PLC软硬件基础知识

1、PLC软硬件基础知识主讲人：张晓东PLC的分类（按功能分） 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机系统 具有低档PLCPLC功能外，具有较强的模拟量输入/ /输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/OI/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PIDPID控制等功能 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLCPLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式

2、网络控制系统，实现工厂自动化。PLC的分类（按规模分）输入输出的总路数，又称为I/OI/O点数，是表征PLCPLC控制规模的重要参数。因此，按控制规模对PLCPLC分类时，可分为：1.1.小型PLCPLC：I/OI/O点数较少，在256256点以下的PLCPLC。2.2.中型PLCPLC：I/OI/O点数较多，在256256点以上、20482048点以下的PLCPLC。3.3.大型PLCPLC：I/OI/O点数较多，在20482048点以上的PLCPLC。但大中小型PLCPLC的划分并无严格的界限，PLCPLC的I/OI/O点数可以依据需要灵活配置。PLC的分类（按结构分）可分为单体式、模块式

3、、组合式可分为单体式、模块式、组合式 电源单元DIN导轨CPU单元模块式PLC的分类（按结构分） 组合式组合式PLCPLC是由一些标准模块单元组成，采用总线结构，是由一些标准模块单元组成，采用总线结构，不同功能的模块（如不同功能的模块（如CPUCPU模块、输入模块、输出模块、电源模模块、输入模块、输出模块、电源模块等）通过总线连接起来。块等）通过总线连接起来。 组合式组合式PLCPLC的特点是可以根据功能需要灵活配置，构成具的特点是可以根据功能需要灵活配置，构成具有不同功能和不同控制规模的有不同功能和不同控制规模的PLCPLC，多用于大型和中型，多用于大型和中型PLCPLC。 3 3）叠装式P

4、LC PLC 还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结合起来。 叠装式PLCPLC其CPUCPU、电源、I/OI/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。PLCPLC的分类的分类（按产地分）（按产地分）1 1）微型机）微型机OMRON公司的公司的SP系列系列PLC图片2 2）小型机）小型机OMRON公司的公司的CPM1A、CQM系列系列松下公司的松下公司的FP1系列系列3 3）中型机）中型机西门子公司的西门子公司的S7-3004 4）大型机）大型机OMRON公司的公司的C1000H松下公司的松下公司的

5、FP3COMCOMRONRON公司的公司的2000H2000H5 5）超大型机）超大型机 美国美国GEGE公司的公司的90709070机，其点数可达机，其点数可达2400024000点，另外还点，另外还有有80008000路的模拟量。路的模拟量。3入3出 就全世界自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言，就全世界自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言，PLCPLC仍然处于一种核心地位。在最近出现在美国、欧洲和国内仍然处于一种核心地位。在最近出现在美国、欧洲和国内有关探讨有关探讨PLCPLC发展的论文中，这个结论是众口一词的，尽管对发展的论文中，这个结论是众口一词的，尽管对PLCPLC的未

6、来发展有着许多不同的意见。的未来发展有着许多不同的意见。 近年来近年来PLCPLC的市场销售一直坚挺；的市场销售一直坚挺；DCSDCS控制有了引人注目的控制有了引人注目的进展，但毕竟只能对高端的进展，但毕竟只能对高端的PLCPLC产品形成竞争；小型、超小型产品形成竞争；小型、超小型PLCPLC的发展势头令人刮目相看；的发展势头令人刮目相看；PLCPLC和和DCSDCS控制在今后可能相互控制在今后可能相互融合。融合。 PLC 硬件系统结构图硬件系统结构图电电 源源I/O扩扩展展单单元元输入设备输入设备输出设备输出设备输输出出接接口口外外部部设设备备接接口口输输入入接接口口I/O扩扩展展接接口口主

7、机主机PLC编程器编程器打印机打印机磁带机磁带机计计算机算机扫描仪扫描仪CPU存储器存储器用户用户程序程序系统系统程序程序数数据据按钮按钮行程行程开关开关触点触点PLCPLC的内部资源与基本功能的内部资源与基本功能1、逻辑控制功能2、定时控制功能3、计数控制功能4、数据处理功能5、监控功能6、断电记忆功能7、故障诊断功能8、联网通信功能1 1 逻辑控制功能逻辑控制功能 PLC PLC 可软件实现逻辑控制功能，用以取代可软件实现逻辑控制功能，用以取代电路连接的继电器控制系统，实现逻辑控电路连接的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。制和顺序控制。 在单机控制、多机群控和自动生产线控在单机控制、

8、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。制方面都有很多成功的应用实例。 例如：机床电气控制、起重机、皮带运例如：机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机控制、电输机和包装机械的控制、注塑机控制、电梯控制、饮料灌装生产线、汽车、化工、梯控制、饮料灌装生产线、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线控制等。造纸、轧钢自动生产线控制等。 2 2 定时控制功能定时控制功能 PLC PLC中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器电路中的时间继电器。电路中的时间继电器。 定时器的设定值定时器的设定值( (定时时间定时时间) )可以在编

9、程时设定，也可以可以在编程时设定，也可以在运动过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。在运动过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。 同时同时PLCPLC还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确实时控制。还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确实时控制。 3 3 计数控制功能计数控制功能 PLCPLC为用户提供许多计数器，计数器计数到某一数值时，为用户提供许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号产生一个状态信号( (计数值到计数值到) )，利用该状态信号可实现对某个，利用该状态信号可实现对某个操作的计数控制。操作的计数控制。 计数器的设定值可以在编程时设定，也可计数器的设定值可以在编程时设定，也可

10、以在运行过程中根据需要进行修改。以在运行过程中根据需要进行修改。传感器传感器旋转编码器旋转编码器变频器等变频器等计数输入计数输入输入复位输入复位0000000001000024 4 数据处理功能数据处理功能 PLC PLC一般都具有数据处理功能，可以实现算术运算、数据比较、数据传一般都具有数据处理功能，可以实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数制转换译码编码等操作。送、数据移位、数制转换译码编码等操作。中、大型中、大型PLCPLC数据处理功能数据处理功能更加更加齐全，可完成开方、齐全，可完成开方、PIDPID运算、浮点运算等操作，还可以和运算、浮点运算等操作，还可以和CRTCRT、打印

11、机相打印机相联，实现程序、数据的显示和打印。联，实现程序、数据的显示和打印。5 5 监控功能监控功能 PLC PLC设置了较强的监控功能。设置了较强的监控功能。 利用编程器或监视器，操作人员可以对利用编程器或监视器，操作人员可以对PLCPLC有关部分的有关部分的运行状态进行监视。运行状态进行监视。 利用编程器，可以调整定时器、计数器的设定值和当前利用编程器，可以调整定时器、计数器的设定值和当前值，并可以根据需要改变值，并可以根据需要改变PLCPLC内部逻辑信号的状态及数据区内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为调整和维护提供了极大的方便。的数据内容，为调整和维护提供了极大的方便。6 6 断电

12、记忆功能断电记忆功能 PLC PLC内部的部分存储器所使用的内部的部分存储器所使用的RAMRAM设置了停电保持器设置了停电保持器件（备用电池等），以保证断电后这部分存储器中的信息件（备用电池等），以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存。能够长期保存。 利用某些记忆指令，可以对工作状态进行记忆，以保利用某些记忆指令，可以对工作状态进行记忆，以保持持PLCPLC断电后的数据内容不变。断电后的数据内容不变。 PLCPLC电源恢复后，可以在原工作基础上继续工作。电源恢复后，可以在原工作基础上继续工作。7 7 故障诊断功能故障诊断功能 PLC PLC可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等可以

13、对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属严重错误则自动中止运行。如属严重错误则自动中止运行。 PLCPLC的故障自诊断功能，大大提高了的故障自诊断功能，大大提高了PLCPLC控制系统的安全控制系统的安全和可维护性。和可维护性。8 8 联网通信功能联网通信功能 随着被控对象规模的扩大和结构的复杂化，往往需要多随着被控对象规模的扩大和结构的复杂化，往往需要多台台 PLC PLC 或或 PLC PLC 与其它控制设备协调工作，互相之间必须与其它控制设备协调工作，互相之间必须实现信息共享，实现信息共

14、享，PLC PLC 联网通讯功能的需求越来越多。联网通讯功能的需求越来越多。PLCPLC与其他工业控制系统的比较与其他工业控制系统的比较 PLC与继电器控制系统比较与继电器控制系统比较 继电器控制采用硬接线方式装配而继电器控制采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的功能。成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改变程序并改动少量控制只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的的接线端子，就可适应生产工艺的改变。改变。从适应性、可靠性及设计、安装、从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面进行比较。传统的继维护等各方面进行比较。传统的继电器控制大多数将被电器控制大多数将被PLC所取代。所取代

15、。 与工业计算机比较与工业计算机比较工业控制机控制要求开发人员具有工业控制机控制要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。编程的能力。PLC采用了采用面向控制过程、面采用了采用面向控制过程、面向问题的向问题的“自然语言自然语言”进行编程，进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用使用 ，便于推广应用。，便于推广应用。PLC是专为工业现场应用而设计的，是专为工业现场应用而设计的，具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。在模型复杂、计算量大且较难、实在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境中，工业控制时性要求较高的环

16、境中，工业控制机则更能发挥其专长。机则更能发挥其专长。PLC的输入、输出接口：的输入、输出接口： 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的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰，提高了系统的安全。电气隔离，减小了电磁干扰，提高了系统的安全。 2)输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱输出接口作用：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，以便控制接触器线圈等电器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部强电隔离。通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。 1) 输入接口作用：将按钮、行程开关或传

17、感器等产生的信输入接口作用：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。号，转换成数字信号送入主机。各种接口、高功能模块：各种接口、高功能模块：小型机：有接口可扩展。小型机：有接口可扩展。 输入电路滤波时间，它由输入电路滤波时间，它由RC滤波电路的时间常数决定。滤波电路的时间常数决定。改变时间常数可调整输入延迟时间。改变时间常数可调整输入延迟时间。 输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。继输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。继电器输出方式的滞后时间为电器输出方式的滞后时间为10ms左右；双向晶闸管输出方式，左右；双向晶闸管输出方式，在接通负载时滞后时间约为在接通负载时滞后时间约为1ms，切断负载时滞后时间小于，切断负载时滞后时间小于10ms；晶体管输出方式的滞后时间小于；晶体管输出方式的滞后时间小于1ms PLC循环扫描的工作方式循环扫描的工作方式 PLC对输入采样、输出刷新的集中处理方式对输入采样、输出刷新的集中处理方式 用户程序中语句的安排用户程序中语句的安排PLC编程入门编程入门梯形图和助记符梯形图和助记符梯形图编程方便，但必须配置高级编程器才能输入。梯形图编程方便，但必须配置高级编程器才能输入。助记符语言只要简易编程器就可输入，但不直