第1章-可编程控制器概述

1、S7-300S7-300可编程控制器可编程控制器(PLC)(PLC)教程教程 重点与难点：重点与难点： 可编程序控制器的工作原理。可编程序控制器的工作原理。 基本要求：基本要求：1 1熟悉可编程序控制器的定熟悉可编程序控制器的定2 2理解可编程序控制器的工作原理；理解可编程序控制器的工作原理；3 3掌握可编程序控制器的分类和特点；掌握可编程序控制器的分类和特点；4 4熟练可编程序控制器的编程语言。熟练可编程序控制器的编程语言。 本章内容：本章内容：1PLC的产生和定义；的产生和定义；2PLC的分类和特点；的分类和特点；3PLC的工作原理；的工作原理；4PLC的功能和应用；的功能和应用；5PLC

2、与微机系统和继电器系统的区别；与微机系统和继电器系统的区别；6PLC的发展；的发展；7PLC的性能指标；的性能指标；8PLC的编程语言。的编程语言。 可编程控制器的分类和特点可编程控制器的分类和特点1.2 PLC PLC的功能及应用的功能及应用1.4可编程控制器的产生和定义可编程控制器的产生和定义1.1 PLC PLC与微型计算机系统和继电器系统的区别与微型计算机系统和继电器系统的区别1.5 PLC PLC的工作原理的工作原理1.3 PLC PLC的编程语言的编程语言1.8本章小结本章小结 1.9 PLC PLC的性能指标的性能指标1.7 PLC PLC的发展的发展1.6 可编程序控制器（可编

3、程序控制器（Programmable Controller，PC）在其早期主要应用于开）在其早期主要应用于开关量的逻辑控制，因此也称为可编程序逻关量的逻辑控制，因此也称为可编程序逻辑控制器（辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。）。 可编程序控制器是以微处理器为基础，可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动控技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。制装置。它具有体积小、编程简单、功能强、它具有体积小、编程简单、功能强、抗干扰能力强、可靠性高、灵活通用

4、、维抗干扰能力强、可靠性高、灵活通用、维护方便等优点，目前在冶金、化工、交通、护方便等优点，目前在冶金、化工、交通、电力等工业控制领域获得了广泛的应用，电力等工业控制领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的四大支柱（可编程成为了现代工业控制的四大支柱（可编程序控制器技术、机器人技术、序控制器技术、机器人技术、CAD/CAM和数控技术）之一。和数控技术）之一。1.1.1 1.1.1 可编程控制器的产生可编程控制器的产生1968年通用汽车公司提出了新型控制年通用汽车公司提出了新型控制器所必须具备的器所必须具备的10大条件（有名的大条件（有名的“GM10条条”）。）。 编程简单，可在现场修改程序；

5、编程简单，可在现场修改程序； 维护方便，最好是插件式；维护方便，最好是插件式； 可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜； 可将数据直接送入管理计算机；可将数据直接送入管理计算机； 在成本上可与继电器控制柜竞争；在成本上可与继电器控制柜竞争； 输入可以是交流输入可以是交流115V； 输出可以是交流输出可以是交流115V，2A以上，以上，可直接驱动电磁阀；可直接驱动电磁阀； 在扩展时，原有系统只要很小变更；在扩展时，原有系统只要很小变更； 用户程序存储器容量至少能扩展到用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。1969年，美国数字设备公司（年，美国

6、数字设备公司（GEC）研制成功第一台可编程序控制器，并在通研制成功第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。而开创了工业控制的新局面。进入进入20世纪世纪70年代，随着微电子技术年代，随着微电子技术的发展，的发展，PLC采用了通用微处理器，这种采用了通用微处理器，这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了，控制器就不再局限于当初的逻辑运算了，功能不断增强。因此，实际上应称之为可功能不断增强。因此，实际上应称之为可编程序控制器（编程序控制器（PC）。）。至至20世纪世纪80年代，随着大规模和超大年代，随着大规模和超大

7、规模集成电路等微电子技术的发展，以规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和位和32位微处理器构成的微机化位微处理器构成的微机化PC得到了得到了惊人的发展。使惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、在概念、设计、性能、价格、应用等方面都有了新的突破。价格、应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗和体积减小，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网和通信网络、数据处理以及图像显示的发展，使络、数据处理以及图像显示的发展，使PC向用于连续生产过程控制的方向发展，

8、成向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。为实现工业生产自动化的一大支柱。1.1.2 1.1.2 可编程控制器的定义可编程控制器的定义在第三稿中，对在第三稿中，对PLC作了如下定义：作了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等操作指令，并通过时、计数、算术运算等操作指令，并通过数字的，模拟的输入和输出

9、，控制各种类数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、都应按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。易于扩充其功能的原则设计。定义强调了定义强调了PLC有以下特点。有以下特点。 PLC是数字运算操作的电子系统，是数字运算操作的电子系统，也是一种计算机。也是一种计算机。 PLC专为在工业环境下应用而设计。专为在工业环境下应用而设计。 PLC使用面向用户指令使用面向用户指令编程方便。编程方便。 PLC进行逻辑运算、顺序控制、定进行逻辑运算、顺

10、序控制、定时计算和算术操作。时计算和算术操作。 PLC进行数字量或模拟量输入输出进行数字量或模拟量输入输出控制。控制。 PLC易与控制系统联成一体。易与控制系统联成一体。 PLC易于扩充。易于扩充。1.2.1 1.2.1 可编程控制器的分类可编程控制器的分类由于由于PLC的品种、型号、规格和功能的品种、型号、规格和功能各不相同，要按统一的标准对它们进行分各不相同，要按统一的标准对它们进行分类十分困难。类十分困难。通常，按通常，按I/O点数可划分成大、中、小点数可划分成大、中、小型三类；按功能强弱又可分为低档机、中型三类；按功能强弱又可分为低档机、中档机和高档机三类。档机和高档机三类。 1 1按

11、组成结构形式分类按组成结构形式分类（1）一体化整体式）一体化整体式PLC（2）模块式结构化）模块式结构化PLC 2 2按按I/OI/O点数分类点数分类（1）小型）小型PLC（2）中型）中型PLC（3）大型）大型PLC 3 3按输出形式可以分类按输出形式可以分类（1）继电器输出）继电器输出 为有触点输出方式，适用于低频大功为有触点输出方式，适用于低频大功率直流或交流负载。典型的继电器输出电率直流或交流负载。典型的继电器输出电路如图路如图1-1所示。所示。 图图1-1 1-1 继电器输出继电器输出 （2）晶体管输出）晶体管输出 为无触点输出方式，适用于高频小功为无触点输出方式，适用于高频小功率直流

12、负载。典型的率直流负载。典型的NPN和和PNP晶体管输晶体管输出电路如图出电路如图1-2所示。所示。 图图1-2 1-2 晶体管输出晶体管输出（3）晶闸管输出）晶闸管输出 为无触点输出方式，适用于高速大功为无触点输出方式，适用于高速大功率交流负载。典型的晶闸管输出电路如图率交流负载。典型的晶闸管输出电路如图1-3所示。所示。图图1-3 1-3 晶闸管输出晶闸管输出 1.2.2 1.2.2 可编程控制器的特点可编程控制器的特点 为适应工业环境使用，与一般控制装为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，置相比较，PLC有以下一些特点。有以下一些特点。（1）可靠性高，抗干扰能力强。）可靠性高，抗干扰

13、能力强。 工业生产对控制设备的可靠性要求如工业生产对控制设备的可靠性要求如下。下。 平均故障间隔时间长。平均故障间隔时间长。 故障修复时间（平均修复时间）短。故障修复时间（平均修复时间）短。 电子设备产生的故障，通常为以下两电子设备产生的故障，通常为以下两种。种。 偶发性故障。偶发性故障。 永久性故障。永久性故障。 硬件措施硬件措施 主要模块均使用大规模或超大规模集主要模块均使用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。和信号调理电路。 屏蔽屏蔽 滤波滤波

14、电源调整与保护电源调整与保护 隔离隔离 采用模块式结构采用模块式结构 软件措施软件措施 有极强的自检及保护功能。有极强的自检及保护功能。 故障检测故障检测 信息保护与恢复信息保护与恢复 设置警戒时钟设置警戒时钟WDT（看门狗）（看门狗） 加强对程序的检查和校验加强对程序的检查和校验 对程序及动态数据进行电池后备对程序及动态数据进行电池后备 （2）通用性强，控制程序可变，使）通用性强，控制程序可变，使用方便。用方便。（3）功能强，适应面广。）功能强，适应面广。（4）编程简单，容易掌握。）编程简单，容易掌握。（5）减少了控制系统的设计及施工）减少了控制系统的设计及施工的工作量。的工作量。（6）体积

15、小、重量轻、功耗低、维）体积小、重量轻、功耗低、维护方便。护方便。 1.3.1 PLC 1.3.1 PLC的工作过程的工作过程图图1-4 PLC1-4 PLC的工作过程图的工作过程图 1 1输入采样阶段输入采样阶段 2 2程序执行阶段程序执行阶段 3 3输出刷新阶段输出刷新阶段 1.3.2 PLC 1.3.2 PLC的的I/OI/O滞后现象滞后现象 造成造成I/O响应滞后的原因有以下响应滞后的原因有以下3种。种。（1）扫描方式：）扫描方式： 一个扫描周期内对所有输出只刷新一一个扫描周期内对所有输出只刷新一次。次。（2）电路惯性：）电路惯性： 输入滤波时间常数和输出继电器触点输入滤波时间常数和输

16、出继电器触点的机械滞后。的机械滞后。（3）与程序设计安排有关。）与程序设计安排有关。 PLC的等效电路如图的等效电路如图1-5所示。所示。图图1-51-5PLCPLC的等效电路示意图的等效电路示意图 1.3.3 PLC1.3.3 PLC的组成结构的组成结构 PLC的基本组成可归为的基本组成可归为4大部件。大部件。 整体结构的整体结构的PLC的的4部分装在同一机壳部分装在同一机壳内，模块式结构的内，模块式结构的PLC的各部件独立封装，的各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成。称为模块，通过机架和总线连接而成。 I/O的能力可按用户的需要进行扩展和的能力可按用户的需要进行扩展和组合。另外

17、，还必须有编程器来将用户程组合。另外，还必须有编程器来将用户程序写进规定的存储器内。序写进规定的存储器内。 PLC的基本结构框图如图的基本结构框图如图1-6所示。所示。图图1-6 PLC1-6 PLC的基本结构框图的基本结构框图 1 1中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU） 一般一般PLC使用下列使用下列CPU芯片。芯片。（1）通用微处理器，如）通用微处理器，如Intel公司的公司的8086、80186到到Pentium系列芯片。系列芯片。（2）单片微处理器（单片机），如）单片微处理器（单片机），如Intel公司的公司的MCS-96系列单片机。系列单片机。（3）位片式微处理器，如）位片式微

18、处理器，如AMD 2900系列位片式微处理器。系列位片式微处理器。 一般的中型可编程控制器多为双微处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，另一个为位理器系统，一个是字处理器，另一个为位处理器，也称布尔处理器，处理器，也称布尔处理器， CPU处理速度处理速度是指是指PLC执行执行1000条基本指令所花费的时条基本指令所花费的时间。间。 CPU是是PLC的核心部分。与通用微机的核心部分。与通用微机CPU一样，一样，CPU在在PC系统中的作用类似于系统中的作用类似于人体的神经中枢。人体的神经中枢。 2 2存储器存储器 存储器主要存放系统程序，用户程序存储器主要存放系统程序，用户程

19、序及工作数据。存储器分为系统程序存储器及工作数据。存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器用来和用户程序存储器。系统程序存储器用来存放存放PLC的系统软件，用户程序存储器用的系统软件，用户程序存储器用来存放来存放I/O状态及用户程序。状态及用户程序。 系统程序存储器存放系统工作程序（监控程序） 、模块化应用功能子程序、命令 解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数。 （系统程序存储 器不能由用户直接存取） 用户程序存储器存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。 功能存储器（数据区）存放用户数据。 用户存储器 PLC的用户存储器通常以字（的用户存储器通常以字（16位位/字）

20、字）为单位来表示存储容量。为单位来表示存储容量。 PLC所用的存储器基本上由所用的存储器基本上由PROM，EPROM，EEPROM、RAM等组成的。等组成的。（1）随机存取存储器（）随机存取存储器（RAM） （2）只读存储器（）只读存储器（ROM） （3）可电擦除可编程的只读存储器）可电擦除可编程的只读存储器（EEPROM） 用户数据有以下类型用户数据有以下类型（1）位数据（）位数据（bit）（2）字节数据（）字节数据（Byte）（3）字数据（）字数据（Word）（4）双字数据（）双字数据（Dword）（5）混合数据（位与字节或字）混合数据（位与字节或字） 3 3输入输入/ /输出部件输出部件

21、 输入输入/输出部件又称输出部件又称I/O模块。输入模模块。输入模块用来接收和采集输入信号。块用来接收和采集输入信号。 数字量输入模块用来接收从按钮、选数字量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等处来的数开关、光电开关、压力继电器等处来的数字量输入信号；模拟量输入模块用来接收字量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号。连续变化的模拟量电流、电压信号。 数字量输出模块用来控制接触器、电数字量输出模块用来控制接触器、

22、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置、磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置、报警装置等输出设备；模拟量输出模块用报警装置等输出设备；模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。来控制调节阀、变频器等执行装置。 PLC通过通过I/O接口可以检测被控对象或接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数，以这些现场数被控生产过程的各种参数，以这些现场数据作为据作为PLC对被控对象进行控制的信息依对被控对象进行控制的信息依据。同时据。同时PLC又通过又通过I/O接口将处理结果送接口将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制。给被控设备或工业生产过程，以实现控制。 （1）输入模块）输入模块 （2）

23、输出模块）输出模块 4 4编程装置和编程软件编程装置和编程软件 编程装置用来生成用户程序，并对它编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。手持式编程器不进行编辑、检查和修改。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。 它的体积小，价格便宜，一般用来给它的体积小，价格便宜，一般用来给小型小型PLC编程，或者用于现场调试和维修。编程，或者用于现场调试和维修。编程器是编程器是PLC开发应用、监测运行、检查开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具。可用于用户程序的维护不可缺

24、少的工具。可用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视；通过键编制、编辑、调试、检查和监视；通过键盘和显示器去检测盘和显示器去检测PLC内部状态和参数；内部状态和参数；通过通信端口与通过通信端口与CPU联系，实现与联系，实现与PLC的的人机对话。人机对话。 编程器可分为简单型编程器可分为简单型只能联机编只能联机编程，只能用指令清单编程；智能型程，只能用指令清单编程；智能型既既可联机编程，也可脱机编程，还可以采用可联机编程，也可脱机编程，还可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编程。指令清单（语句表）、梯形图等语言编程。一般可直接以计算机作为编程器，安装相一般可直接以计算机作为编程器，安装相关

25、的编程软件编程。关的编程软件编程。 5 5电源部件电源部件 PLC使用使用220V交流电源或交流电源或24V直流电直流电源。内部的开关电源为各模块提供源。内部的开关电源为各模块提供5V、12V、24V等直流电源。等直流电源。 小型小型PLC一般都可以为输入电路和外一般都可以为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关）提供部的电子传感器（如接近开关）提供24V直流电源，驱动直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般负载的直流电源一般由用户提供。由用户提供。 内部电源。内部电源。 外部电源。外部电源。 PLC产生初期，由于其价格高于继电产生初期，由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。器控制装

26、置，使得其应用受到限制。 但最近几年来，随着但最近几年来，随着PLC性能价格比性能价格比的不断提高，的不断提高，PLC的应用面越来越广，其的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片及主要原因是：一方面由于微处理器芯片及有关元件的价格大大下降，使得有关元件的价格大大下降，使得PLC的成的成本下降；另一方面本下降；另一方面PLC的功能大大增强，的功能大大增强，使它能解决复杂的计算和通信问题。使它能解决复杂的计算和通信问题。 目前，目前，PLC已广泛用于包括从单机自已广泛用于包括从单机自动化到工厂自动化，从机器人、柔性制造动化到工厂自动化，从机器人、柔性制造系统到工业局部网络的工业控制的

27、各个领系统到工业局部网络的工业控制的各个领域。域。 1.4.1 PLC1.4.1 PLC的主要功能的主要功能 1 1开关量逻辑控制功能开关量逻辑控制功能 2 2定时定时/ /计数控制功能计数控制功能 3 3数据处理功能数据处理功能 4 4监控、故障诊断功能监控、故障诊断功能 5 5步进控制功能步进控制功能 6 6A/DA/D、D/AD/A转换功能转换功能 7 7停电记忆功能停电记忆功能 8 8远程远程I/OI/O功能功能 9 9通信连网功能通信连网功能 10 10扩展功能扩展功能 1.4.2 PLC 1.4.2 PLC的应用的应用 随着随着PLC的性能价格比的不断提高，的性能价格比的不断提高，

28、目前，目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等各造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等各行各业。行各业。 其应用范围大致可归纳为以下几种。其应用范围大致可归纳为以下几种。（1）开关量的逻辑控制）开关量的逻辑控制 （2）运动控制）运动控制 （3）闭环过程控制）闭环过程控制 （4）数据处理）数据处理 （5）通信连网）通信连网 1.4.3 PLC 1.4.3 PLC控制系统的分类控制系统的分类 1 1集中式控制系统集中式控制系统图图1-7 1-7 集中式控制系统集中式控制系统

29、 2 2远程式控制系统远程式控制系统图图1-81-8远程式控制系统远程式控制系统 3 3分布式控制系统分布式控制系统图图1-9 1-9 分布式控制系统分布式控制系统 1.5.1 PLC 1.5.1 PLC与微型计算机控与微型计算机控制系统的区别制系统的区别 可编程控制器与微型计算机的主要差可编程控制器与微型计算机的主要差异及各自的特点主要表现为以下几个方面。异及各自的特点主要表现为以下几个方面。 （1）应用范围）应用范围 （2）使用环境）使用环境 （3）输入）输入/输出输出（4）程序设计）程序设计 （5）系统功能）系统功能 （6）运算速度和存储容量）运算速度和存储容量 （7）价格）价格 1.5

30、.2 PLC 1.5.2 PLC与继电器接触器与继电器接触器系统的区别系统的区别 可编程控制器是在传统的继电器控制可编程控制器是在传统的继电器控制系统上发展起来的，可编程控制器的编程系统上发展起来的，可编程控制器的编程语言中的梯形图与继电器控制线路十分相语言中的梯形图与继电器控制线路十分相似。似。 但是可编程控制器与继电器控制系统但是可编程控制器与继电器控制系统还是有一些区别的，主要表现在以下几方还是有一些区别的，主要表现在以下几方面。面。（1）控制逻辑）控制逻辑（2）工作方式）工作方式 （3）控制速度）控制速度 （4）限时控制）限时控制 （5）计数限制）计数限制 （6）设计和施工）设计和施工

31、（7）可靠性和可维护性）可靠性和可维护性 （8）价格）价格 PLC的发展与计算机技术、半导体集的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。这些高技术等高新技术的发展息息相关。这些高新技术的发展推动了新技术的发展推动了PLC的发展，而的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高、更的发展又对这些高新技术提出了更高、更新的要求，促进了它们的发展。新的要求，促进了它们的发展。 1 1PLCPLC的发展阶段的发展阶段 第一阶段，从第一台第一阶段，从第一台PLC问世到问世到20世世纪纪70年代中期，是年代中期，是P

32、LC的初创阶段。的初创阶段。 第二阶段，从第二阶段，从20世纪世纪70年代中期到末年代中期到末期，是期，是PLC的实用化发展阶段。的实用化发展阶段。 第三阶段，从第三阶段，从20世纪世纪70年代末期到年代末期到20世纪世纪80年代中期，是年代中期，是PLC通信功能的实现通信功能的实现阶段。阶段。 第四阶段，从第四阶段，从20世纪世纪80年代中期开始，年代中期开始，是是PLC的开放阶段。的开放阶段。 2 2PLCPLC的发展趋势的发展趋势（1）小型化、专用化、低成本）小型化、专用化、低成本（2）系列化、标准化、模块化）系列化、标准化、模块化（3）高速化、大容量化和高性能化）高速化、大容量化和高性

33、能化（4）网络化）网络化 不同厂家的可编程控制器产品技术性不同厂家的可编程控制器产品技术性能不同，性能指标也有所不同，一般选取能不同，性能指标也有所不同，一般选取常用的主要性能指标如下。常用的主要性能指标如下。（1）输入）输入/输出点数输出点数 （2）扫描速度）扫描速度 （3）存储器容量）存储器容量 （4）编程语言）编程语言 （5）指令功能）指令功能 前几节，介绍了前几节，介绍了PLC的工作过程、硬的工作过程、硬件框图及各种硬件的功能。件框图及各种硬件的功能。PLC的工作过的工作过程及硬件功能的实现，则要靠软件的支持。程及硬件功能的实现，则要靠软件的支持。首先，首先，PLC的软件提供了各种逻辑

34、部件的软件提供了各种逻辑部件（软器件），通过编程来完成逻辑控制功（软器件），通过编程来完成逻辑控制功能。能。 1.8.1 逻辑部件 1 1继电器逻辑继电器逻辑触点、线圈触点、线圈 用逻辑与、或、非等运算处理各种继用逻辑与、或、非等运算处理各种继电器逻辑的连接。电器逻辑的连接。 “1”ON（得电） “0”OFF（失电） 状态 与通常的物理（实际）继电器相比，与通常的物理（实际）继电器相比，“软软”继电器有如下特点：继电器有如下特点：（1）体积小，功耗低；）体积小，功耗低；（2）无触点，速度快，寿命长；）无触点，速度快，寿命长；（3）有无数个常开触点和常闭触点）有无数个常开触点和常闭触点供程序使用

35、，且不必考虑触点的容量。供程序使用，且不必考虑触点的容量。 PLC一般为用户提供以下三类继电器。一般为用户提供以下三类继电器。（1）输入继电器。）输入继电器。（2）输出继电器）输出继电器（3）内部继电器）内部继电器 掉电保护内部继电器掉电保护内部继电器 掉电不保护内部继电器掉电不保护内部继电器 2 2定时器逻辑定时器逻辑 一般来说，定时器应包含如下内容。一般来说，定时器应包含如下内容。（1）定时语句（指令）定时语句（指令）选定所需选定所需的定时器，定时时基；的定时器，定时时基；（2）定时条件）定时条件控制定时器操作控制定时器操作（使能（使能Bool）；）；（3）定时器当前值）定时器当前值存放的

36、存储单存放的存储单元（元（Word）；）；（4）定时器的复位）定时器的复位当前值复零、当前值复零、状态位复位（状态位复位（Bool）；）；（5）定时设定值（预置值）及存放）定时设定值（预置值）及存放单元（单元（Word）；）；（6）定时器状态（位）定时器状态（位）定时器达定时器达到设定值时到设定值时“ON”（bit）。）。 3 3计数器逻辑计数器逻辑 通常，计数器应包含如下内容。通常，计数器应包含如下内容。（1）计数语句（指令）计数语句（指令）选定所需选定所需的计数器（编号）；的计数器（编号）；（2）计数信号）计数信号控制计数器操作控制计数器操作（使能（使能Bool）；）；（3）计数器当前值）

37、计数器当前值存放的单元存放的单元（Word）；）；（4）计数器的复位）计数器的复位恢复设定值、恢复设定值、状态位复位（状态位复位（Bool）；）；（5）计数设定值及存放单元）计数设定值及存放单元（Word）；）；（6）计数器状态（位）计数器状态（位）计数达到计数达到设定值时设定值时“ON”；复位或未达到计数；复位或未达到计数设定值时设定值时“OFF”。 4 4触发器逻辑触发器逻辑 触发器包括：置位输入触发器包括：置位输入S和复位输入和复位输入R，此外触发器还有复位优先或置位优先之分。此外触发器还有复位优先或置位优先之分。 5 5移位寄存器移位寄存器 移位寄存器长度可变，以适应步进控移位寄存器长

38、度可变，以适应步进控制的需要。制的需要。 移位脉冲输入移位脉冲输入 cp 移位寄存器移位寄存器 填充输入填充输入 IN 复位输入复位输入 R 6 6数据寄存器数据寄存器 用于存放数据。用于存放数据。 1.8.2 1.8.2 编程语言编程语言 PLC的逻辑控制功能的实现是通过编的逻辑控制功能的实现是通过编程语言来实现的。随着可编程控制器的发程语言来实现的。随着可编程控制器的发展，其编程软件呈现多样化和高级化的发展，其编程软件呈现多样化和高级化的发展趋势。展趋势。 由于可编程控制器类型较多，各个不由于可编程控制器类型较多，各个不同机型对应编程软件也有一定的差别，特同机型对应编程软件也有一定的差别，

39、特别是各个生产厂家的可编程控制器之间，别是各个生产厂家的可编程控制器之间，它们的编程软件不能通用，但是同一生产它们的编程软件不能通用，但是同一生产厂家生产的可编程控制器一般都可以使用。厂家生产的可编程控制器一般都可以使用。 下面简单介绍一下常用的编程语言。下面简单介绍一下常用的编程语言。目前还没有一种能适合各种可编程控制器目前还没有一种能适合各种可编程控制器的通用的编程语言，但是各个可编程控制的通用的编程语言，但是各个可编程控制器发展过程有类似之处，可编程控制器的器发展过程有类似之处，可编程控制器的编程语言即编程工具都大体差不多，一般编程语言即编程工具都大体差不多，一般有以下有以下5种。种。

40、1 1梯形图（梯形图（Ladder DiagramLadder Diagram） 梯形图是一种以图形符号及图形符号梯形图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在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，它是从继电器控制电路图演变过来的。言，它是从继电器控制电路图演变过来的。 梯形图将继电器控制电路图进行简化，梯形图将继电器控制电路图进行简化，同时加进了许多功能强大、使用灵活的指同时加进了许多功能强大、使用灵活的指令，将微机的特点结合进去，使编程更加令，将微机的特点结合进去，使编程更加容易，而实现的功能却大大超过传统继电容易，而实现的功能却大大超过传统继电器控制电路图，是目前

41、最普通的一种可编器控制电路图，是目前最普通的一种可编程控制器编程语言。程控制器编程语言。 符号的画法应按一定规则，各厂家的符号的画法应按一定规则，各厂家的符号和规则虽不尽相同，但基本上大同小符号和规则虽不尽相同，但基本上大同小异，如图异，如图1-10所示。所示。图图1-101-10三种不同的梯形图三种不同的梯形图 梯形图绘制特点如下。梯形图绘制特点如下。（1）在梯形图中只有动合和动断两）在梯形图中只有动合和动断两种触点，输入触点用以表示用户输入种触点，输入触点用以表示用户输入设备的输入信号。设备的输入信号。 （2）梯形图中输出继电器（输出变）梯形图中输出继电器（输出变量）的表示方法也不同，用圆

42、圈、括量）的表示方法也不同，用圆圈、括弧或椭圆表示，而且它们的编程元件弧或椭圆表示，而且它们的编程元件编号不同，不论哪种产品，输出继电编号不同，不论哪种产品，输出继电器在程序中只能使用一次。器在程序中只能使用一次。（3）对电路各元件要分配编号。）对电路各元件要分配编号。 （4）梯形图最左边是起始母线，每）梯形图最左边是起始母线，每一逻辑行必须从起始母线开始画。一逻辑行必须从起始母线开始画。 （5）梯形图中触点可以任意地串联）梯形图中触点可以任意地串联或并联而输出继电器线圈可以并联但或并联而输出继电器线圈可以并联但不可以串联。不可以串联。 （6）程序结束后应有结束符。）程序结束后应有结束符。（7

43、）输出继电器只对应输出映像区）输出继电器只对应输出映像区的相应位，不能直接驱动现场设备。的相应位，不能直接驱动现场设备。 2 2指令表（指令表（Instruction ListInstruction List） 梯形图编程语言的优点是直观、简便，梯形图编程语言的优点是直观、简便，但要求用带但要求用带 CRT 屏幕显示的图形编程器才屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号。能输入图形符号。 小型的编程器一般无法满足，将程序小型的编程器一般无法满足，将程序输入到可编程控制器中需使用指令语句输入到可编程控制器中需使用指令语句（助记符语言），它类似于微机中的汇编（助记符语言），它类似于微机中的汇编语言。语

44、句是指令语句表编程语言的基本语言。语句是指令语句表编程语言的基本单元，每个控制功能由一个或多个语句组单元，每个控制功能由一个或多个语句组成的程序来执行。成的程序来执行。 PLC语句是由操作码和操作数组成的。语句是由操作码和操作数组成的。 操作码用助记符表示要执行的功能，操作码用助记符表示要执行的功能，告诉告诉CPU该进行什么操作；操作数（参数）该进行什么操作；操作数（参数）内包含执行该操作所必需的信息，告诉内包含执行该操作所必需的信息，告诉CPU用什么地方的数据来执行此操作。用什么地方的数据来执行此操作。 操作数的分配原则如下。操作数的分配原则如下。 为了让为了让CPU区别不同的编程元素，区别

45、不同的编程元素，每个独立的元素应指定一个互不重复的地每个独立的元素应指定一个互不重复的地址。址。 所指定的地址必须在该型机器允许所指定的地址必须在该型机器允许的范围之内。的范围之内。 3 3顺序功能图（顺序功能图（Sequential ChartSequential Chart） 顺序功能图常用来编制顺序控制类程顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。序。它包含步、动作、转换三个要素。 顺序功能编程法可将一个复杂的控制顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的顺序控制过程，再连过程分解为一些小的顺序控制过程，再连接组合成整体的控制程序。接组合成整体的控制程序。

46、 顺序功能图法体现了一种编程思想，顺序功能图法体现了一种编程思想，在程序的编制中具有很重要的意义。在介在程序的编制中具有很重要的意义。在介绍步进梯形指令时将详细介绍顺序功能图绍步进梯形指令时将详细介绍顺序功能图编程法。图编程法。图1-11所示为顺序功能图。所示为顺序功能图。 图图1-111-11顺序功能图顺序功能图 4 4功能块图（功能块图（Function Block DiagramFunction Block Diagram） 功能图编程语言实际上是用逻辑功能功能图编程语言实际上是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样

47、，它易于表现与数字电路中的逻辑图一样，它易于表现条件与结果之间的逻辑功能。条件与结果之间的逻辑功能。 图图1-12所示为先所示为先“或或”后后“与与”再执再执行输出操作的功能块图。行输出操作的功能块图。 图图1-121-12功能块图编程语言图功能块图编程语言图 5 5结构文本（结构文本（Structure TextStructure Text） 随着可编程控制器的飞速发展，如果随着可编程控制器的飞速发展，如果许多高级功能还是用梯形图来表示，会很许多高级功能还是用梯形图来表示，会很不方便。不方便。 为了增强可编程控制器的数字运算、为了增强可编程控制器的数字运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能

48、，数据处理、图表显示、报表打印等功能，方便用户的使用，许多大中型可编程控制方便用户的使用，许多大中型可编程控制器都配备了器都配备了PASCAL、BASIC、C等高级等高级编程语言。编程语言。 这种编程方式叫做结构文本。与梯形这种编程方式叫做结构文本。与梯形图相比，结构文本有两个很大的优点，一图相比，结构文本有两个很大的优点，一是能实现复杂的数学运算，二是非常简洁是能实现复杂的数学运算，二是非常简洁和紧凑。用结构文本编制极其复杂的数学和紧凑。用结构文本编制极其复杂的数学运算程序只占一页纸。结构文本用来编制运算程序只占一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。逻辑运算程序也很容易。 以上以上5

49、种编程语言是由国际电工委员会种编程语言是由国际电工委员会（IEC）于）于1994年年5月在可编程控制器标准月在可编程控制器标准中推荐的。中推荐的。 对于一款具体的可编程控制器，生产对于一款具体的可编程控制器，生产厂家可提供这厂家可提供这5种表达方式的几种编程语言种表达方式的几种编程语言供用户选择，但并不是所有的可编程控制供用户选择，但并不是所有的可编程控制器都支持全部的器都支持全部的5种编程语言。种编程语言。 可编程控制器的编程语言是可编程控可编程控制器的编程语言是可编程控制器应用软件的工具。它以可编程控制器制器应用软件的工具。它以可编程控制器输入口、输出口、机内元件之间的逻辑及输入口、输出口、机内元件之间的逻辑及数量关系表达系统的控制要求，并存储在数量关系表达系统的控制要求，并存储在机内的存储器中，这就是所谓的机内的存储器中，这就是所谓的“存储逻存储逻辑辑”。 1.8.3 1.8.3 梯形图编程梯形图编程 梯形图编程目前依然是应用最广泛的梯形图编程目