可编程序控制器概述111

课题一

可编程序控制器概述1.1PLC的产生与发展什么是可编程序控制器？

可编程序控制器是以自动控制技术、微型计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代通用工业控制装置。

PLC的概念

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC的产生与发展为抛弃传统的继电接触器控制系统的束缚，1968年美国通用汽车制造公司（GM）公开招标，对控制系统提出具体要求，归纳其要求，其核心是：该设备要使用计算机技术，能让以前的电气技术人员很容易掌握的编程语言，该设备与被控制设备连接方便，不需要使用特别的供电方式。根据这些要求，美国数字设备公司（DEC公司）于1969年研制开发出了世界上第一台可编程序控制器PDP-14,并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC,可编程序控制器由此诞生。1.2PLC的特点1．可靠性高、抗干扰能力强2．灵活性和通用性强3．编程语言简单易学

4．PLC与外部设备的连接简单、使用方便

5．PLC的功能强、功能的扩展能力强

6．PLC控制系统的设计、调试周期短

7．PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体 化

1.3PLC的基本组成根据结构形式的不同，PLC可分为整体式（也称箱体式）和组合式（也称模块式）两类。主要介绍整体式存储器存储器整体式PLC组成示意图：电源中央处理单元(CPU)输入单元输出单元外设接口I/O

扩展口用户输入设备用户输出设备I/O扩展单元特殊功能单元编程器打印机上位计算机PLCPT…输入单元中央处理单元(CPU)系统程序存储器用户程序存储器输出单元外设接口I/O

扩展口输入╱输出单元输入单元接收现场设备向PLC提供的各种指令和状态信息；输出单元将经过CPU处理(运算)的结果，转换成外部设备所需要的强电信号，以驱动各种执行元件。输出接口电路

按输出电路所使用的开关器件，PLC的开关量输出单元有晶体管输出单元、晶闸管输出单元、继电器输出单元。(1)晶体管输出单元晶体管为无触点开关，所以晶体管输出单元使用寿命长，响应速度快输出锁存器负载TLEDR1R2FUCOM

DC24VR3+5VDI/O总线1导通导通发光指示(2)双向晶闸管输出单元双向晶闸管输出型PLC的输出既可驱动直流负载，也可驱动交流负载。输出锁存器负载～TLEDR1R2CFUCOMI/O总线(3)继电器输出单元继电器输出型PLC的输出既可驱动直流负载，也可驱动交流负载。继电器触点电气寿命：10～30万次，输出点频繁通断的场合应选用晶体管或双向晶闸管输出型的PLC。PLC控制的基本概念一个简单的继电器控制电路的例子由PLC来实现控制功能3～380V109876543210提供启动命令信号提供停止命令信号PLC000010输入端输出端SB1SB2KM1KM2～00010001DC24VCOMCOM驱动对象驱动对象……

由PLC内部程序来实现对KM1的驱动、定时及SB1的自保持。PC是如何进行控制的呢？PC控制的等效电路输入端子输出端子00000000010000200003COM输入继电器线圈输出继电器触点～KM1KM2COM01000010010100201003DC24VAC220VSB1SB2内部继电器触点内部继电器线圈00000000010100001000TIM000TIM000输入部分输出部分控制部分控制程序（梯形图）PLC01001……假设PLC内部有许多各种类型的继电器从而，PLC的程序可用类似于继电器控制系统

接收指令或信息驱动执行元件梯形图的形式来表示。PC控制三个阶段的作用：输入部分：接收操作指令（由启动按钮、停止按钮等提供），或接收被控对象的各种状态信息（由行程开关、接近开关等提供）。控制部分：用户根据控制要求编制的控制程序，通常以梯形图的形式表示。控制程序存放于PC的用户程序存储器中。系统运行时，PC依次读取用户程序存储器中的程序语句，进行解释、执行，并将结果送PC输出端输出，以控制、驱动外部负载的工作。输出部分：根据程序执行的结果直接驱动负载。PLC的工作方式在继电器控制电路中，当某些梯级同时满足导通条件时，这些梯级中的继电器线圈会同时通电，也就是说，继电器控制电路是一种并行工作方式。PLC是采用循环扫描的工作方式，在PLC执行用户程序时，CPU对梯形图自上而下、自左向右地逐次进行扫描，程序的执行是按语句排列的先后顺序进行的。这样，PLC梯形图中各线圈状态的变化在时间上是串行的，不会出现多个线圈同时改变状态的情况，这是PLC控制与继电器控制最主要的区别。

PLC的编程语言梯形图编程语言

梯形图编程语言是一种图形编程语言，是若干图形符号的组合。具有继电器控制电路形象、直观的优点。

两种梯形图形式很相似。但是，它们只是形式上的相似，实质上却存在着本质的差别

继电器控制梯形图与PLC控制梯形图程序的区别：两种继电器的区别1、继电器控制电路中使用的继电器都是物理的电器，继电器与其他控制电器间的连接必须通过硬接线来完成；PLC的继电器不是物理的电器，它是PLC内部的寄存器位(映象寄存位)，常称之为“软继电器”。PLC梯形图中的接线称为“软接线”，这种“软接线”是通过编程序来实现的。（它反映了“与”、“或”、“非”三种基本逻辑运算）映象寄存位与继电器线圈、触点状态的对应关系：2、PLC的每一个继电器都对应着内部的一个寄存器位，由于可以无限次地读取某位寄存器的内容，所以，可以认为PLC的继电器有无数个常开、常闭触点可供用户使用。而物理继电器的触点个数是有限的。3、PLC的输入继电器是由外部信号驱动的，在梯形图中只能使用输入继电器的触点，而不出现它的线圈。而物理继电器触点的状态取决于其线圈中有无电流通过，在继电器控制电路中，若不接继电器线圈，只接其触点，则触点永远不会动作。

映象寄存位线圈常开触点常闭触点0(OFF)(OFF)(ON)1(ON)(ON)(OFF)即：映象寄存位的状态=线圈的状态=常开触点的状态=常闭触点状态取反两种梯形图的区别

PLC梯形图左右的两根线也叫母线，但与继电器控制电路的两根母线不同。继电器控制电路的母线与电源连接，其每一行（也称梯级）在满足一定条件时将通过两条母线形成电流通路，从而使电器动作；而PLC梯形图的母线并不接电源，它只表示每一个梯级的起始和终了，PLC的每一个梯级中并没有实际的电流通过。通常说PLC的线圈接通了，这只不过是为了分析问题方便而假设的概念电流通路，而且概念电流只能从左向右流，这是PLC梯形图与继电器控制电路本质的区别。实现控制功能的手段不同

继电器控制是靠改变电器间的硬接线来实现各种控制功能的，而PLC是通过编程序来实现控制的。

PLC程序的设计方法经验设计法逻辑设计法状态流程设计法PLC应用中的若干问题对PLC的某些输入信号的处理 ①若PLC输入设备采用两线式传感器（如接近开关等）时，其漏电流较大，可能会出现错误的输入信号。为了避免这种现象，可在输入端并联旁路电阻R，如图1所示。

图1两线式传感器输入的处理

②若PLC输入信号由晶体管提供，则要求晶体管的截止电阻应大于10

k，导通电阻应小于800

。

PLC的安全保护1．短路保护当PLC输出控制的负载短路时，为了避免PLC内部的输出元件损坏，应该在PLC输出的负载回路中加装熔断器，进行短路保护。

2．感性输入/输出的处理

PLC的输入端和输出端常常接有感性元件。如果是直流感性元件，应在其两端并联续流二极管；如果是交流元件，应在其两端并联阻容电路，从而抑制电路断开时产生的电弧对PLC内部输入、输出元件的影响，如图2所示。

图2感性输入/输出的处理

3．PL