中机电第一课 认识PLC

《PLC应用技术三菱》第一单元认识PLC任务一PLC常识1.什么是PLC2.PLC发展历程3.PLC的特点4.PLC分类5.PLC技术的应用任务一PLC常识--

1.什么是PLC

PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器PLC的定义有许多种国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行指令，并通过输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。通俗来讲:它是一种专用于工业自动化控制的计算机任务一PLC常识–

2、PLC的发展历程1969

年，美国数字设备公司（DEC）

研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，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，很快地在美国其他工业领域推广应用。1971

日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974

年开始进行引进和研制，但一直不太成功，个中原因很多，到04年为止，整个PLC市场仍然以进口品牌为主。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。任务一PLC常识–

3.PLC的特点PLC具有通用性强，使用方便功能强，适应面广可靠性高，抗干扰能力强编程方法简单，容易掌握PLC控制系统的设计、安装、调试和维修工作量少，极为方便。控制程序变化方便，具有很好的柔性。体积小、重量轻、功耗低

PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。PLC梯形图与电器控制电路图的对比

a)电器控制电路图b)PLC梯形图任务一PLC常识–

4.PLC分类1）根据I/O点数多少分类：

超小型、小型、中型、大型、超大型五类。2）根据制造的结构形式不同分类：

整体式、模块式任务一PLC常识–4.PLC分类

1）根据I/O点数多少分类

目前市场上能买到的可编程控制器，按照输入和输出（简称I／O)点数多少，可分为五种类型：超小型（小于64点）小型（64—128点）中型（128—512点）大型（512—8192点）超大型（大于8192点）这个分类界线不是固定不变的,它会随可编程控制器的发展而改变。任务一PLC常识–4.PLC分类

2).可编程控制器按结构形式分类可分为A.整体式(单元式或箱体式)和模块式两种。

A.整体式可编程控制器是将电源、CPU、I／O部件都集中装在一个机箱内，其结构紧凑，体积小价格低。一般小型可编程控制器采用这种结构。

它由不同I／O点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有CPU、1／O和电源，扩展单元内只有I／O和电源。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式可编程控制器一般配备有特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使机器的功能得以加强。任务一PLC常识–4.PLC分类

B.模块式结构是将可编程控制器各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I／O模块、电源模块和各种功能模块。模块式可编程控制器由框架和各种模块组成，模块插在框架的插座上。有的可编程控制器没有框架，各种模块安装在底板上。模块式结构，其配置灵活，装配方便，便于扩展和维修。一般大中型可编程控制器都采用模块式结构，有的小型可编程控制器也采用这种结构任务一PLC常识–4.PLC分类C.另外有的可编程控制器将整体式和模块式结合起来，称为叠装式可编程控制器。它除基本单元和扩展单元外，还有扩展模块和特殊功能模块，配置更加灵活。任务一PLC常识–

5.PLC技术的应用在没有PLC之前，大家要通过很多专用电路或者继电器组来完成控制功能。现在PLC广泛的应用于几乎所有的行业中，我们身边的绝大多数产品都是由PLC控制的装备制造出来的。比方说塑料、包装、造纸、冶金、石化、电梯、木工、陶瓷等等。

目前典型的PLC功能有下面几点:顺序控制、过程控制、数据处理、通信联网和显示打印任务一PLC常识--5.PLC技术的应用--

顺序控制顺序控制这是可编程控制器最广泛应用的领域，取代了传统的继电器顺序控制，例如注塑机、印刷机械、订书机械，切纸机、组合机床、磨床、装配生产线，包装生产线，电镀流水线及电梯控制等。PLC技术的应用--过程控制过程控制：在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位、速度、电流和电压等，称为模拟量。可编程控制器有A／D和D／A转换模块，这样，可编程控制器可以作模拟量控制用于过程控制。PLC技术的应用--数据处理数据处理：一般可编程控制器都设有四则运算指令，可以很方便地对生产过程中的数据进行处理。用PLC可以构成监控系统，进行数据采集和处理、监控生产过程。较高档次的可编程控制器都有位置控制模块，用于控制步进电动机或伺服电动机，实现对各种机械的位置控制。

PLC技术的应用--通信联网和显示打印通信联网和显示打印：某些控制系统需要多台PLC连接起来使用或者由一台计算机与多台PLC组成分布式控制系统。可编程控制器的通信模块可以满足这些通信联网要求。可编程控制器还可以连接显示终端和打印机等外围设备，从而实现显示和打印功能。PLC技术的应用—结语可编程控制器的更新很快：可编程控制器的技术发展特点为高速度、大容量、系列化、模块化、多品种。可编程控制器的编程语言、编程工具多样化，通信联网能力越来越强。任务二PLC结构和外部连线PLC结构输入接线端\输出接线端\操作面板和状态指示栏一.输入接线端1.结构输入接口采用八进制编号0~7“逢八进一”输入电路的作用是将现场的开关信号变成PLC内部处理的标准信号必须有很强的抗干扰能力习惯上将PLC输入端子的内部接口电路称为输入继电器例如：X1内部电路称为输入继电器X1例如：输入继电器X1的常开触点、常闭触点符号注意:输入继电器只能由外部信号来驱动,而不能由内部指令来驱动程序中不会出现X的线圈2.外部接线各种按钮\行程开关和传感器等主令电器直接接到PLC输入接线端子和公共端子COM之间当按下SB1,输入继电器X0线圈得电,输入继电器X0常开触点闭合\常闭触点断开二\输出接线端1.结构24V直流电源输出端COM输出端采用八进制编号每一个输出端子在内部都对应一个完整的电路，习惯上称为输出继电器例：Y1内部电路称为输入继电器Y1例：输出继电器Y1的符号不必考虑PLC内部复杂电路，将PLC看成由许多“软继电器”组成的控制器即可！2.外部接线负载和外部电源串联后接输出端和COM之间输出继电器只能由程序来控制任务二PLC内部结构和工作方式1.PLC内部结构1）.组成部分2）.各组成部分的作用2.PLC的工作方式1）.循环扫描的工作方式2）.扫描周期的三个阶段1.PLC内部结构

1）PLC组成：CPU模块、存储器、I/O接口电路、外设接口、电源和编程软件四部分组成1）PLC组成--CPU模块

.CPU芯片作用是：接收从编程软件输入的用户程序并存储在存储器中用扫描方式接收现场输入设备的状态和数据并存入相应数据寄存器监测电源、PLC内部电路工作状态和用户程序语法错误执行用户程序按照程序结果，更新相应的标志位和输出实现程序功能输出2）PLC组成存储器

存储器包括:系统程序存储器ROM和用户程序存储器RAＭ

为方便电气工程人员使用，把PLC的数据单元叫做继电器PLC内部有很多可供编程使用的继电器，叫”软继电器”，可以多次重复使用3）PLC组成--

开关量输入、输出接口电路输入电路的作用是将现场的开关信号变成PLC内部处理的标准信号必须有很强的抗干扰能力习惯上将PLC输入端子的内部接口电路称为输入继电器例如：X1内部电路称为输入继电器X1输入接口内部电路采用八进制编号1）PLC组成--

输出接口内部电路图不必考虑PLC内部复杂电路，将PLC看成由许多“软继电器”组成的控制器即可！输出接口电路可以分为三种:

继电器输出\晶体管输出和晶闸管输出继电器输出接口电路既可驱动交流负载又可驱动直流负载;晶体管输出接口电路只可以驱动直流负载;晶闸管接口电路只可以驱动交流负载.4）PLC组成外设接口电路外设接口电路用于连接计算机\手持编程器或其他图形编程器,并能通过外设接口组成PLC的控制网络5）PLC组成电源通过PLC内部配有一个专用开关式稳压电源,可将PLC外部连接的电源电压转化为PLC内部电路需要的工作电压(5V\12V\24V),并为外部输入元件提供24V直流电源.6)供编程使用的软继电器软继电器表型号介绍2.PLC的工作方式--

1）.循环扫描的工作方式

PLC采用循环扫描的工作方式它的工作原理是建立在计算机工作原理的基础上的,通过执行反映控制要求的用户程序来实现.PLC的工作过程是一个不断循环扫描的过程.内部处理阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。然后，执行、程序输出，一直循环扫描工作。CPU从第一条指令开始,按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束,然后返回第一条指令开始新一轮扫描.2.PLC的工作方式—

2）.扫描周期的三个阶段

扫描周期是PLC一个很重要的指标，小型PLC的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。PLC的扫描时间取决于扫描速度和用户程序长短。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是可以接受的，PLC的响应滞后是允许的。但是对某些I／O快速响应的设备，则应采取相应的处理措施。如选用高速CPU，提高扫描速度，采用快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。影响I／O滞后的主要原因有：输入滤波器的惯性；输出继电器接点的惯性；程序执行的时间；程序设计不当的附加影响等。对用户说，选择了一个PLC，合理的编制程序是缩短响应的关键。这个工作过程分为输入处理阶段、程序执行和程序输出三个阶段全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。1)输入采样阶段PLC在输入采样阶段,首先扫描所有输入端子,并将各输入状态存入对应的输入映象寄存器中.当输入映象寄存器被刷新后,进入程序执行阶段,在程序执行阶段和输出刷新阶段,因输入锁存器的存在,无论输入信号如何变化,其内容都保持不变,直到下一个扫描周期的输入采样阶段开始,才重新向输入端写入新内容2)程序执行阶段PLC按从上到下\从左到右的顺序逐句扫描程序.当指令中涉及输入\输出状态时,PLC就从输入映象寄存器”读入”对应元件的当前状态.然后,进行相应的运算,并将运算结果存入元件映象寄存器中.对元件映象寄存器来说,每一个元件的状态都会随着程序执行过程而变化3)输出刷新阶段当用户程序执行结束后,元件映象寄存器中所有输出继电器的状态,