第1章 PLC概述與工作原理

1、yuanqiProgrammable Logic Controller應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)可編程序控制器可編程序控制器yuanqiProgrammable Logic Controller 可編程序控制器問世于可編程序控制器問世于1969年。是美國汽車制造工年。是美國汽車制造工業(yè)激烈競爭的結(jié)果。更新汽車型號必然要求加工生產(chǎn)線業(yè)激烈競爭的結(jié)果。更新汽車型號必然要求加工生產(chǎn)線改變。正是從汽車制造業(yè)開始了對傳統(tǒng)繼電器控制的挑改變。正是從汽車制造業(yè)開始了對傳統(tǒng)繼電器控制的挑戰(zhàn)。戰(zhàn)。1968年美國年美國General Motors公司，要求制造商為其公司，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并

2、提出裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項(xiàng)招項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)。這就是著名的標(biāo)指標(biāo)。這就是著名的GM 10條。條。第一章 可編程控制器的基本知識(shí)第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展一、可編程控制器的產(chǎn)生yuanqiProgrammable Logic Controller 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序； 可靠性高于繼電器控制柜；可靠性高于繼電器控制柜； 體積小于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜； 維護(hù)方便，最好是插件式；維護(hù)方便，最好是插件式； 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)； 在成本上可與繼電器控制柜競爭；在成本上可

3、與繼電器控制柜競爭； 輸入可以是交流輸入可以是交流115V； 輸出為交流輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等；以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等； 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更；在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更； 用戶程序存貯器容量至少能擴(kuò)展到用戶程序存貯器容量至少能擴(kuò)展到4K。GM10條是可編程序控制器出現(xiàn)的直接原因：yuanqiProgrammable Logic Controller可編程控制器的發(fā)展及定義可編程控制器的發(fā)展及定義 1969年，美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司年，美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在GM公司的

4、生產(chǎn)線上。公司的生產(chǎn)線上。這一時(shí)期它這一時(shí)期它主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱故稱為可編程邏輯控制器，簡稱 70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過從開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域，程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置置，故稱為可編程控制器，簡稱故稱為可編程控制器，簡稱PC(Programmable Controller)。但由于但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)容易

5、和個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)相混淆，故人們?nèi)韵嗷煜嗜藗內(nèi)粤?xí)慣地習(xí)慣地用用PLCPLC作為可編程作為可編程控制器的縮寫?？刂破鞯目s寫。yuanqiProgrammable Logic Controller 1985年年1月月： “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控的存儲(chǔ)器，用來在內(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，并通過制、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

6、擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)于擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)”。yuanqiProgrammable Logic ControllerPLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比 可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小。可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小。 在需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器及計(jì)數(shù)在需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器及計(jì)數(shù)繼電器的場合，繼電器的場合，PLC 無需增加硬設(shè)備。無需增加硬

7、設(shè)備。 隨著要求的變更隨著要求的變更PLC對程序修改方便。繼電對程序修改方便。繼電器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，靈活性差。靈活性差。 具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可附加高性能模塊對模具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可附加高性能模塊對模擬量進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制功能。擬量進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制功能。 yuanqiProgrammable Logic ControllerPLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比 PLCPLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣，對對于有繼電器系統(tǒng)方面知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人來說，于有繼電器系統(tǒng)方面知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)

8、的人來說，尤其是現(xiàn)場的技術(shù)人員，學(xué)習(xí)起來十分方便。尤其是現(xiàn)場的技術(shù)人員，學(xué)習(xí)起來十分方便。 PLC一般是由電氣控制器的制造廠家研制生一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產(chǎn)，產(chǎn)，各廠家的產(chǎn)品不通用。各廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制機(jī)工業(yè)控制機(jī)是由是由通用計(jì)算機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來的，一般由微通用計(jì)算機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來的，一般由微機(jī)廠、芯片及板卡制造廠開發(fā)生產(chǎn)。它在硬機(jī)廠、芯片及板卡制造廠開發(fā)生產(chǎn)。它在硬件結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)點(diǎn)是件結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)點(diǎn)是總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)。產(chǎn)品兼容性強(qiáng)。 yuanqiProgrammable Logic Controller3. PLC的運(yùn)行方式與工

9、業(yè)控制機(jī)不同，的運(yùn)行方式與工業(yè)控制機(jī)不同，微機(jī)的微機(jī)的許多軟件不能直接使用。許多軟件不能直接使用。工業(yè)控制機(jī)可使用工業(yè)控制機(jī)可使用通用微機(jī)的各種編程語言，對要求快速、實(shí)通用微機(jī)的各種編程語言，對要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但它要求使用者具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)勢。但它要求使用者具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。知識(shí)。 PLC和工業(yè)控制機(jī)都是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)和工業(yè)控制機(jī)都是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的。境而設(shè)計(jì)的。 都具有很高的可靠性。都具有很高的可靠性。 PLC一般具有模塊結(jié)構(gòu)，一般具有模塊結(jié)構(gòu)，可以針對不同的對可以針對不同的對象進(jìn)行組合和

10、擴(kuò)展。象進(jìn)行組合和擴(kuò)展。 yuanqiProgrammable Logic Controller PLCPLC未來的發(fā)展不僅依賴于對新產(chǎn)品的未來的發(fā)展不僅依賴于對新產(chǎn)品的開發(fā)，還在于開發(fā)，還在于PLCPLC與其他工業(yè)控制設(shè)備和工與其他工業(yè)控制設(shè)備和工廠管理技術(shù)的綜合。無疑，廠管理技術(shù)的綜合。無疑，PLCPLC將在今后的將在今后的工業(yè)自動(dòng)化中扮演重要角色。在未來的工工業(yè)自動(dòng)化中扮演重要角色。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中，業(yè)生產(chǎn)中，PLCPLC技術(shù)技術(shù)和和機(jī)器人機(jī)器人、CAD/CAMCAD/CAM將將成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。yuanqiProgrammable L

11、ogic Controller 傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)通常由輸入設(shè)傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)通常由輸入設(shè)備、控制線路和輸出設(shè)備三大部分組成，如備、控制線路和輸出設(shè)備三大部分組成，如圖圖1-1所示。顯然這是一種由許多所示。顯然這是一種由許多“硬硬”的的元器件連接起來組成的控制系統(tǒng)?？刂瞥绦蛟骷B接起來組成的控制系統(tǒng)?？刂瞥绦虻男薷谋仨毻ㄟ^改變接線來實(shí)現(xiàn)。的修改必須通過改變接線來實(shí)現(xiàn)。第二節(jié) 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)1. PLC的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)yuanqiProgrammable Logic Controller圖圖1-1 1-1 繼電器控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)與PLCPLC控制系統(tǒng)的比較控制系統(tǒng)

12、的比較（a a） 繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)（b b） PLCPLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)yuanqiProgrammable Logic Controller PLCPLC及其控制系統(tǒng)是從繼電接觸系統(tǒng)和計(jì)及其控制系統(tǒng)是從繼電接觸系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，因此，算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，因此，PLCPLC與這與這兩種控制系統(tǒng)有許多相同或相似之處，兩種控制系統(tǒng)有許多相同或相似之處，PLCPLC的輸入輸出部分與繼電接觸控制系統(tǒng)的大致的輸入輸出部分與繼電接觸控制系統(tǒng)的大致相同，相同，PLCPLC的控制部分用微處理器和存儲(chǔ)器的控制部分用微處理器和存儲(chǔ)器取代繼電器控制線路，其控制作用是通過用取代繼電器控

13、制線路，其控制作用是通過用戶軟件來實(shí)現(xiàn)的，其組成見圖戶軟件來實(shí)現(xiàn)的，其組成見圖1-11-1（b b）所示）所示，基本結(jié)構(gòu)見圖，基本結(jié)構(gòu)見圖1-21-2所示。所示。yuanqiProgrammable Logic Controller圖圖1-2 PLC1-2 PLC基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)(a)yuanqiProgrammable Logic ControllerI I/ /O O擴(kuò)擴(kuò)展展單單元元I I/ /O O擴(kuò)擴(kuò)展展接接口口 中中央央處處理理單單元元 ( (C CP PU U) )輸輸入入接接口口輸輸出出接接口口限限位位開開關(guān)關(guān)手手動(dòng)動(dòng)開開關(guān)關(guān)編編碼碼器器數(shù)數(shù)字字開開關(guān)關(guān)電電源源外外部部設(shè)設(shè)備備接

14、接口口存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器系系統(tǒng)統(tǒng)程程序序用用戶戶程程序序數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)編編程程器器上上位位計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)圖圖形形監(jiān)監(jiān)控控系系統(tǒng)統(tǒng)打打印印機(jī)機(jī)E EP PR RO OM M寫寫入入器器盒盒式式磁磁帶帶機(jī)機(jī)條條碼碼判判讀讀機(jī)機(jī)電電源源電電磁磁閥閥繼繼電電器器指指示示燈燈蜂蜂鳴鳴器器(b)圖圖1-2 PLC1-2 PLC基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)yuanqiProgrammable Logic Controller例如圖例如圖1-3表示了三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行的繼電接表示了三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行的繼電接觸控制線路和觸控制線路和PLC梯形圖。梯形圖。(a)(b)圖圖1-3 1-3 繼電器控制線路與繼電器控制線路與PLCPLC

15、梯形圖梯形圖yuanqiProgrammable Logic Controller 2. PLC各部分的作用各部分的作用 （1）CPU 診斷診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯(cuò)誤。制程序中的語法錯(cuò)誤。 采集現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入采集現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入PLC的寄的寄存器中。存器中。 逐條讀取指令，完成各種運(yùn)算和操作。逐條讀取指令，完成各種運(yùn)算和操作。 將處理結(jié)果送至輸出端。將處理結(jié)果送至輸出端。 響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。 yuanqiProgrammable Logic Controller 2. PLC各部分

16、的作用各部分的作用 （2）存儲(chǔ)器）存儲(chǔ)器 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān) 控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)?？爻绦蚣跋到y(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化出廠前已將其固化 在只讀存儲(chǔ)器在只讀存儲(chǔ)器ROM或或PROM中，用戶不能更改。中，用戶不能更改。 用戶存儲(chǔ)器：用戶存儲(chǔ)器：包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)區(qū)。這類存儲(chǔ)器一般由低功耗的存儲(chǔ)區(qū)。這類存儲(chǔ)器一般由低功耗的CMOS- RAM 構(gòu)成，其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。構(gòu)成，其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。 PLCPLC產(chǎn)品手冊中給出的產(chǎn)品手冊中給出的“存儲(chǔ)器類型存儲(chǔ)器類型”和和“程

17、程 序容量序容量”是針對用戶程序存儲(chǔ)器而言的。是針對用戶程序存儲(chǔ)器而言的。yuanqiProgrammable Logic Controller PLC各部分的作用各部分的作用 （3）輸入輸出接口電路）輸入輸出接口電路 輸入接口電路輸入接口電路：采用光電耦合電路，將限位開采用光電耦合電路，將限位開關(guān)、手動(dòng)開關(guān)、編碼器等現(xiàn)場輸入設(shè)備的關(guān)、手動(dòng)開關(guān)、編碼器等現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號控制信號轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成CPU所能接受和處理的所能接受和處理的數(shù)字信號數(shù)字信號。 PLCPLC的輸入接口電路（直流輸入型）的輸入接口電路（直流輸入型） yuanqiProgrammable Logic Controller P

18、LC各部分的作用各部分的作用 輸出接口電路：輸出接口電路：采用光電耦合電路，采用光電耦合電路，將將CPUCPU處理過處理過的信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，的信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動(dòng)接以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥等外部設(shè)備的通斷電。觸器、電磁閥等外部設(shè)備的通斷電。有三種類型有三種類型：內(nèi)內(nèi)部部電電路路L LE ED DL L: :負(fù)負(fù)載載C CO OM ML LL L輸輸出出端端子子繼電器輸出型繼電器輸出型 繼電器輸出型：繼電器輸出型：為有觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或?yàn)橛杏|點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開斷開開關(guān)頻率較低的開關(guān)頻率較低的直流負(fù)載直流負(fù)載或或交交流負(fù)載回路。流負(fù)載回路。yuanq

19、iProgrammable Logic Controller內(nèi)內(nèi)部部電電路路L LE ED D輸輸出出端端子子L L: :負(fù)負(fù)載載C CO OM ML LL L晶閘管輸出型晶閘管輸出型 晶閘管輸出型：晶閘管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開或斷開開關(guān)頻率較高的開關(guān)頻率較高的交流交流電源負(fù)載。電源負(fù)載。yuanqiProgrammable Logic ControllerL L: :負(fù)負(fù) 載載輸輸 出出 端端 子子L LE ED D內(nèi)內(nèi)部部電電路路C CO OM ML LL L 晶體管輸出型晶體管輸出型（NPNNPN集電極開路集電極開路）輸輸 出出 端端 子子L

20、LE ED D內(nèi)內(nèi)部部電電路路C CO OM ML L: :負(fù)負(fù) 載載L LL L晶體管輸出型晶體管輸出型（PNPPNP集電極開路）集電極開路） 晶體管輸出型：晶體管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開或斷開開關(guān)頻率較高的開關(guān)頻率較高的直流直流電源負(fù)載。電源負(fù)載。yuanqiProgrammable Logic Controller 4. 4.電源電源 PLC的電源的電源是指將外部輸入的交流電是指將外部輸入的交流電處理后轉(zhuǎn)換成滿足處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的的CPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、輸人輸出接口等內(nèi)部電路工作需要的輸人輸出接口等內(nèi)部電路工作需要的直流直流電源電路或電源

21、模塊電源電路或電源模塊。許多許多PLC的直流的直流電源采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供電源采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨(dú)立的電壓多路獨(dú)立的電壓供內(nèi)部電路使用供內(nèi)部電路使用，而且而且還可為輸入設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)電源。還可為輸入設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)電源。 yuanqiProgrammable Logic Controller手持編程器手持編程器 手持編程器采用手持編程器采用助記符語言編程助記符語言編程，具有編輯、，具有編輯、檢索、修改程序、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、內(nèi)存監(jiān)控等功能。檢索、修改程序、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、內(nèi)存監(jiān)控等功能?？梢粰C(jī)多用，具有使用方便、價(jià)格低廉的特點(diǎn)?？梢粰C(jī)多用，具有使用方便、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。缺點(diǎn)：

22、缺點(diǎn)：不夠直觀不夠直觀 可通過可通過PLC的的RS232外設(shè)通訊口外設(shè)通訊口(或或RS422口配口配以適配器以適配器)與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，利用專用工具軟件利用專用工具軟件（NPSTGR、FPSOFT、FPWINGR）對對PLCPLC進(jìn)進(jìn)行編程和監(jiān)控行編程和監(jiān)控。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和監(jiān)控比手持。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和監(jiān)控比手持編程工具更加直觀和方便。編程工具更加直觀和方便。yuanqiProgrammable Logic Controller輸入輸出輸入輸出I I0 0擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元的若主機(jī)單元的I IO O點(diǎn)數(shù)不能滿點(diǎn)數(shù)不能滿足需要時(shí)足需要時(shí)，可通過此接口用扁平電可通過此接

23、口用扁平電纜線將纜線將IO擴(kuò)展單元與主機(jī)相連，擴(kuò)展單元與主機(jī)相連，以以增加增加I IO O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)。PLC的最大擴(kuò)展的最大擴(kuò)展能力主要受能力主要受CPUCPU尋址能力和主機(jī)驅(qū)動(dòng)尋址能力和主機(jī)驅(qū)動(dòng)能力能力的限制。的限制。 yuanqiProgrammable Logic Controller 7. PLC 7. PLC的輸入輸出方式的輸入輸出方式（1）輸入方式）輸入方式 PLC PLC輸入方式按輸入回路電流來分，有直流輸輸入方式按輸入回路電流來分，有直流輸入和交流輸入兩種。不過有的入和交流輸入兩種。不過有的PLCPLC也有交直流輸也有交直流輸入方式。直流輸入電路如圖入方式。直流輸入電路如圖1-4

24、1-4所示，當(dāng)外接觸所示，當(dāng)外接觸點(diǎn)接通時(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管點(diǎn)接通時(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管LEDLED發(fā)光發(fā)光（顯示用的（顯示用的LEDLED也發(fā)光），光敏三極管飽和導(dǎo)通也發(fā)光），光敏三極管飽和導(dǎo)通，信號經(jīng)內(nèi)部電路傳送給，信號經(jīng)內(nèi)部電路傳送給CPUCPU模塊。模塊。yuanqiProgrammable Logic Controller圖圖1-4 1-4 直流輸入電路直流輸入電路yuanqiProgrammable Logic Controller 交流輸入電路如教材交流輸入電路如教材P18P18圖圖2.52.5所示，所示，由由PLCPLC外部提供交流電源。光電耦合器中外部提供交流電

25、源。光電耦合器中有兩個(gè)反并聯(lián)的發(fā)光二極管，顯示用的兩有兩個(gè)反并聯(lián)的發(fā)光二極管，顯示用的兩個(gè)發(fā)光二極管也是反并聯(lián)的，所以這個(gè)電個(gè)發(fā)光二極管也是反并聯(lián)的，所以這個(gè)電路可以接收外部的交流輸入電壓。路可以接收外部的交流輸入電壓。 從上面的兩個(gè)電路圖中可見，由于輸從上面的兩個(gè)電路圖中可見，由于輸入信號經(jīng)過光電耦合器的隔離，這提高了入信號經(jīng)過光電耦合器的隔離，這提高了PLCPLC的抗干擾能力。的抗干擾能力。yuanqiProgrammable Logic Controller 按按PLCPLC的輸入模塊與外部用戶設(shè)備的接線形式來的輸入模塊與外部用戶設(shè)備的接線形式來分，有分，有匯點(diǎn)式輸入?yún)R點(diǎn)式輸入和和分隔式

26、輸入接線分隔式輸入接線兩種形式。如兩種形式。如圖圖1-51-5和和1-61-6所示。所示。圖圖1-6 匯點(diǎn)式輸入接線匯點(diǎn)式輸入接線（其中（其中（b）為分組匯點(diǎn)式）為分組匯點(diǎn)式）（a）（b）圖圖1-7 分隔式輸入接線分隔式輸入接線yuanqiProgrammable Logic Controller（2）輸出方式）輸出方式 PLCPLC輸出方式按負(fù)載使用的電源（用戶電源）輸出方式按負(fù)載使用的電源（用戶電源）來分，有直流輸出、交流輸出和交直流輸出三種來分，有直流輸出、交流輸出和交直流輸出三種方式。方式。 按輸出開關(guān)器件的種類來分，有晶體管、晶按輸出開關(guān)器件的種類來分，有晶體管、晶閘管和繼電器三種輸

27、出方式，見課本閘管和繼電器三種輸出方式，見課本P22P22圖圖2.62.6所所示。示。 按輸出模塊與外部用戶輸出設(shè)備的接線形式按輸出模塊與外部用戶輸出設(shè)備的接線形式分，有匯點(diǎn)式輸出和分隔式輸出接線兩種，如圖分，有匯點(diǎn)式輸出和分隔式輸出接線兩種，如圖1-71-7所示。所示。yuanqiProgrammable Logic Controller圖圖1-7 1-7 輸出模塊接線方式輸出模塊接線方式（a）匯點(diǎn)式）匯點(diǎn)式（b）匯點(diǎn)（分組）式）匯點(diǎn)（分組）式（c）分隔式）分隔式y(tǒng)uanqiProgrammable Logic Controller第三節(jié) 可編程控制器的原理及技術(shù)性能 1.PLC1.PLC的

28、基本工作原理的基本工作原理（1）PLC的等效電路的等效電路 PLC的等效電路可用圖的等效電路可用圖1-8來表示，它主要由輸來表示，它主要由輸入部分、輸出部分和內(nèi)部控制電路組成。入部分、輸出部分和內(nèi)部控制電路組成。 輸入部分的作用是收集被控設(shè)備的信息或操作輸入部分的作用是收集被控設(shè)備的信息或操作指令。輸出部分的作用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。內(nèi)部控制指令。輸出部分的作用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。內(nèi)部控制電路的作用是對從輸入部分得到的信息進(jìn)行運(yùn)算、電路的作用是對從輸入部分得到的信息進(jìn)行運(yùn)算、處理，并判斷哪些功能應(yīng)輸出。處理，并判斷哪些功能應(yīng)輸出。 PLC內(nèi)部有許多內(nèi)部有許多“軟軟”繼電器或繼電器繼電器或繼電器“軟觸軟觸

29、點(diǎn)和點(diǎn)和”軟軟“接線，這些都是用編程軟件來實(shí)現(xiàn)的。接線，這些都是用編程軟件來實(shí)現(xiàn)的。yuanqiProgrammable Logic Controller圖圖1-8 PLC的等效電路的等效電路yuanqiProgrammable Logic Controller 微機(jī)：微機(jī)：等待命令等待命令的工作方式的工作方式 PLC：循環(huán)掃描循環(huán)掃描的工作方式的工作方式CPU從第一條指令開始按指令步序號作從第一條指令開始按指令步序號作周期性的循環(huán)掃描，如果周期性的循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令無跳轉(zhuǎn)指令, ,則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一

30、條指令直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，周周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃一個(gè)掃描周期。描周期。（2）PLC的工作過程的工作過程yuanqiProgrammable Logic Controller 一個(gè)掃描周期主要分為三個(gè)階段：一個(gè)掃描周期主要分為三個(gè)階段： 輸入刷新階段輸入刷新階段 程序執(zhí)行階段程序執(zhí)行階段 1. 輸出刷新階段輸出刷新階段 PLCPLC的掃描工作過程的掃描工作過程輸入刷新 程序執(zhí)行輸出刷新一個(gè)掃描周期輸入刷新用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫讀讀yuanqiProgramma

31、ble Logic Controller 由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進(jìn)行的，所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱為后馬上進(jìn)行的，所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱為I IO O刷新階段。實(shí)際上，除了執(zhí)行程序和刷新階段。實(shí)際上，除了執(zhí)行程序和I IO O刷新外，刷新外，PLCPLC還要進(jìn)行各種錯(cuò)誤檢測還要進(jìn)行各種錯(cuò)誤檢測( (自診斷自診斷功能功能) )并與編程工具通訊，這些操作統(tǒng)稱為并與編程工具通訊，這些操作統(tǒng)稱為“監(jiān)視服務(wù)監(jiān)視服務(wù)”。一般在程序執(zhí)行后進(jìn)行。一般在程序執(zhí)行后進(jìn)行。 掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期的長短主要取決于程序的長短。yuanqiProgr

32、ammable Logic Controller 由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I I0 0刷刷新，故使系統(tǒng)新，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)不但不會(huì)造這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)不但不會(huì)造成影響，成影響，反而可以反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。但對于控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要但對于控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)采用一些特殊功能，以減少因掃描周要時(shí)采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后。期造成的響應(yīng)滯后。yua

33、nqiProgrammable Logic Controller 從上述從上述PLCPLC工作過程中可以看出：工作過程中可以看出： PLCPLC采用循環(huán)掃描工作方式，采用循環(huán)掃描工作方式，PLCPLC工作工作的主要特點(diǎn)是輸入信號集中批處理，執(zhí)行的主要特點(diǎn)是輸入信號集中批處理，執(zhí)行過程集中批處理，輸出控制集中批處理。過程集中批處理，輸出控制集中批處理。PLCPLC的這種的這種“串行串行”工作方式，可以避免繼工作方式，可以避免繼電接觸控制中觸點(diǎn)競爭和時(shí)序失配的問題電接觸控制中觸點(diǎn)競爭和時(shí)序失配的問題，這是，這是PLCPLC可靠性高的原因之一，但是又導(dǎo)可靠性高的原因之一，但是又導(dǎo)致輸出對輸入在時(shí)間上

34、的滯后，這是致輸出對輸入在時(shí)間上的滯后，這是PLCPLC的的缺點(diǎn)之一。缺點(diǎn)之一。yuanqiProgrammable Logic Controller 還需指出的一點(diǎn)是：在還需指出的一點(diǎn)是：在PLCPLC中常采用中常采用一種稱之為一種稱之為“看門狗看門狗”（watchdog)watchdog)的定的定時(shí)器監(jiān)視器來監(jiān)測時(shí)器監(jiān)視器來監(jiān)測PLCPLC的實(shí)際工作時(shí)間周的實(shí)際工作時(shí)間周期是否超出預(yù)定的時(shí)間，以避免期是否超出預(yù)定的時(shí)間，以避免PLCPLC在執(zhí)在執(zhí)行程序過程中進(jìn)入死循環(huán)，或行程序過程中進(jìn)入死循環(huán)，或PLCPLC執(zhí)行非執(zhí)行非預(yù)定的程序而造成系統(tǒng)故障癱瘓。預(yù)定的程序而造成系統(tǒng)故障癱瘓。yuanq

35、iProgrammable Logic Controller 2. PLC的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo) 輸入輸出點(diǎn)數(shù)（輸入輸出點(diǎn)數(shù)（I/OI/O點(diǎn)數(shù)）點(diǎn)數(shù)） 內(nèi)存容量內(nèi)存容量 注意：注意： “內(nèi)存容量內(nèi)存容量”實(shí)際是指用戶程序容量，不包括實(shí)際是指用戶程序容量，不包括系系 統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的容量。統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的容量。 掃描速度掃描速度 (單位：單位：msk或或s/步。步。 ) 指令條數(shù)指令條數(shù) 內(nèi)部繼電器和寄存器數(shù)目內(nèi)部繼電器和寄存器數(shù)目 編程語言及編程手段編程語言及編程手段 高級模塊高級模塊 主控模塊可實(shí)現(xiàn)基本控制功能，主控模塊可實(shí)現(xiàn)基本控制功能，高級模塊可實(shí)現(xiàn)一些高級模塊可實(shí)現(xiàn)一些 特殊的專門功

36、能。特殊的專門功能。如如A AD D和和D DA A轉(zhuǎn)換模塊等。轉(zhuǎn)換模塊等。 yuanqiProgrammable Logic Controller 3. PLC的內(nèi)存分配及的內(nèi)存分配及IO點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù) I I0 0繼電器區(qū)：繼電器區(qū)： I I0 0區(qū)的寄存器區(qū)的寄存器可直接與可直接與PLCPLC外部的輸外部的輸入、輸出端子傳遞信息，入、輸出端子傳遞信息，具有具有“繼電器繼電器”的功能，有自的功能，有自己的己的“線圈線圈”和和“觸點(diǎn)觸點(diǎn)”。故常稱為。故常稱為“I I0 0繼電器區(qū)繼電器區(qū)”。 內(nèi)部通用繼電器區(qū)：內(nèi)部通用繼電器區(qū)：只能在只能在PLCPLC內(nèi)部使用，內(nèi)部使用，其作用與中其作用與中 間繼

37、電器相似，在程序控制中可存放中間變量。間繼電器相似，在程序控制中可存放中間變量。 數(shù)據(jù)寄存器區(qū)數(shù)據(jù)寄存器區(qū) ：只能按字使用只能按字使用，不能按位使用。一般，不能按位使用。一般只用來只用來存放各種數(shù)據(jù)。存放各種數(shù)據(jù)。 特殊繼電器、寄存器區(qū)特殊繼電器、寄存器區(qū) ：被系統(tǒng)內(nèi)部占用被系統(tǒng)內(nèi)部占用，專門用于，專門用于某些特殊目的，一般某些特殊目的，一般不能由用戶任意占用不能由用戶任意占用。 系統(tǒng)寄存器區(qū)：用來系統(tǒng)寄存器區(qū)：用來存放各種重要信息和參數(shù)。存放各種重要信息和參數(shù)。通過用通過用戶程序，不能讀取和修改系統(tǒng)寄存器的內(nèi)容。戶程序，不能讀取和修改系統(tǒng)寄存器的內(nèi)容。 yuanqiProgrammable

38、Logic Controller 第四節(jié) PLC的分類及功能 1. PLC的分類的分類（1 1）按結(jié)構(gòu)形式分類）按結(jié)構(gòu)形式分類整體式整體式模塊式模塊式 （2 2）按功能分類）按功能分類低檔機(jī)低檔機(jī)中檔機(jī)中檔機(jī) 高檔機(jī)高檔機(jī) 分分 類類I0點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)程序容量程序容量超小型機(jī)超小型機(jī)64點(diǎn)以內(nèi)點(diǎn)以內(nèi)2561000字節(jié)字節(jié)小型機(jī)小型機(jī)6425613.6K字節(jié)字節(jié)中型機(jī)中型機(jī)25620483.613K字節(jié)字節(jié)大型機(jī)大型機(jī)2048以上以上13K字節(jié)以上字節(jié)以上（3 3）按）按I IO O點(diǎn)數(shù)和程序容量分類（見上表）點(diǎn)數(shù)和程序容量分類（見上表）yuanqiProgrammable Logic Control

39、ler 2. PLC的主要功能的主要功能 （1）條件控制功能）條件控制功能 （2）定時(shí)計(jì)數(shù)控制功能定時(shí)計(jì)數(shù)控制功能 （3）數(shù)據(jù)處理功能）數(shù)據(jù)處理功能 （4）步進(jìn)控制功能）步進(jìn)控制功能 （5）A AD D與與D DA A轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換功能 （6）運(yùn)動(dòng)控制功能）運(yùn)動(dòng)控制功能 （7）過程控制功能）過程控制功能 （8）擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能 （9 9）遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程I0功能功能 （10）通信聯(lián)網(wǎng)功能）通信聯(lián)網(wǎng)功能 （11）監(jiān)控功能）監(jiān)控功能 yuanqiProgrammable Logic Controller 第五節(jié) PLC的特點(diǎn)、應(yīng)用場合和發(fā)展趨勢 1.PLC1.PLC的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn) (1)(1)可靠性高

40、、抗干擾能力強(qiáng)。可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。主要有以下幾個(gè)方面：主要有以下幾個(gè)方面： 隔離隔離( (采用光電耦合器采用光電耦合器 ) )濾波濾波 對對PLC的內(nèi)部電源采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措的內(nèi)部電源采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施。施。 設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、Watchdog等電等電路。路。 利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測。作環(huán)境和故障檢測。yuanqiProgrammable Logic Controller 對用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份。對用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份。 采用密

41、封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)。采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)。 以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)。依賴于機(jī)械觸點(diǎn)。采用循環(huán)掃描的工作方采用循環(huán)掃描的工作方式，式，也提高了抗干擾能力。也提高了抗干擾能力。 yuanqiProgrammable Logic Controller(2)(2)可實(shí)現(xiàn)三電一體化可實(shí)現(xiàn)三電一體化 將電控將電控( (邏輯控制邏輯控制) )、電儀、電儀( (過程控制過程控制) )和電結(jié)和電結(jié)( (運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制) )集于一體，可以方便、集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控靈活地組合成各種不同規(guī)模和要

42、求的控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。 (3)(3)編程簡單、使用方便、柔性好編程簡單、使用方便、柔性好(4)(4)體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低yuanqiProgrammable Logic Controller 2.PLC2.PLC的應(yīng)用場合的應(yīng)用場合(1)(1)邏輯控制邏輯控制 ：可取代傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)和順：可取代傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)和順序控制器。如各種機(jī)床、自動(dòng)電梯、裝配生序控制器。如各種機(jī)床、自動(dòng)電梯、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線、運(yùn)輸和檢測等的控制。產(chǎn)線、電鍍流水線、運(yùn)輸和檢測等的控制。 (2)(2)運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制 ：可用于精密金屬切削機(jī)床、：可用于精密金屬切削機(jī)床、機(jī)械手、機(jī)器人等設(shè)備的控制。機(jī)械手、機(jī)器人等設(shè)備的控制。 (3)(3)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 yuanqiProgrammable Logic Controller(4) 過程控制過程控制 ：通過配用：通過配用AD、DA轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換模塊及智能模塊及智能PID模塊實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的模塊實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、速度等連續(xù)變化的模溫度、壓力、流量、速度等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。擬量進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。(5) 多級控制多級控制 ：利用利用PLC的網(wǎng)絡(luò)通信功能模的網(wǎng)絡(luò)