PLC編程與安裝調(diào)試課件 模塊一 走進(jìn)工業(yè)計(jì)算機(jī)PLC時(shí)代 任務(wù)一認(rèn)識PLC

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試模塊一

走進(jìn)工業(yè)計(jì)算機(jī)PLC時(shí)代任務(wù)一

認(rèn)

識PLC思維導(dǎo)圖任務(wù)一

認(rèn)識PLC二、PLC的主要特點(diǎn)和應(yīng)用一、PLC的定義和產(chǎn)生三、PLC的分類四、PLC的結(jié)構(gòu)五、PLC的基本工作原理六、PLC的面板評價(jià)總結(jié)知識拓展任務(wù)實(shí)施確定任務(wù)實(shí)施方案知識導(dǎo)圖任務(wù)描述知識準(zhǔn)備收集信息知識導(dǎo)圖任務(wù)描述

一名技術(shù)工人正在維護(hù)自動(dòng)化生產(chǎn)線，設(shè)備使用了三菱PLC。根據(jù)設(shè)備維護(hù)要求，需要觀察了解PLC的工作狀態(tài)及PLC的輸入輸出是否正常。如果你是技術(shù)工人，應(yīng)該如何對PLC進(jìn)行觀察處理呢？知識準(zhǔn)備一PLC的定義和產(chǎn)生

PLC是可編程邏輯控制器的縮寫，國際電工委員會（IEC）在其頒布的可編程邏輯控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中給PLC做了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的命令，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。PLC將傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制設(shè)備之一，成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（PLCCAD/CAM機(jī)器人）之一。知識準(zhǔn)備一PLC的定義和產(chǎn)生

20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造工業(yè)競爭異常激烈。為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要、降低成本、縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，美國通用汽車公司（GM公司）在1968年提出了招標(biāo)開發(fā)研制新型順序邏輯控制裝置的十條要求，即有名的十條招標(biāo)指標(biāo)：1.編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序。

2.維護(hù)方便，各部件最好是插件式的裝置。3.可靠性高于繼電器控制柜。

4.體積小于繼電器控制柜。5.可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)。

6.在成本上可與繼電器控制柜競爭。7.輸入可以是交流115v（注：美國電網(wǎng)電壓為110v）。

8.輸出為交流115v、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥。9.具有靈活的擴(kuò)展能力，在擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)只需要做很少的變更。10.用戶程序存儲容量至少能擴(kuò)展到4KB（根據(jù)當(dāng)時(shí)汽車裝配過程的要求提出的）。知識準(zhǔn)備一PLC的定義和產(chǎn)生

從這些指標(biāo)看，GM公司希望研制出一種控制裝置，在汽車生產(chǎn)流水線在汽車型號不斷翻新的同時(shí)，盡可能減少重新設(shè)計(jì)繼電-接觸器控制系統(tǒng)和重新接線的工作；設(shè)想把計(jì)算機(jī)的靈活、通用、功能完備等優(yōu)點(diǎn)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，研制成一種通用的控制裝置；將計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便的使用。它也反映了自動(dòng)化工業(yè)及其他各類制造工業(yè)用戶的要求和愿望。知識準(zhǔn)備一PLC的定義和產(chǎn)生

1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DCE公司）根據(jù)十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)的要求，研制出世界上第一臺可編程控制器，型號為PDP-14，在美國通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功。此后，這項(xiàng)新技術(shù)就迅速發(fā)展起來，日本和西歐國家通過引進(jìn)技術(shù)，也分別于1971年和1973年研制出自己的可編程控制器。此后，PLC裝置遍及全世界各發(fā)達(dá)國家的工業(yè)現(xiàn)場。目前，世界上有200多家PLC廠商，400多種PLC產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲和日本三個(gè)流派。各流派各具特色，比如日本主要發(fā)展中小型的PLC,其小型PLC性能先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜，在世界市場上占有重要地位。

我國PLC研制、生產(chǎn)和應(yīng)用的發(fā)展較快，尤其在應(yīng)用方面更為突出。在20世紀(jì)70年代末和80年代初，我國在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中，不斷拓展PLC的應(yīng)用領(lǐng)域，PLC的廣泛應(yīng)用對我國的工業(yè)自動(dòng)化水平的提高起到了巨大的作用。知識準(zhǔn)備一PLC的定義和產(chǎn)生

現(xiàn)代PLC的發(fā)展有兩個(gè)主要趨勢：其一是向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)和價(jià)格更低的微小型方面發(fā)展，主要表現(xiàn)在為了減小體積、降低成本、向高性能的整體型發(fā)展，在提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上產(chǎn)品的體積越來越小、功能越來越強(qiáng)；其二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、良好的兼容性和多功能方面發(fā)展，趨向于當(dāng)前工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(工控機(jī))的性能，主要表現(xiàn)在大中型PLC的高功能、大容量、智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng)，以便對大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合的自動(dòng)控制。總之，高功能、高速度、高集成度、容量大、體積小、成本低、通信聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，成為PLC發(fā)展的總趨勢。知識準(zhǔn)備二PLC的主要特點(diǎn)和應(yīng)用

（一）PLC的主要特點(diǎn)

1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

PLC本身采用了抗干擾能力強(qiáng)的微處理器作為CPU，電源采用多級濾波并采用集成穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，以適應(yīng)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)；輸入輸出采用光電隔離技術(shù)；工業(yè)應(yīng)用的PLC還采用了較多的屏蔽措施。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。由于采用了以上措施，使得PLC有很強(qiáng)的抗干擾能力，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

2.編程簡單易學(xué)

PLC的最大特點(diǎn)之一，就是采用易學(xué)易懂的梯形圖語言。這種編程方式既繼承了傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制電路的清晰直觀感，又考慮到了大多數(shù)技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣，即使沒有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的人也很容易學(xué)會，故很容易在廠礦企業(yè)中推廣使用。知識準(zhǔn)備二PLC的主要特點(diǎn)和應(yīng)用

3.使用維護(hù)方便

（1）硬件配置方便。（2）安裝方便。（3）使用方便。（4）維護(hù)方便。

4.體積小、質(zhì)量輕、功耗低

由于PLC是專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固，體積小巧，易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

5.設(shè)計(jì)施工周期短

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過修改程序改變生產(chǎn)過程成為可能。知識準(zhǔn)備二PLC的主要特點(diǎn)和應(yīng)用

（二）PLC的應(yīng)用在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石化、電力、機(jī)械制造、汽車制造、環(huán)保及娛樂等各行各業(yè)。其應(yīng)用可大致分為以下幾種類型。1.用于邏輯開關(guān)和順序控制邏輯開關(guān)和順序控制是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)，它取代傳統(tǒng)的繼電-接觸器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制。2.機(jī)械位移控制機(jī)械位移控制是指PLC使用專用的位移控制模塊來控制驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)控制。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械手、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。知識準(zhǔn)備二PLC的主要特點(diǎn)和應(yīng)用

3.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。4.用于組成多級控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的很快，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)生產(chǎn)過程的信息控制和管理。知識準(zhǔn)備二PLC的主要特點(diǎn)和應(yīng)用（三）PLC與繼電器控制系統(tǒng)之間的區(qū)別1.組成器件不同。PLC是“軟”繼電器、“軟”接點(diǎn)和“軟”線連接；繼電器控制主要采用“硬”器件、“硬”接點(diǎn)“硬”接線。2.觸點(diǎn)數(shù)量不同。PLC編程中無觸點(diǎn)數(shù)的限制；控制用的繼電器觸點(diǎn)數(shù)一般只有4～8對。3.實(shí)施控制的方法不同。PLC主要有軟件程序控制，而繼電器控制系統(tǒng)依靠硬件連線完成。4.體積大小不同。PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、連線少；繼電器控制系統(tǒng)體積大、連線多。知識準(zhǔn)備三PLC的分類

（一）按結(jié)構(gòu)形式分類整體式PLC:又稱單元式或箱體式。如圖所示，整體式PLC是將電源、CPU、I/O部件都集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格低。知識準(zhǔn)備三PLC的分類

模塊式PLC:將各部分以單獨(dú)的模塊分開，形成獨(dú)立單元，使用時(shí)可將這些單元模塊分別插入機(jī)架底板得插座上，如圖所示。特點(diǎn)是組裝靈活，便于擴(kuò)展，維修方便，可根據(jù)要求配置不同模塊以構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。一般大、中型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)，有的小型PLC也采用這種結(jié)構(gòu)。知識準(zhǔn)備三PLC的分類

（二）按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分類為適應(yīng)不同工業(yè)生產(chǎn)過程的應(yīng)用要求，可編程控制器能夠處理的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是不一樣的。按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的多少，可分為小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)等類型。1.I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)為小型PLC。2.I/O點(diǎn)數(shù)在256~1024為中型PLC。3.I/O點(diǎn)數(shù)大于1024為大型PLC。知識準(zhǔn)備三PLC的分類（三）按功能強(qiáng)弱分類1.低檔機(jī)具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能。2.中檔機(jī)除具有低檔機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、遠(yuǎn)程I/O、通信等功能。3.高檔機(jī)除具有中檔機(jī)的功能外，還有符號算術(shù)運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、二次方根運(yùn)算及其他特殊功能的函數(shù)運(yùn)算、表格功能等。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)PLC專為工業(yè)場合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由CPU、電源、存儲器、編程器和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)（一）中央處理器(CPU)CPU是整個(gè)PLC的核心，可編程控制器中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片式微處理器三種類型。（二）存儲器（Memory）PLC的存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器，提供用戶運(yùn)行的平臺。系統(tǒng)存儲器：存放系統(tǒng)管理程序，用只讀存儲器實(shí)現(xiàn)。用戶存儲器：存放用戶編制的控制程序，一般用RAM實(shí)現(xiàn)或固化到只讀存儲器中。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)（三）輸入/輸出接口電路1.作用：連接用戶輸入輸出設(shè)備和PLC控制器，將各輸入信號轉(zhuǎn)換成PLC標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC處理，再將處理好的輸出信號轉(zhuǎn)換成用戶設(shè)備所要求的信號驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O單元要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O單元一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。輸入/輸出接口電路分為模擬量輸入輸出接口、開關(guān)量輸入輸出接口（直流、交流及交直流）。用戶應(yīng)根據(jù)輸入輸出信號的類型選擇合適的輸入輸出接口。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)2.PLC的數(shù)字量輸入單元：數(shù)字量輸入單元中都有濾波電路和耦合隔離電路。濾波電路主要起抗干擾作用，耦合隔離電路主要起抗干擾和產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號的作用。通常情況下，輸入接口單元都使用PLC機(jī)內(nèi)的直流電源供電，而不需再外接電源。（1）直流輸入單元知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)（2）交流輸入單元（3）交、直流輸入單元知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)3.PLC的數(shù)字量輸出單元：輸出接口電路一般由CPU輸出電路和功率放大電路組成。PLC的輸出電路有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。開關(guān)量輸出端的負(fù)載電源一般由用戶提供，輸出電流一般不超過2A。（1）繼電器輸出單元繼電器輸出型為有觸點(diǎn)輸出方式，可用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的大功率直流負(fù)載或交流負(fù)載電路，負(fù)載電流約為2A(AC220V)，但其響應(yīng)時(shí)間長，動(dòng)作頻率低。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)（2）晶體管輸出單元晶體管輸出單元為無觸點(diǎn)輸出方式，常用于帶直流電源的小功率負(fù)載，負(fù)載電流約為0.5A（DC30V）。晶體管輸出接口的響應(yīng)速度快，動(dòng)作頻率高。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)（3）晶閘管輸出單元晶閘管輸出單元為無觸點(diǎn)輸出方式，常用于帶交流電源的大功率負(fù)載，負(fù)載電流約為1A（AC220V）。晶閘管輸出接口的響應(yīng)速度快，動(dòng)作頻率高。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)（四）電源PLC的供電電源一般是市電，也有用直流24V電源供電的。PLC配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)（五）編程器編程器是PLC最重要的外部設(shè)備。利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲器接插口等部件組成。專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)(六)輸入/輸出擴(kuò)展單元I/O擴(kuò)展接口用于連接擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）。知識準(zhǔn)備四PLC的結(jié)構(gòu)(七)外部設(shè)備接口此接口可將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。PLC與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它PLC連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？刂?。與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。而遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理（一）基本工作模式PLC有運(yùn)行模式和停止模式。1.運(yùn)行模式：分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個(gè)階段。2.停止模式:處于停止工作模式時(shí)，PLC只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理（二）PLC工作過程PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，執(zhí)行用戶程序。1.初始化處理階段：這一階段完成的任務(wù)是開機(jī)清零。PLC的輸入端子不是直接與基本單元相連的，其輸入／輸出信號都是首先存在輸入／輸出暫存器，PLC的CPU對輸入／輸出狀態(tài)的詢問是針對輸入／輸出暫存器而言的。開機(jī)后CPU首先使輸入暫存器清零，然后進(jìn)行自診斷。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常以后，進(jìn)入下一工作階段。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理2.輸入處理階段:輸入處理也叫輸入采樣。在處理輸入信號階段，CPU對輸入端進(jìn)行掃描，將獲得的各個(gè)輸入端子的信號送到輸入暫存器存放。在同一掃描周期內(nèi)，某個(gè)輸入端的信號在輸入暫存器中一直保持不變。不會再受到各個(gè)輸入端子上信號變化的影響，因此不能造成運(yùn)算結(jié)果的混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理3.程序處理階段：CPU工作進(jìn)入到第三個(gè)階段，進(jìn)行用戶程序的處理，對用戶程序進(jìn)行從上到下（從第0000句到結(jié)束語句）依次掃描，并根據(jù)輸入暫存器的輸入信號和有關(guān)指令進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將結(jié)果寫入輸出暫存器中。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理4.輸出刷新階段：將輸出信號從輸出暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動(dòng)輸出，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動(dòng)作。之后CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)掃描周期。只要PLC處在RUN狀態(tài),就會一直反復(fù)地循環(huán)工作,PLC的掃描周期也就是PLC的一個(gè)完整工作周期,即從讀入輸入信號到發(fā)出輸出信號所用的時(shí)間,它與程序的步數(shù)、時(shí)鐘頻率,以及所用指令的執(zhí)行時(shí)間有關(guān),一般輸入采樣和輸出刷新只需要１～２ｍｓ,所以掃描時(shí)間主要由用戶程序執(zhí)行的時(shí)間決定。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理要注意的是，只有在輸入采樣階段，輸入映像寄存器的內(nèi)容才與輸入信號一致，而在輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理（三）PLC的主要性能指標(biāo)1.存儲容量。存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。一般來說，小型PLC的用戶存儲器容量為幾千字，而大型機(jī)的用戶存儲器容量為幾萬字。2.I/O點(diǎn)數(shù)。輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的總和，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備就越多，控制規(guī)模就越大。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理3.掃描速度。掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。一般以掃描1K字的用戶程序所需的時(shí)間來衡量掃描速度，通常以ms/K字為單位。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的時(shí)間，可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時(shí)間，來衡量掃描速度的快慢。4.指令的功能與數(shù)量。指令功能的強(qiáng)弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。編程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強(qiáng)，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復(fù)雜的控制任務(wù)。知識準(zhǔn)備五PLC的基本工作原理5.內(nèi)部元件的種類與數(shù)量。在編制PLC程序時(shí)，需要用到大量的內(nèi)部元件來存放變量、中間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信息。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示PLC的存儲和處理各種信息的能力越強(qiáng)。6.可擴(kuò)展能力。PLC的可擴(kuò)展能力包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展、存儲容量的擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴(kuò)展、各種功能模塊的擴(kuò)展等。在選擇PLC時(shí)，經(jīng)常需要考慮PLC的可擴(kuò)展能力。知識準(zhǔn)備六PLC的面板PLC的面板如圖所示。知識準(zhǔn)備六PLC的面板PLC的內(nèi)部構(gòu)造如圖所示。知識準(zhǔn)備六PLC的面板1.FX系列PLC型號的含義FX系列PLC型號名稱的含義如下：（1）系列序號：如1S，1N，2N等；（2）I/O總點(diǎn)數(shù)：10～256；（3）單元類型：M為基本單元，E為I/O混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，EX為輸入專用擴(kuò)展模塊，EY為輸出專用擴(kuò)展模塊。（4）輸出形式：R為繼電器輸出，T為晶體管輸出，S為雙向晶閘管輸出。知識準(zhǔn)備六PLC的面板2.PLC的狀態(tài)指示燈

結(jié)論：1.觀察PLC的型號，為編制程序時(shí)PLC的選型做好準(zhǔn)備。2.通過狀態(tài)指示燈判斷PLC的工作狀態(tài)，是否有電、是否開啟工作運(yùn)行狀態(tài)、是否存在程序故障等。知識準(zhǔn)備六PLC的面板

結(jié)論：3.通過輸入、輸出指示燈狀態(tài)判斷PLC輸入、輸出是否正常。如果指示燈點(diǎn)亮說明輸入、輸出正常。知識準(zhǔn)備六PLC的面板知識準(zhǔn)備六PLC的面板3.輸入輸出端子知識準(zhǔn)備六PLC的面板PLC開關(guān)量輸入端的接線說明如下所述。（1）“*”表示空端子，勿接線。（2）PLC輸入端的X0～X3、X5采用匯點(diǎn)式接線方式。（3）COM端口一般為機(jī)內(nèi)電源的負(fù)極。當(dāng)輸入端接入的器件不是無源觸點(diǎn)，而是某些傳感器輸出的電信號時(shí)，要注意傳感器信號的極性，選擇正確的電流方向接入電路。（4）對于在控制中不可能同時(shí)工作的開關(guān)信號，可以用一個(gè)輸入端口接入，如圖中位置開關(guān)SQ的連接方法，這樣可以節(jié)約PLC的輸入端口。（5）PLC輸入端標(biāo)記為L和N的端子，用于連接工頻電源100～240VAC，它是PLC的外接供電電源端。知識準(zhǔn)備六PLC的面板

PLC開關(guān)量輸出端口的接線說明（1）圖中“*”表示空端子，勿接線。（2）由于PLC輸出電路中未接熔斷器，因此每四點(diǎn)應(yīng)使用一個(gè)5～15A的熔斷器FU，用于防止因短路等原因造成PLC損壞。（3）在直流感性負(fù)載的兩端并聯(lián)一個(gè)二極管VD，用以延長觸點(diǎn)的使用壽命，也可以并接RC放電支路。（4）對于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)的接觸器KM1、KM2，在PLC的程序中采用軟件互鎖的同時(shí)，在PLC的外部也應(yīng)采取硬件互鎖措施。（5）使用PLC的外部開關(guān)SB0切斷負(fù)載，用于實(shí)現(xiàn)緊急停車。（6）在交流感性負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)浪涌吸收器，用于降低噪音。（7）輸出端連接LED發(fā)光二極管時(shí)，要根據(jù)外接電源電壓大小接入合適的限流電阻R。（8）PLC的負(fù)載有兩種連接方法，圖中的Y1負(fù)載單獨(dú)和COM1端連接稱為分隔式連接方法，如果負(fù)載需要采用不同的電源，則要采用分隔式的接線方式。若幾個(gè)負(fù)載可以同時(shí)供電，則可采用匯點(diǎn)式連接的方法，如圖中的Y4、Y5、Y6、Y7以及Y10、Y11、Y14、Y16的連接形式。收集信息1.登錄三菱電機(jī)（中國）官方網(wǎng)站（/zh/index.html）了解三菱集團(tuán)及工業(yè)控制相關(guān)信息。2.20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造工業(yè)競爭異常激烈。為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要、降低成本、縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，美國（）在1968年提出了招標(biāo)開發(fā)研制新型順序邏輯控制裝置的十條要求，1969年（）完成招標(biāo)要求并在汽車生產(chǎn)流水線上運(yùn)行成功，它的型號為（）。收集信息3.根據(jù)教材，了解PLC的結(jié)構(gòu)，并完成圖片的標(biāo)注。收集信息4.根據(jù)PLC的工作原理把圖形填充完整。5.查閱資料，認(rèn)識PLC的面板，并完成圖片的標(biāo)注。收集信息6.查閱教材及其他資料，完成以下內(nèi)容：（1）實(shí)訓(xùn)室實(shí)訓(xùn)設(shè)備上電前的要求是（）。（2）實(shí)訓(xùn)室6S管理規(guī)定是指：（）、（）、（）、（）、（）、（）。（3）安全永遠(yuǎn)是我們銘記的準(zhǔn)則。制定任務(wù)實(shí)施方案分組查閱教材和相關(guān)資料學(xué)習(xí)PLC的構(gòu)造和面板，能夠通過面板指示判斷PLC的工作狀態(tài)。具體的任務(wù)實(shí)施方案為：1.任務(wù)分工：組別姓名分配的任務(wù)

制定任務(wù)實(shí)施方案2.任務(wù)實(shí)施步驟：制定任務(wù)實(shí)施方案3.異常情況處理辦法：任務(wù)實(shí)施查閱教材和相關(guān)資料，參照任務(wù)實(shí)施方案，完成“認(rèn)識PLC的構(gòu)造和面板”的任務(wù)，把下列相應(yīng)內(nèi)容填寫完整。Step1中央處理單元（CPU)中央處理單元是PLC的核心，中央處理單元（CPU)的作用是：（）、（）、（）、（）、（）。Step2存儲器PLC有系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)存儲器用于存放（）程序。用戶程序存儲器存放（）程序，固化在RAM中，允許修改且由用戶啟動(dòng)使用。Step3輸入/輸出單元（I/O接口電路）I/O單元是PLC與被控對象間傳遞輸入/輸出信號的接口部件，有了I/O單元就可將各種開關(guān)、按鈕和傳感器等直接接到PLC（），也可以將各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如電磁閥、繼電器、接觸器等)直接接到PLC的（）。1

認(rèn)識PLC的構(gòu)造任務(wù)實(shí)施Step4通信接口用于和外部設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)（），如編程器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)等。實(shí)現(xiàn)PLC之間、計(jì)算機(jī)和PLC之間的（）功能，使PLC可應(yīng)用于各種類型的工業(yè)控制系統(tǒng)中。Step5擴(kuò)展接口實(shí)現(xiàn)資源或（）擴(kuò)展。連接I/O模塊實(shí)現(xiàn)I/O接口端擴(kuò)展，連接模擬量的I/O模塊、PID過程控制模塊、溫度控制模塊。Step6電源單元PLC的供電電源一般為（）V，允許電源在電壓額定值±（15%～10%）的范圍內(nèi)波動(dòng)。Step7編程設(shè)備專用編程設(shè)備有手持編程器和臺式編程器兩種。我們實(shí)訓(xùn)室中采用（）編程。1

認(rèn)識PLC的構(gòu)造任務(wù)實(shí)施認(rèn)識PLC的構(gòu)造任務(wù)完成情況匯總表Step完成情況收獲與分析1

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認(rèn)識PLC的構(gòu)造任務(wù)實(shí)施Step1認(rèn)識PLC的型號PLC采用（）的工作方式，執(zhí)行用戶程序。具體分為（）、（）、（）、（）四個(gè)階段。Step2初始化處理階段PLC初始化處理階段完成的作用是（）、（）。Step3處理輸入信號階段在處理輸入信號階段，（）對輸入端進(jìn)行掃描，將獲得的各個(gè)輸入端子的信號送到（）存放。在同一掃描周期內(nèi)，某個(gè)輸入端的信號在輸入暫存器中（）。2

PLC的工作原理任務(wù)實(shí)施Step4程序處理階段CPU工作進(jìn)入到第三個(gè)階段，進(jìn)行用戶程序的處理，對用戶程序進(jìn)行（）依次掃描，并根據(jù)輸入暫存器的輸入信號和有關(guān)指令進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將結(jié)果寫入（）中。Step5處理輸出信號階段將輸出信號從輸出（）中取出，送到（）電路，驅(qū)動(dòng)輸出，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動(dòng)作。之后CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)掃描周期。PLC的掃描周期也就是PLC的一個(gè)完整工作周期,即從讀入輸入信號到發(fā)出輸出信號所用的時(shí)間,它與（）、時(shí)鐘頻率,以及所用指令的執(zhí)行時(shí)間有關(guān),一般輸入采樣和輸出刷新只需要１～２ｍｓ,所以掃描時(shí)間主要由（）執(zhí)行的時(shí)間決定。2

PLC的工作原理任務(wù)實(shí)施PLC的工作原理任務(wù)完成情況匯總表2

PLC的工作原理Step完成情況收獲與分析1

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任務(wù)實(shí)施Step1認(rèn)識PLC的型號PLC型號FX3U--48MR中FX指（），48是說明（），M指（），R代表（）。Step2學(xué)會觀察PLC的狀態(tài)指示燈，將指示燈與對應(yīng)的代表意義連接起來。3

認(rèn)識PLC的面板任務(wù)實(shí)施Step3模式轉(zhuǎn)換開關(guān)與