项目一 认识PLC

1、可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）应用技术应用技术 PLC应用技术应用技术 项目一 PLC 可编程控制器技术基础PLC应用技术应用技术 引言引言从小型三相异步电动机启停控制实例中看出，继电器接触器电器控制的特点有：1、一旦控制要求改变，电器控制系统必须重新配线安装。2、大型的继电器控制电路接线更加复杂，体积庞大。3、机械触点易损坏，因而系统的可靠性较差，检修工作相当困难。PLC应用技术应用技术 引言引言采用可编程控制器对三相电机进行直接启动和延时启动，工作将变得轻松愉快。 采用可编程控制器进行控制，硬件接线更加简单清晰。用户只需要将输入设备如启动按钮SB1、停止按钮SB2、热继电器FR

2、接到PLC的输入端口，输出设备如接触器线圈KM接到PLC的输出端口，再接上电源就可以了。 两种方式启停电机的硬件接线图完全相同。PLC应用技术应用技术 一、一、 PLC PLC 的产生、发展和定义的产生、发展和定义 PLCPLC在早期是一种开关逻辑控制装置，被在早期是一种开关逻辑控制装置，被称为可编程序逻辑控制器称为可编程序逻辑控制器(Programmable (Programmable Logic Controller)Logic Controller)，简称，简称PLCPLC。 随着计算机技术和通信技术的发展，随着计算机技术和通信技术的发展，PLCPLC采用微处理器作为其控制核心，它的功能

3、已采用微处理器作为其控制核心，它的功能已不再局限于逻辑控制的范畴。因此，不再局限于逻辑控制的范畴。因此，19801980年年美国电气制造协会美国电气制造协会(NEMA)(NEMA)将其命名为将其命名为Programmable Programmable Controller(PCController(PC) )，但为避免与，但为避免与个人计算机个人计算机(Personal Computer)(Personal Computer)的简称的简称PCPC混混淆，习惯上仍将其称为淆，习惯上仍将其称为PLCPLC。PLC应用技术应用技术 对新型控制器的主要技术要求对新型控制器的主要技术要求美国通用汽车公司

4、(GE公司) 1968年提出了研制新型控制装置的十项指标，其主要内容如下：(1) 编程简单，可在现场修改和调试程序；(2) 价格便宜，性价比高于继电器控制系统；(3) 可靠性高于继电器控制系统；(4) 体积小于有继电器控制柜的体积，能耗少；(5) 能与计算机系统数据通信； (6) 输入量是交流115 V电压信号（美国电网电压是110V）(7) 输出量是交流115 V电压信号、输出电流在2 A以上，能 直接驱动电磁阀等(8) 具有灵活的扩展能力；(9) 硬件维护方便，采用插入式模块结构；(10) 用户存储器容量至少在4 KB以上 PLC应用技术应用技术 可编程序逻辑控制器（Programmabl

5、e Logic Controller) (PLC)可编程序控制器（Programmable Controller) (PC) 继电器控制电路PLC应用技术应用技术 具有逻辑运算定时计数等简单功能速度提高功能增强可控制模拟量以16位32位微处理器为核心功能更强 PLC的诞生和发展的诞生和发展PLC应用技术应用技术 1 1.2 PLC.2 PLC的定义的定义 国际电工委员会（国际电工委员会（ IEC）对可编程序控制器的定义：对可编程序控制器的定义：“可编程序控制器是一种可编程序控制器是一种数字运算数字运算操操作的电子系统，专为在作的电子系统，专为在工业环境工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储

6、器，用来在其内部下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程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。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。PLC是一种数字运算操作的电子系统，专是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计的工业控制

7、装置。为工业环境下应用而设计的工业控制装置。 PLC应用技术应用技术 2.1 2.1 可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）的特点）的特点 （1 1） 使用灵活，通用性强；使用灵活，通用性强； （2 2） 可靠性高；抗干扰能力强。可靠性高；抗干扰能力强。 （3 3） 编程简单、易于掌握；编程简单、易于掌握； （4 4） 接口简单，维护方便接口简单，维护方便。PLC应用技术应用技术 PLC应用技术应用技术 1. 单元式结构（整体式）单元式结构（整体式）体积小、速度快内置RS-232C接口具有软PID功能PLC应用技术应用技术 2. 模块式结构PLC应用技术应用技术 Power in a

8、Small Package!电源模块CPU模块IO模块底 板中、大型机：中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。PLC应用技术应用技术 三、三、PLC的应用的应用开关量逻辑控制：取代传统的继电器接触器控制开关量逻辑控制：取代传统的继电器接触器控制。 这是这是PLC最广泛的应用最广泛的应用.过程控制：对生产过程中连续变化的模拟量进行检测和过程控制：对生产过程中连续变化的模拟量进行检测和 控制控制数据处理：数据运算、数据传递、数据转换，排序数据处理：数据运算、数据传递、数据转换，排序 查表、位操作等查表、位操作等通信联网与显示打印：可组成多级、分布式控制系

9、通信联网与显示打印：可组成多级、分布式控制系 统。实现控制与管理的结合。统。实现控制与管理的结合。PLC应用技术应用技术 传送带生产线控制传送带生产线控制灌装及包装机械灌装及包装机械木材加工木材加工电梯控制电梯控制空调控制空调控制纺织机械纺织机械印刷机械印刷机械可编程序控制器的发展趋势 PLC应用技术应用技术 四、四、 PLC的基本结构的基本结构PLC应用技术应用技术 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

10、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PTPTPLC应用技术应用技术 PLC应用技术应用技术 （3）工作数据存储器工作数据存储器： 存储工作数据存储工作数据RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。存放监控程序和用户已调试好的程序。PLC应用技术应用技术 4.3 输入接口电路 PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转通过输入单元可实现将不同输

11、入电路的电平进行转换，转换成换成PLC所需的标准电平供所需的标准电平供PLC进行处理。进行处理。 接到接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。PLC输入电路通常有三种类型：输入电路通常有三种类型：直流直流(1224)V输入、输入、交流交流(100120)V输入与交流输入与交流(200240)V输入输入交直流交直流(1224)V输入。输入。各种各种PLC的输入电路大都相同，的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔输入电路中有光耦合器隔离，并设有离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干滤波器，用以消除输入触点

12、的抖动和外部噪声干扰。扰。输入接口作用：输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，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。转换成数字信号送入主机。PLC应用技术应用技术 4.4 输出接口：采用光电隔离，实现了输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与的内部电路与 外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。PLC应用技术应用技术 直流输入电路直流输入电路M+5VLEDSR3R1AR2CT 内内 部部 电电 路路滤波滤波 PLC应用技术应用技术 交流输入电路交流输入电路LED+5VAR2MSCR1 内内 部部 电电 路路R3滤波滤

13、波 PLC应用技术应用技术 晶体管输出电路晶体管输出电路T2LEDDFU+5V内内 部部 电电 路路T1R1R2R3负载负载PLC应用技术应用技术 晶闸管输出电路晶闸管输出电路LEDR2 C TFU内内 部部 电电 路路R1负载负载PLC应用技术应用技术 继电器输出电路继电器输出电路LED K 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 机械触点机械触点 公共端公共端 输出点输出点 PLC应用技术应用技术 4.5 电源单元电源单元 PLC应用技术应用技术 PLC的外部设备主要有：的外部设备主要有：编程设备触摸屏操作面板文本显示器打印机 等 4.6 外部设备外

14、部设备PLC应用技术应用技术 4.PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLRPLC应用技术应用技术 专专 用用 编编 程程 器器 在装有专用编程软件的计算机上编程在装有专用编程软件的计算机上编程 简易编程器简易编程器 直插式、便携式直插式、便携式 计算机辅助编程计算机辅助编程 图形编程器图形编程器PLC应用技术应用技术 五、五、 PLC的软件系

15、统的软件系统PLC应用技术应用技术 系统程序系统程序 系统程序系统程序是由PLC的制造者采用汇编语言编写的，固化于ROM型系统程序存储器中，用于控制PLC本身的运行，用户不能更改。 系统程序分为：系统程序分为：1.1.系统管理程序系统管理程序2.2.用户指令解释程序用户指令解释程序3.3.标准程序模块和系统调用程序标准程序模块和系统调用程序 PLC应用技术应用技术 用户程序用户程序 用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一控制任用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一控制任务而利用务而利用PLCPLC的编程语言编制的程序。用户程序是线的编程语言编制的程序。用户程序是线性地存储在系统程序制定的存

16、储区内。性地存储在系统程序制定的存储区内。1 1用户环境用户环境 用户环境是由系统程序生成的，它包括用户环境是由系统程序生成的，它包括用户数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用用户数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用户参数、文件存储区等。户参数、文件存储区等。2 2用户程序结构用户程序结构 用户程序结构大致可以分为三种：用户程序结构大致可以分为三种：（1 1）线性程序（）线性程序（2 2）分块程序（）分块程序（3 3）结构化程序）结构化程序3 3用户程序语言用户程序语言 PLCPLC的编程语言有多种，其中梯形图、的编程语言有多种，其中梯形图、语句表、功能块图是三种基本语言。语句表、功能块

17、图是三种基本语言。 PLC应用技术应用技术 PLC的编程语言的编程语言状态转移图状态转移图 梯形图梯形图指令表指令表顺序功能图顺序功能图 逻辑功能图逻辑功能图高级语言高级语言PLC应用技术应用技术 1、梯形图、梯形图 梯形图编程语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电梯形图编程语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气器控制电路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用，电气技术人员符号演变而来的，具有形象、直观、实用，电

18、气技术人员容易接受，是目前用得最多的一种容易接受，是目前用得最多的一种PLC编程语言。编程语言。PLC应用技术应用技术 2 指令表指令表 梯形图编程语言优点是直观、简便，但要求用带梯形图编程语言优点是直观、简便，但要求用带 CRT 屏幕显示的图屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号。小型的编程器一般无法满足，而是采用经形编程器才能输入图形符号。小型的编程器一般无法满足，而是采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器中，这种编程方法使用指令济便携的编程器将程序输入到可编程控制器中，这种编程方法使用指令语句，它类似于微机中的汇编语言。语句，它类似于微机中的汇编语言。 语句是指令语句表编程语言的基本

19、语句是指令语句表编程语言的基本单元单元，每个控制功能有一个或多个，每个控制功能有一个或多个语句组成的程序来执行。每条语句规定可编程控制器中语句组成的程序来执行。每条语句规定可编程控制器中 CPU 如何动作的如何动作的指令，它是由操作码和操作数组成的。指令，它是由操作码和操作数组成的。 3顺序功能图顺序功能图 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。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工作个要素。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工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。状态

20、，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。 4功能块图功能块图 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，与数字电路中逻辑图一样，它极易表现条件与结果之间的的图形语言，与数字电路中逻辑图一样，它极易表现条件与结果之间的逻辑功能。逻辑功能。 5结构文本结构文本 PLC应用技术应用技术 六、六、PLC的工作原理的工作原理6.1 PLC的工作方式：的工作方式：注意注意 由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。PLC应用技术

21、应用技术 6.2 PLC的运行方式：PLC应用技术应用技术 6.3 PLC 的循环扫描工作过程的循环扫描工作过程 扫描工作分为扫描工作分为 5 个阶段个阶段 内部内部处理阶段处理阶段 通讯服务通讯服务阶段阶段 输入处理输入处理阶段阶段 程序执行程序执行阶段阶段 输出输出处理阶段处理阶段 stop runPLC应用技术应用技术 (1)(1)内部处理阶段：内部处理阶段： 在此阶段，在此阶段，PLCPLC检查检查CPUCPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。些其它内部工作。(2)(2)通信服务阶段通信服务阶段 在此阶段，在此阶

22、段，PLCPLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当显示内容等，当PLCPLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。(3)(3)输入处理输入处理 输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态，并将输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新，读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新，接着进入程序的执行阶段。接着进入程序的执行阶段。(

23、4)(4)程序执行程序执行 根据根据PLCPLC梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。若用户程序涉及到输入输出状态时，地址。若用户程序涉及到输入输出状态时，PLCPLC从输入映象寄存器中读出上一从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态。根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中。前状态。根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中。(5)(5)输出处理输出处理 程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即元件映象寄存器中的程序执行完毕