可编程控制器

1、机电传动控制机电传动控制西安工业大学西安工业大学 机电学院机电学院 2第五章第五章 可编程控制器可编程控制器5.1 可编程控制器概述5.1.1 可编程控制器的产生5.1.2 可编程控制器的特点5.1.3 PLC的分类5.2 可编程控制器的基本组成和工作原理5.2.1 PLC的硬件5.2.2 PLC的软件5.2.3 可编程控制器的基本工作原理5.2.4 C系列P型可编程控制器 3第五章第五章 可编程控制器可编程控制器5.3 PLC编程元件及编程语言5.3.1 可编程控制器常用编程器件5.3.2 可编程控制器的编程语言5.4 指令及其编程方式5.4.1 基本指令及其编程方式5.4.2 编程指令及编

2、程方式5.5 编程指导5.6 基本电路编程举例 4可编程序控制器可编程序控制器(Programmable Logical Controller)(Programmable Logical Controller)简称为简称为PCPC或或PLCPLC。5.1.1 PLC5.1.1 PLC定义定义 . .工业环境下控制器；工业环境下控制器； . .微机控制系统（包含存储器、微机控制系统（包含存储器、CPUCPU等微机主要部件，进行逻等微机主要部件，进行逻辑运算和算术运算）；辑运算和算术运算）； . .数字式和模拟式输入输出；数字式和模拟式输入输出；5.1 概述概述 5某钢铁厂的工业加热炉现场 6某钢

3、铁厂的锅炉和加热炉现场 7可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器PLCPLC产生于产生于19691969年，最初只具备逻年，最初只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。触器控制。 现在所说的可编程序控制器现在所说的可编程序控制器PCPC（Programmable Programmable ControllerController）是）是19801980年以来，美、日、德等国由先前年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器的可编程序逻辑控制器PLCPLC进一步发展而来。进一步发展而来。 8 19851985年年1 1月，国

4、际电工委员会（月，国际电工委员会（IECIEC）定义：）定义： 可编程序控制器是：一种数字运算操作的电子系可编程序控制器是：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，控制各种类型的机械或字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易生产过程。可编程序控制器及其有关设备，

5、都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。原则设计。 95.1.2可编程控制器的产生l继电器控制 用弱电信号控制强电信号。故障查找与排除非常困难、改造工期长、费用高。 10继电器控制继电器控制 11美国通用汽车公司（美国通用汽车公司（GMGM）为了适应汽车型号不断更新的需要，提为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置，首先提出置，首先提出【可编程序控制器可编程序控制器】l编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场

6、修改程序；l维护方便，采用插件式结构；维护方便，采用插件式结构；l可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；l体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；l成本可与继电器控制柜竞争；成本可与继电器控制柜竞争；l可将数据直接送入计算机；可将数据直接送入计算机；l可直接使用可直接使用115V115V交流输入电压；交流输入电压；l输出采用输出采用115V115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等负交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等负载；载；l通用性强，扩展方便；通用性强，扩展方便；l能存储程序，存储器容量可以扩展到能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB4KB。 1219691969

7、年，年，美国数据设备公司（美国数据设备公司（DECDEC）研制成功。研制成功。并在并在GMGM公司汽车生产线上首次应用成功。公司汽车生产线上首次应用成功。可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器PLCPLC产生于产生于19691969年，最初只具备逻年，最初只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。触器控制。 现在所说的可编程序控制器现在所说的可编程序控制器PCPC（Programmable Programmable ControllerController）是）是19801980年以来，美、日、德等国由先前年以来，美、日、德等国

8、由先前的可编程序逻辑控制器的可编程序逻辑控制器PLCPLC进一步发展而来。进一步发展而来。 13逻辑控制逻辑控制 早期早期 逻辑控制为主逻辑控制为主 P Programmable rogrammable L Logical ogical C Controller ontroller P Programmable rogrammable C Controller ontroller 本义本义 现代现代PLCPLC绝不意味着只有逻辑控制的功能，它是一种以微处理器为基础，综合了绝不意味着只有逻辑控制的功能，它是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动

9、控制装置；计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置；具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列的优点，特具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列的优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使PLCPLC广泛应用于各种工广泛应用于各种工业领域。业领域。 145.1.3 PLC的发展的发展(本体硬件方面、软件方面、拓扑结构本体硬件方面、软件方面、拓扑结构) CPU使用中小规模集成电路，采用磁芯存储器。使用中小规模集成电路，采用磁芯存储器。 CPU使用微处理器，采用半导

10、体存储器使用微处理器，采用半导体存储器EPROM。 可靠性较差，略强于继电器控制。可靠性较差，略强于继电器控制。 机种单一，没形成系列。机种单一，没形成系列。 有了计算机接口和模拟量控制功能。有了计算机接口和模拟量控制功能。 可靠性提高。可靠性提高。 整机功能向系列化、标准化发展，并由专用向通用方向过渡。整机功能向系列化、标准化发展，并由专用向通用方向过渡。 功能简单（只有计数功能简单（只有计数/定时功能）。定时功能）。 功能增强（增加逻辑功能增强（增加逻辑/数据运算、数据处理、自诊断等功能）。数据运算、数据处理、自诊断等功能）。第一代：从第一台第一代：从第一台PLC诞生到上个世纪诞生到上个世

11、纪70年代初。年代初。第二代：第二代： 70年代初至年代初至70年代末。年代末。 15第三代：第三代：70年代末到年代末到80年代中期。年代中期。 CPU使用使用8或或16位微处理器甚至多微处理器，采用半导体存位微处理器甚至多微处理器，采用半导体存储器储器EPROM、CMOSRAM等。等。 增加浮点数运算，平方、三角函数等运算。增加浮点数运算，平方、三角函数等运算。 增加查表、列表功能。增加查表、列表功能。 自诊断及容错技术提高。自诊断及容错技术提高。 梯形图语言及语句表成熟。梯形图语言及语句表成熟。 小型小型PLCPLC体积减小、可靠性提高、成本下降。体积减小、可靠性提高、成本下降。 大型大

12、型PLCPLC向模块化、多功能方向发展。向模块化、多功能方向发展。 16第四代：第四代： 80年代中期到年代中期到90年代中期年代中期 增加高速计数、中断、增加高速计数、中断、A/D、D/A、PID等功能。等功能。 处理速度进一步提高（处理速度进一步提高（1 s/步步）。）。 连网功能增强。连网功能增强。 编程语言进一步完善，开发了编程软件。编程语言进一步完善，开发了编程软件。 CPU使用使用16位或位或32位微处理器。位微处理器。 PLC的的I/O点增加，最多可达点增加，最多可达32K个个I/O点。点。 处理速度进一步提高（处理速度进一步提高（1ns/步步）。）。 PLC都可以与计算机通信。

13、都可以与计算机通信。 具有强大的数值运算、函数运算、大批量数据处理的功能。具有强大的数值运算、函数运算、大批量数据处理的功能。 开发了大量的特殊功能模块。开发了大量的特殊功能模块。 编程软件功能更强大。编程软件功能更强大。 不断开发出功能强大可编程终端。不断开发出功能强大可编程终端。第五代：第五代： 90年代中期之后年代中期之后 17性能提高：性能提高：4 4位机位机8 8位机位机1616位机位机3232位机位机 逻辑运算逻辑运算 计时，计数等顺序控制，均属开关计时，计数等顺序控制，均属开关量控制；量控制； 支持图形编程；支持图形编程； 数据处理；数据处理； 各种功能控制模块；各种功能控制模块

14、； 联网通信功能。联网通信功能。 18v高性能、高速度、大容量发展l多CPU结构l高性能、流水RISC结构CPU(32位机)l增加智能控制功能l支持组态设计v大力发展微型PLC,不断增强微型PLC的功能l掌上PLCl高性能l支持多种编程方式 19低档低档PLCPLC向小型、简易、廉价方向发展，使向小型、简易、廉价方向发展，使之能更加广泛地取代功能简单的继电器控之能更加广泛地取代功能简单的继电器控制。例如西门子制。例如西门子Logo PLCLogo PLC机。机。中、高档中、高档PLCPLC向大型、高速、多功能方向向大型、高速、多功能方向发展，例如西门子发展，例如西门子S7-400PLCS7-4

15、00PLC机。机。 20vPLC编程语言标准化IEC1131-3 (IEC 1994年5月公布)l顺序功能图（SFC）l梯形图l功能块图l指令表l结构文本 21vPLC与其它工业控制器产品相互融合l与个人计算机PCl集散控制系统DCSl计算机数控CNC 22v增强通信联网能力 23可编程序控制器当代工业自动化支柱之一可编程序控制器当代工业自动化支柱之一 24综合自动化系统组成综合自动化系统组成ERP企业资源计划系统MES制造执行系统PCS生产控制系统故障诊断 现场控制系统（DCS, PLC, FCS）综合集成软件平台关系数据库实时监控软件平台实时数据库销售管理工艺计算特定先控软件模糊控制过程动

16、态检测软测量计划排产优化调度质量监控成本管理数据校正实时优化人力资源财务管理库存管理企业信息集成设计建模软件预测函数控制设备管理工业电视监测 257 7）可编程序控制器的发展）可编程序控制器的发展v大力开发智能I/O模块模拟量I/O、高速计数输入、中断输入、机械运动控制、热电偶输入、条形码阅读器、多路BCD输入/输出、模糊控制器、PID回路控制、通信模块 26vPLC与现场总线相结合7 7）可编程序控制器的发展）可编程序控制器的发展l基金会现场总线（Foundation Fieldbus）lProfiBus(过程现场总线)lLonWorks（局域操作网络）lCAN（控制器局域网络）lHART（

17、可寻址远程变送器数据通路协议）协议 275.1.3 PLC与其它工业控制系统的比较与其它工业控制系统的比较（1 1）与继电接触器控制系统的比较）与继电接触器控制系统的比较 PLCPLC控制系统具有如下特点：控制系统具有如下特点： 灵活性和可扩展性灵活性和可扩展性 可靠性和可维护性可靠性和可维护性 控制速度和精度控制速度和精度 延时的可调性和精确性延时的可调性和精确性 设计施工的快速性设计施工的快速性 经济性经济性 28（2 2）与计算机控制系统的比较）与计算机控制系统的比较 PLCPLC控制系统有下面的特点：控制系统有下面的特点： 可采用功能模块的结构形式可采用功能模块的结构形式 采用扫描工作

18、方式采用扫描工作方式 分散的可以自治的系统分散的可以自治的系统 适应恶劣的工业生产环境适应恶劣的工业生产环境 程序设计简单，更容易被技术人员掌握程序设计简单，更容易被技术人员掌握通讯灵活方便通讯灵活方便 29（3 3）与）与 集散控制系统（集散控制系统（DCSDCS）的比较）的比较 PLCPLC控制系统由继电接触器控制系统发展而来控制系统由继电接触器控制系统发展而来DCSDCS由化工行业回路仪表控制系统发展而来由化工行业回路仪表控制系统发展而来 PLCPLC在开关量和顺序控制方面有优势在开关量和顺序控制方面有优势 DCSDCS在模拟量连续控制和回路调节方面有优势在模拟量连续控制和回路调节方面有

19、优势PLCPLC系统更加灵活，但是需要编程系统更加灵活，但是需要编程 DCSDCS具有控制、操作、现场仪表三级结构，功能相对固定具有控制、操作、现场仪表三级结构，功能相对固定 PLCPLC系统将会兼有集散控制系统的形态和功能系统将会兼有集散控制系统的形态和功能 30 补充：控制系统发展过程补充：控制系统发展过程早期的控制系统：现场基地式仪表继电器控制；早期的控制系统：现场基地式仪表继电器控制；现在的控制系统：多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统，称现在的控制系统：多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统，称为第三代系统，为第三代系统，7070年代以年代以PLCPLC和和DCS(distri

20、buted control system) DCS(distributed control system) 为代表，在冶金、电力、石油、化工、轻工应用；为代表，在冶金、电力、石油、化工、轻工应用；9090年代出现现场年代出现现场总线，工业总线，工业PCPC，嵌入式系统。，嵌入式系统。 PLCPLC最初是为了替代继电器控制最初是为了替代继电器控制 31 可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强( (硬件屏蔽滤波光隔模块硬件屏蔽滤波光隔模块化、软件程序故障监控看门狗电池化、软件程序故障监控看门狗电池) ) 通用性强，控制程序可变，使用方便通用性强，控制程序可变，使用方便( (继电器接触继电器接

21、触器系统器系统) ) 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强( (端子端子) ) 编程简单，容易掌握编程简单，容易掌握( (梯形图、过程语言梯形图、过程语言) ) 系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少(pc(pc设计调试设计调试) ) 维修工作量小，维护方便维修工作量小，维护方便( (模块化模块化) ) 体积小，能耗低体积小，能耗低.(.(安装设备内部安装设备内部) )5.1.4 可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点 325.1.5 5.1.5 可编程序控制器的应用领域可编程序控制器的应用领域1 开关量逻辑与顺序控制(基本功能)遍及

22、许多行业，如机床电气控制、电梯运行、高炉上料、汽车装配、啤酒罐装等等。2 运动控制(输入输出脉冲，用于编码器、步进电机等)用于直线运动和圆周运动的控制。3 闭环过程控制(模拟量控制)通过模拟模块，可以实现对温度、压力、流量、液面高度等连续变化量的PID控制。4 数据处理(实时采集、显示、记录)具有数学运算（包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传递、排序和查表、位操作等功能；可以完成数据的采集、分析和处理，可以与存储器中存储的参考数据相比较，也可以传送给其它智能装置或传送给打印机打印制表。5 联网通信能用于PLC与PLC、PLC与上位机以及其它智能设备之间的通信，构成“集中管理、分散控制”的

23、分布控制系统(PCS)PCS)，或实现整个工厂的自动化。 33在自动化控制领域，在自动化控制领域，PLCPLC是一种重要的控制设备。是一种重要的控制设备。 目前，世界上有目前，世界上有200200多厂家生产多厂家生产300300多品种多品种PLCPLC产产品，应用在汽车（品，应用在汽车（23%23%）、粮食加工（）、粮食加工（16.4%16.4%）、化学）、化学/ /制药（制药（14.6%14.6%）、金属）、金属/ /矿山（矿山（11.5%11.5%）、纸浆）、纸浆/ /造纸造纸（11.3%11.3%）等行业。）等行业。 PLCPLC自自19691969年问世以来，开始按年问世以来，开始按照

24、成熟而又有效的继电器控制概念和设计思想，照成熟而又有效的继电器控制概念和设计思想， 现现在在PLCPLC已经开始用于闭环控制，不仅如此，随着其扩已经开始用于闭环控制，不仅如此，随着其扩展能力和通信能力的发展，它也越来越多地应用到了展能力和通信能力的发展，它也越来越多地应用到了复杂的分布式控制系统中。复杂的分布式控制系统中。 PLCPLC自身具有的完善的功能，模块化的结构，以及开自身具有的完善的功能，模块化的结构，以及开发容易、操作方便、性能稳定、可靠性高的特点和较发容易、操作方便、性能稳定、可靠性高的特点和较高的性价比，使其在工业生产中的应用前景越发看好，高的性价比，使其在工业生产中的应用前景

25、越发看好，而且随着集成电路的发展和网络时代的到来，而且随着集成电路的发展和网络时代的到来，PLCPLC必必将能够有更大的用武之地。将能够有更大的用武之地。 345.1.6 PLC的分类的分类按I/O点数和存储容量可以分为:小型PLC I/O点数在256点以下， 存储容量为2k步。中型PLC I/O点数在2562048点之间， 存储容量为28k步。大型PLC I/O点数在2048点以上， 存储容量达8k步以上。 35按PLC的控制性能分类:低档机中档机高档机按PLC的结构分类:整体式组合式混合式 36 SiemensSiemens（德国西门子），工厂集成能力，广泛的产品范围和电子商务能力（德国西

26、门子），工厂集成能力，广泛的产品范围和电子商务能力的整合；的整合；Allem Allem BradleyBradley（美国（美国A AB B）对于过程工业提供完整的解决方案；）对于过程工业提供完整的解决方案；MitsubishiMitsubishi（日本三菱），微型和小型；（日本三菱），微型和小型；OmromOmrom（日本欧姆龙），中型以下；（日本欧姆龙），中型以下； RockwellRockwell（美国美国罗克韦尔），大型高端市场；他们的销售额超过全球的三分罗克韦尔），大型高端市场；他们的销售额超过全球的三分之二之二 另：另：Schneider(Schneider(法国施奈德法国施奈德

27、) )，专注于为用户提供集成方案，中、大型；，专注于为用户提供集成方案，中、大型；5.1.7 典型的几款典型的几款PLCPLC 37s7-200s7-300s7-400 38西门子ET200 39三菱（三菱（MISHIBISHIMISHIBISHI）：）：三菱FX系列三菱A系列三菱Q系列施耐德： 41LG：光洋： 42整体式整体式 43模块式模块式 445.2 PLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理应用软件系统软件软件编程器和其他外设电源部件扩展接口输入、输出模块存储器中央处理器硬件 和普通微机类似，PLC由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，才能正常地工作。软件分为系统软件相应

28、用软件两部分。 455.2 PLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理5.2.1 PLC的硬件主要由CPU模块、输入输出模块、电源模块和外部设备组成。 46输出设备输出设备输入设备输入设备 I/OI/O扩展扩展 单元单元 特殊功特殊功 能单元能单元主机主机输出单元输出单元输入单元输入单元 电电 源源外设接口外设接口I/O/O扩扩展展口口存存 储储 器器 系统程序系统程序 存储器存储器 C P U 用户程序用户程序 存储器存储器盒式磁带机盒式磁带机打印机打印机EPROMEPROM写入器写入器 上位计算机上位计算机 PLCPLC编程器编程器可编程终端可编程终端PTPT 整体式整体式 PLC的基

29、本组成框图的基本组成框图 47 组合式组合式 PLC的基本组成框图的基本组成框图 系系 统统 总总 线线通信单元通信单元 控控 制制 系系 统统 现现 场场 过过 程程CPU单元单元输出单元输出单元 编程器编程器PLC或或上位计算机上位计算机智能智能I/O单元单元输入单元输入单元 48微处理器（CPU芯片）1编程时接收并存储从编程器输入的用户程序和数据2扫描方式接收现场输入装置的信号和数据3从存储器逐条读出用户程序，完成用户程序设定功能4根据输出锁存电路的有关内容实现输出控制5执行诊断程序 49(2)存储器随机存取存储器ROM只读存储器RAM电可擦除可编程的只读存储器EPROMPLC内部存储器

30、用来存放PLC的系统程序、用户程序和各种变量及数据信息。ROM存放系统程序。RAM存放用户程序，使用后备电池。调试后长期使用的程序放在EPROM里。 50(3)输入输出模块数字量输入模块数字量输出模块模拟量输入模块模拟量输出模块扩展接口模块通信接口模块(4)电源模块(5)外部设备编程器、文本显示器、操作面板、打印机等 515.2.2 PLC的软件系统软件 系统管理程序(初始化、自诊断) 用户指令解释程序和编译程序(命令识别与处理、用户程序编译) 标准程序模块和系统调用(为方便用户提供的子程序，API)应用软件 用户环境线性程序(按工程控制顺序写在一个程序中)分块程序(按任务放在任务块或中断中)

31、结构化程序 用户程序结构1. 用户程序语言 525.2.3 可编程控制器的基本工作原理可编程控制器的基本工作原理1. 可编程控制器的等效电路 PLC是一种专用微机，但用它来实现继电器-接触器控制系统的功能时，就不必从计算机的角度去研究，而是将PLC的内部结构等效为一个继电器系统。在PLC内部有很多存储器，一个存储器单元由8位触发器组成一个触发器等效为一个继电器，这种等效继电器的通断是由软件控制的，故也可叫软继电器。用户使用这些软继电器，通过编程来实现所需要的逻辑控制功能。 53输入部分输入部分控制部分控制部分输出部分输出部分图图1.3 PLC1.3 PLC控制的等效电路图控制的等效电路图 54

32、概念：概念：1. PLC1. PLC的内部继电器：并不是实际的硬继电器，每个内部继电的内部继电器：并不是实际的硬继电器，每个内部继电器是器是PLCPLC内部存储单元的一位，因此称为内部存储单元的一位，因此称为“软继电器软继电器”。2. 2. 梯形图梯形图：是从继电器控制电路的原理图演变而来的。梯形图：是从继电器控制电路的原理图演变而来的。梯形图是由是由 “ “软继电器软继电器”组成的控制线路。它们并不是真正的物理连组成的控制线路。它们并不是真正的物理连接。而是逻辑关系上的连接，称为接。而是逻辑关系上的连接，称为“软接线软接线”。内部继电器的线圈用内部继电器的线圈用表示表示常开触点用常开触点用常

33、闭触点用常闭触点用表示表示表示表示 55输入部分输入部分控制部分控制部分输出部分输出部分PLCPLC控制的等效电路图控制的等效电路图内部继电器的线圈用内部继电器的线圈用表示表示常开触点用常开触点用常闭触点用常闭触点用表示表示表示表示 56输入端子输入端子输出端子输出端子PLCPLC控制接线图控制接线图用用PLCPLC来实现上述的控制功能来实现上述的控制功能 57 KTKT是时间继电器，是时间继电器，KM1KM1、KM2KM2是两个接触器。分别控制电是两个接触器。分别控制电机机M1M1、M2M2的运转。的运转。SB1SB1为启动按为启动按钮，钮，SB2SB2为停止按钮。控制功能为停止按钮。控制功

34、能如下；按下启动按钮如下；按下启动按钮SB1 SB1 ，电机，电机M1M1开始运转，过开始运转，过1010秒钟后，电机秒钟后，电机M2M2开始运转；按下停止按钮开始运转；按下停止按钮SB2 SB2 ，电机电机M1M1、M2M2同时停止运转。同时停止运转。继电器控制电路继电器控制电路（a）控制线路）控制线路（b）电机主电路）电机主电路例：用继电器控制电路实现两个电机分时启动例：用继电器控制电路实现两个电机分时启动. . 58滤波电路滤波电路去高频抖动去高频抖动 直流输入电路直流输入电路光电耦合光电耦合 外部开关外部开关 输入点的输入点的状态显示状态显示 输入点输入点 公共端公共端 限流电阻限流电

35、阻 COM+5VLEDSR3R1AR2CT 内内 部部 电电 路路滤波滤波 59光电耦合光电耦合 输入点的输入点的状态显示状态显示 交流输入电路交流输入电路LED+5VAR2TCOMSCR1 内内 部部 电电 路路R3滤波滤波 外部开关外部开关 输入点输入点 隔直电容隔直电容 R1 R2 构成分压电路构成分压电路 60保护二极管保护二极管 输出点的输出点的状态显示状态显示 光电耦合光电耦合 续流二极管续流二极管 晶体管输出电路晶体管输出电路COMT2LEDDFU+5V内内 部部 电电 路路T1R1R2R3负载负载公共端公共端 输出点输出点 61阻容吸收电路阻容吸收电路 晶闸管输出电路晶闸管输出

36、电路COMLEDR2 C TFU内内 部部 电电 路路R1负载负载光控双向晶闸管光控双向晶闸管 输出点的输出点的状态显示状态显示 公共端公共端 输出点输出点 62 继电器输出电路继电器输出电路COMLED J R内内 部部 电电 路路负载负载输出点的输出点的状态显示状态显示 继电器继电器 机械机械触点触点 公共端公共端 输出点输出点 635.2.3 PLC的工作原理的工作原理1 1） 循环扫描循环扫描PLCPLC采用循环扫描工作方式，这采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括五个阶段：个工作过程一般包括五个阶段：内部处理内部处理(CPU自诊断程序)、与、与编程器等的通信处理、输入扫编程器等的

37、通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如图其工作过程如图2.42.4所示。所示。右图中当右图中当PLCPLC方式开关置于方式开关置于RUNRUN（运行）时，执行所有阶段；（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于当方式开关置于STOPSTOP（停止）（停止）时，不执行后时，不执行后3 3个阶段，此时可个阶段，此时可进行通信处理，如对进行通信处理，如对PLCPLC联机或联机或离线编程。离线编程。 64可编程序控制器程序执行分为输入采样、程序执行和可编程序控制器程序执行分为输入采样、程序执行和输出刷新，过程原理如下图所示。输出刷新，过程原理如下图所示。PL

38、CPLC执行的五个阶段，称为一个扫描周期，执行的五个阶段，称为一个扫描周期，PLCPLC完成一完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。行。按钮接触器按钮输入电路输入映象寄存器输出映象寄存器输出电路（ ）程序执行程序执行原理图程序执行原理图 652） 与计算机的异同与计算机的异同 相同点：相同点：（1 1）基本结构相同）基本结构相同 （2 2）程序执行原理相同）程序执行原理相同 不同点：不同点： 两者的不同点主要体现在工作方式上。两者的不同点主要体现在工作方式上。 663） 与继电接触器的异同与继电接触器的异同 相同点：相同点：图形结

39、构和逻辑关系相同。图形结构和逻辑关系相同。 不同点：不同点：（1 1）实现原理不同）实现原理不同（2 2）工作方式不同）工作方式不同 67继电器控制系统和继电器控制系统和PLCPLC控制系统的比较控制系统的比较：继电器控制系统继电器控制系统PLCPLC控制系统控制系统工作原理工作原理采用物理继电器实现采用物理继电器实现采用软继电器（程序）实现采用软继电器（程序）实现功能功能顺序控制顺序控制具有顺序控制、定时、计数、运具有顺序控制、定时、计数、运动控制、数据处理、闭环控制和动控制、数据处理、闭环控制和通讯联网等通讯联网等可靠性、可可靠性、可维护性维护性可靠性差，故障诊断与排除可靠性差，故障诊断与

40、排除困难困难可靠性高、易于维护、故障率低可靠性高、易于维护、故障率低灵活性灵活性功能单一，不易修改功能单一，不易修改柔性高，控制方式灵活、易于修柔性高，控制方式灵活、易于修改改响应速度响应速度硬继电器越多，反应越慢硬继电器越多，反应越慢速度快速度快设计调试设计调试设计复杂，成本高、调试繁设计复杂，成本高、调试繁琐琐利用软继电器、成本低、设计、利用软继电器、成本低、设计、调试方便调试方便定时与计数定时与计数 利用硬定时器和计数器实现利用硬定时器和计数器实现 由软件实现，数量多，调整方便由软件实现，数量多，调整方便4）与其他控制器的比较）与其他控制器的比较 68继电器控制与继电器控制与PLCPLC

41、的关系：的关系：继电器控制系统电气接口电路继电器PLC被控对象继电器在系统中起保护作用继电器在系统中起保护作用 69几种计算机控制器的比较：几种计算机控制器的比较：个人计算机：数据处理能力强，图形显示功能丰富，抗干扰能力差，个人计算机：数据处理能力强，图形显示功能丰富，抗干扰能力差，不适于工业现场。不适于工业现场。单片机：工业应用过程中需要附加配套的外围电路和接口电路，硬件单片机：工业应用过程中需要附加配套的外围电路和接口电路，硬件设计制作和软件设计的工作量大。设计制作和软件设计的工作量大。工业控制计算机（工控机）：采用实时操作系统，抗干扰能力强，价工业控制计算机（工控机）：采用实时操作系统，

42、抗干扰能力强，价格较高，适合于功能复杂的控制对象，对小型的开关量控制对象有些格较高，适合于功能复杂的控制对象，对小型的开关量控制对象有些大材小用，用高级语言或汇编编程。大材小用，用高级语言或汇编编程。PLCPLC：是专为工厂现场应用环境设计，对印刷电路板、电源、机架、：是专为工厂现场应用环境设计，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采取了严密的措施，编程采用梯形图语言易于插座的制造和安装，均采取了严密的措施，编程采用梯形图语言易于被工厂的电气人员掌握，故具备了以上的各种优点，优势明显。被工厂的电气人员掌握，故具备了以上的各种优点，优势明显。 随着随着PLCPLC在数字处理、模拟量闭环

43、控制功能和通讯联网功能的增强，在数字处理、模拟量闭环控制功能和通讯联网功能的增强，PLCPLC与工控机功能上越来越难以区分。与工控机功能上越来越难以区分。 705.3 PLC编程元件及编程语言编程元件及编程语言5.3.1 PLC常用的编程器件1、输入继电器2、输出继电器3、辅助继电器4、定时器5、计数器和可逆计数器6、数据存储区PLCPLC控制元件（控制元件（等效继电器等效继电器）1 输入继电器 由输入扫描时输入端子状态决定输入继电器线圈断通由输入扫描时输入端子状态决定输入继电器线圈断通状态。不能由程序改变。状态。不能由程序改变。 个数由个数由PLCPLC决定，代号由厂家产品系列决定。决定，代

44、号由厂家产品系列决定。如：如：Bytronic IP1Bytronic IP1、IP5IP5 三菱三菱 Fx X01Fx X01、X05X05 OMRON C28p 0001 OMRON C28p 0001、000500052 输出继电器 能用程序控制线圈断通，输出刷新时按输出继电器线圈能用程序控制线圈断通，输出刷新时按输出继电器线圈断通状态控制实际的外部触点断通状态控制实际的外部触点控制外部执行件。控制外部执行件。 个数由个数由PLCPLC决定，代号由厂家产品系列决定。决定，代号由厂家产品系列决定。如：如：Bytronic OP1Bytronic OP1、OP5OP5 三菱三菱 Fx Y01

45、Fx Y01、Y05Y05 OMRON C28p 0501 OMRON C28p 0501、050505053 辅助继电器能用程序控制线圈断通，专供内部编程使用。能用程序控制线圈断通，专供内部编程使用。 注意有通用辅助继电器、断电保护辅助继电器不同类型。注意有通用辅助继电器、断电保护辅助继电器不同类型。 个数由个数由PLCPLC决定，代号由厂家产品系列决定。决定，代号由厂家产品系列决定。如：如：Bytronic F1Bytronic F1、F3 F3 （Flag Flag 标记）标记） 三菱三菱Fxon M01 Fxon M01 通用通用M0M383M0M383 M405 M405 保持保持M

46、384M511M384M511 OMRON C28p 1001 OMRON C28p 1001 通用通用1000180710001807 HR005 HR005 保持保持HR000HR915HR000HR915例1：IP0 IP1 IP04 OP6 IP0 IP1 IP04 OP6 IP2 IP3 IP2 IP3 OP6OP6IP0 IP0 IP1IP1IP2IP2IP3IP3IP4IP4OP6 OP6 解：IP0 IP1 IP04 OP6 IP0 IP1 IP04 OP6 IP2 IP3 IP2 IP3 OP6OP6IP0 IP0 IP1IP1IP2IP2IP3IP3IP4IP4OP6 OP

47、6 例2.1：IP0 F1 IP0 F1 IP0 F1 OP1 IP0 F1 OP1 IP0 IP0 F1F1OP1OP1 注意注意PLCPLC工作过程工作过程例2.2：IP0 F1 OP1 IP0 F1 OP1 IP0 F1 IP0 F1 IP0 IP0 F1F1OP1OP1 注意注意PLCPLC工作过程工作过程时间继电器 （定时器） 当满足条件（虚拟线圈通电），须延迟一定时间触点动作。当满足条件（虚拟线圈通电），须延迟一定时间触点动作。 注意有普通定时器、自保定时器、积算定时器之分。注意有普通定时器、自保定时器、积算定时器之分。 个数、类型、定时基数由具体的个数、类型、定时基数由具体的PLCPLC决定。决定。如：如：Bytronic T1Bytronic T1T8 T8 自保，自保，1 1秒秒 三菱三菱 Fxon T0Fxon T0T62 T62 普通，普通，0.10.1秒秒 （Fx2Fx2） T250T250T255 T255 积算，积算，0.10.1秒秒 OMRON C28p TIM00OMRON C28p TIM00TIM47 TIM47 普通，普通，0.010.01秒秒