可编程逻辑控制器PLCppt课件

1、可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(PLC)训练训练生技部 黄明新可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(PLC)训练课程训练课程一 PLC简介 二 PLC构成及工作原理 三 PLC的软件系统 四 PLC的软元件介绍 五 PLC的编程指令基本介绍一一 PLC简介简介PLC简介 可编程序控制器Programmable Logic Controller简称PLC），是在继电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、 通信技术融为一体的新型工业控制装置。v定义：v 国际电工委员会IEC于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制

2、器定义如下：v “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在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运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。vPLC的产生的产生v 1969年美国数字设备公司年美国数字设备公司DEC根根据美国通用汽车公司据美国通用汽车公司GM的要求研制成的要求研制成第一台可编程序控制器。第一台可编程序控制器。v 产生背景：产生背景：v 1继电控制系统的缺点：通用性和灵继电控制系统

3、的缺点：通用性和灵活性差、可靠性低。活性差、可靠性低。v 继电器控制系统体积大、耗电多、可继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，但简单易懂、价格便宜但简单易懂、价格便宜21968年，美国通用汽车公司GM公司为适应汽车型号不断翻新小批量、多品种、多规格、低成本和高质量），提出要用一种新型的控制装置取代继电接触器控制装置。拟订了十项公开招标的技术要求： 编程方便，可现场修改程序； 维修方便，采用插件式结构； 可靠性高于继电器控制装置； 体积小于继电器控制盘；

4、 数据可直接送入管理计算机； 成本可与继电器控制盘竞争； 输入可为市电； 输出可为市电，容量要求在 2A 以上，可直接驱动接触器等； 扩展时原系统改变最少； 用户存储器大于 4KB 。 vPLC的发展的发展v 1) 70年代初期：年代初期：v 可编程序控制器仅具有逻辑运算、定时、计数等一可编程序控制器仅具有逻辑运算、定时、计数等一些功能。些功能。v 270年代中期：年代中期：v 70年代后随着电子技术和计算机技术的发展，微处年代后随着电子技术和计算机技术的发展，微处理技术应用，理技术应用，PLC还增加了算术运算、数据传送和数据处还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。理等功能。v 380年

5、代以后：年代以后：v 随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，速发展，16位和位和32位微处理器应用于位微处理器应用于PLC中，使中，使PLC得得到迅速发展。到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，可靠性提高，功耗、不仅控制功能增强，可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。v 4近年来近年来PLC发展迅速发展迅速v 具备了计算机功能的一种通用工业控制装置，成为现代具备了计算机功能

6、的一种通用工业控制装置，成为现代工业自动化的三大技术支柱工业自动化的三大技术支柱PLC技术、机器人、技术、机器人、CAD/CAM之一。之一。 （2按结构形式分类整体式PLC： 又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。模块式PLC ：将PLC各部分分成若干个单独的模块，如 CPU模块、I0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。整体式模块式电源模块CPU模块IO模块底 板PLC的优点 可靠性高(平均无故障时间3-5万小时）编程

7、简单通用性强体积小、结构紧凑、安装、维护方便PLC的缺点 各公司的 PLC编程语言互不兼容。PLCPLC的主要生产厂家的主要生产厂家欧洲：西门子欧洲：西门子SiemensSiemens）；）； 法国的法国的TETETelemecaniqueTelemecanique公司公司美国：美国：A-BA-BAllen-BradlyAllen-Bradly）、）、 GEGEGeneral ElectricGeneral Electric公司公司日本：三菱电机日本：三菱电机Mitsubishi ElectricMitsubishi Electric）、）、 欧姆龙欧姆龙OMRONOMRON）、富士）、富士(

8、FUJI) (FUJI) 、 基恩士基恩士(KEYENCE) (KEYENCE) 、松下、松下(PANASONIC)(PANASONIC)台湾：台达台湾：台达(DELTA)(DELTA)韩国韩国: LG: LG三菱部分PLC图片(工厂使用)三菱部分PLC图片(工厂使用)松下部分PLC图片(工厂使用)三菱和台达部分PLC图片(工厂使用)OMRON和KEYENCE部分PLC图片(工厂使用)LG、富士和西门子部分PLC图片(工厂使用)二二 PLC构成及工作原理构成及工作原理PLC硬件组成示意图 PLC中央处理器中央处理器存储器存储器输入输出单元输入输出单元电源电源编程设备编程设备PLC结构框图CPU

9、存储器电源部分输入单元输出单元编程器或其他设备按钮接触器电磁阀指示灯行程开关继电器触点中央处理器(CPU)n中央处理单元CPU一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 nCPU的主要功能：n从存储器中读取指令 n执行指令 n顺序取指令 n处理中断存储器v只读存储器ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序v随机存储器RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序输入输出(I/O)单元采用光电隔离，实现了采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰的电气隔离，减小了电磁干扰1) 输入接口电路：将按钮、行程开关或传感器等产输

10、入接口电路：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。生的信号，转换成数字信号送入主机。2) 输出接口电路：将主机向外输出的信号转换成可输出接口电路：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离部强电隔离3)输出三种形式：继电器输出三种形式：继电器 - 低速大功率低速大功率 可控硅可控硅 - 高速大功率高速大功率 晶体管晶体管 - 高速小功率高速小功率外接实物图外接实物图按钮按钮传感器传感器行程开关行程开关接触器接

11、触器发光管发光管指示灯指示灯蜂鳴器蜂鳴器电磁阀电磁阀输入接口电路输入接口电路l开关量输入接口l直流输入单元l交流输入单元l交直流输入单元l作用：把现场的开关量信号变成内部处理的标准信号直流输入电路图内部电路COM输入1输入 nPLC输入端,开关类元件工作电流流向交流输入电路图内部电路COM输入1输入n.上上“”下下“”下下“”上上“”输入接口电路l模拟量输入接口l电压信号l电流信号l作用：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合内部处理的由若干位二进制数字表示的信号模拟量输入接口的内部电路框图锁锁存存器器光电光电隔离隔离总线总线逻辑逻辑多路多路转换转换开关开关现场现场装置装置现场现场装置装置滤

12、波滤波电平电平转换转换滤波滤波电平电平转换转换数数据据总总路路线线输出接口电路l开关量输出接口开关量输出接口l1)继电器型继电器型l2)晶体管型晶体管型l3)可控硅型可控硅型l 作用：把内部的标准信号转换成作用：把内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号现场执行机构所需的开关量信号l模拟量输出接口模拟量输出接口l 作用：将作用：将PLC运算处理后的数字量信号运算处理后的数字量信号转换为模拟量输出，以满足生产过程现场连转换为模拟量输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求续控制信号的需求继电器型内部电路晶体管型内部电路可控硅型内部电路输出接口电路电源v交流 直流v后备电池锂） 供用户存贮

13、器数据） 供PLC供外部DC24V）外部设备v编程器v其他外部设备编程器液晶显示屏液晶显示屏模式键模式键指令参数键指令参数键控制键控制键其他外部设备COM2COM3COM1PLC工作原理一、工作方式一、工作方式 周期循环扫描周期循环扫描二、工作过程二、工作过程自诊断、输入采样、程序扫自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个外阶段。描、输出刷新几个外阶段。三、扫描周期三、扫描周期 T =T =自检时间自检时间+ +读入一点时间读入一点时间输入点数输入点数+ +程序步数程序步数运算速度运算速度+ +输出一点时间输出一点时间输出点输出点数。数。PLC工作原理输入处理程序处理输出处理输输入入端端子子输

14、输入入映映像像寄寄存存器器执执行行用用户户程程序序输输出出端端子子输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入信信号号输输出出信信号号内内部部存存储储器器刷刷新新输输入入端端子子输输入入映映像像寄寄存存器器执执行行用用户户程程序序输输出出端端子子输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入信信号号输输出出信信号号内内部部存存储储器器刷刷新新输入处理程序处理输出处理输输入入端端子子输输入入映映像像寄寄存存器器执执行行用用户户程程序序输输出出端端子子输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入信信号号输输出出信信号号内内部部存存储储器器刷刷新新输输入入端端子子输输入入映映像像寄寄存存器器执执行行用用户户程程序序输输出出端

15、端子子输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入信信号号输输出出信信号号内内部部存存储储器器刷刷新新三 PLC的软件系统PLC软件系统组成软件系统组成系统监控程序系统监控程序 运行管理运行管理 生成用户元件生成用户元件系统内部自检系统内部自检管理程序管理程序 解释程序解释程序标准程序模块、系统调用标准程序模块、系统调用用户程序用户程序自动化系统控制程序自动化系统控制程序数据表格数据表格软件系统软件系统PLC的软件1 系统软件管理程序解释程序程序块 2 应用软件 应用软件也叫用户软件，是用户为达到某种控制目的，采用专用编程语言自住编制的程序应用软件常用的编程语言l梯形图编程梯形图编程LD）l采用继电器

16、电气工程原理逻辑图，各种软元件被表示为采用继电器电气工程原理逻辑图，各种软元件被表示为触点和线圈，图形上各个触点和线圈之间的电路连接关系触点和线圈，图形上各个触点和线圈之间的电路连接关系就是它们的控制逻辑关系就是它们的控制逻辑关系l指令列表编程指令列表编程IL）l所有的逻辑和运算都使用指令和操作数的方式输入所有的逻辑和运算都使用指令和操作数的方式输入l顺序功能图编程顺序功能图编程SFC）顺序功能图是根据机械设备的流程或者工序，将控制分成顺序功能图是根据机械设备的流程或者工序，将控制分成了多个步和步到步之间转换的一种语言。一个标准的顺序了多个步和步到步之间转换的一种语言。一个标准的顺序功能图由初

17、始步、一般步、步间的转换条件、跳转和重置功能图由初始步、一般步、步间的转换条件、跳转和重置组成、每一步就是机械设备的一个处理工序，一个步中可组成、每一步就是机械设备的一个处理工序，一个步中可以有内置梯形图，也就是这一步需要完成的处理工序。以有内置梯形图，也就是这一步需要完成的处理工序。v指令 软元件 指令说明LD X0 /装载输入点X0的值作为当前能流点的值OR X1 /装载输入点X1的值，和当前能流点的值进行或运 /算后作为当前能流点的值AND X2 /装载输入点X2的值，和当前能流点的值进行或运 / 算后作为当前能流点的值OUT Y0 /根据当前能流点的值，确定输出点的值梯形图u梯形图语言

18、是一种以图形符号及图形符号在图中的梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言相互关系表示控制关系的编程语言,是从继电器图是从继电器图演变过来的演变过来的继继电电器器图图形形符符号号梯梯形形图图图图形形符符号号指令表v指令表也叫做语句表v助记符助记符操作数操作数PLC数据结构数据结构v十进制数十进制数DEC:DECimal numberDEC:DECimal number），常用于：），常用于：v定时器定时器/ /计数器的设定值；计数器的设定值；v辅助继电器辅助继电器M M）、定时器）、定时器T T）、计数器）、计数器C C）、形状）、形状S S等软元件的地址号；

19、等软元件的地址号；v应用指令的数值型操作数及指令动作常数应用指令的数值型操作数及指令动作常数K K）。）。v十六进制数十六进制数HEX:HEXdecimal numberHEX:HEXdecimal number）v 与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作数与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作数及指令动作常数及指令动作常数H H）。）。v二进制数二进制数BIN:BINary numberBIN:BINary number）v PLCPLC内部数据类型，通过外设进行监视时，各内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件的数值自动变换为十进制数或十六进制数。软元件的数值自动变换为十进制

20、数或十六进制数。v八进制数八进制数OCT:OCTal numberOCT:OCTal number）用于输入继电用于输入继电器和输出继电器的软元件编号。器和输出继电器的软元件编号。v 输入继电器用输入继电器用X00X07X00X07、X10X17X10X17、X20X27X20X27等八等八进制格式进行编号进制格式进行编号( (三菱三菱PLC)PLC)；v 输出继电器用输出继电器用Y00Y07Y00Y07、Y10Y17Y10Y17、Y20Y27Y20Y27等八等八进制格式进行编号进制格式进行编号( (三菱三菱PLC )PLC )。PLC数据结构数据结构vBCDBCD码码BCD:BINary C

21、ode DecimalBCD:BINary Code Decimal）用二进制用二进制形式表示的十进制数，常采用形式表示的十进制数，常采用8421BCD8421BCD码。码。v 常用常用BCDBCD码编码开关将码编码开关将BCDBCD码数据送入码数据送入PLCPLC；v PLCPLC常以常以BCDBCD码格式将输出数据送数码显示器显示。码格式将输出数据送数码显示器显示。v浮点数据标绘值）浮点数据标绘值）v 二进制浮点数常用于高精度浮点运算；二进制浮点数常用于高精度浮点运算；v 十进制浮点数用于实施监视。十进制浮点数用于实施监视。PLC数据结构数据结构PLC的软元件介绍的软元件介绍软元件分类软元

22、件分类u输入继电器输入继电器(如三菱如三菱PLC X开头开头)u输出继电器输出继电器(如三菱如三菱PLC Y开头开头)u辅助继电器辅助继电器(如三菱如三菱PLC M开头开头)u状态继电器状态继电器(如三菱如三菱PLC S开头开头)u计数器计数器(如三菱如三菱PLC C开头开头)u计时器计时器(如三菱如三菱PLC T开头开头)u数据寄存器数据寄存器(如三菱如三菱PLC D开头开头)PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)l输入继电器输入继电器X X）l在在PLCPLC内部，与输入端子相连的输入继电器内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电器，采用八进制编是光电隔离的电子继电器，采用八进

23、制编号，用无数个常开和常闭触点。号，用无数个常开和常闭触点。l输入继电器不能用程序驱动。输入继电器不能用程序驱动。Y0COMX0X0COM1Y0X0X1Y0Y0Y0X0X0常开触点常开触点常闭触点常闭触点输入信号输入信号输入端子输入端子梯形图梯形图电源电源公共端公共端输入继电器输入继电器输出继电器输出继电器公共端公共端输出端子输出端子输出负载输出负载Y0COMX0X0COM1Y0X0X1Y0Y0Y0X0X0常开触点常开触点常闭触点常闭触点输入信号输入信号输入端子输入端子梯形图梯形图电源电源公共端公共端输入继电器输入继电器输出继电器输出继电器公共端公共端输出端子输出端子输出负载输出负载l输出继电

24、器输出继电器Y Y）l输出继电器采用八进制编号，有内部触点输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外部输出触点继电器触点、双向可控和外部输出触点继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件之分，由程序驱硅、晶体管等输出元件之分，由程序驱动。动。l在在PLCPLC内部，外部输出触点与输出端子相连，内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负载输出信号，且一个输出继电器向外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点。只有一个常开型外部输出触点。l输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编程时可随意使用。编程时可随意使用。PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元

25、件)l辅助继电器辅助继电器M M）l由内部软元件的触点驱动由内部软元件的触点驱动, ,常开和常闭触点使用次常开和常闭触点使用次数不限，但不能直接驱动外部负载数不限，但不能直接驱动外部负载, ,采用十进制编采用十进制编号。号。l通用辅助继电器通用辅助继电器l掉电保持辅助继电器掉电保持辅助继电器l特殊辅助继电器特殊辅助继电器l只能利用其触点的特殊辅助继电器只能利用其触点的特殊辅助继电器l可驱动线圈的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器l通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通过外设设定参数进行调整。可通过外设设定参数进行调整。PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)l状态继电器状态继电器S S）l状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件，采用十进制编号。与步进指令件，采用十进制编号。与步进指令STLSTL配合使用；配合使用；l状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；使用；l状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。状