可编程控制器课件

1、Y降压启动控制降压启动控制电动机电动机 Y Y 减压起动控制减压起动控制I/O接线图接线图 第一节第一节 PLC的由来和定义的由来和定义 一、一、PLC的由来的由来 PLC出现之前，继电器控制系统占主导地位；出现之前，继电器控制系统占主导地位；继电器控制系统的缺点：体积大、耗电多，继电器控制系统的缺点：体积大、耗电多，适应性差适应性差。 1968年，美国通用汽车公司年，美国通用汽车公司(GM)要求制造商为其装配线提供一种新要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，提出十项技术要求。型的通用程序控制器，提出十项技术要求。 编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场修改程序； 维护方便

2、，最好是插件式；维护方便，最好是插件式； 可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜； 可将数据直接送入管理计算机；可将数据直接送入管理计算机； 在成本上可与继电器控制柜竞争；在成本上可与继电器控制柜竞争； 输入可以是交流输入可以是交流115V115V； 输出为交流输出为交流115V115V、2A2A以上，能直接驱动电磁阀等；以上，能直接驱动电磁阀等； 在扩展时，原系统只需很小变更；在扩展时，原系统只需很小变更； 用户程序存贮器容量至少能扩展到用户程序存贮器容量至少能扩展到4K4K。 ：吸取继电器和计算机两者的优点吸取继电器和计算机两者的优点

3、继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，但但简单易懂、价格便宜；简单易懂、价格便宜； 计算机计算机功能强大、灵活（可编程）、通用性好功能强大、灵活（可编程）、通用性好，但编程，但编程困难；困难； 采用面向控制过程、面向问题的采用面向控制过程、面向问题的“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用。（梯形图）使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。（梯形图） 1969年由美国数字设备公司（年由美国数字设备公司（DEC

4、）根据美国通用汽根据美国通用汽车公司（车公司（GM）的要求研制成功，型号的要求研制成功，型号PDP-14。1971年，年，日本开始生产；日本开始生产；1973年，西德、法国开始生产；年，西德、法国开始生产；1974年，年，中国开始研制，中国开始研制，1977年应用于工业生产。目前，世界上年应用于工业生产。目前，世界上生产生产PLC的厂家有的厂家有200多家，比较常见的有德国西门子、多家，比较常见的有德国西门子、美国美国AB、瑞典瑞典ABB、日本三菱、日本欧姆龙等。日本三菱、日本欧姆龙等。 下面是几个常见厂家的不同型号下面是几个常见厂家的不同型号PLC：常见可编程控制器S7-200S7-300S

5、7-400LOGOC OMRON 公司的整体式 PLC 二、二、PLC的定义的定义 可编程序控制器（可编程序控制器（Programmble Controller）简称简称PC或或PLC PLCPLC是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以渐发展成为以微处理器微处理器为核心，将为核心，将计算机技术、自动化技术、通信技计算机技术、自动化技术、通信技术术融为一体的新型工业控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编融为一体的新型工业控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。程控制器、

6、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。第一阶段：第一阶段：从从1969年第一台年第一台PLC问世到问世到1972年，是年，是PLC的初创阶段。的初创阶段。 其特点是其特点是CPU由中小规模集成电路组成，以逻辑运算为主；首次将程由中小规模集成电路组成，以逻辑运算为主；首次将程序存储技术引入继电器控制系统。序存储技术引入继电器控制系统。 第二节第二节 PLC的发展概况和发展趋势的发展概况和发展趋势一、一、PLC的发展概况的发展概况第二阶段：第二阶段：从从1973年到年到1978年，是年，是PLC的成熟阶段。的成熟阶段。 其特点是其特点是CPU采用微处理器，编程技术方面开发了梯形图编程法。采用微处理

7、器，编程技术方面开发了梯形图编程法。第三阶段：第三阶段：从从1978年到年到1984年，是年，是PLC 的大发展阶段。的大发展阶段。 其特点是：其特点是：CPU采用采用8位和位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，位微处理器，有些还采用多微处理器结构，从汽车工业发展到机械、冶金等各行业；初步形成了分布式通信网络体系。从汽车工业发展到机械、冶金等各行业；初步形成了分布式通信网络体系。第四阶段：第四阶段：从从1984年至今，是年至今，是PLC的继续发展阶段的继续发展阶段。 其特点是软硬件功能接近与工业计算机，也可以用其特点是软硬件功能接近与工业计算机，也可以用C语言等高级语言编语言等高级语言

8、编程。程。（一）大型化一）大型化 大存储容量、高速度、高性能、增加大存储容量、高速度、高性能、增加I/O点数方向发展。点数方向发展。 二、二、PLC的发展趋势的发展趋势1、增强的网络通信功能、增强的网络通信功能 计算机集成控制系统（计算机集成控制系统（DCS）; 现场总线及智能化仪表控现场总线及智能化仪表控制系统（制系统（Field bus Control System, FCS）。）。2、发展智能模块、发展智能模块 以微处理器为基础的功能部件。以微处理器为基础的功能部件。3、外部故障诊断功能、外部故障诊断功能 自诊断技术、冗余技术、容错技术。自诊断技术、冗余技术、容错技术。4、编程语言、编程

9、工具标准化、高级化、编程语言、编程工具标准化、高级化 高级语言，个人计算机。高级语言，个人计算机。5、实现软件、硬件标准化、实现软件、硬件标准化6、编程组态软件发展迅速、编程组态软件发展迅速（二）小型化（二）小型化 分散的、中小型工业控制场合。例西门子分散的、中小型工业控制场合。例西门子LOGO!第三节第三节 PLC的主要功能和特点的主要功能和特点一、一、PLC的主要功能的主要功能（一）开关量控制（一）开关量控制（二）模拟量控制（二）模拟量控制 A/D和和D/A转换模块转换模块（三）闭环（三）闭环程控制程控制 PID模块实现温度、压力、流量等连续变化的模拟量的模块实现温度、压力、流量等连续变化

10、的模拟量的闭环控制。闭环控制。（四）定时控制（四）定时控制 软件编程定时软件编程定时（五）计数控制（五）计数控制 对外部脉冲技术对外部脉冲技术（六）顺序（步进）控制（六）顺序（步进）控制（七）数据处理（七）数据处理数学运算、数据传输、转换、排序、查表、位操作数学运算、数据传输、转换、排序、查表、位操作（八）通信和联网（八）通信和联网 PLCPLC与远程与远程I/OI/O、PLCPLC之间、之间、PLPL与其它智能控制器之间与其它智能控制器之间二、二、PLC的特点的特点（一）可靠性高、抗干扰能力强（一）可靠性高、抗干扰能力强 恶劣的工业环境下可靠地工作。恶劣的工业环境下可靠地工作。（二）通用性强

11、、灵活性好、功能齐全（二）通用性强、灵活性好、功能齐全 PLC产品已经系列化、模块化、标准化，能方便灵活产品已经系列化、模块化、标准化，能方便灵活地组成大小不同、功能不同的控制系统。地组成大小不同、功能不同的控制系统。（三）编程简单、使用方便（三）编程简单、使用方便 梯形图语言简单、直观性强，与传统继电器控制电路梯形图语言简单、直观性强，与传统继电器控制电路相近。相近。（四）模块化结构，扩展灵活（四）模块化结构，扩展灵活 系统的功能和规模可根据用户据要求自己配置。系统的功能和规模可根据用户据要求自己配置。（五）安装简便、方便调试（五）安装简便、方便调试 硬件仅做接线安装，现场修改程序调试。硬件

12、仅做接线安装，现场修改程序调试。（六）网络通信（六）网络通信 标准通信接口。标准通信接口。第四节第四节 PLC的分类的分类一、按一、按PLCPLC的控制规模分类的控制规模分类I IO O点数在点数在3232128128为微小型为微小型PLCPLC；I IO O点数在点数在128128256256为小型为小型PLCPLC；I IO O点数在点数在25625620482048为中型为中型PLCPLC；I IO O点数大于点数大于20482048为大型为大型PLCPLC；I IO O点数在点数在40004000以上为超大型以上为超大型PLCPLC。以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I I0 0

13、点数，且划分界限不是固定的。点数，且划分界限不是固定的。二、按结构形式分类二、按结构形式分类（1 1）整体式）整体式PLCPLC： 整体式整体式PLCPLC是将电源、是将电源、CPUCPU、I/OI/O部件都集部件都集中装在一个机箱内。一般小型中装在一个机箱内。一般小型PLCPLC采用这种结构。采用这种结构。（2 2）模块式）模块式PLCPLC：将将PLCPLC各部分分成若干个单独的模块，如各部分分成若干个单独的模块，如 CPUCPU模块、模块、I I0 0模块、电源模块和各种功能模块。模块式模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLCPLC由框架和各种模块组成，模块插在插座上。一般大、中型由框

14、架和各种模块组成，模块插在插座上。一般大、中型PLCPLC采用模块式结构，有的小型采用模块式结构，有的小型PLCPLC也采用这种结构。也采用这种结构。（3 3）叠装式）叠装式PLCPLC：有的有的PLCPLC将整体式和模块式结合起来。将整体式和模块式结合起来。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

15、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的基本组成框图的基本组成框图 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电源模块CPU模块IO模块底 板n 在70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。n 我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-

16、B公司等。n 在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，取得良好效果。PLC在我国的应用越来越广泛。 目前，国内PLC生产厂家有30余家，并有迹象显示，更多的来自于原PLC应用的技术人员准备加入到小型PLC开发的行列。但在目前上市的众多PLC产品中，还没有形成规模化的生产和名牌产品。 从技术角度来看，国内外的小型PLC差距正在缩小。如无锡信捷、兰州全志等公司生产的微型PLC已经比较成熟，有些国产PLC（如和利时、科迪纳）已经拥有符合IEC标准的编程软件、支持了现场总线技术等。 面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验，国内厂商更多地只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段，离真正批

17、量生产、市场化经营乃至创建品牌还有很长的路要走。与此同时，国产PLC的低价优势也正在受到新的挑战。 中国PLC市场（ 2004年度）n 产品覆盖范围。排在最前的三个品牌有最丰富的产品系列，而且没有偏重，用户很容易得到恰当的产品；其他品牌如Fuji，LG则以小型和微型产品为主，GE和Schneider以中大型产品为主。虽然AB拥有出色的技术和全面的产品系列，但是高价格使用户却步。n 中国市场上的历史。Siemens，Mitsubishi和Omron都是在中国市场上传统的供应商，在很多领域占了先机，相对应的是GE，Schneider（其实Modicon进入中国也比较早，但没有完整的销售和服务体系）

18、和LG这些后来者虽然市场快速增长，但距先行者仍有一定的差距。n 行业分布。某些品牌会侧重于一些行业，如Schneider更加注重电力行业，Rockwell在冶金行业表现出众。 ：n 作为目前国内控制市场上的主流控制器，PLC市场的国内参与者却需要尴尬地面对这样一个局面，即在高达31亿的PLC市场总需求中，国产PLC不到整个市场份额1。 n 在按照I/O数量划分的市场总量中，小型PLC（256点以下）的市场巨大，占据市场总额的64，而国产PLC的市场贡献恰恰就在小型PLC的市场中。 第三章 PLC的基本组成的基本组成第一节第一节 PLC的基本组成和各部分的作用的基本组成和各部分的作用 一、一、P

19、LCPLC的基本组成的基本组成 PLC PLC也是一种工业控制计算机，具有更强的与工业过程相也是一种工业控制计算机，具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言，具有中央连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言，具有中央处理器（处理器（CPU）、存储器、输入）、存储器、输入/输出（输出（I/O）接口、电源等。）接口、电源等。 二、二、PLCPLC各部分的作用各部分的作用（一）中央处理单元（一）中央处理单元（CPU）1、CPU的作用的作用（1）从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令；）从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令；（2）将各种输入信号取入；）将各种输入信号

20、取入；（3）把运算结果送到输出端；）把运算结果送到输出端；（4）响应各种外部设备的请求；）响应各种外部设备的请求；（5）诊断电源、）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和语法错误。内部电路的工作故障和语法错误。 2、PLC的的CPU（1）小型）小型PLC多采用多采用8位微处理器或单片机作为位微处理器或单片机作为CPU（2）中型）中型PLC多采用多采用16位微处理器或单片机作为位微处理器或单片机作为CPU（3）大型）大型PLC多采用高速位片式微处理器多采用高速位片式微处理器 二、二、存储器存储器1 1、系统程序存储器、系统程序存储器用于存放用于存放PLCPLC生产厂家编写的系统程序，并固化在生产厂

21、家编写的系统程序，并固化在PROMPROM或或EPROMEPROM中，用户不可访问和修改。中，用户不可访问和修改。2 2、用户程序存储器、用户程序存储器随机读写存储器随机读写存储器RAM用户程序区：存放用户工作程序；用户程序区：存放用户工作程序；数据区：存放数据区：存放PLCPLC在运行过程中所用到的和生成的各种工作数在运行过程中所用到的和生成的各种工作数据。据。系统区：存放系统区：存放CPUCPU的组态数据（设定的参数）。的组态数据（设定的参数）。RAMRAM是一种挥发性器件，所以配备掉电保护电路。是一种挥发性器件，所以配备掉电保护电路。三、输入、输出单元三、输入、输出单元输入单元作用：输入

22、单元作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换将按钮、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。成数字信号送入主机。输出单元作用：输出单元作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行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、信号灯、电磁阀等电器。电路的信号，以便控制接触器线圈、信号灯、电磁阀等电器。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98

23、 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的编程器手持式的编程器 编程设备可以是专用的手持式编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可以是安装了专门的的编程器；也可以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。编程通讯软件的个人计算机。 用户可以通过键盘输入和调试用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运行时，还可以对整程序；另外在运行时，还可以对整个控制过程进行监控个控制过程进行监控。 （五）电源单元（五）电源单元 把外部供应的电源变换成系统内把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。部各单元所需的电源。 有的电源单元还向外提供有的电源单元还向外提供24V24V隔隔离直流电源离直

24、流电源，可供开关量输入单元连，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。接的现场无源开关等使用。幻灯片幻灯片 5959 可编程序控制器的电源一般采用可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。扰性能好。 （四）（四） 编程设备编程设备第二节第二节 PLC对继电器控制系统的仿真对继电器控制系统的仿真一、模拟继电器控制系统的编程方法一、模拟继电器控制系统的编程方法 用用PLCPLC替代继电器控制系统就是替代电气控制电路图中的控替代继电器控制系统就是替代电气控制电路图中的控制电

25、路那部分，而主电路部分基本保持不变。制电路那部分，而主电路部分基本保持不变。 继电接触器控制系统，又称为继电接触器控制系统，又称为接线程序控制系统接线程序控制系统，是通过，是通过电器元器件的固定接线来实现控制逻辑，完成控制任务的。电器元器件的固定接线来实现控制逻辑，完成控制任务的。 在在PLC控制系统中，用户根据控制要求编制出相应的控制控制系统中，用户根据控制要求编制出相应的控制程序，并写入程序，并写入PLC的程序存储器中。系统运行时，的程序存储器中。系统运行时，PLC将程将程序执行结果输出给相应的输出设备，控制被控对象工作。序执行结果输出给相应的输出设备，控制被控对象工作。 这这种控制称为种

26、控制称为存储程序控制存储程序控制。1 1、继电器控制系统由输入部分、输出部分和控制部分组成。、继电器控制系统由输入部分、输出部分和控制部分组成。2 2、PLCPLC控制系统也是由输入、输出和控制三部分组成。控制系统也是由输入、输出和控制三部分组成。3 3、继电器控制系统由许多真正的硬件继电器组成，而、继电器控制系统由许多真正的硬件继电器组成，而PLCPLC的控的控制系统由许多所谓的制系统由许多所谓的“软继电器软继电器”组成。组成。 二、梯形图仿真继电器控制电路二、梯形图仿真继电器控制电路SB1SB2KMKM图图3-2 电动机起、停控制电路电动机起、停控制电路I0.1( )I0.0Q0.0Q0.

27、0图图3-3 电动机起、停控制梯形图电动机起、停控制梯形图1、在梯形图中，可以把左母线看作是提供能量的母线，触、在梯形图中，可以把左母线看作是提供能量的母线，触点闭合可以使能量流过，直到下一个元件；触点断开将阻点闭合可以使能量流过，直到下一个元件；触点断开将阻止能量流过，这种能量流称之为止能量流过，这种能量流称之为“能流能流”。2、梯形图中的基本编程元素有触点、线圈和方框。、梯形图中的基本编程元素有触点、线圈和方框。触点：代表逻辑控制条件；触点：代表逻辑控制条件；线圈：通常代表逻辑输出结果；线圈：通常代表逻辑输出结果；方框：代表某种特定功能的指令。方框：代表某种特定功能的指令。说说明明3、梯形

28、图与继电器控制电路图之间的差异：、梯形图与继电器控制电路图之间的差异：（1）“软继电器软继电器”：不是物理继电器，每个：不是物理继电器，每个“软继电器软继电器”各各为存储器中的一位，相应位为为存储器中的一位，相应位为“1”状态，表示该继电器线圈状态，表示该继电器线圈“通电通电”。（2）梯形图中流过的）梯形图中流过的“电流电流”不是物理电流，而是不是物理电流，而是“能流能流”，它只能从左到右、自上而下流动。它只能从左到右、自上而下流动。（3）梯形图中的常开、常闭触点不是现场物理开关的触点。）梯形图中的常开、常闭触点不是现场物理开关的触点。（4）梯形图中的输出线圈不是物理线圈，不能用它直接去得）梯

29、形图中的输出线圈不是物理线圈，不能用它直接去得现场执行机构。现场执行机构。（5）PLC内部继电器的接点原则上可无限次反复使用。内部继电器的接点原则上可无限次反复使用。（6）实施控制的方法不同：继电器控制线路中，要实现某种）实施控制的方法不同：继电器控制线路中，要实现某种控制是通过各种继电器之间的硬接线解决的控制是通过各种继电器之间的硬接线解决的 ，它的功能专一，它的功能专一，不够灵活。而不够灵活。而PLC控制是通过梯形图（软件功能）解决的，控制是通过梯形图（软件功能）解决的，所以其灵活多变。所以其灵活多变。 一、建立一、建立I/OI/O映像区映像区 第三节第三节 PLC的工作原理的工作原理 I

30、/O I/O映象区的大小与系统控映象区的大小与系统控制的规模有关。制的规模有关。 输入输入/ /输出点总有输入输出点总有输入/ /输出输出映象区的某一位与之相对应。映象区的某一位与之相对应。 PLCPLC工作时，将采集到的输工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区对入信号状态存放在输入映象区对应的位上；将运算的结果存放到应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。输出映象区对应的位上。 PLC PLC在执行用户程序时所需在执行用户程序时所需“输入继电器输入继电器”、“输出继输出继电器电器”的数据取用于的数据取用于I/OI/O映象区，而不直接与外部设备发生映象区，而不直接与外部设备发

31、生关系关系 。 I/OI/O映像区的建立，使映像区的建立，使PLCPLC工作时只和内存有关地址单工作时只和内存有关地址单元内所存信息状态发生关系。元内所存信息状态发生关系。（一）（一）PLCPLC的工作过程的工作过程 二、循环扫描的工作方式二、循环扫描的工作方式 PLC PLC上电后，在系统程序的监控下，周而复始地按一定的上电后，在系统程序的监控下，周而复始地按一定的顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是按顺序循环扫描的过程，称之为实质上是按顺序循环扫描的过程，称之为循环扫描工作方式循环扫描工作方式。 PLCPLC在

32、运行工作状态，执行如上所述的一次扫描操作所需在运行工作状态，执行如上所述的一次扫描操作所需的时间称为的时间称为扫描周期扫描周期，其典型值为，其典型值为1 1100ms100ms。初始化CPU自诊断通信信息处理与外部设备交换信息执行用户程序输入输出信息刷新对电源、对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行内部电路、用户程序的语法进行检查；定期复位监控定时器检查；定期复位监控定时器WDT等，确保系统等，确保系统可靠运行。可靠运行。PLC之间以及之间以及PLC与与PC之间；之间；PLC与其他带与其他带微处理器的智能装置通信。微处理器的智能装置通信。编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机。编程器、终

33、端设备、彩色图形显示器、打印机。 以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果存入输出映象区对应位中存入输出映象区对应位中 。以扫描的方式把输入信号的状态存入输入映象以扫描的方式把输入信号的状态存入输入映象区；结果存入输出映象区，直至传送到外部被区；结果存入输出映象区，直至传送到外部被控设备。控设备。 清除内部继电器区，复位定时器等。清除内部继电器区，复位定时器等。 （二）用户程序的循环扫描过程（二）用户程序的循环扫描过程 CPU有两个操作方式：有两个操作方式：STOP方式和方式和RUN方式方式。 可编程序控制器对用户程序进行循环扫描可分为三个阶可编程序控制

34、器对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段进行，即段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段。1 1、输入采样阶段、输入采样阶段 PLCPLC在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的状态，并将此状态存入输入映像区；在程序执行期间即使外部状态，并将此状态存入输入映像区；在程序执行期间即使外部输入信号发生变化，输入映像区的内容也不改变，直到下一个输入信号发生变化，输入映像区的内容也不改变，直到下一个扫描周期才被读入。扫描周期才被读入。2 2、程序执行阶段、程序执行阶段 执行程序时，梯形图中的输入继电器的

35、状态取自内部输入执行程序时，梯形图中的输入继电器的状态取自内部输入映像寄存器的状态，并将运算的结果，即输出继电器的状态存映像寄存器的状态，并将运算的结果，即输出继电器的状态存放在内部输出映像寄存器中。放在内部输出映像寄存器中。 3 3、输出刷新阶段、输出刷新阶段 CPUCPU将输出映像区的内容集中转存到输出锁存器中，然后将输出映像区的内容集中转存到输出锁存器中，然后传送到各相应的输出端子输出，最后再去得驱动实际外部负载。传送到各相应的输出端子输出，最后再去得驱动实际外部负载。 由于由于PLCPLC采用循环扫描方式，会使输入、输出延迟响应。采用循环扫描方式，会使输入、输出延迟响应。PLC对输入、

36、输出的处理规则对输入、输出的处理规则（1）输入映像寄存器的内容，由本扫描周期输入采样阶段）输入映像寄存器的内容，由本扫描周期输入采样阶段输入端子的状态决定。输入端子的状态决定。（2）输出映像寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的）输出映像寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行结果决定。执行结果决定。（3）输出锁存器的状态，由输出刷新期间输出映像寄存器）输出锁存器的状态，由输出刷新期间输出映像寄存器的状态决定。的状态决定。（4）输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存器来确定。）输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存器来确定。（5）执行程序时所用的输入、输出状态值，取决与输入、）执行程序时所用

37、的输入、输出状态值，取决与输入、输出映像寄存器的状态。输出映像寄存器的状态。特点：特点：继电器控制系统是继电器控制系统是“并行并行”处理方式；处理方式；PLCPLC系统是系统是以以“串行串行”处理方式进行工作。处理方式进行工作。三、输入、输出延迟响应三、输入、输出延迟响应（一）输入、输出延迟响应（一）输入、输出延迟响应 当当PLCPLC的输入端有一个输入信号发生变化到的输入端有一个输入信号发生变化到PLCPLC输出端对该输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这段时间就称为输入变化作出反应，需要一段时间，这段时间就称为响应时间响应时间或滞后时间或滞后时间。 （二）响应时间（二）响应时间 响应

38、时间是设计响应时间是设计PLCPLC控制系统时应了解的一个重要参数。控制系统时应了解的一个重要参数。 输入电路滤波时间输入电路滤波时间，它由，它由RCRC滤波电路的时间常数决定。改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变时间常数可调整输入延迟时间幻灯片幻灯片 5252。 输出电路的滞后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，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10ms10ms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1ms1ms，切断负载时滞后时间小于，切断负载时

39、滞后时间小于10ms10ms；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1ms1ms幻灯片幻灯片 5353。 PLCPLC循环扫描的工作方式循环扫描的工作方式 PLCPLC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1 1、最短响应时间、最短响应时间CPU读输入读输入输入输入/输出输出刷新时间刷新时间最短响应时间最短响应时间=输入延迟时间输入延迟时间+一个扫描周期一个扫描周期+输出延迟时间输出延迟时间 如果在一个扫描周期刚结束之前收到一个输入信号，在如果在一个扫描周期刚结束之前收到一个输入信号，在下一个扫描周期进

40、入输入采样阶段，这个输入信号就被采样，下一个扫描周期进入输入采样阶段，这个输入信号就被采样，使输入更新，这时响应时间最短。使输入更新，这时响应时间最短。CPU读输入读输入输入输入/输出输出刷新时间刷新时间 2、最长响应时间、最长响应时间最长响应时间最长响应时间=输入延迟时间输入延迟时间+两个扫描时间两个扫描时间+输出延迟时间输出延迟时间 如果收到一个输入信号经输入延迟后，刚好错过如果收到一个输入信号经输入延迟后，刚好错过I/O刷新时刷新时间，在该扫描周期内这个输入信号无效，要到下一个扫描周期间，在该扫描周期内这个输入信号无效，要到下一个扫描周期输入采样阶段才被读入，使输入更新，这时响应时间最长

41、。输入采样阶段才被读入，使输入更新，这时响应时间最长。3、用户程序的语句安排影响响应时间、用户程序的语句安排影响响应时间说明：说明：如果将如果将1 1、2 2两行指令的位置调一下，则两行指令的位置调一下，则M2.0M2.0在第二周期在第二周期也能响应。也能响应。输入接口电路：输入接口电路：采用采用光电耦合器，防止强电干扰。光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流电源直流电源输入端子输入端子+PLCI0.0+24V发光二极管发光二极管返回返回继电器输出继电器输出输出接口电路（输出接口电路（以以继电器形式为例）继电器形式为例） ：PLC内内部部电电路路内内部部电

42、电路路J+交流电源或交流电源或直流电源直流电源YCOM-返回返回第四章第四章 S7-200 PLCS7-200 PLC的系统配置的系统配置第一节第一节 S7-200PLC系统的基本构成系统的基本构成 一、基本单元一、基本单元 (S7-200CPU模块模块)基本单元（基本单元（S7-200CPUS7-200CPU模模块）也称为主机，它包块）也称为主机，它包括一个中央处理单元括一个中央处理单元（CPUCPU）、电源、数字量）、电源、数字量输入输出单元。基本单输入输出单元。基本单元可以构成一个独立的元可以构成一个独立的控制系统。控制系统。状态指示灯：状态指示灯：显示显示CPUCPU的工作方式、本机的

43、工作方式、本机I/OI/O的状态、的状态、系统错误状态。存储卡（系统错误状态。存储卡（EEPOMEEPOM卡）可以存储卡）可以存储CPUCPU程序。程序。RS-485RS-485的串行通讯端口：的串行通讯端口：PLCPLC主机实现人一机对话、主机实现人一机对话、机机机对话的通道。实现机对话的通道。实现PLCPLC与上位计算机的连接，与上位计算机的连接，实现实现PLCPLC与与PLCPLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。外部设备的连接。 扩展接口：扩展接口：PLCPLC主机与输入、输出扩展模块的接口，主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之

44、用。主机与扩展模块之间由导轨固定，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。并用扩展电缆连接。状态显示通信口顶部端子盖电源及输出端子前盖 方式开关 、电位器、扩展I/O连接底部端子盖输入端子、传感器电源存储器卡S7-200 CPU项项 目目CPU221CPU222CPU224CPU226本机数字本机数字量输入量输入地址分配地址分配6输入输入I0.0I0.58输入输入I0.0I0.714输入输入I0.0I0.7I1.0I1.524输入输入I0.0I0.7I1.0I1.7I2.0I2.7本机数字本机数字量输出量输出地址分配地址分配4输出输出Q0.0Q0.36输出输出Q0.0Q

45、0.510输出输出Q0.0Q0.7Q1.0Q1.116输出输出Q0.0Q0.7Q1.0Q1.7本机模拟量本机模拟量输入输入/输出输出无无无无无无无无扩展模块扩展模块数量数量无无2个模块个模块7个模块个模块7个模块个模块CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图继电器模块输入、输出单元的接线图 电源电源由于是直流输入模块，所以采用由于是直流输入模块，所以采用直流电源作为检测各输入接点状直流电源作为检测各输入接点状态的电源（用户提供）。态的电源（用户提供）。M、L+两个端子提供两个端子提供24VDC/400mA传传感器电源，可以为传感器提供电感器电源，可以为传感器提供电源，也可以作为

46、输入端的检测电源，也可以作为输入端的检测电源使用。源使用。对于继电器输出方式，既可带对于继电器输出方式，既可带直流负载，也可带交流负载。直流负载，也可带交流负载。负载的激励源由负载性质确定。负载的激励源由负载性质确定。输出端子排的右端输出端子排的右端N、L1端子端子是供电电源是供电电源120/240VAC输入输入端。该电源电压允许范围为端。该电源电压允许范围为85264VAC。二、个人计算机（二、个人计算机（PC）或编程器）或编程器 个人计算机（个人计算机（PCPC）或编程器需装上）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才可供用户进行程序

47、的编制、编辑、调试和监编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。视等。三、三、 STEP7-Micro/WIN32编程软件编程软件 STEP7-Micro/WIN32STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是创建、编辑、编程软件的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。调试用户程序、组态系统等。四、通讯电缆四、通讯电缆 通讯电缆是通讯电缆是PLCPLC用来与个人计算机（用来与个人计算机（PCPC）实现通讯的。）实现通讯的。可以用可以用PC/PPIPC/PPI电缆，也可用一个通讯处理器（电缆，也可用一个通讯处理器（CPCP）和多点接）和多点接口（口（MPIMP

48、I）电缆，或者用一块）电缆，或者用一块MPIMPI卡及随卡及随MP1MP1卡提供的一根通卡提供的一根通讯电缆。讯电缆。五、人机界面五、人机界面 人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。界面轻松地完成各种调整和控制的任务。第二节第二节 S7-200 PLC的接口模块的接口模块一、数字量模块一、数字量模块1、直流输入模块、直流输入模块（1）外部接线图：）外部接线图： 直流输入模块（直流输入模块（EM221

49、 8EM221 824VDC24VDC）有有8 8个数字量输入端子。接线图中，个数字量输入端子。接线图中，8 8个数字量输入点分成个数字量输入点分成2 2组。组。1M1M、2M2M分别是分别是2 2组输入点内部电路的公组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个共端，每组需用户提供一个24VDC24VDC电源。电源。（一）数字量输入模块（一）数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。分为直流输入模块和交流输入模块。每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号(ON/OFF)(ON/OFF)。输入设备输入设备：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等

50、。：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。M+5VLEDSB1R3R1AR2CT 内内 部部 电电 路路 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 （2）直流输入电路）直流输入电路 当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为“1 1”状态状态；当现场开关断开时，对应的输入映象寄存器为当现场开关断开时，对应的输入映象寄存器为“0 0”状态状态。当输。当输入端的发光二极管入端的发光二极管VLVL点亮，即指示现场开关闭合。点亮，即指示现场开关闭合。I0.0 2交流输入模块交流输入模块(1）外部接线图）外部

51、接线图交流输入模块（交流输入模块（EM221 EM221 8 8AC120V/230VAC120V/230V）有）有8 8个个分隔式数字量输入端子，分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用二个每个输入点都占用二个接线端子接线端子, ,它们各自使用它们各自使用1 1个独立的交流电源（由个独立的交流电源（由用户提供）。这些交流用户提供）。这些交流电源可以不同相。（电源可以不同相。（交交流流I/OI/O都是分隔式的都是分隔式的）（2）交流输入电路）交流输入电路 交流输入模块的输入电路中，当现场开关闭合后，交流电交流输入模块的输入电路中，当现场开关闭合后，交流电源经源经C C、R2R2、双向光电耦合器的

52、发光二极管，使发光二极管发、双向光电耦合器的发光二极管，使发光二极管发光，经光电耦合，光电三极管接收光信号，并将该信号送至光，经光电耦合，光电三极管接收光信号，并将该信号送至PLCPLC内部电路，供内部电路，供CPUCPU处理。双向发光二极管处理。双向发光二极管VLVL指示输入状态。指示输入状态。LED+5VAR2MSB1CR1 内内 部部 电电 路路R3 光电耦合光电耦合 输入点的输入点的状态显示状态显示 外部开关外部开关 输入点输入点 直流开关量输入接口电路（二）数字量输出模块（二）数字量输出模块 分为分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块

53、三种（晶三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。体管、晶闸管、继电器输出方式）。 数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON/OFFON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。磁阀线圈、指示灯等。 每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把CPUCPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。信号。PLC

54、PLC的输出端子是的输出端子是PLCPLC向外部负载发出控制命令的窗口。向外部负载发出控制命令的窗口。1 1、直流输出模块、直流输出模块（1 1）外部接线图）外部接线图 直流输出模块（直流输出模块（EM222 EM222 8 824VDC),24VDC),有有8 8个数字量输出点，个数字量输出点，接线图中接线图中8 8个数字量输出点分成个数字量输出点分成2 2组。组。1L+1L+、2L+2L+分别是两组输出点内部电分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个路的公共端，每组需用户提供一个DC24VDC24V的电流。的电流。（2）直流输出电路）直流输出电路 直流输出模块是晶体管输出方式，

55、或用场效应晶体管直流输出模块是晶体管输出方式，或用场效应晶体管（MOSFETMOSFET）驱动；特点是响应速度快。）驱动；特点是响应速度快。 输出映象寄存器为输出映象寄存器为“1”1”状态状态时时, ,负载在外部电源激励下通负载在外部电源激励下通电工作；输出映象寄存器为电工作；输出映象寄存器为“0”0”状态状态时时, ,外部负载断电，停止外部负载断电，停止工作。工作。2、交流输出模块、交流输出模块 （1）外部接线图）外部接线图交流输出模块交流输出模块（EM222 8EM222 8120V/120V/230VAC230VAC），有），有8 8个分个分隔式数字量输出点，隔式数字量输出点，接线图中接

56、线图中每个输出每个输出点占用二个接线端点占用二个接线端子子，且它们各自都，且它们各自都由用户提供一个独由用户提供一个独立的交流电源，这立的交流电源，这些交流电源可以不些交流电源可以不同相。同相。（2）交流输出电路）交流输出电路 交流输出模块是交流输出模块是可控硅可控硅( (晶闸管晶闸管) )输出方式。其特点是输出方式。其特点是输出输出启动电流大启动电流大。当。当PLCPLC有信号输出时，光电二极管导通，通过光电有信号输出时，光电二极管导通，通过光电耦合使双向可控硅耦合使双向可控硅( (晶闸管晶闸管) )导通，交流负载在外部交流电源的导通，交流负载在外部交流电源的激励下得电。发光二极管激励下得电

57、。发光二极管VLVL点亮，指示输出有效。点亮，指示输出有效。3. 交、直流输出模块（继电器输出方式）交、直流输出模块（继电器输出方式）（1）外部接线图）外部接线图交直流输出模块交直流输出模块（EM222 8EM222 8继电继电器）有器）有8 8个输出点，个输出点，分成分成2 2组，组，1L1L、2L2L是每组输出点的公是每组输出点的公共端共端。每组需用户。每组需用户提供一个外部电源提供一个外部电源（可以是直流或交（可以是直流或交流电源）。流电源）。（2）继电器输出电路）继电器输出电路 1.1.接有阻容熄弧电路接有阻容熄弧电路消除继电器触点的火花消除继电器触点的火花 2.2.继电器的触点两端接

58、有金属氧化膜压敏电阻继电器的触点两端接有金属氧化膜压敏电阻 不使继电器触点在断开时出现两端电压过高的现象，从而不使继电器触点在断开时出现两端电压过高的现象，从而保护了该触点。保护了该触点。3.3.电阻电阻R1R1和发和发光二极管光二极管VLVL输出状态输出状态显示电路。显示电路。4.4.特点特点输输出电流大出电流大( (可可达达2A2A4A4A），），可带交流、直可带交流、直流负载，适应流负载，适应性强，但响应性强，但响应速度慢。速度慢。 二、模拟量模块二、模拟量模块 模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块。输入输出模块

59、。( (一一) ) 模拟量输入模块（模拟量输入模块（A/DA/D）作用作用：PLCPLC只能接收数字量信号，模拟量信号是一种连续变化只能接收数字量信号，模拟量信号是一种连续变化 的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模/ /数数（A/DA/D）转换，将模拟信号转换成）转换，将模拟信号转换成PLCPLC所能接受的数字信号。所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模模拟量输入模块的功能就是实现模/ /数（数（A/DA/D）转换。）转换。由滤波、模数转换由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组成，光电耦合等部分组成 。光电耦合器起防止电

60、磁干扰的作用光电耦合器起防止电磁干扰的作用 。对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器。的切换，且在输出端设置信号寄存器。（1）外部接线图）外部接线图1.1.模块上部共有模块上部共有1212个端子个端子, ,每每3 3个点为一组，共个点为一组，共4 4组。组。2.2.每组可作为一路模拟量每组可作为一路模拟量的输入通道（电压信号或的输入通道（电压信号或电流信号），电压信号用电流信号），电压信号用两个端子（两个端子（A+A+、A-A-），电），电流信号用流信号用3 3个端子（个端子（RCRC，C+C