可编程控制器

1、可编程序控制器可编程序控制器 原理原理应用应用实验实验 常斗南常斗南 主编主编 主讲教师：曹丽 联系方式： 参考资料： PLC编程及应用 廖常初 主编 机械工业出版社 可编程序控制器及常用控制电器 何友华 主编 冶金工业出版社 参考网站： 可编程控制器技术教程可编程控制器技术教程 概述概述 PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。是一种专门用于工业控制的计算机。 早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。是用来替代继电器、接触器控制的。 它主要它主要 用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此， 被称为被称为可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器（Progra

2、mmable logic controller，略写略写 PLC ) 随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程 控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称 为为可编程控制器可编程控制器（Programmable controller，略写略写 PC)。为区别于。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用，故沿用 PLC 这个略写。这个略写。 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 学习内容学习内容 常用的工厂控制电器 一些基本工厂控制电路 教学要求教学要求 了解常用的控制电器的工作原理

3、 了解常开触点、常闭触点和线圈的概念 了解基本控制电路的工作原理 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 1 1、按钮、按钮 按钮是一种常用的手动控制电器，用来发出信号和接通 或断开控制电路。 按钮帽 复位弹簧 动断（常闭） 触点 动合（常开） 触点 SB SB 控制按钮控制按钮 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 2 2、接触器、接触器 接触器是一种用途极为广泛的自动控制电器，主要用于 接通或切断交直流电动机的主电路或大容量控制电路， 也常用于控制其他电器。接触器可以频繁地操作，而且 性能比较稳定。 接触器是利用电磁吸力的原理工作的，主要由电

4、磁机构 和触头系统组成。电磁机构主要包括吸引线圈、铁心和 衔铁三部分组成。 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 接触器结构示意图接触器结构示意图 静铁心 动铁心 弹簧 衔铁 吸引线圈 静触点 静触点 动触点 常开触点常开触点 常闭触点常闭触点 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 KM KM KM 吸引线圈 常开触点 常闭触点 接触器图文符号接触器图文符号 3 3、热继电器、热继电器 热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护电器，它在控制 电路中，用作电动机的过载保护，既能保证电动机不超过容许的 过载，又可以最大限度地保护电动机的过载能力。

5、 热继电器的测量元件通常采用双金属片，由两种具有不同线膨胀 系数的金属碾压而成。主动层采用膨胀系数较高的铁镍铬合金， 被动层采用膨胀系数较小的铁镍合金。当双金属片受热后将向被 动层方向弯曲，当弯曲到一定程度时，通过动作机构是触点动作。 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 感受部分结构示意图感受部分结构示意图热继电器图文符号热继电器图文符号 感受部分工作原理感受部分工作原理：发热元件2通电发热后，主双金属片1受热向 左弯曲，推动导板3向左推动执行机构发生一定的运动。电流越大 ，执行机构的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，执行机构 发生跃变，即触

6、点发生动作从而切断主电路。 热继电器热继电器 使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器 的配合。的配合。 选择：选择：eR eR ed ed eR eR：热继电器热元件的额定电流； ：热继电器热元件的额定电流； ed ed：电动机的额定电流。 ：电动机的额定电流。 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 4、熔断器、熔断器 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 一、熔断器的结构原理及分类 熔断器是低压电路及电动机控制电路中用作短 路保护的电器，它串联在线路中，当线路或电 气设备发生短路（或严重过流）时，熔断器中 的熔体首先因电路电流增大而过热熔断，

7、自动 切断电路，以保护电气设备。 二、熔断器的主要参数 额定电压 熔体额定电压 熔断器额定电流 三、常用的熔断器三、常用的熔断器 1 1、插入式熔断器、插入式熔断器 2 2、螺旋式熔断器、螺旋式熔断器 3 3、封闭管式熔断器、封闭管式熔断器 4 4、自复式熔断器、自复式熔断器 5 5、高分断能力熔断器、高分断能力熔断器 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 插入式熔断器插入式熔断器 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 螺旋式熔断器螺旋式熔断器 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 无填料密封式式熔断器无填料密封式式熔断器有填料式密封式熔断器有填料式密封式熔断器 常用低压控制电器介

8、绍常用低压控制电器介绍 自恢复熔断器自恢复熔断器 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 4 4、位置开关、位置开关 位置开关又称行程开关或限位开关。 用于将机械位移变为电信号，使电动机运行状态发生改变，即按 一定行程自动停车、反转、变速或循环。从而控制机械运动或实 现安全保护。 位置开关包括：行程开关、限位开关、微动开关等。 工作原理：在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置， 当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的 触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部 件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介

9、绍 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 推杆推杆 弹簧弹簧 动断（常闭）动断（常闭） 触点触点 动合（常开）动合（常开） 触点触点 行程开关行程开关 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 接近开关接近开关 常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍 基本控制电路基本控制电路 基本控制电路基本控制电路 L1L2L3 Q M FU1 KM KR PE FU2 SB1 KM SB2 KM KR FU2 U V W 1 1、单向旋转、单向旋转 接触器控制电路图中，Q为开关，FU1、FU2为主电路与控制电路的熔断器，KM 为接触器，KR为热继电器，SB1、SB2分别为起动按钮与停止按钮，M为笼型

10、感应 电动机。 接触器触点接触器触点 热继电器的感受部分热继电器的感受部分 接触器的线圈接触器的线圈 热继电器的常闭触点热继电器的常闭触点 （短路保护）（短路保护） （过载保护）（过载保护） 依靠接触器自身辅助触点保持依靠接触器自身辅助触点保持 线圈通电的电路称为线圈通电的电路称为自保电路自保电路 基本控制电路基本控制电路 2 2、可逆转动、可逆转动 在实际生产中常需要运动部件实现正反两个方向的运动，这就要求拖动电动机能 做正反两方向的运转。从电机原理可知，改变电动机三相电源相序即可改变电动 机旋转方向。电动机的常用可逆旋转控制电路如图所示。 L1L2L3 Q M FU1 KM1 PE KM2

11、 FU2 SB1 KM1 SB2 KM2 SB1 KM1 SB2 KM2 SB3 KR FU2 KM1 KM2 互锁互锁 按钮联锁按钮联锁 3 3、点动控制、点动控制 生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运动，还需要点动控制。 该控制电路既可实现点动控制，又可实现连续运转。 SB3为连续运转的停止按钮，SB1为连续运转起动按钮，SB2为点动起动按钮。 L1L2L3 Q M FU1 KM PE U V W KR 基本控制电路基本控制电路 FU2 SB1 KM SB3KM FU2 SB2 SB2 KR 4 4、自动往返运行、自动往返运行 在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。

12、因为有行程 限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。该图为电动机 往返运行的可逆旋转控制电路。 基本控制电路基本控制电路 L1L2L3 Q M FU1 KM 1 PE KM2 KR FU2 SB1 SB2 KM1 KM1 FU2 KM1 SQ1 SB2 SB1 KM2 KM2 KM2 SQ2 KR SB3 SQ2SQ3 SQ1SQ4 5 5、Y-DY-D压降起动压降起动 为了减少或限制起动时对机械设备的冲击，通常对三相笼感应电动机采用降 压起动。 起动时，定子绕组先接成Y联结，接入三相交流电源，此时起动电流只有全压 起动时的1/3.当转速接近额定转速时，将电动机定子绕组改成D联结

13、，电动机 进入正常运行。 凡是正常运行时三相定子绕组接成三角形运转的三相笼型感应电动机，都可 采用Y-D降压起动。 基本控制电路基本控制电路 基本控制电路基本控制电路 L1L2L3 Q M FU1 KM1 PE U1V1W1 KM2 KR KM1 FU2 SB1 KM1 W2U2V2 KM3 KM3 KM2 KT KR KM2 KM3 KM1 KT KT SB2 12 3 4 5 67 89 FU2 . Y-DY-D降压起动控制电路降压起动控制电路 基本控制电路基本控制电路 L1L2L3 FU1 M KS M n n Q KM1KM2 FU2 KM3 RR KM3 KR KM4 KM5 KM5

14、 KM6 KM7 T EL FU4 Q1 XSXP HL SQ5 SQ6 SB SB1 FU3 FR KA1 KA1 KA2 SB2 KA1 KA2 KA2 SQ3SQ1 KM3 KA1 KA2 KT SQ KV SB3 KM2 KM1 KV SQ4 SQ2 KM3 SB4 KM1 KM2 KV KM1 KM2 KT1 KM 5 KM4 KM 4 KM5 KM6 KM7 KM7 KM6 KT1 SQ7 SQ8 SQ9 SQ10 SQ9 SQ10 12 n . . . . . 6 6、镗床控制原理图、镗床控制原理图 本章小结本章小结 本章简要介绍继电接触控制系统中的常用低压电气设备和常用的电机控

15、制的 基本环节，这是分析和设计电气控制电路的基础，同时也是学习可编程序控 制器知识的基础。 1、本章简单介绍了按钮、接触器、热继电器和位置开关的构成和工作原理。 2、本章简单介绍了掌握电机控制的基本环节，如单向旋转、可逆旋转、点 动控制、自动往返、降压起动等继电器控制电路。 3、本章的控制电路涉及的都是开关量的控制，如按钮或开关的闭合与断开， 线圈的通电与断电，回路的闭合与断开等。 重点掌握：常开触点、常闭触点、线圈。重点掌握：常开触点、常闭触点、线圈。 基本控制电路基本控制电路 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及可编程序控制器的一般结构及 基本工作原理基本工作原理 学习内容学习内容 P

16、LC的产生和特点及其发展动向 PLC的结构和基本的工作原理 PLC的技术性能指标 PLC的分类及其应用场合 PLC的应用设计步骤 教学要求教学要求 了解PLC的特点、发展动向、性能指标及其应用场合 掌握PLC的结构和基本的工作原理 了解PLC的设计步骤 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 第一节 PLC的产生和特点及其发展动向 n 什么是PLC n PLC产生的原因 n PLC的特点 n PLC的发展动向 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 n什么是什么是PLC 可编程序控制器的定义

17、可编程序控制器的定义（1985年，国际电工委员会） 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环 境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存 储执行逻辑算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指 令，并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种机械或生产 过程。 PC、PLC、个人计算机、工业、个人计算机、工业PC的区别？的区别？ 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 nPLCPLC产生的原因产生的原因 继电器控制系统的明显缺点： 体积大，可靠性低，查找故障困难，特别是由于它是靠硬件连线逻辑构成的 系统，所有接线复杂，对

18、生产工艺变化的适应性差。 继电器控制系统的优点： 简单易懂、操作方便、加工便宜 计算机系统的优点： 功能完备、灵活性、通用性好 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 nPLCPLC的特点的特点 编程简单 图形式指令结构 简化的程序结构 丰富的调试手段 功能强，性价比高（和继电器系统相比） 硬件配套齐全，适应性强 可编程序控制器及其有关设备，都很易于与工业控制系统形成一个整体，易 于扩充其功能的原则设计，已经标准化，系统化和模块化。 通过修改用户程序，可以快速适应工艺条件的变化 可编程控制器概述可编程控制器概述 可靠性高，抗干扰能力强 利用软

19、件替代触点，并减少接线。 专为工业生产现场设计，抗干扰措施齐全。 系统设计安装和调试工作量少 维修方便 体积小，功耗低。 综上所诉，可编程序控制器在性能上均优于继电器逻辑控制，与计算机相比，综上所诉，可编程序控制器在性能上均优于继电器逻辑控制，与计算机相比， 它也是一种用于工业自动化控制的理想工具。它也是一种用于工业自动化控制的理想工具。 可编程控制器概述可编程控制器概述 nPLCPLC的主要特点的主要特点： PLC的软件简单易学 使用和维护方便 硬件配置简单； 安装方便； 使用方便； 维护方便 运行稳定可靠 设计施工周期短 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的

20、一般结构及基本工作原理 nPLC的发展动向的发展动向 向高速度、大容量方向发展 CPU处理速度进一步加快；存储容量进一步扩大 控制系统将分散化 分散控制、集中管理的原则。 可靠性进一步提高 随着PLC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步提高。硬件冗余的容错 技术将进一步应用。 控制与管理功能一体化 PC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使PLC 系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 第二节第二节 PLCPLC的一般结构和基本工作原理的一般结构和基本工作原理 n PLC的一

21、般结构 n PLC的基本工作原理 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 n PLCPLC的一般结构的一般结构 可编程控制器实施控制的实质是按一定的算法进行输入输出变 换，并将这个变换予以物理实现。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 入出变换入出变换 物理实现物理实现 信息处理信息处理微处理机技术微处理机技术 考虑实际的控制需要考虑实际的控制需要 输出应放大电信号输出应放大电信号 输入应当排除干扰输入应当排除干扰 I/O电路电路 专门设计专门设计 PLC采用了典型的计算机结构，主要由C

22、PU、ROM、RAM和专 门设计的输入输出接口电路等组成。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 输输 入入 接接 口口 中央处理单元中央处理单元 存存 储储 器器 输入输出数据存储输入输出数据存储 输输 出出 接接 口口 照明 电磁装置电动机 其他执行装 置或接触器 开关或传感器 继电器触电 行程开关 模拟量输入 编 程 单 元 电源单元 地址总线控制总线 数据总线 图图1-1 PLC1-1 PLC机结构示意图机结构示意图 nPLCPLC的一般结构的一般结构 中央处理机中央处理机 中央处理机是PLC的大脑，它由中央处理器和存储器等组成 p

23、 中央处理器（中央处理器（CPU） l CPU的组成：控制电路、运算器和寄存器组成。 注：不同的PLC可能选用不同的CPU l CPU的主要功能：1）从存储器中读取指令 2）执行指令 3）准备取下一条指令 4）处理中断 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 n CPU模块模块 CPU通过输入装置读入外设的状态，由用户程序去处理，并根据 处理结果通过输出装置去控制外设。 一般的中型可编程控制器多为双微处理器系统 一个是字处理器，它是主处理器，由它处理字节操作指令，控制 系统总线，内部计数器，内部定时器，监视扫描时间，统一管理 编程接口，同时协

24、调位处理器及输入输出。 一个为位处理器，也称布尔处理器，它是从处理器。它的主要作 用是处理位操作指令处理位操作指令和在机器操作系统的管理下实现PLC编程语 言向机器语言转换语言转换。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 p 存储器存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、应用 程序、逻辑变量和其它一些信息。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 存储器的类型存储器的类型 只读存储器只读存储器ROM 随机存储器随机存储器RAM 检查程序检查程序 翻译程序翻译程序 监控程

25、序监控程序 用户程序用户程序 逻辑变量逻辑变量 供内部程序使用的工作单元供内部程序使用的工作单元 电源部件电源部件 PLC内部电路使用的电源是整体的能源供给中心，它的好坏直接 影响PLC的功能和可靠性，因此目前的大部分PLC采用开关式稳开关式稳 压电源供电。压电源供电。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 Ui uB D L C RL + - UO 串联型开关型稳压电路 n I/O模块模块 联系外部设备和CPU模块的桥梁 输入模块 开关量输入模块：接收来自按钮、位置开关和光电开关等设备提供的开关量 输入信号。 模拟量输入模块：接收电位器和

26、测速发电机等设备提供的模拟电流电压信号。 输出模块 开关量输出模块：用于控制接触器、指示灯和报警装置等输出设备。 模拟量输出模块：用于控制调节阀和变频器等执行装置。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 输入、输出部分（输入、输出部分（PLC与被控设备相连接的接口电路）与被控设备相连接的接口电路） p输入接口电路 功能：输入接口电路将用户设备输入PLC的各种控制信号控制信号转换 成 中央处理器能够接收和处理的电信号电信号。 电路构成：由光电耦合电路光电耦合电路和微电脑输入接口电路微电脑输入接口电路组成。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结

27、构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 光电耦合器 p 输出接口电路 功能：输出接口电路将中央处理器送出的弱电控制信号弱电控制信号转换成 现场需要的强电信号输出强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电动机等被 控设备的执行元件。 电路组成：微电脑输出接口电路微电脑输出接口电路和功率放大电路功率放大电路 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 n 编程装置编程装置 用于生成、编辑、检查和修改用户程序 手持式编程器 只能输入和编辑指令 编程软件 直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图 实现不同编程语言的转换 下载和上传用

28、户程序 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 n PLC的基本工作原理的基本工作原理 微机一般采用等待命令的工作方式；PLC采用循环扫描工作方式循环扫描工作方式。 循环扫描的工作方式工作方式：在系统软件控制下，顺次扫描各输入点 的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应 的控制信号。 整个工作过程工作过程分五阶段：自诊断自诊断、与编辑器等的通信与编辑器等的通信，输入采输入采 样样，用户程序执行用户程序执行，输出刷新输出刷新。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 第一章第一

29、章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 自诊断自诊断 与编辑器与编辑器 计算机等通信计算机等通信 输出输出 结果结果 执行用执行用 户程序户程序 读入现读入现 场信号场信号 （1 1）自诊断内容为）自诊断内容为I/OI/O部分、存储器、部分、存储器、CPUCPU等，发现异常停机显示出错。若等，发现异常停机显示出错。若 自诊断正常，继续向下扫描。自诊断正常，继续向下扫描。 （2 2）PLCPLC检查是否与编辑器和计算机的通信请求，若有则进行相应处理。检查是否与编辑器和计算机的通信请求，若有则进行相应处理。 （3 3）PLCPLC的中央处理器对各个输入端进

30、行扫描，将输入端的状态送到输入状的中央处理器对各个输入端进行扫描，将输入端的状态送到输入状 态寄存器中态寄存器中输入采样阶段输入采样阶段 （4 4）中央处理器）中央处理器CPUCPU将指令逐条调出并执行，并将执行的结果送到输出状态将指令逐条调出并执行，并将执行的结果送到输出状态 存储器中存储器中程序执行阶段程序执行阶段 （5 5）当所有的指令执行完毕时，）当所有的指令执行完毕时，集中把输出状态存储器的状态集中把输出状态存储器的状态通过输出部通过输出部 件转换成被控设备所能接受的件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，电压或电流信号，以驱动被控设备以驱动被控设备输出刷输出刷 新阶段新阶段 PL

31、CPLC与计算机控制系统的异同与计算机控制系统的异同 相同点： （1）基本结构相同 u PLC和计算机都是主要由CPU、存储器、输入和输出部分构成。有的部件（如 存储器）在二者中通用。 （2）程序执行原理相同 u PLC和计算机都采用存储程序，按地址访问和顺序执行的基本工作思想 u 在PLC程序执行阶段，与计算机基本相同，都是指令在内存中顺序存放，CPU 从内存中顺序取指令并执行，直到最后的一条指令。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 不同点： 两者的不同点主要体现在工作方式上 u 计算机工作时是循环地取指令和执行指令。在执行指令时，每

32、执行完一条指 令。立即产生结构，这一结果立即影响到所涉及的部件。这样不断地取指令 并执行，直到指令结束。 u PLC是以循环扫描的的方式工作循环扫描的的方式工作，执行用户程序只是其中的一步，而且指令的 执行结果并不立即传送到输出点，只是用它改变内部的映像寄存器状态它改变内部的映像寄存器状态，当 所有指令执行完成后，同时对个输出点刷新。 u 另外，PLC专门为工业应用而设计，输入输出部件采用电气隔离技术，其元件 经过精挑细选，从而更好地保证了PLC设备工作的可靠性。 总之，采用循环扫描的工作方式是总之，采用循环扫描的工作方式是PLCPLC区别于微机的最大特点区别于微机的最大特点 第一章第一章 可

33、编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 第三节 PLC的技术性能指标 一、常见技术性能指标 （一）输入/输出点数（即I/O点数） 即指PLC外部输入、输出端子数。这是最重要的一项技术指标。 （二）扫描速度 一般以执行1000步指令所需时间来衡量（ms/千步）；也可以执行一步指令的 时间计算（us/步）。 （三）内存容量 一般以PLC能存放用户程序的多少衡量。PLC中指令是按“步”存放的一 “步”占用一个地址单元地址单元一个地址单元占用两个字节两个字节。 l 例1：内存容量1000步=2K字节 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器

34、的一般结构及基本工作原理 一条指令一般不一条指令一般不 止一止一“步步” （四）指令条数 衡量PLC功能强弱的主要指标。PLC指令种类越多，软件功能软件功能越强。 （五）内部寄存器 PLC内部有许多的寄存器用于存放变量状态、中间结果、数据等。寄存器的配 置是衡量PLC硬件功能硬件功能的重要指标。 （六）高功能模块 PLC除了主控模块外还配置了高功能模块。主控模块实现基本控制功能，高功 能模块可实现某一种特殊的专门功能。高功能模块的多少，功能强弱是衡量 PLC产品水平高低水平高低的一个重要指标。 A/D模块、D/A模块、高速计数模块、速度控制模块、位置控制模块、轴定位 模块、温度模块、远程通信模

35、块、高级语言编辑以及各种物理量转换模块等。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 开关量顺序控制、模拟量控开关量顺序控制、模拟量控 制、精确定位和速度控制制、精确定位和速度控制 二、关于PLC的内存分配及I/O点数 I/O区的寄存器可直接和外部输入、输出端子传递信息，这个区的寄存器有特 殊的编号，如输入寄存器是Xn，那么输出寄存器的编号为Yn，其中n是十进 制数，受CPU的I/O寻址能力限制。I/O寄存器一般是一个16位的寄存器，它的 每一位对应PLC的一个外部端子。 l 例2：I/O寄存器有10个，该PLC最大可扩展到10*16=160个

36、I/O点。 I/O模块通过总线电缆总线电缆与主机相连。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 I/OI/O区区 内部辅助寄存器区内部辅助寄存器区 特殊寄存器区特殊寄存器区 数据区数据区 PLC内部寄存 器空间分配 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 第四节 PLC的分类及应用场合 一、PLC产品的分类 （一）根据结构形状分类 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 结构形状分类结构形状分类 整体型整体型 机架模块式机架模块式 结构紧凑

37、，体积小，重量轻和价格低，小型的结构紧凑，体积小，重量轻和价格低，小型的PLC 采用这种结构，适用于工业生产中的采用这种结构，适用于工业生产中的单机控制单机控制。 整体式结构的整体式结构的PLC是将中央处理器、电源部是将中央处理器、电源部 件、输入和输出部件件、输入和输出部件集中配置在一起集中配置在一起。 机架式结构的机架式结构的PLC，是将各部分单独的，是将各部分单独的模块分开模块分开 ，如中央处理机模块、电源模块、输入模块、输，如中央处理机模块、电源模块、输入模块、输 出模块等。出模块等。 配置灵活、方便，便于扩展。一般大、中型配置灵活、方便，便于扩展。一般大、中型 PLC采用这种结构。采

38、用这种结构。 （二）根据I/O点数和功能分类 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 按按I/O点数、存储点数、存储 容量和功能分类容量和功能分类 小型小型PLC 中型中型PLC 大型大型PLC 适合开关量的场合，也用于简单的模拟量控制适合开关量的场合，也用于简单的模拟量控制 I/O点数在点数在120点以下，用户程序存储器容量为点以下，用户程序存储器容量为2K 字。字。 I/O点数在点数在120-512点之间，用户程序存储器容量点之间，用户程序存储器容量 为为2-8K字字 可完成既有开关量又有模拟量较为复杂的控制可完成既有开关量又有模拟量较为

39、复杂的控制 I/O点数在点数在512点以上，用户程序存储器容量达点以上，用户程序存储器容量达 到到8K字或字或8K以上。以上。 用于规模的过程控制中，可构成分布式控制系用于规模的过程控制中，可构成分布式控制系 统，或整个工厂的自动化网络。统，或整个工厂的自动化网络。 （三）按生产厂家分类 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 l德国西门子公司德国西门子公司 l日本日本OMRONOMRON公司公司 （欧姆龙）（欧姆龙） l美国美国ROCKWELLROCKWELL公司公司 （罗克（罗克威尔）威尔） l法国施耐德公司法国施耐德公司 lGE-FAN

40、AC公司公司 l日本三菱公司日本三菱公司 l日本松下电工公司日本松下电工公司 l日本日立公司日本日立公司 l日本东芝公司日本东芝公司 l日本富士公司日本富士公司 二二 PLCPLC的应用场合的应用场合 数字量逻辑控制（开关逻辑控制） u 利用指令替代物理触点的串并联，方便实现逻辑控制、定时控制和顺序控制。 运动控制（机械加工的数字控制、机器人控制） u 利用专用的运动控制模块可以实现运动控制和顺序控制功能的有机结合。 u 机器人、点头和机器加工。 闭环过程控制 u 用于对温度、压力和流量等 连续变化的模拟量的控制 u 可以提供直接的PID控制功能，方便用户使用。 数据处理 通信联网 第一章第一

41、章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 第五节 PLC的应用设计和步骤 PLC程序设计可遵循以下六步进行： 1）确定被控系统需完成的动作及动作的顺序 2）分配输入输出设备。确定输入输出设备，并为其分配必要的输 入输出端口。 3）设计PLC程序画出梯形图。 4）实现用计算机对梯形图直接编程。 5）对程序进行调试（模拟和现场）。 6）保存已完成的程序。 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 第六节第六节 PLC的编程语言的编程语言 n梯形图 n语句表 n逻辑功能图 n逻辑方程式或布尔代数式 第一章第一章

42、 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 n 梯形图梯形图PLC的主要编程语言的主要编程语言 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理 SB SB KM KM （a）电器控制梯形图）电器控制梯形图 （b）PLC梯形图梯形图 000000000101000 01000 PLC的梯形图在形式上类似于电器控制的梯形图的梯形图在形式上类似于电器控制的梯形图 一、一、PLC梯形图的表达方式梯形图的表达方式 二、PLC梯形图的主要特征 （1）梯形图中的继电器不是物理的继电器，每个继电器是映像寄 存器中的一位，被称为“软继电器软继电器”。因此： l 用户程序解算时，输入触电