第1讲PLC概述

1、第第1 1讲讲 PLCPLC概述概述1.1 PLC1.1 PLC的产生的产生1.2 PLC1.2 PLC的定义和分类的定义和分类1.3 PLC1.3 PLC的功能和特点的功能和特点1.4 PLC1.4 PLC的结构与工作过程的结构与工作过程1.5 1.5 思考与练习思考与练习返回首页返回首页1.1 PLC的产生的产生l 传统的生产机械自动控制装置传统的生产机械自动控制装置继电器控制系统继电器控制系统 优点优点结构简单、价格低廉、容易操作结构简单、价格低廉、容易操作 。缺点缺点体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差率高、可靠性及灵活性差 。

2、应用应用比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等工业应用场合。等工业应用场合。 返回本讲返回本讲l 用户迫切用户迫切需要需要一种先进的自动控制装置一种先进的自动控制装置继电器控制系统继电器控制系统先进自动控制系统先进自动控制系统返回本节返回本节l 对先进自动控制装置提出对先进自动控制装置提出设想设想： 把把计算机计算机的功能完善、通用、灵活等优点和的功能完善、通用、灵活等优点和继电器继电器控控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用起来，制成一种通用控制装置控制装置。把计算机的编程方法。把计

3、算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程。对象的语言编程。 工业控制单板机（计算机）工业控制单板机（计算机） 继电器控制系统继电器控制系统 先进控制装置先进控制装置 返回本节返回本节l 可编程序逻辑控制器的可编程序逻辑控制器的产生产生 美国数字设备公司（美国数字设备公司（DECDEC）根据这一设想，于）根据这一设想，于19691969年年研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻可编程

4、序逻辑控制器辑控制器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，PLCPLC）。）。 返回本节返回本节1.2 PLC1.2 PLC的定义和分类的定义和分类l PLCPLC的定义的定义 经历经历：可编程逻辑控制器（：可编程逻辑控制器（PLCPLC）可编程控制器（可编程控制器（PCPC） 通用叫法通用叫法：可编程序控制器（：可编程序控制器（Programmable ControllerProgrammable Controller，PCPC），是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它），是一台专为工业环境应用而设计制造

5、的计算机。它具有丰富的输入具有丰富的输入/ /输出接口，并且具有较强的驱动能力。输出接口，并且具有较强的驱动能力。但由于但由于PCPC容易和个人计算机（容易和个人计算机（Personal ComputerPersonal Computer）混淆，）混淆，所以人们还沿用所以人们还沿用PLCPLC作为可编程控制器的英文缩写。作为可编程控制器的英文缩写。 返回本讲返回本讲 国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）对可编程控制器的定义）对可编程控制器的定义： “ “可编程控制器是一种数字运算操作的可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统电子系统，专，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的

6、存为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入过数字或模拟式输入/ /输出控制各种类型的机械或生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部设备，都按易于产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。则设计。”返回本节返回本节可编程控制器的组成可编程控制器的组成 可编程控制器由可编

7、程控制器由CPUCPU、存储器（、存储器（RAMRAM、ROMROM）、输入输出）、输入输出单元（单元（I/OI/O）、）、I/OI/O扩展接口、电源和编程器等组成。扩展接口、电源和编程器等组成。PLCPLC的硬件结构的硬件结构 PLCPLC是一种工是一种工控计算机，与计算控计算机，与计算机的组成十分相似，机的组成十分相似，但具有更强的与工但具有更强的与工业过程相连接的接业过程相连接的接口。其结构框图如口。其结构框图如右图：右图：l PLCPLC的分类的分类 一体化紧凑型一体化紧凑型PLC PLC ：电源、：电源、CPUCPU中央处理系统、中央处理系统、I/OI/O接口都集成在一个机壳内。如接

8、口都集成在一个机壳内。如西门子西门子S7-200S7-200系列。系列。 CPUCPU（基本单元）（基本单元） + + 扩展模块扩展模块 返回本节返回本节标准模块式结构化标准模块式结构化PLC PLC ：各种模块相互独立，并安：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLCPLC应用系统。如：应用系统。如：西门子西门子S7-300S7-300、S7-400S7-400系列。系列。 PS(电源模块)CPU IM(接口模块)SM: DISM: DOSM: AISM: AO CP:- 点-到-点- PROFIBUS- 工业以太网返回本节返

9、回本节1.3 PLC1.3 PLC的功能和特点的功能和特点lPLCPLC的功能的功能 控制功能控制功能 逻辑控制逻辑控制 定时控制定时控制 计数控制计数控制 顺序控制顺序控制返回本讲返回本讲lPLCPLC的功能的功能 数据采集、存储与处理功能数据采集、存储与处理功能数学运算功能数学运算功能数据处理数据处理模拟数据处理模拟数据处理返回本节返回本节lPLCPLC的功能的功能 输入输入/ /输出接口调理功能输出接口调理功能具有具有A/DA/D、D/AD/A转换功能，转换功能，通过通过I/OI/O模块完成对模拟模块完成对模拟量的控制和调节。位数量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要和精度可以根据用户

10、要求选择。具有温度测量求选择。具有温度测量接口，直接连接各种热接口，直接连接各种热电 阻 或 热 电 偶 。电 阻 或 热 电 偶 。 返回本节返回本节lPLCPLC的功能的功能 通信、联网功能通信、联网功能PROFIBUS DPPROFIBUS PA (Ex)PROFIBUS PA返回本节返回本节lPLCPLC的功能的功能 人机界面功能人机界面功能返回本节返回本节lPLCPLC的功能的功能 编程、调试等编程、调试等使用复杂程度不同的使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式手持、便携和桌面式编程器、工作站和操编程器、工作站和操作屏，进行编程、调作屏，进行编程、调试、监视、试验和记试、监视、试验和记

11、录，并通过打印机打录，并通过打印机打印出程序文件。印出程序文件。 STEP7STEP7ProToolProToolMPI cable有有MPI接口的接口的PG 或或PC返回本节返回本节lPLCPLC的特点的特点 高可靠性高可靠性丰富的丰富的I/OI/O接口模块接口模块采用模块化结构采用模块化结构运行速度快运行速度快功能完善功能完善编程简单，易于使用编程简单，易于使用系统设计、安装、调试方便系统设计、安装、调试方便维修方便，维修工作量小维修方便，维修工作量小总价格低总价格低返回本节返回本节1.4 PLC1.4 PLC的结构和工作过程的结构和工作过程lPLCPLC的基本结构的基本结构 中央处理单元

12、（CPU）系统程序存储器R A MI/O扩展接口设备通讯接口电源适配器返回本讲返回本讲电电源源O ON N内内部部处处理理输输入入处处理理（输输入入传传送送、远远程程I I/ /O O）通通信信服服务务（外外设设、C CP PU U、总总线线服服务务）更更新新时时钟钟、特特殊殊寄寄存存器器执执行行程程序序处处理理程程序序执执行行自自诊诊断断存存放放自自诊诊断断错错误误结结果果C CP PU U强强制制为为S ST TO OP PPLCPLC的工作过程的工作过程返回本节返回本节PLCPLC的扫描过程的扫描过程返回本节返回本节l PLCPLC的中断处理过程的中断处理过程响应问题：响应问题： 一般微

13、机系统的一般微机系统的CPU，在每一条指令执行结束时，在每一条指令执行结束时都要查询有无中断申请。而都要查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请，或是在相关的程序块结束后查询有无中断申请，或者在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中者在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程序以块式结构组成，则在每块结束或执行块调用序以块式结构组成，则在每块结束或执行块调用时处理中断。时处理中断。 返回本节返回本节l PLCPLC的中断处理过程的中断处理过程中断源先后顺序及中断

14、嵌套问题：中断源先后顺序及中断嵌套问题： 在在PLCPLC中，中断源的信息是通过输入点而进入中，中断源的信息是通过输入点而进入系统的，系统的，PLCPLC扫描输入点是按输入点编号的先后扫描输入点是按输入点编号的先后顺序进行的，因此中断源的先后顺序只要按输顺序进行的，因此中断源的先后顺序只要按输入点编号的顺序排列即可。入点编号的顺序排列即可。多中断源可以有优先顺序，但无嵌套关系。多中断源可以有优先顺序，但无嵌套关系。 返回本节返回本节l PLCPLC的中断处理过程的中断处理过程中断服务程序执行结果的信息输出问题：中断服务程序执行结果的信息输出问题： PLC按巡回扫描方式工作，正常的输入按巡回扫描方式工作，正常的输入/输出在扫描输出在扫描周期的一定阶段进行，这给外设希望及时响应带来了周期的一定阶段进行，这给外设希望及时响应带来了困难。采用中断输入可解决对输入信号的高速响应问困难。采用中断输入可解决对输入信号的高速响应问题。当中断申请被响应且中断子程序被执行后，有关题。当中断申请被响应且中断子程序被执行后，有关信息应当尽早送到相关外设，而不希望等到扫描周期信息应当尽早送到相关外设，而不希望等到扫描周期的输出传送阶段，就是说对部分信息的