浅谈PLC学习的5个阶段

1、浅谈 PLC 学习的 5 个阶段一 .逻辑阶段所谓的逻辑阶段就是可以实现继电系统中的一般逻辑性设计，既然是继电系统所以电力拖动知识就是该阶段的基础。我个人总结学习继电系统的根在于一个字“抢” ，继电系统之所以能实现逻辑控制就在这个字上。继电系统中主要就有那么三个东东A 常开； B 常闭； C 线圈。这就对应了 PLC 中的基本元素了，只不过是阅读的方法不一样罢了。那么是不是就可以把原来的继电系统照搬呢？不行！二者的工作方式是不一样的。继电系统中的所有硬元素同一时态开始竞争的， 而 PLC 中的所有软元素是通过PLC 的 CPU 来进行扫描计算处理最后计算出该时态的结果,这便是PLC 的扫描循环

2、工作方式。 （随便找一本PLC 的书都有介绍）重点：该阶段就是学习电力拖动，对应于PLC 梯形图中的常开；常闭；线圈。可以完成简单的系统设计二顺控阶段顺序控制在工业中的应用相当广泛，例如一般性的自动机床它就是一个顺序控制过程。 PLC 设计当中能实现顺控的有两种方法：一PLC 中的顺控指令如三菱 STL ；二 起保停控制方式。不管哪种控制方式在设计的开始我们要完成的是流程，它是系统构成的脉络主要有三个方面：一 “步” 二 “活动步” 三 “转换条件” 。重点：1.掌握系统脉络设计系统流程2.掌握“起保停”控制方式，把流程图转换成梯形图可以完成一般性的系统设计三汇编阶段该阶段是本质上区别于继电控

3、制系统， 是继电控制系统无法实现的， 也是提高 PLC 控制系统功能的根！ 我之所以称之为汇编阶段，是因为它很相象于单片机的汇编语言编程，例如单片机中的传送指令MOV ，在PLC 中的高级指令中也是一样的功能。 这一阶段难度比较大， 第一要学习计算机基础； 第二要充分了解PLC的内部功能和资源；第三熟悉所有的高级指令的功能（不用死记硬背） 。如果不了解计算机基础的话在学习高级指令和 PLC 内不资源的时候根本理解不了 ，在设计上的思路和继电系统有很大区别例如： I0.0 和IB0 第一个是“位”也就是逻辑设计的“点” ，第二个是“字节”在逻辑设计中没有涉及到。重点： 1. 计算机基础2 PLC

4、 资源3指令功能4适应单片机的程序设计思维可以完成复杂的系统设计四特殊阶段特殊阶段就是对特殊功能的系统而言的，例如运动控制， PID 温度控制，网络连接等等。不同的 PLC 能实现的功能不一样， 有些功能 PLC 内是集成的而有些是需要外加扩展的， 那么就要根据不同的控制对象去选用了。掌握好该阶段是可以大大提高 PLC 的程序，但是还需掌握PLC 以外的其他自动化知识，如伺服，变频器等等。 重点： 1. 了解系统构成需要 2合理选择扩展单元 3学习扩展单元使用方法 可以完成特殊的系统设计 该阶段的学习学要一定的实际条件才能完成 五网络阶段随着自动化技术的发展由 PLC 做下位机的应用也十分多见

5、。该阶段组要学习是不同 PLC 的通信协议和一些通讯指令，如 PLC通过编程口控制变频器如西门子的USS协议与变频器进行信息的交换。还有工业以太网和现场总线等如西子的 PROFIBUS;AS-i;等等。小行网络中MODBUS比较重要，例如通过 PLC和变频器建立 MODBUS协议来控制变频器。在网络中有时候有些产品通讯协议非标准，这是就要用到自由通讯了，相当的灵活，但要一定的计算机网络基础。原创了解PLC1.简单介绍一下 PLC, 了解PLC的产生和发展电气电路PLC可编程序控制器，它的应用是建立在电气控制系统上的，也就是说是建立在继电器控制回路的基 础上的。这是一个电机启动/停止的控制回路：

6、电路由选择开关 SW建立了手动操作和自动启动两种启动方式，接触器KM是电机电源输送的执行器件；当操作方式中的手动启动或者是自动启动条件满足时，KM线圈导通将电机供电回路接通，使其运转。其中手动启动/停止电机操作是通过直接用启动按钮SB2和停止按钮SB1控制电机运行的；那么自动时，根据限位（在这里是HL高液位启动电机，LL低液位停止电机）延时后对电机控制操作。对于这样一个简单的电气控制回路，如果再增加一些功能，比如在关键的应用场所，要保证电机的长期运 行，考虑到泵的可能出现故障和运行维护保养等状况，要停止电机运行，那么就要增加一台泵来备用。在 这种情况下的运行泵的工况就使得电气控制回路比较复杂了

7、。关联的接线，电器元件，等等因此增加很多。如果是在一个控制系统中有这样若干个不同方式的电机控制回路的话，不但电气回路复杂，占用电柜体积，电控箱数量也相当可观；更重要的是，要进行修改测试和改进设计以及安装就显得非常的麻烦。那么在60年代，产生了新型的，运用微电子和计算机技术，可以实现复杂的电气控制回路的装置，其简 单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，被称为可编程序控制器一一PLC。 PLC不仅在功能上大大提升和完善了控制回路，而且在与设备的接口上连接简便，控制装置体积 成倍缩小。.PLC替代电气控制国际电工委员会（IEC）在1987年2月对PLC这样定义：可编程

8、控制器是一种数字运算操作的电子系统，专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，并通过数字或模拟方式输入 /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，都按易于与工业控制系统联成一个整体，它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，高可靠性；易于扩充其功能的原则设计。总之，可编程控制器是一个数字式的电子装置，是一台计算机，专为工业环境应用而设计制造的计算机， 不是单纯的电气电路了。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据 实际需要进行选用配置，

9、其软件需根据控制要求进行设计编制。它的编程软件通用界面一一梯形图，非常 人性化，元器件符号就象电气部件表示一样，编程就象连线一样将电气电路连到控制器中，很容易理解和 掌握，以及制作。那么它是如何替代继电器控制装置的呢？上述的电气控制回路大致可以分成这样几个部分：输入设备：按钮，选择开关，传感器、触点信号；输出设备（执行器件）：接触器，电磁阀，指示灯；逻辑控制电路，不直接与外部连接的电气电路；还有就是控制电源。那么在这个电路里：SW, SB1, SB2; FR, HL , LL是输入元件；接触器 KM是执行元件；接触器的辅助触点，继电器触点，以及时间继电器，中间继电器，连成了控制逻辑电路。如果要

10、改变控制功能：对于继电器控制回路来说，要改变控制电路和实际接线；而用 PLC控制，外部接线不变，改变用户程序就可以了；特别是复杂的控制逻辑，继电器控制实现是很困难的。当把这些输入元件以及执行元件用电气方式连接到PLC里，并向PLC提供控制电源，再通过编程软件编制出相关的控制逻辑，PLC就同样实现上述的控制功能。在这里编制的程序里我们看到用编程软件所作的程序，与电气连线所形成的控制功能很相似。比如自动信号是外部输入的选择开关 SW的状态信号，它通过输入端子电气连接到PLC里，PLC硬件输入回路就会把这个信号的状态 （在输入回路中），编译到PLC中，当操作者将选择开关置于手动，在PLC 里表现的状

11、态被编译成自动的非，或者说是自动方式断开形式；同样当执行条件满足时，程序能流流通， 就象电气线路中电气回路接通一样，电机就接通，与此输出端点连接的接触器线圈导通，使触点闭合，电机带电运行；接通表示=1,断开表示=0。通过这样一些规则的程序，加上 PLC内部的各种功能，很容 易的就能实现电气的各种控制需求。PLC梯形图程序虽然是从继电器控制线路图发展而来的，但与其又有一些本质的区别。为适应不同需求， 程序有几种表示方式，常用的是梯形图方式，适合用继电器线路熟悉的人员使用；指令语句表，用助记符 方来表达PLC的各种控制功能，类似计算机的汇编语言，但通俗易懂。由于电气控制的逻辑是在 PLC里用特殊的

12、语言编制的，程序制作过程中可以随时增加或修改逻辑，可以用计算机的一些功能，作出复杂的控制系统。正是这个特点，PLC才得到了广泛的应用；相比之下，电气控制在修改和复杂逻辑上是得力不从心的，甚至是达不到的。.认识PLCPLC的特点：通用性，灵活性强；抗干扰能力强，可靠性高；编程语言简单易学；与外部设备连线方便；功能扩展能力强；控制系统设计调试周期短；体积小易于机电一体化；故障少维修方便那么随着PLC的发展，从性能上可以看出，对小型 PLC将会体积更小，速度更高，功能更强，价格更加 低廉；对中大型PLC将要容量更大，速度更高，更多功能，更易于网络通信，更加适应于大规模复杂的控 制系统。从PLC控制系

13、统来讲，CPU与现场IO通过数据通信实现控制，使系统控制更有效；冗余系统的应用，各 种单元以至整个系统都可以冗余，使系统具有更高的可靠性；应用计算机信息处理技术、网络通信技术， 使系统控制功能与信息管理功能一体化；综述，PLC是以CPU为核心，计算机技术、自动控制技术、网络通信技术为一体的可编程序控制器。几乎所有的PLC装置，都有可以同外部进行电气连接的端口，通过这些端口，PLC才能与外界进行信号的传递，实现其控制的功能。 PLC是按与外界连接的信号数量（我们称为输入输出点数），以及装置内部程序容量大小进行分类的。那么一般IO点数256点的为小型机；在 2561024之间的为中型机；超过 10

14、24的则是大型机了。小型机都是整体式机型，所谓整体式机型的意思是， 输入部分，输出部分与CPU都在一起，比如CPM2A。而中大型机都是运用各种类型模块根据需要进行搭配和组合，实现与外部电气连接，并控制外部设备。这 款是无底板的组合式机型；原创了解PLC2.PLC硬件结构整体式PLC的基本组成：00 q06嫔程卷 j全式承事机.打即机一匚EPRO名入号一 上佳计算机一 FLC E3r城移终就PT 、输入单元外设接口存储器用户和fl金出单元蛤出设备I/O犷展单元特珠功 靠单元同电气控制回路一样，PLC也需要控制电源，CPU是PLC的中心，存储器，输入单元，输出单元以及与外部数据访问的外设接口和扩展

15、接口，共同组成了PLC的基本组成部分。组合式PLC :系统总线则是按基本组成分成各个模件（模块）：CPU单元，输入、输出单元，通信单元等等，各单元通过总线与CPU作数据交换这是整体式机型的 PLC CP1H XA外观PLC内部的CPU单元是控制中心，指挥 PLC完成各种预定的功能。输入并存储用户程序；检查校验用户 程序；执行用户程序，驱动外部输出设备动作；诊断故障。在CP1H PLC模块的左上角，内装有PLC内部数据保持所需的电池，这是一次性使用的电池，通常情况下可以使用5年。电源端子用来连接外部提供给PLC的工作电源；它的输入电压范围宽，抗干扰性能好；并能向外部提供24V直流电源，可以作为输

16、入单元连接的外设的电源。在CP1H CPU单元中，当用户程序或参数写入（下载）到 CPU单元中时，这些数据将自动备份到内置的 闪存（闪存功能）中。这里解释一下，什么是闪存呢？闪存就是Flash Memory , 一种非挥发性（简单说就是在不加电的情况下数据也不会丢失，区别于目前常用的计算机内存）的半导体存储芯片，具有体积小、功耗低、不易受物理破坏的优点，比如数码相机上，作为存储介质的存贮卡。闪存存取比较快速，无噪音, 散热小。闪存卡（Flash Card）是利用闪存（Flash Memory）技术达到存储电子信息的存储器。存储器分系 统程序存储；用户程序存储；以及工作数据存储几部分。用户程序和

17、设置的参数还有注释和功能块源数据都是放在闪存卡中的，但是对于I/O存储器区域（包括保持继电器、计数当前值/完成标志、数据存储器）不能写入内置闪存中。 特别电源断开复位时的保持区域的保持继电器、计数当前值/完成标志、数据存储器就是依靠刚才所讲的电池维持的，如果电池发生异常时，数据可能就会丢失。POWER feflR/ALM BKUP 方上,一BATTERYCOMMSYSMAC CP1HI iCftM I I A3 I 06INHPRPHLPERIPHERAL这里的存贮器盒与前面介绍的闪存类似，它也是用来备份用户程序和PLC内部存贮器里的数据，可以COPY到另外的PLC中，或者作备份。在实际应用中

18、作为可选件，供用户选择或者不选择使用。CPU模块上有CPU工作状态指示灯：分别表示电源 POWER:绿色；工作RUN :绿色；故障报错ERR/ALM : 红色；输出禁止INH :黄色；存贮器数据操作 BKUP :黄色；USB端口通信中PRPHL:黄色。下面的两位7段码可显示CPU单元的异常信息，或者模拟器操作的当前值，甚至还可以显示用程序编写相关的代码。如果故障报错ERR/ALM灯点亮，则2位的7段码中可以读到错误讯息。端口模拟电位器-BATTERY日帅炉SFEHG附Qg加0gm呻册外部模拟量设 定连接器外设连接端口，在上部为USB端口，用市场上通用的 USB线就可以同电脑进行 USB通讯，编

19、辑，监测及 传输程序等操作。旋钮是模拟量信号输入电位器，可以设置通道（ A642CH ）在0 255范围内连续数值；外部模拟量设定连 接器，可以从PLC之外输入0 10V直流电压信号（A643cH 0-255范围）；DIP开关用来进行 CPU相关功 能的选择设置，具体说明在端盖上。1o2u3456No.设定设定内容用途；初始值；SWiON不可写入用户存储器（注）在需要防止由外用J-H （CXPittgninwier） 导致的不慎改当程序的情况下使用-OFFOFF可写入用户存储器SW2ON电源为ON时，执仃从存储盒的自动传送在电源为ON时.可将保存在存储盒内的程 序、数据内存, 叁数向CPU E

20、兀展开.OFFOFF不执行SW3未使用OFF$W4ON作用匚乂总线的怙况下使 用需要通过工具总线来使用域件机H位1h 安装的出行通信选件板时置于QN.OFFOFF根据PLC系统设定SW5ON作用工式总线的情猊下使 用需要通过1：具总线来使用选件板槽位2上 安装的出仃通信选件板时置J ON.OFTOFF根据PLC系统设定SW6ONA395.13 为 ON在不便用入单元而用户需要使某种条件 成立时，将该SW6 j 1 J ON或OFF，住程 序上应用A395 12.OFFOFFA395”为 OFF注：通过将SW1置Fqn转换为小叫”人的数据如下.所有用户程序（所有任务内的程序参数区域的所有数据（P

21、LC系统设定等）此外.该SW1为ON的情况下,叩使执行由外IHTKX-Pro踊皿回）将存储器全部消除的摄 作，所仃的用户程序及号放区域的耻报都不会被删除如果使用的是稍早产的 PLC, 一般是通过 RS232串口用专用电缆， 或者通讯通信适配器与计算机通信，通过计算机进行程序设计，监测以及调试等等。PLC模块的中部有两个可选择的槽位，用来放置可选的串行通信板，增加 CPU的串口通讯功能。扩展模块连接端口用来增加扩展输入输出模块，整体机型的PLC主机和扩展模块都有扩展连接端口，通过连接电缆连接，以便扩充输入输出的信号接入点，或者增加特殊功能的专用模块。这就是CP1H的扩展连接，它可以连接7个扩展单

22、元，或者说是15个CH通道，可以扩展IO点到320个。这些连接是由扩展接口通过扁平线将扩展模块与CPU主模块的数据总线联系在一起，通过这样的连接，我们可以把扩展模块当作PLC本身的IO点。在PLC扩展单元里有一种扩展单元， 被称为智能单元，或者在早期被称之为特殊模块的： 高速计数器单元, 模拟量输入输出单元，总线单元，网络单元，等等。这些模块不同于数字量的IO输入输出单元，它本身是一个独立的系统， 有自己的CPU,存储器，和与外界相连的端口； 对于组合式PLC,智能单元通过总线, 在CPU单元协调管理下独立进行工作；对于整体式 PLC,则通过扩展接口与主机联接。原创了解PLC3. PLC 的

23、IO 点我们已经知道PLC要实现相关的控制功能，就要有相应的输入输出部件，同电气控制回路一样，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、接触器、继电器、控制阀等等。这在PLC中通常称为I/O点，它是用端子的形式与工业现场的器件或设备进行连接的，PLC在使用时只需将现场的各种设备与相应的I/O端相连接，即可投入运行。 OMRON PLC 整体型一体机的数字量 IO点一般是以6: 4的比例来分配输入和输出信号点的，比如20个IO点的PLC模块可以接12个点的输入信号，还可以接 8个点的输出信号。 PLC的数字量输入类型一般常见的都是DC型号的，就是直流输入，当然也有交流输入。直流输入

24、一般都是24V,外接的信号一般都为无源的开关量信号。外部的开关 量信号输入 点门输入指示LEDlOOOpF. O3.0kQ-二 一r一 一 7flIT1L5H0 5内部电路所谓开关量信号或者是数字量信号，就是表现出的信号只有两种状态，象开关一样：或者是开或者是关，没有第三种状态。在计算机中表现的是：0或者是1;电气电路中表现的是：接通或者是切断，等等。在PLC的上部为输入端子连接排，左侧是 PLC的输入电源接点。挨着的是输入信号的端子。输入点公共 端子COM-COMMcWUX INH输入端子中&输入点信号 标识及输入 指示因为输入的外接信号通常都是无源的信号，PLC上为方便输入信号的电源供取，

25、提供有所以在接入PLC端子时，要提供电源形成合适的电流回路, 24VDC （250MA）直流电源引出端子。如图上所示。所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms。在COM和信号输入端子间接入电源（该电源由 PLC输出的+24VDC引用），形成输入回路。PLC的一个 输入点单独对应一个内部电路，如果信号是=1时，也就是当输入信号（外部开关）闭合，输入点与输入公共端COM接通有适当电流形成输入回路时，该输入标识指示灯会点亮。在PLC里这个点的输入 DI = 1o我们看到PLC的输入端电气回路已

26、经不是简单的电气接线形式，通过光电耦合和电容电阻， 提高识别输入信号变化的程度，并隔离外部的可能的干扰。同样，交流输入电路也是类似。值得注意的是，输入的电源在通常情况下，COM端可以或正或负，但对于NPN或者是PNP这种晶体管输入的外部信号，就要在接线上给予注意，日式的 PLC习惯是NPN型的信号连接。NPN型传感器要求公共 端接24VDC+极；PNP型传感器则正好相反，要求公共端接24VDC极。因为PLC输入端子只有一个公共端-COM ,如果信号中又有 PNP型信号或者是 NPN型信号的话，那么在选型上或者是接线上要做相应 的调整。以下是几种输入回路:接点输出型CP1HICOMII无源接点的

27、信号回路，串入的电源可由PLC供电端引，公共端可接电源的正极 /负极;直流2线式情感器用 电源A INV CP1HV十）COM需电源的信号，电源（PLC供）的正极接COM端，负极接信号的低电位端；这种信号可以同NPN性质同接。此主题相关图片如下，点击图片看大图:CP1HA COM 集电极开路输出型的信号要引一路电源正极到电路中，以匹配电信号；可以同NPN电流输出型NPN性质同接定流路额电回出nA+ 输7m传感器用电源Yin cpih1 il疆 COM AINPN集电极开路除出型PNP电流输出型电压输出型I可以同NPN输入同上，在接入信号时，要注意信号的性质。开关量输出单元，有三种类型：晶体管输

28、出，用于响应速度快的直流负载；晶闸管输出，只能用于交流负 载，而继电器输出类型，可交流负载，也可直流负载，但是响应速度慢。寿命相比短。数字输出端子排在 PLC的下方。PLC的数字量输出端是与设备执行元件连接形成回路的。PLC内部提 供直流电源端子一输入和输出回路都经过了光电隔离，提高抗扰能力。1， Jr- g Jr这是晶体管输出电路； 当控制程序让输出点=1时，信号经光电耦合，使T2导通，使外接了电源的负载回 路导通。同样在其它输出方式也是类似的。在实际的硬件端口分布中，CP1H PLC的输出COM端，并不全是一对一的，有的是几个输出口共一个COM端，在电气连接时，要注意控制电源的同一。CP1H PLC已经有内置有模拟量的信号采集和模拟量输出信号的回路。模拟量是连续的信号，对于模拟输入的信号，在PLC也是以连续信号接收， 接收后被自动的转变成为数字量的连续信号。一般情况下，当模拟量信号按要求进行了电气连接后，模拟量在PLC里是被转换为连续的数字量继而读写或者是处理的。IN端点，而负端连到 COM端。CP1H内置的接线端中，信号正端连到模拟量电温那么如果是有源电流信号要连到I IN和COM端，同时V IN和I IN端短接。史I1 V OUT 1fi模拟出单 元内 部IOUT1e IOUT4 COW