PLC第三章可编程控制器概述

1、可编程控制器原理与应用 第一节 可编程序控制器系统的产生与定义一一 、PLC 产生产生n20世纪世纪60年代，计算机价格昂贵，抗干扰性差，年代，计算机价格昂贵，抗干扰性差，工业控制仍然以继电工业控制仍然以继电接触器控制为主。接触器控制为主。n1968年，美最大的汽车制造商年，美最大的汽车制造商通用汽车制造通用汽车制造公司（公司（GM），为适应汽车型号的不断翻新，试图），为适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间，降低成本。提出时间，降低

2、成本。提出GM十条招标十条招标第三章 可编程序控制器概述1） 编程简单、现场可编程简单、现场可修改程序；修改程序；2）维护方便、采用插）维护方便、采用插件式结构；件式结构；3）可靠性高于继电器）可靠性高于继电器控制系统；控制系统；4）体积小于继电器控）体积小于继电器控制系统；制系统；5）数据可以直接送入）数据可以直接送入计算机；计算机；6）成本可与继电器系）成本可与继电器系统竞争；统竞争；7）输入可为市电；）输入可为市电；8）输出可为市电，能）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交直接驱动电磁阀、交流接触器等；流接触器等；9）通用性强、易于扩）通用性强、易于扩展；展；10）用户存储器大于）用户存储

3、器大于4K。第三章 可编程序控制器 第一节 可编程序控制器系统的产生与定义一一 、PLC 产生产生n1969年，美国数字设备公司（年，美国数字设备公司（DEC）根据）根据GM十条研十条研制出第一台可编程控制器（制出第一台可编程控制器（PLC）。）。n早期的早期的PLC主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器因此，被称为可编程逻辑控制器(Programmable logic controller，略写，略写 PLC )。n随着微处理器和微型计算机技术的发展，随着微处理器和微型计算机技术的发展，PLC技术技术迅猛发展，已不仅具有逻辑操作功

4、能。迅猛发展，已不仅具有逻辑操作功能。可编程控制器的名称说明可编程控制器的名称说明l1980年美国电气制造商协会年美国电气制造商协会NEMA正式命名：正式命名：Programmable Controller 可编程控制器，为区别于可编程控制器，为区别于Personal Computer (PC)，故沿用，故沿用PLC 这个略写这个略写。l现在现在PLC是指可编程控制器是指可编程控制器Programmable Controller，而不是可编程逻辑控制器（而不是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）。）。第一节 可编程序控制器系统的产生与定义二、可编程控制

5、器的定义二、可编程控制器的定义1-8第一节 可编程序控制器系统的产生与定义 第二节 可编程序控制器的发展n1968年年GM公开招标，公开招标， 1969年年DEC公司推出了世界上第公司推出了世界上第一台可编程序控制器。一台可编程序控制器。n70年代中期，美日一些厂家将微处理器引入可编程控制年代中期，美日一些厂家将微处理器引入可编程控制器，从而彻底打破了可编程控制器作为继电控制系统替代器，从而彻底打破了可编程控制器作为继电控制系统替代品的框框。品的框框。n70年代末期到年代末期到80年代初，为解决各厂家的可编程控制器年代初，为解决各厂家的可编程控制器系统各自为政、无法互联的局面，系统各自为政、无

6、法互联的局面，GM开始制订开始制订MAP(Manufacturing Automation Protocol)，可编程，可编程控制器网络走上标准化道路。控制器网络走上标准化道路。n90年代，迅速发展的各种网络和现场总线技术被广泛地年代，迅速发展的各种网络和现场总线技术被广泛地集成在可编程控制器系统中，可编程控制器及其相关系统集成在可编程控制器系统中，可编程控制器及其相关系统为工厂自动化提供一种全集成自动化为工厂自动化提供一种全集成自动化TIA的解决方案。的解决方案。一、历史一、历史向小型化、专用化、低成本方向发展向小型化、专用化、低成本方向发展向大容量、高速度、信息化方向发展向大容量、高速度、

7、信息化方向发展智能化模块的发展智能化模块的发展人机界面的发展人机界面的发展在过程控制领域使用以及在过程控制领域使用以及PLC的冗余特性的冗余特性开放性和标准化开放性和标准化通讯联网功能的增强和易用性通讯联网功能的增强和易用性软软PLCPAC（Programmable Automation Controller）, “80-20”原则，基于原则，基于PC 第二节 可编程序控制器的发展二、发展趋势二、发展趋势 第三节 可编程序控制器的应用领域单机电气控制系统单机电气控制系统制造业自动化制造业自动化运动控制运动控制过程工业自动化过程工业自动化 第四节 可编程序控制器的特点抗干扰能力强，可靠性高抗干扰

8、能力强，可靠性高控制系统结构简单，通用性强控制系统结构简单，通用性强编程方便编程方便,易于使用易于使用功能强大，成本低功能强大，成本低设计、施工、生产调试的周期短设计、施工、生产调试的周期短维护方便维护方便 第五节 跟其他控制系统比较n3.5.1 与继电器控制系统的区别与继电器控制系统的区别n1. 控制逻辑控制逻辑n继电器控制逻辑采用硬连线逻辑；继电器控制逻辑采用硬连线逻辑；PLC采用存储器逻辑，也称采用存储器逻辑，也称“软连线软连线”逻辑。逻辑。n2. 工作方式工作方式n继电器控制线路属并行工作方式；继电器控制线路属并行工作方式；PLC属串行工作方式。属串行工作方式。n3. 可靠性和可维护性

9、可靠性和可维护性n继电器控制线路使用了大量的机械触点，连线也多，可靠性和可继电器控制线路使用了大量的机械触点，连线也多，可靠性和可维护性差；维护性差；PLC控制逻辑，大量的开关动作由无触点的半导体电控制逻辑，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。n4. 控制速度控制速度n继电器控制线路控制速度低；继电器控制线路控制速度低；PLC控制速度高。控制速度高。n5. 定时控制定时控制n继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制，精度低；继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制，精度低；PLC利利用定时器进行时间控制，精度高，定时范围大。用

10、定时器进行时间控制，精度高，定时范围大。n6. 设计和施工设计和施工n继电器控制逻辑周期长；继电器控制逻辑周期长；PLC周期短。周期短。1、本质区别、本质区别单片机控制系统是基于芯片级的系统，而单片机控制系统是基于芯片级的系统，而PLC控制系统是基于板极或模块级的控制系统是基于板极或模块级的系统。其实系统。其实PLC本身就是一个单片机系统，它是已经开发好的单片机产品。本身就是一个单片机系统，它是已经开发好的单片机产品。开发单片机控制系统属于底层开发，而设计开发单片机控制系统属于底层开发，而设计PLC控制系统是在成品的单片机控制系统是在成品的单片机控制系统上进行的二次开发。控制系统上进行的二次开

11、发。2、使用场合、使用场合单片机控制系统适合于在家电产品（如冰箱、空调、洗衣机、吸尘器等）、智单片机控制系统适合于在家电产品（如冰箱、空调、洗衣机、吸尘器等）、智能化的仪器仪表、玩具和批量生产的控制器产品等场合使用。能化的仪器仪表、玩具和批量生产的控制器产品等场合使用。PLC控制系统适合于在单机电气控制系统、工业控制领域的制造业自动化和过控制系统适合于在单机电气控制系统、工业控制领域的制造业自动化和过程控制中使用。程控制中使用。3、使用过程、使用过程设计开发一个单片机控制系统，需要先设计硬件系统，画硬件电路图，制作印设计开发一个单片机控制系统，需要先设计硬件系统，画硬件电路图，制作印刷电路板，

12、购置各种所需的电子元器件，焊接电路板，进行硬件调试，进行刷电路板，购置各种所需的电子元器件，焊接电路板，进行硬件调试，进行抗干扰设计和测试等大量的工作；需要使用专门的开发装置和低级编程语言抗干扰设计和测试等大量的工作；需要使用专门的开发装置和低级编程语言编制控制程序，进行系统联调。编制控制程序，进行系统联调。与单片机控制系统的区别与单片机控制系统的区别 第五节 跟其他控制系统比较设计开发一个设计开发一个PLC控制系统，需要设计硬件系统，购置控制系统，需要设计硬件系统，购置PLC和相关模块，进和相关模块，进行外围电气电路设计和连接，不必操心行外围电气电路设计和连接，不必操心PLC内部的计算机系统

13、（单片机系统）内部的计算机系统（单片机系统）是否可靠和它们的抗干扰能力，这些工作厂家已为用户做好，所以硬件工作是否可靠和它们的抗干扰能力，这些工作厂家已为用户做好，所以硬件工作量不大。软件设计使用工业编程语言，相对来说比较简单。进行系统调试时，量不大。软件设计使用工业编程语言，相对来说比较简单。进行系统调试时，因为有很好的工程工具（软件和计算机）帮助，所以也非常容易。因为有很好的工程工具（软件和计算机）帮助，所以也非常容易。4、使用成本、使用成本因为使用的场合和对象完全不同，所以这两者之间的成本没有可比性。但如因为使用的场合和对象完全不同，所以这两者之间的成本没有可比性。但如果硬要对同样的工业

14、控制项目（仅限于小型系统或装置）使用这两种系统进果硬要对同样的工业控制项目（仅限于小型系统或装置）使用这两种系统进行一个比较，可以得出如下结论：从使用的元器件总成本看，行一个比较，可以得出如下结论：从使用的元器件总成本看，PLC控制系统控制系统要比完成同样任务的单片机控制系统成本高得多；要比完成同样任务的单片机控制系统成本高得多；如果这样的项目就有一个或不多的几个，则使用如果这样的项目就有一个或不多的几个，则使用PLC控制系统其成本不一定控制系统其成本不一定比使用单片机系统高，因为设计单片机控制系统要进行反复的硬件设计、制比使用单片机系统高，因为设计单片机控制系统要进行反复的硬件设计、制版、调

15、试，其硬件成本也不低，因而其工作量成本非常高。做好的系统其可版、调试，其硬件成本也不低，因而其工作量成本非常高。做好的系统其可靠性（和大公司的靠性（和大公司的PLC产品相比）也不一定能保证，所以日后的维护成本也产品相比）也不一定能保证，所以日后的维护成本也会相应提高。会相应提高。如果这样的控制系统是一个有批量的任务，即做一大批，这时使用单片机进如果这样的控制系统是一个有批量的任务，即做一大批，这时使用单片机进行控制系统开发是比较合适的。行控制系统开发是比较合适的。但是，在工业控制项目中，绝大部分场合还是使用但是，在工业控制项目中，绝大部分场合还是使用PLC控制系统为好。控制系统为好。5、学习的

16、难易程度、学习的难易程度学习单片机要学习的知识很多。首先是必须具备较好的电子技术基础和计算学习单片机要学习的知识很多。首先是必须具备较好的电子技术基础和计算机控制基础及接口技术知识，要学习印刷电路板设计及制作，要学习汇编语机控制基础及接口技术知识，要学习印刷电路板设计及制作，要学习汇编语言和调试，还需要对底层的硬件和软件的配合有足够的了解。言和调试，还需要对底层的硬件和软件的配合有足够的了解。学习学习PLC要具备传统的电气控制技术知识，要学习要具备传统的电气控制技术知识，要学习PLC的工作原理，对其硬的工作原理，对其硬件系统组成及使用有一定了解，要学习以梯形图为主的工业编程语言。件系统组成及使

17、用有一定了解，要学习以梯形图为主的工业编程语言。如果从同一个起跑线出发，不论从硬件还是从软件方面的学习看，单片机远如果从同一个起跑线出发，不论从硬件还是从软件方面的学习看，单片机远比比PLC需要的知识多，学习的内容也多，难度也大。需要的知识多，学习的内容也多，难度也大。6、就业方向、就业方向有一些智能仪器仪表厂，开发智能控制器和智能装置的公司、进行控制产品有一些智能仪器仪表厂，开发智能控制器和智能装置的公司、进行控制产品底层开发的公司等单位，对单片机（或嵌入式系统、底层开发的公司等单位，对单片机（或嵌入式系统、DSP等）方面的技术人等）方面的技术人才有较大的需求；在一般的厂矿企业、制造业生产流

18、水线、流程工业、自动才有较大的需求；在一般的厂矿企业、制造业生产流水线、流程工业、自动化系统集成公司等单位，对化系统集成公司等单位，对PLC（或（或DCS、FCS等）方面的人才有较大需求。等）方面的人才有较大需求。 第五节 跟其他控制系统比较n3.5.2 与与IPC控制系统的区别控制系统的区别n（1）对低端应用，）对低端应用，PLC具有极大的性能价格比优势具有极大的性能价格比优势。n（2）PLC的可靠性无可比拟，故障停机时间最少。的可靠性无可比拟，故障停机时间最少。基于基于Windows NT/2000/XP操作系统的操作系统的IPC控制系统控制系统，在实时任务处理、长期稳定运行、抗病毒和恶意

19、攻，在实时任务处理、长期稳定运行、抗病毒和恶意攻击等方面还存在较多的问题。击等方面还存在较多的问题。IPC控制系统在可靠性控制系统在可靠性和安全性等方面还未获得广泛的认同。和安全性等方面还未获得广泛的认同。n（3）PLC是专为工厂现场应用环境设计的，结构上是专为工厂现场应用环境设计的，结构上采取整体密封或插件组合型，对印刷电路板、电源、采取整体密封或插件组合型，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。机架、插座的制造和安装，均采取了严密的措施。n工控机的外部工控机的外部I/O接线一般都采用多芯扁平电缆和插头接线一般都采用多芯扁平电缆和插头、插座从印刷电路板上引出，不如、

20、插座从印刷电路板上引出，不如PLC的接线端子那的接线端子那样方便可靠。样方便可靠。n（4）PLC使用专门为工业控制设计的各种编程语言，使用专门为工业控制设计的各种编程语言，这些语言简单易学。工控机如果用这些语言简单易学。工控机如果用VB、VC等语言来等语言来编程，需要花更多的学习时间，编程的效率也没有编程，需要花更多的学习时间，编程的效率也没有PLC高。如果使用高。如果使用Windows 操作系统，其稳定性远不操作系统，其稳定性远不如如PLC，时间控制的精度也较差。，时间控制的精度也较差。n工控机可以用组态软件来编程，但是每套软件只能用工控机可以用组态软件来编程，但是每套软件只能用于一个控制系

21、统，需要的软件费用较高。于一个控制系统，需要的软件费用较高。n（5）与）与PC机发展太快相比，机发展太快相比，PLC产品可以长期供货产品可以长期供货，并提供长期的技术支持。，并提供长期的技术支持。3.5.4 与与DCS、FCS控制系统的区别控制系统的区别1、三大系统的要点、三大系统的要点PLC、DCS、FCS是目前工业自动化领域所使用的是目前工业自动化领域所使用的三大控制系统，下面简单介绍一下各自的特点，然三大控制系统，下面简单介绍一下各自的特点，然后再介绍一下它们之间的融合。后再介绍一下它们之间的融合。 DCS 集散控制系统（集散控制系统（DCS Distributed Control Sy

22、stem）是集）是集4C（Communication, Computer, Control, CRT）技术于一身的监控系统。）技术于一身的监控系统。它主要用于大规模的连续过程控制系统中，如石化、它主要用于大规模的连续过程控制系统中，如石化、电力等，在电力等，在20世纪世纪70年代末占据主导地位。其核心年代末占据主导地位。其核心是通信，即数据公路。它的基本要点是：是通信，即数据公路。它的基本要点是： 从上到下的树状大系统，其中通信是关键；从上到下的树状大系统，其中通信是关键； 控制站连接计算机与现场仪表、控制装置等设备；控制站连接计算机与现场仪表、控制装置等设备；n 整个系统为树状拓扑结构和并行

23、连线的链路结构，整个系统为树状拓扑结构和并行连线的链路结构，从控制站到现场设备之间有大量的信号电缆；从控制站到现场设备之间有大量的信号电缆；n 信号系统为模拟信号、数字信号的混合；信号系统为模拟信号、数字信号的混合；n 设备信号到设备信号到I/O板一对一物理连接，然后由控制站挂板一对一物理连接，然后由控制站挂接到局域网接到局域网LAN；n 可以做成很完善的冗余系统；可以做成很完善的冗余系统；n DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的场仪表（现场测控站）的3级结构。级结构。n PLC 最初，最初，PLC是为了取代传统的继电器控

24、制系是为了取代传统的继电器控制系统而开发的，所以它最适合在以开关量为主的系统中使统而开发的，所以它最适合在以开关量为主的系统中使用。由于计算机技术和通信技术的飞速发展，使得大型用。由于计算机技术和通信技术的飞速发展，使得大型PLC的功能极大地增强，以至于它后来能完成的功能极大地增强，以至于它后来能完成DCS的功的功能。另外加上它的价格优势，所以在能。另外加上它的价格优势，所以在n许多过程控制系统中许多过程控制系统中PLC也得到了广泛的应用。大型也得到了广泛的应用。大型PLC构成构成的过程控制系统的要点是：的过程控制系统的要点是：n 从上到下的结构，从上到下的结构，PLC既可以作为独立的既可以作

25、为独立的DCS，也可以作，也可以作为为DCS的子系统；的子系统；n 可实现连续可实现连续PID控制等各种功能；控制等各种功能；n 可用一台可用一台PLC为主站，多台同类型为主站，多台同类型PLC为从站，构成为从站，构成PLC网络；也可用多台网络；也可用多台PLC为主站，多台同类型为主站，多台同类型PLC为从站，构成为从站，构成PLC网络。网络。n FCS 现场总线技术以其彻底的开放性、全数字化信号系统现场总线技术以其彻底的开放性、全数字化信号系统和高性能的通信系统给工业自动化领域带来了和高性能的通信系统给工业自动化领域带来了“革命性革命性”的冲的冲击，其核心是总线协议，基础是数字化智能现场设备

26、，本质是击，其核心是总线协议，基础是数字化智能现场设备，本质是信息处理现场化。信息处理现场化。FCS的要点是：的要点是：n 它可以在本质安全、危险区域、易变过程等过程控制系统它可以在本质安全、危险区域、易变过程等过程控制系统中使用，也可以用于机械制造业、楼宇控制系统中，应用范围中使用，也可以用于机械制造业、楼宇控制系统中，应用范围n非常广泛；非常广泛；n 现场设备高度智能化，提供全数字信号；现场设备高度智能化，提供全数字信号；n 一条总线连接所有的设备；一条总线连接所有的设备；n 系统通信是互联的、双向的、开放的，系统是多变系统通信是互联的、双向的、开放的，系统是多变量、多节点、串行的数字系统

27、；量、多节点、串行的数字系统；n 控制功能彻底分散。控制功能彻底分散。n2、目前、目前PLC、DCS和和FCS系统之间的融合系统之间的融合n每种控制系统都有它的特色和长处，在一定时期内，它每种控制系统都有它的特色和长处，在一定时期内，它们相互融合的程度可能会大大超过相互排斥的程度。这们相互融合的程度可能会大大超过相互排斥的程度。这三大控制系统也是这样，比如三大控制系统也是这样，比如PLC在在FCS中仍是主要角中仍是主要角色，许多色，许多PLC都配置上了总线模块和接口，使得都配置上了总线模块和接口，使得PLC不不仅是仅是FCS主站的主要选择对象，也是从站的主要装置。主站的主要选择对象，也是从站的

28、主要装置。nDCS也不甘落后，现在的也不甘落后，现在的DCS把现场总线技把现场总线技术包容了进来，对过去的术包容了进来，对过去的DCS I/O 控制站进控制站进行了彻底的改造，编程语言也采用标准的行了彻底的改造，编程语言也采用标准的PLC编程语言。第四代的编程语言。第四代的DCS既保持了其可靠性高既保持了其可靠性高、高端信息处理功能强的特点，也使得底层真、高端信息处理功能强的特点，也使得底层真正实现了分散控制。目前在中小型项目中使用正实现了分散控制。目前在中小型项目中使用的控制系统比较单一和明确，但在大型工程项的控制系统比较单一和明确，但在大型工程项目中，使用的多半是目中，使用的多半是DCS、

29、PLC和和FCS的混合的混合系统。系统。第六节第六节 PLC的分类的分类PLC系统组成系统组成分类标准：分类标准： I/O点数点数 结构结构 性能性能SF2CBSF1继电器继电器-接触器系统电路结构说明接触器系统电路结构说明QAQABB输入部分输入部分逻辑部分逻辑部分输出部分输出部分输入部分：输入部分：由各类按钮开关、行程开关、接近开关、由各类按钮开关、行程开关、接近开关、 转换开关转换开关等主令电器构成等主令电器构成。逻辑部分逻辑部分：由各种继电器触电、接触器：由各种继电器触电、接触器触点触点组成的实组成的实 现现一定逻辑功能一定逻辑功能的控制线路。的控制线路。输出部分：输出部分：由各种电磁

30、阀由各种电磁阀线圈线圈，接通电动机的各种接，接通电动机的各种接 触器和信号指示灯等触器和信号指示灯等执行电器执行电器构成构成。1、按、按I/O点数容量分类点数容量分类可编程控制器的规模以所配置的输入可编程控制器的规模以所配置的输入/输出点数来衡量输出点数来衡量小型：小型：I/O点数点数2048 应该指出大、中、小的规模主要是指应该指出大、中、小的规模主要是指I/O点数，程序容量在点数，程序容量在目前的多数可编程控制器中是可以扩展，扩展后可达数十兆。目前的多数可编程控制器中是可以扩展，扩展后可达数十兆。第六节第六节 PLC的分类的分类2、按结构形式分类：、按结构形式分类： 它将电源、它将电源、C

31、PU和少量和少量I/O(开关量开关量)组装组装在一个机壳内，称为在一个机壳内，称为基本单元基本单元。当。当I/O点数不点数不足或需要诸如模拟量足或需要诸如模拟量I/O等功能时就需要通过等功能时就需要通过扁平电缆扁平电缆(并行内部总线并行内部总线)连接连接扩展单元扩展单元。小型小型可编程控制器较多地采用这种形式可编程控制器较多地采用这种形式，其结构，其结构紧凑，便于安装，成本降低。紧凑，便于安装，成本降低。整体式整体式 第六节第六节 PLC的分类的分类模块式模块式 可编程控制器的各个功能模块在结构上也可编程控制器的各个功能模块在结构上也以单独的以单独的模块形式出现模块形式出现，如电源模块，中央处

32、理模块，各种，如电源模块，中央处理模块，各种I/O模模块，他们通过一个块，他们通过一个共同的基板或者机架上的内部总线构共同的基板或者机架上的内部总线构成一个完整的控制系统成一个完整的控制系统。这种结构一般在中大型、高档。这种结构一般在中大型、高档产品中采用。随着近年来小型产品高档化的发展趋势，产品中采用。随着近年来小型产品高档化的发展趋势，在小型系统中也有出现。在小型系统中也有出现。Series 90-70S7-200基本单元扩展模块扩展模块3、根据性能分类、根据性能分类低档低档：性能主要局限于性能主要局限于原来的继电器控制系统的原来的继电器控制系统的替代品替代品。功能主要是各种逻辑运算，定时

33、，计数。功能主要是各种逻辑运算，定时，计数，移位等。，移位等。主要配置开关量主要配置开关量输入输入/ /输出模块输出模块。中档：中档：除了低档可编程控制器具备的功能外，中除了低档可编程控制器具备的功能外，中档产品档产品具备了诸如数据运算、传递、比较、代码具备了诸如数据运算、传递、比较、代码转换等功能转换等功能，开关量，开关量I/OI/O点数也较多，另外有点数也较多，另外有模模拟量拟量I/OI/O和远程和远程I/OI/O，其中远程，其中远程I/OI/O借助于通讯功借助于通讯功能来实现。能来实现。第六节第六节 PLC的分类的分类高档高档：除了中低档产品的功能外，高档产品借助除了中低档产品的功能外，

34、高档产品借助于其一个或多个高性能的微处理器为工业应用于其一个或多个高性能的微处理器为工业应用提提供了大量的高级功能供了大量的高级功能，诸如浮点运算、文件管理，诸如浮点运算、文件管理，往往提供了对上，对下的，往往提供了对上，对下的多种网络通讯方式多种网络通讯方式，高档产品是一个完整系列产品，为整个工厂自动高档产品是一个完整系列产品，为整个工厂自动化提供了一个完整的解决方案。化提供了一个完整的解决方案。根据性能分类根据性能分类Example:SIEMENSExample:MatsushitaSeries 90-30Example:SchneiderTSX Neza Modicon TSX Quan

35、tum TSX Premium TSX Momentum TSX Micro TSX Compact 第七节第七节 PLC的系统组成的系统组成1. 中央处理单元 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：n1）从存储器中读取指令 n2）执行指令 n3）顺序取指令 n4）处理中断 第七节第七节 PLC的系统组成的系统组成2. 存储器 1）只读存储器ROM 2）随机存储器RAM3）可电擦除的可编程只读存储器（EEPROM）。 第七节第七节 PLC的系统组成的系统组成 分为用户存储器和系统存储器，用户存储器又分为用户程序存储器和用户数

36、据存储器 ，常有类型3. 输入/输出单元 分为模拟量单元和数字量单元，这里主讲数字单元。（1）输入接口电路 为了防止各种干扰信号和高电压信号进入PLC，影响其可靠性或造成设备损坏，现场输入电路一般有光电耦合器电路进行隔离。 输入类型有直流、交流、交直流。第七节第七节 PLC的系统组成的系统组成2）输出接口电路 PLC输出电路用来驱动被控负载（电磁铁、继电、接触器线圈等）。分为继电器式，晶体型和晶闸管式三种。 三种形式特点：继电器三种形式特点：继电器 - 低速大功率低速大功率 晶闸管晶闸管- 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I/O电路的外部接线（输入模块）电路的外部接

37、线（输入模块） 汇点式汇点式分隔式分隔式输出模块的外部接线输出模块的外部接线 （输出模块）（输出模块） 输出模块用户接线 KM1KM2KM3KM4电源电源电源电源汇点式汇点式 分隔式分隔式4. 其它 电源、扩展接口、通信接口编程设备、附件。输出锁存、输出锁存、电平转换等电平转换等I/O 扩展扩展智能智能 I/O输入滤波、电平输入滤波、电平转换、锁存转换、锁存功能开关功能开关和指示器和指示器编程器编程器微处理器微处理器CPU系统程序系统程序EPROM用户数据用户数据RAM用户程序用户程序EPROM存储器存储器扩展扩展通信接口通信接口系统总线系统总线去现场去现场来自现场来自现场后备电池后备电池至至

38、PCPC或者其他或者其他光电耦合光电耦合光电耦合、继光电耦合、继电器或可控硅电器或可控硅4. 其它 第八节 PLC的工作原理1、PLC的工作方式的工作方式电气控制梯形图：并行工作方式电气控制梯形图：并行工作方式PLC梯形图：串行工作方式梯形图：串行工作方式PLC梯形图：串行工作方式梯形图：串行工作方式n2、PLC的运行方式的运行方式nPLC的工作按集中输入、集中输出，周期的工作按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。性循环扫描的方式进行工作的。n工作过程工作过程 n上电处理上电处理n扫描过程扫描过程n出错处理出错处理第八节 PLC的工作原理读输入读输入执行程序执行程序处理通讯处理

39、通讯写输出写输出自诊断自诊断第八节 PLC的工作原理2、PLC的运行方式的运行方式周期性循环扫描，集中输入、集周期性循环扫描，集中输入、集中输出，与单片机系统的区别？中输出，与单片机系统的区别？怎样增强抗干扰能力？怎样增强抗干扰能力？输出锁存、输出锁存、电平转换等电平转换等I/O 扩展扩展智能智能 I/O输入滤波、电平输入滤波、电平转换、锁存转换、锁存功能开关功能开关和指示器和指示器编程器编程器微处理器微处理器CPU系统程序系统程序EPROM用户数据用户数据RAM用户程序用户程序EPROM存储器存储器扩展扩展通信接口通信接口系统总线系统总线去现场去现场来自现场来自现场后备电池后备电池至至PCP

40、C或者其他或者其他光电耦合光电耦合光电耦合、继光电耦合、继电器或可控硅电器或可控硅输出刷新阶段输出刷新阶段 用户程序执行阶段用户程序执行阶段 输入采样阶段输入采样阶段 扫描周期扫描周期（M100M100）（Y430)Y430)输出刷新阶段输出刷新阶段 用户程序执行阶段用户程序执行阶段 输入采样阶段输入采样阶段 输入输入端子端子输输入入映映象象寄寄存存器器元件元件映象映象寄存寄存器器输出输出锁存锁存器器输出输出端子端子扫描周期扫描周期X4X4读读出出(Y430)0)写入写入读出读出第八节 PLC的工作原理3、PLC工作的中心内容工作的中心内容输入信号要求持续一个扫描周期，影响扫描周期的因素？输入信号要求持续一个扫描周期，影响扫描周期的因素？ （1）、输入映像寄存器的数据取决于输入采样阶段）、输入映像寄存器的数据取决于输入采样阶段 所所刷新的数据。刷新的数据。 （2）、输出映像寄存器的数据取决于程序执行结果。）、输出映像寄存器的数据取决于程序执行结果。 （3）、输出锁存电路中的数据，由上一个工作周期的输）、输出锁存电路中的数据，由上一个工作周期的输出刷新阶段存入到输出锁存电路中数据确定。出刷新阶段存入到输出锁存电路