第5章可編程序控制器及其工作原理修改后

1、第五章第五章 可編程序控制器可編程序控制器及其工作原理及其工作原理本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：第六節(jié)可編程序控制器的主要性能指標(biāo)第六節(jié)可編程序控制器的主要性能指標(biāo)第五節(jié)可編程序控制器的工作原理第五節(jié)可編程序控制器的工作原理第四節(jié)可編程序控制器的軟件組成第四節(jié)可編程序控制器的軟件組成第三節(jié)可編程序控制器的硬件組成第三節(jié)可編程序控制器的硬件組成第二節(jié)第二節(jié) PLC控制與繼電器控制的比較控制與繼電器控制的比較第一節(jié)第一節(jié) 可編程序控制器概述可編程序控制器概述第一節(jié)第一節(jié) 可編程序控制器概述可編程序控制器概述一、可編程序控制器的產(chǎn)生與發(fā)展一、可編程序控制器的產(chǎn)生與發(fā)展（一）可編程序控制器的產(chǎn)生（一）可

2、編程序控制器的產(chǎn)生（二）可編程序控制器的發(fā)展（二）可編程序控制器的發(fā)展20世紀(jì)世紀(jì)20年代出現(xiàn)了繼電接觸器控制系統(tǒng)，在工業(yè)控年代出現(xiàn)了繼電接觸器控制系統(tǒng)，在工業(yè)控制中一直占有主導(dǎo)地位。但也存在著設(shè)備體積大、動(dòng)制中一直占有主導(dǎo)地位。但也存在著設(shè)備體積大、動(dòng)作速度慢、功能少作速度慢、功能少 而固定、可靠性差、難于實(shí)現(xiàn)較而固定、可靠性差、難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制的缺點(diǎn)。特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)復(fù)雜的控制的缺點(diǎn)。特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系成的系 統(tǒng)，接線繁雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時(shí)，原有的統(tǒng)，接線繁雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，缺乏通用性和靈活性。接線和控制盤就要更換，缺乏通用性

3、和靈活性。 1968年美國最大的汽車制造商年美國最大的汽車制造商美國通用汽車公司美國通用汽車公司(GM)公開招公開招標(biāo)標(biāo), 從用戶角度提出了新從用戶角度提出了新 一代控制器應(yīng)具備的十大條件，引起一代控制器應(yīng)具備的十大條件，引起了開發(fā)熱潮。這十大條件中比較主要的是：編程方便，可現(xiàn)場了開發(fā)熱潮。這十大條件中比較主要的是：編程方便，可現(xiàn)場修改程序；維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控修改程序；維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制盤；數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；制裝置；體積小于繼電器控制盤；數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；成本可與繼電器控制盤競爭；擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最成

4、本可與繼電器控制盤競爭；擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最 少。這些少。這些要求實(shí)際上提出了將繼電接觸器的簡單易懂、使用方便、價(jià)格要求實(shí)際上提出了將繼電接觸器的簡單易懂、使用方便、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)的功能完善、通用性、靈活性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)低的優(yōu)點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)的功能完善、通用性、靈活性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，將繼電接觸器控制的硬連線邏輯變?yōu)橛?jì)算合起來，將繼電接觸器控制的硬連線邏輯變?yōu)橛?jì)算 機(jī)的軟件機(jī)的軟件邏輯編程的設(shè)想，采取程序修改方式改變控制功能，這是從接邏輯編程的設(shè)想，采取程序修改方式改變控制功能，這是從接線邏輯向存儲(chǔ)邏輯進(jìn)步的重要標(biāo)志，是由接線程序控制向存儲(chǔ)線邏輯向存儲(chǔ)邏輯進(jìn)步的重要標(biāo)志，是由接線程序控制向存儲(chǔ)程

5、序控制的轉(zhuǎn)變。程序控制的轉(zhuǎn)變。1969年，年，美國數(shù)字設(shè)備公司美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了第一臺(tái)可研制出了第一臺(tái)可編程序控制器編程序控制器PDP-14，并在，并在GM 公司汽車生產(chǎn)線上公司汽車生產(chǎn)線上試用成功，并取得了滿意的效果，可編程序控制器由試用成功，并取得了滿意的效果，可編程序控制器由此誕生。此誕生。國外工業(yè)界在國外工業(yè)界在1980年正式命名為可編程序控制器年正式命名為可編程序控制器(Programmable Logic Controller)，縮寫為，縮寫為PC。但由。但由于他和個(gè)人計(jì)算機(jī)于他和個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱容易混的簡稱容易混淆，仍把可編程

6、序控制器縮寫為淆，仍把可編程序控制器縮寫為PLC。二、可編程序控制器的用途與特點(diǎn)二、可編程序控制器的用途與特點(diǎn)（一）可編程序控制器的用途（一）可編程序控制器的用途PLC的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型：的應(yīng)用通常可分為五種類型： 順序控制順序控制 運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制 閉環(huán)過程控制閉環(huán)過程控制 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 通信和聯(lián)網(wǎng)通信和聯(lián)網(wǎng) （二）可編程序控制器的特點(diǎn)（二）可編程序控制器的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活編程方便，易于使用編程方便，易于使用 功能完善，擴(kuò)展能力強(qiáng)功能完善，擴(kuò)展能力強(qiáng) PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)

7、試方便控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便維修方便，維修工作量小維修方便，維修工作量小 PLC具有完善的自診具有完善的自診斷，履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能。斷，履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能。體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 。三、可編程序控制器的分類三、可編程序控制器的分類（一）按（一）按IO點(diǎn)數(shù)容量分類點(diǎn)數(shù)容量分類1小型機(jī)小型機(jī)其輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在其輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)器容量在器容量在4K字以下字以下 2中型機(jī)中型機(jī)中型機(jī)中型機(jī)PLC的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在2562048點(diǎn)之間，點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到用戶程序

8、存儲(chǔ)器容量達(dá)到28K字。字。 3大型機(jī)大型機(jī)輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到容量達(dá)到816K字字 （二）按結(jié)構(gòu)形式分（二）按結(jié)構(gòu)形式分1整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)的整體式結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理單元是將中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、輸人單元、輸出單元、電源、通信端口、輸人單元、輸出單元、電源、通信端口、IO擴(kuò)展擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的的IO擴(kuò)展單元等通過擴(kuò)展電纜與主機(jī)上的擴(kuò)展端擴(kuò)展單元等通過擴(kuò)展電纜與主機(jī)上的擴(kuò)展端口相連，以構(gòu)成口相連，以構(gòu)成PLC

9、不同配置與主機(jī)配合使用。整不同配置與主機(jī)配合使用。整體式結(jié)構(gòu)的體式結(jié)構(gòu)的PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝方便。小型機(jī)常采用這種結(jié)構(gòu)。方便。小型機(jī)常采用這種結(jié)構(gòu)。 整體式整體式PLC組成示意圖組成示意圖2組合式結(jié)構(gòu)組合式結(jié)構(gòu)組合式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的組合式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的PLC是將是將CPU、輸入單元、輸入單元、輸出單元、電源單元、智能輸出單元、電源單元、智能IO單元、通信單元等單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊可以插在帶分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊可以插在帶有總線的底板上。裝有有總線的底板上。裝有CPU的模塊稱為的模塊稱為CPU模塊，模塊，其他稱

10、為擴(kuò)展模塊。組合式的特點(diǎn)是配置靈活，輸其他稱為擴(kuò)展模塊。組合式的特點(diǎn)是配置靈活，輸入接點(diǎn)、輸出接點(diǎn)的數(shù)量可以自由選擇，各種功能入接點(diǎn)、輸出接點(diǎn)的數(shù)量可以自由選擇，各種功能模塊可以依需要靈活配置。大、中型模塊可以依需要靈活配置。大、中型PLC常用組合常用組合式結(jié)構(gòu)。式結(jié)構(gòu)。 組合式組合式PLC組成示意圖組成示意圖 繼電器控制為繼電器控制為接線接線程序控制，它是由分立元件程序控制，它是由分立元件(繼電器、繼電器、接觸器、電子元件等接觸器、電子元件等)用導(dǎo)線連接起來加以實(shí)現(xiàn)的。它用導(dǎo)線連接起來加以實(shí)現(xiàn)的。它的程序就在的程序就在接線接線之中。對(duì)于控制程序的修改必須通過之中。對(duì)于控制程序的修改必須通過改

11、變接線來實(shí)現(xiàn)。改變接線來實(shí)現(xiàn)。 PLC控制為控制為存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序控制，其工作程序存放在存儲(chǔ)器控制，其工作程序存放在存儲(chǔ)器中，系統(tǒng)要完成的控制任務(wù)是通過存儲(chǔ)器中的中，系統(tǒng)要完成的控制任務(wù)是通過存儲(chǔ)器中的程序程序來來實(shí)現(xiàn)的。其程序是由程序語言來表達(dá)的?？刂瞥绦虻膶?shí)現(xiàn)的。其程序是由程序語言來表達(dá)的?？刂瞥绦虻男薷牟恍枰淖冃薷牟恍枰淖働LC的內(nèi)接線的內(nèi)接線(即硬件即硬件)，只要通過編，只要通過編程器來改變存儲(chǔ)器中某些語句的內(nèi)容就可實(shí)現(xiàn)。程器來改變存儲(chǔ)器中某些語句的內(nèi)容就可實(shí)現(xiàn)。第二節(jié)第二節(jié) PLC控制與繼電器控制的比較控制與繼電器控制的比較一、系統(tǒng)框圖的比較一、系統(tǒng)框圖的比較 繼繼電電器器控控制

12、制系系統(tǒng)統(tǒng)框框圖圖 PLC控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)框框圖圖可以看出，可以看出，PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)基本相同，其差別僅在于其繼電器控制系統(tǒng)基本相同，其差別僅在于其控制部分控制部分。繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)是用硬接線將許多繼電器按一定方式是用硬接線將許多繼電器按一定方式連接起來完成邏輯功能，所以其邏輯功能不能靈活改連接起來完成邏輯功能，所以其邏輯功能不能靈活改變，并且接線復(fù)雜，故障點(diǎn)多。變，并且接線復(fù)雜，故障點(diǎn)多。而而PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是通是通過存放在存儲(chǔ)器中的用戶程序來完成控制功能，由用過存放在存儲(chǔ)器中的用戶程序來完成控制功能，由用

13、戶程序代替了繼電器控制電路，使其不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯戶程序代替了繼電器控制電路，使其不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，還具有數(shù)值運(yùn)算及過程控制等復(fù)雜控制功能。運(yùn)算，還具有數(shù)值運(yùn)算及過程控制等復(fù)雜控制功能。由于由于PLC采用軟件實(shí)現(xiàn)控制功能，因此可以靈活、方采用軟件實(shí)現(xiàn)控制功能，因此可以靈活、方便的通過用戶程序的改變來實(shí)現(xiàn)控制功能的改變。便的通過用戶程序的改變來實(shí)現(xiàn)控制功能的改變。接觸器控制電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)控制電路接觸器控制電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)控制電路二、二、PLC的等效電路圖的等效電路圖PLC控制系統(tǒng)等效電路圖控制系統(tǒng)等效電路圖PLC的等效電路由三部分組成：的等效電路由三部分組成： 收集被控設(shè)備收集被控設(shè)備(開關(guān)、按鈕、

14、傳感器等開關(guān)、按鈕、傳感器等)的信息或操作命令的輸入部分；運(yùn)算、處理來自輸入部分信息的內(nèi)部控的信息或操作命令的輸入部分；運(yùn)算、處理來自輸入部分信息的內(nèi)部控制電路；驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載的輸出部分。制電路；驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載的輸出部分。圖中的繼電器不是實(shí)際的繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器圖中的繼電器不是實(shí)際的繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器中的每一位觸發(fā)器。該位觸發(fā)器為中的每一位觸發(fā)器。該位觸發(fā)器為1態(tài)，相當(dāng)于繼電器態(tài)，相當(dāng)于繼電器接通；該位觸發(fā)器為接通；該位觸發(fā)器為0態(tài)，相當(dāng)于該繼電器斷開。因此，態(tài)，相當(dāng)于該繼電器斷開。因此，這些繼電器在這些繼電器在PLC中也稱軟繼電器。中也稱軟繼電器。第三節(jié)第三節(jié) 可編程序控制器的硬件組

15、成可編程序控制器的硬件組成一、中央處理器（一、中央處理器（CPU）二、存儲(chǔ)器二、存儲(chǔ)器三、輸入、輸出接口三、輸入、輸出接口 輸入、輸出接口是輸入、輸出接口是PLC與外界連接的接口。與外界連接的接口。輸入接口輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是用來接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸入信號(hào)開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變換器等傳來另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變換器等傳來的的模擬量輸入信號(hào)模擬量輸入信號(hào)

16、。輸出接口輸出接口用來連接被控對(duì)象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、用來連接被控對(duì)象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥(模擬量模擬量)、調(diào)速裝置、調(diào)速裝置(模擬量模擬量)等。等。 輸入、輸出接口有數(shù)字量輸入、輸出接口有數(shù)字量(包括開關(guān)量包括開關(guān)量)輸入、輸出和輸入、輸出和模擬量輸入、輸出兩種形式。數(shù)字量輸入、輸出接口模擬量輸入、輸出兩種形式。數(shù)字量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場的數(shù)字信號(hào)與的作用是將外部控制現(xiàn)場的數(shù)字信號(hào)與PLC內(nèi)部信號(hào)內(nèi)部信號(hào)的電平相互轉(zhuǎn)換；而模擬量輸入、輸出接口作用是將的電平相互轉(zhuǎn)換；而模擬量輸入、輸出接口作用是將外部控制現(xiàn)場的模擬信號(hào)與外

17、部控制現(xiàn)場的模擬信號(hào)與PLC內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)相互內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換。輸入、輸出接口一般都具有轉(zhuǎn)換。輸入、輸出接口一般都具有光電隔離光電隔離和和濾波濾波，其作用是把其作用是把PLC與外部電路隔離開，以提高與外部電路隔離開，以提高PLC的抗的抗干擾能力。干擾能力。 通常通常PLC的開關(guān)量輸入接口按使用的電源不同有三種類型：的開關(guān)量輸入接口按使用的電源不同有三種類型：直直流流1224V輸入接口；交流輸入接口；交流100120V或或200240V輸入接口；輸入接口；交直流交直流(ACDC)12-24V輸入接口。輸入接口。輸入開關(guān)可以是無源觸點(diǎn)或傳感器的集電極開路的晶體管。輸入開關(guān)可以是無源觸點(diǎn)或傳感

18、器的集電極開路的晶體管。PLC開關(guān)量輸出接口按輸出開關(guān)器件種類不同常有三種形式：開關(guān)量輸出接口按輸出開關(guān)器件種類不同常有三種形式： 第一種是第一種是繼電器輸出型繼電器輸出型，CPU輸出時(shí)接通或斷開繼電器的輸出時(shí)接通或斷開繼電器的線圈，使繼電器觸點(diǎn)閉合或斷開，再去控制外部電路的通斷；線圈，使繼電器觸點(diǎn)閉合或斷開，再去控制外部電路的通斷； 第二種是第二種是晶體管輸出型晶體管輸出型，通過光耦合使開關(guān)晶體管截止或飽，通過光耦合使開關(guān)晶體管截止或飽和導(dǎo)通以控制外部電路；和導(dǎo)通以控制外部電路； 第三種是第三種是雙向晶閘管輸出型雙向晶閘管輸出型，采用的是光觸發(fā)型雙向晶閘管，采用的是光觸發(fā)型雙向晶閘管，按照負(fù)

19、載使用電源不同，分為直流輸出接口、交流輸出接口按照負(fù)載使用電源不同，分為直流輸出接口、交流輸出接口和交直流輸出接口。和交直流輸出接口。（一）開關(guān)量輸入接口電路（一）開關(guān)量輸入接口電路開關(guān)量輸入接口是把現(xiàn)場各種開關(guān)信號(hào)變成開關(guān)量輸入接口是把現(xiàn)場各種開關(guān)信號(hào)變成PLC內(nèi)部處理內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 直流輸入接口電路直流輸入接口電路1直流輸入接口電路直流輸入接口電路2交流輸入接口電路交流輸入接口電路交流輸入接口電路交流輸入接口電路 3、交、直流輸入接口電路、交、直流輸入接口電路 交、直流輸入接口電路交、直流輸入接口電路開關(guān)量輸出接口是把開關(guān)量輸出接口是把PLC的內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行的內(nèi)部

20、信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種開關(guān)信號(hào)。機(jī)構(gòu)的各種開關(guān)信號(hào)。 在開關(guān)量輸出接口中，晶體管輸出型的接口只能帶在開關(guān)量輸出接口中，晶體管輸出型的接口只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出接口。直流負(fù)載，屬于直流輸出接口。 晶閘管輸出型的接口只能帶交流負(fù)載，屬于交流輸晶閘管輸出型的接口只能帶交流負(fù)載，屬于交流輸出接口。出接口。 繼電器輸出型的接口可帶直流負(fù)載也可帶交流負(fù)載，繼電器輸出型的接口可帶直流負(fù)載也可帶交流負(fù)載，屬于交直流輸出接口。屬于交直流輸出接口。（二）開關(guān)量輸出接口電路（二）開關(guān)量輸出接口電路1晶體管輸出接口電路晶體管輸出接口電路晶體管輸出接口電路晶體管輸出接口電路2晶閘管輸出接口電路晶閘管輸出接口

21、電路晶閘管輸出接口電路晶閘管輸出接口電路3繼電器輸出接口電路繼電器輸出接口電路 繼電器輸出接口電路繼電器輸出接口電路PLC一般使用一般使用220V單相交流電源，電源部件將交流單相交流電源，電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成中央處理器、存儲(chǔ)器等電路工作所需的電轉(zhuǎn)換成中央處理器、存儲(chǔ)器等電路工作所需的直流直流電電，保證，保證PLC的正常工作。的正常工作。對(duì)于小型整體式可編程控制器對(duì)于小型整體式可編程控制器內(nèi)部有一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電內(nèi)部有一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源源，此電源一方面可為，此電源一方面可為CPU、IO單元及擴(kuò)展單元單元及擴(kuò)展單元提供直流提供直流5V工作電源，另一方面可為外部輸入元件工作電源，另一方面可為外部輸入元件

22、提供直流提供直流24V電源。電源。電源部件的位置有多種，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的電源部件的位置有多種，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的PLC，電，電源通常封裝在機(jī)箱源通常封裝在機(jī)箱內(nèi)部內(nèi)部；對(duì)于組合式；對(duì)于組合式PLC，有的采用，有的采用單獨(dú)單獨(dú)電源模塊，有的將電源與電源模塊，有的將電源與CPU封裝封裝到一個(gè)模塊中。到一個(gè)模塊中。四、電源四、電源 擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元與基本單元相連，使擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元與基本單元相連，使PLC的的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。 五、擴(kuò)展接口五、擴(kuò)展接口六、通信接口六、通信接口PLC配有多種通信接口。配有多種通信接口。PLC通過這

23、些通過這些 通信接口可以通信接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)及其他的與監(jiān)視器、打印機(jī)及其他的PLC或計(jì)算機(jī)相連?；蛴?jì)算機(jī)相連。七、智能七、智能IO接口接口八、編程工具八、編程工具九、智能單元九、智能單元十、其他部件十、其他部件第四節(jié)第四節(jié) 可編程序控制器的軟件組成可編程序控制器的軟件組成（三）標(biāo)準(zhǔn)程序模塊及系統(tǒng)調(diào)用程序（三）標(biāo)準(zhǔn)程序模塊及系統(tǒng)調(diào)用程序一、系統(tǒng)程序一、系統(tǒng)程序（一）系統(tǒng)管理程序（一）系統(tǒng)管理程序（二）用戶指令解釋程序（二）用戶指令解釋程序用戶程序即應(yīng)用程序，是可編程控制器的使用者針對(duì)用戶程序即應(yīng)用程序，是可編程控制器的使用者針對(duì)具體控制對(duì)象編制的應(yīng)用程序。根據(jù)不同控制要求編具體控制對(duì)象編

24、制的應(yīng)用程序。根據(jù)不同控制要求編制不同的程序，相當(dāng)于改變可編程控制器的用途，也制不同的程序，相當(dāng)于改變可編程控制器的用途，也相當(dāng)于繼電接觸器控制設(shè)備的硬接線線路進(jìn)行重設(shè)計(jì)相當(dāng)于繼電接觸器控制設(shè)備的硬接線線路進(jìn)行重設(shè)計(jì)和重接線，這就是所謂的和重接線，這就是所謂的“可編程序可編程序”。程序既可由。程序既可由編程器方便地送入編程器方便地送入PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，也能通過它內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，也能通過它方便地讀出、檢查與修改。方便地讀出、檢查與修改。二、用戶程序二、用戶程序參與參與PLC應(yīng)用程序編制的是其內(nèi)部代表編程器件的存應(yīng)用程序編制的是其內(nèi)部代表編程器件的存儲(chǔ)器，俗稱儲(chǔ)器，俗稱“軟繼電器軟繼電器”，或

25、稱編程，或稱編程“軟元件軟元件”。PLC中設(shè)有大量的編程中設(shè)有大量的編程“軟元件軟元件”，這些，這些“軟元件軟元件”依編程功能分為輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、依編程功能分為輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。由于計(jì)數(shù)器等。由于“軟繼電器軟繼電器”實(shí)質(zhì)為存儲(chǔ)單元，取用實(shí)質(zhì)為存儲(chǔ)單元，取用他們的常開、常閉觸點(diǎn)實(shí)質(zhì)上為讀取存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，他們的常開、常閉觸點(diǎn)實(shí)質(zhì)上為讀取存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，所以可以認(rèn)為一個(gè)繼電器帶有無數(shù)多個(gè)常開、常閉觸所以可以認(rèn)為一個(gè)繼電器帶有無數(shù)多個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)。點(diǎn)。 PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。程序

26、的需要。PLC提供的編程語言通常有三種：提供的編程語言通常有三種：梯形梯形圖圖(LAD)、指令表、指令表(STL)和順序功能流程圖和順序功能流程圖(SFC)。 梯形圖編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)梯形圖編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。他的許多圖形符號(hào)與繼電器控制系統(tǒng)上演變而來的。他的許多圖形符號(hào)與繼電器控制系統(tǒng)電路圖有對(duì)應(yīng)關(guān)系。電路圖有對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種編程語言繼承傳統(tǒng)繼電器控這種編程語言繼承傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出制系統(tǒng)中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，使得程序直觀易讀，具有形象實(shí)用的特點(diǎn)，因形式，使得程序直觀易讀，具有形

27、象實(shí)用的特點(diǎn)，因此應(yīng)用最為廣泛。此應(yīng)用最為廣泛。 PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)電路圖的基礎(chǔ)思想是的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)電路圖的基礎(chǔ)思想是一致的，一致的，只是只是PLC在編程中使用的繼電器、定時(shí)器、在編程中使用的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的功能都是由軟件實(shí)現(xiàn)的。計(jì)數(shù)器等的功能都是由軟件實(shí)現(xiàn)的。（一）梯形圖（一）梯形圖（LAD）編程）編程符號(hào)對(duì)照符號(hào)對(duì)照 圖圖5-14 典型梯形圖示意典型梯形圖示意 典型的梯形圖示意圖典型的梯形圖示意圖 PLC PLC梯形圖的一個(gè)關(guān)鍵概念是梯形圖的一個(gè)關(guān)鍵概念是“能流能流”，是一種假想，是一種假想的的“能量流能量流”。如圖。如圖5 51414中，把左邊的母線假設(shè)為

28、電中，把左邊的母線假設(shè)為電源源“火線火線”，而把右邊的母線，而把右邊的母線( (虛線所示虛線所示) )假想為電源假想為電源“零線零線”。如果有。如果有“能流能流”從左至右流向線圈，則線從左至右流向線圈，則線圈圈被激勵(lì)被激勵(lì)。如沒有。如沒有“能流能流”則線圈未被激勵(lì)。則線圈未被激勵(lì)。 “能流能流”可以通過被激勵(lì)可以通過被激勵(lì)(ON)的常開接點(diǎn)和未被激勵(lì)的常開接點(diǎn)和未被激勵(lì)(OFF)的常閉接點(diǎn)自左向右流，也可以通過并聯(lián)接點(diǎn)中的一個(gè)接的常閉接點(diǎn)自左向右流，也可以通過并聯(lián)接點(diǎn)中的一個(gè)接點(diǎn)流向右邊。點(diǎn)流向右邊?！澳芰髂芰鳌痹谌魏螘r(shí)候都不會(huì)通過接點(diǎn)自右向在任何時(shí)候都不會(huì)通過接點(diǎn)自右向左流。左流。圖圖5一一

29、14中，當(dāng)中，當(dāng)A、B、C接點(diǎn)都接通后，線圈接點(diǎn)都接通后，線圈Y1才才能接通能接通(被激勵(lì)被激勵(lì))，只要一個(gè)接點(diǎn)不接通，線圈就不會(huì)接通；，只要一個(gè)接點(diǎn)不接通，線圈就不會(huì)接通；而而D、E、F接點(diǎn)中任何一個(gè)接通，線圈接點(diǎn)中任何一個(gè)接通，線圈Y2就被激勵(lì)。就被激勵(lì)。 實(shí)際上并不存在這種實(shí)際上并不存在這種“能流能流”。（二）指令表（二）指令表（STL）編程）編程指令表編程舉例指令表編程舉例 a）梯形圖）梯形圖 b）指令表）指令表（三）狀態(tài)流程圖（功能圖）編程（三）狀態(tài)流程圖（功能圖）編程 鉆孔順序的狀態(tài)流程圖鉆孔順序的狀態(tài)流程圖三、可編程序控制器的程序結(jié)構(gòu)三、可編程序控制器的程序結(jié)構(gòu)（一）用戶程序（一

30、）用戶程序（二）數(shù)據(jù)塊（二）數(shù)據(jù)塊（三）參數(shù)塊（三）參數(shù)塊第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理一、可編程序控制器的工作方式與運(yùn)行框圖一、可編程序控制器的工作方式與運(yùn)行框圖圖圖5-17 繼電接觸器控制與繼電接觸器控制與PLC控制方式比較控制方式比較a）繼電接觸器控制系統(tǒng)控制）繼電接觸器控制系統(tǒng)控制第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理一、可編程序控制器的工作方式與運(yùn)行框圖一、可編程序控制器的工作方式與運(yùn)行框圖圖圖5-17 繼電接觸器控制與繼電接觸器控制與PLC控制方式比較控制方式比較b）PLC控制梯形圖控制梯形圖 PLC工作的全過程可分為三部分。

31、工作的全過程可分為三部分。 第一部分是上電處理。第一部分是上電處理。機(jī)器上電后對(duì)機(jī)器上電后對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化，系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化，IO模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。其他初始化處理等。第二部分是掃描過程。第二部分是掃描過程。PLC上電處理完成上電處理完成后進(jìn)入掃描工作過程。先完成輸入處理，后進(jìn)入掃描工作過程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng)CPU處于處于STOP停止方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。停止方

32、式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng)當(dāng)CPU處于處于RUN運(yùn)行方式時(shí)，還要完成用運(yùn)行方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。診斷檢查。PLC工工作作過過程程 第三部分是出錯(cuò)處理第三部分是出錯(cuò)處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定檢查，確定PLC自身的動(dòng)作是否正常，如自身的動(dòng)作是否正常，如CPU、電池電、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、壓、程序存儲(chǔ)器、IO、通信等是否正?；虺鲥e(cuò)。如檢、通信等是否正?；虺鲥e(cuò)。如檢查出異常時(shí)，查出異常時(shí)，CPU面板上的面板上的LED及異常繼電器會(huì)接通，及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU被強(qiáng)制為被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描停止。方式，所有的掃描停止。 PLC的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式，每一次掃描所用的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式，每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期。的時(shí)間稱為掃描周期。CPU從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描