時(shí)間來衡量（ms/千步）；也可以執(zhí)行一步指令的時(shí)間計(jì)算（us/步）。（三）內(nèi)存容量 一般以PLC能存放用戶程序的多少衡量。PLC中指令是按“步”存放的一“步”占用一個(gè)地址單元地址單元一個(gè)地址單元占用兩個(gè)字節(jié)兩個(gè)字節(jié)。l 例1：內(nèi)存容量1000步=2K字

32、節(jié)第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理一條指令一般不一條指令一般不止一止一“步步”（四）指令條數(shù) 衡量PLC功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。PLC指令種類越多，軟件功能軟件功能越強(qiáng)。（五）內(nèi)部寄存器 PLC內(nèi)部有許多的寄存器用于存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)等。寄存器的配置是衡量PLC硬件功能硬件功能的重要指標(biāo)。（六）高功能模塊 PLC除了主控模塊外還配置了高功能模塊。主控模塊實(shí)現(xiàn)基本控制功能，高功能模塊可實(shí)現(xiàn)某一種特殊的專門功能。高功能模塊的多少，功能強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品水平高低水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)。 A/D模塊、D/A模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、速度控制模

33、塊、位置控制模塊、軸定位模塊、溫度模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、高級(jí)語言編輯以及各種物理量轉(zhuǎn)換模塊等。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理開關(guān)量順序控制、模擬量控開關(guān)量順序控制、模擬量控制、精確定位和速度控制制、精確定位和速度控制二、關(guān)于PLC的內(nèi)存分配及I/O點(diǎn)數(shù) I/O區(qū)的寄存器可直接和外部輸入、輸出端子傳遞信息，這個(gè)區(qū)的寄存器有特殊的編號(hào)，如輸入寄存器是Xn，那么輸出寄存器的編號(hào)為Yn，其中n是十進(jìn)制數(shù)，受CPU的I/O尋址能力限制。I/O寄存器一般是一個(gè)16位的寄存器，它的每一位對(duì)應(yīng)PLC的一個(gè)外部端子。l 例2：I/O寄存器有10個(gè)，該P(yáng)L

34、C最大可擴(kuò)展到10*16=160個(gè)I/O點(diǎn)。 I/O模塊通過總線電纜總線電纜與主機(jī)相連。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理I/OI/O區(qū)區(qū)內(nèi)部輔助寄存器區(qū)內(nèi)部輔助寄存器區(qū)特殊寄存器區(qū)特殊寄存器區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)PLC內(nèi)部寄存器空間分配第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理第四節(jié) PLC的分類及應(yīng)用場合一、PLC產(chǎn)品的分類（一）根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀分類第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理結(jié)構(gòu)形狀分類結(jié)構(gòu)形狀分類整體型整體型機(jī)架模塊式機(jī)架模塊式結(jié)構(gòu)緊

35、湊，體積小，重量輕和價(jià)格低，小型的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕和價(jià)格低，小型的PLC采用這種結(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)生產(chǎn)中的采用這種結(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)生產(chǎn)中的單機(jī)控制單機(jī)控制。整體式結(jié)構(gòu)的整體式結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理器、電源部是將中央處理器、電源部件、輸入和輸出部件件、輸入和輸出部件集中配置在一起集中配置在一起。機(jī)架式結(jié)構(gòu)的機(jī)架式結(jié)構(gòu)的PLC，是將各部分單獨(dú)的，是將各部分單獨(dú)的模塊分開模塊分開，如中央處理機(jī)模塊、電源模塊、輸入模塊、輸，如中央處理機(jī)模塊、電源模塊、輸入模塊、輸出模塊等。出模塊等。配置靈活、方便，便于擴(kuò)展。一般大、中型配置靈活、方便，便于擴(kuò)展。一般大、中型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)。（

36、二）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)和功能分類第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理按按I/O點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)容量和功能分類容量和功能分類小型小型PLC中型中型PLC大型大型PLC適合開關(guān)量的場合，也用于簡單的模擬量控制適合開關(guān)量的場合，也用于簡單的模擬量控制I/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在120點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)器容量為點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)器容量為2K字。字。I/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在120-512點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量為為2-8K字字可完成既有開關(guān)量又有模擬量較為復(fù)雜的控制可完成既有開關(guān)量又有模擬量較為復(fù)雜的控制I/O點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上

37、，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到到8K字或字或8K以上。以上。用于規(guī)模的過程控制中，可構(gòu)成分布式控制系用于規(guī)模的過程控制中，可構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，或整個(gè)工廠的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。統(tǒng)，或整個(gè)工廠的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。（三）按生產(chǎn)廠家分類第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理l德國西門子公司德國西門子公司l日本日本OMRONOMRON公司公司 （歐姆龍）（歐姆龍）l美國美國ROCKWELLROCKWELL公司公司 （羅克（羅克威爾）威爾）l法國施耐德公司法國施耐德公司lGE-FANAC公司公司l日本三菱公司日本三菱公司l日本松下電工公司日本松

38、下電工公司l日本日立公司日本日立公司l日本東芝公司日本東芝公司l日本富士公司日本富士公司二二 PLCPLC的應(yīng)用場合的應(yīng)用場合 數(shù)字量邏輯控制（開關(guān)邏輯控制）u 利用指令替代物理觸點(diǎn)的串并聯(lián)，方便實(shí)現(xiàn)邏輯控制、定時(shí)控制和順序控制。 運(yùn)動(dòng)控制（機(jī)械加工的數(shù)字控制、機(jī)器人控制）u 利用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和順序控制功能的有機(jī)結(jié)合。u 機(jī)器人、點(diǎn)頭和機(jī)器加工。 閉環(huán)過程控制u 用于對(duì)溫度、壓力和流量等 連續(xù)變化的模擬量的控制u 可以提供直接的PID控制功能，方便用戶使用。 數(shù)據(jù)處理 通信聯(lián)網(wǎng)第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理第五節(jié)

39、 PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)和步驟PLC程序設(shè)計(jì)可遵循以下六步進(jìn)行：1）確定被控系統(tǒng)需完成的動(dòng)作及動(dòng)作的順序2）分配輸入輸出設(shè)備。確定輸入輸出設(shè)備，并為其分配必要的輸入輸出端口。3）設(shè)計(jì)PLC程序畫出梯形圖。4）實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)對(duì)梯形圖直接編程。5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試（模擬和現(xiàn)場）。6）保存已完成的程序。第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理第六節(jié)第六節(jié) PLC的編程語言的編程語言n梯形圖n語句表n邏輯功能圖n邏輯方程式或布爾代數(shù)式第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理n 梯形圖梯形圖PLC的主要編程語言的主要編程語言第一章第一章 可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理可編程序控制器的一般結(jié)構(gòu)及基本工作原理SBSBKMKM（a）電器控制梯形圖）電器控制梯形圖（b）PLC梯形圖梯形圖00000000010100001000PLC的梯形圖在形式上類似于電器控制的梯形圖的梯形圖在形式上類似于電器控制的梯形圖一、一、PLC梯形圖的表達(dá)方式梯形圖的表達(dá)方式二、PLC梯形圖的主要特征（1）梯形圖中的繼電器不是物理的繼電器，每個(gè)繼電器是映像寄存器中的一位，被稱為“軟繼電器軟繼電器”。因此：l 用戶程序解算時(shí)，輸入觸電和輸出線圈的狀態(tài)是從I