GE-PLC基础知识整理

PLC基础知识自动化课程概述培训对象：

集控工程师，集控系统维护人员，集控系统设计人员。培训目的：

通过该课程的学习，学员可以掌握PLC的基础知识，并能够在此基础上开发一些程序。课程目录模块内容时间第一模块PLC的基本概念45分钟第二模块GEFANUCPLC简介45分钟第三模块GEFANUCPLC指令集(一)继电器指令90分钟第四模块GEFANUCPLC指令集(二)计时器、计数器90分钟第五模块数学运算90分钟第六模块比较指令45分钟第七模块位操作指令45分钟第八模块数据移动指令45分钟第九模块数据转换指令45分钟一、PLC的基本概念培训目标主要内容描述PLC的发展由来介绍PLC的基本结构与性能指标阐述PLC的基本工作原理１.PLC的由来２.PLC的定义３.PLC的特点４.PLC的发展阶段５.PLC的分类６.PLC的基本结构７.PLC的工作原理８.PLC的Ｉ／Ｏ系统1.PLC的由来ＧＭ１０条编程方便，现场可修改程序；维修方便，采用模块化结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制装置；数据可直接送入管理计算机；成本可与继电器控制装置竞争；输入可以是交流115V；输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；在扩展时，原系统只要很小变更；用户程序存储器容量至少能扩展到4K。通用ＧＭ１０条２.PLC的定义PLC(ProgrammableLogicController)，即可编程序逻辑控制器。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。３.PLC的特点一、ＰＬＣ的主要特点高可靠性丰富的Ｉ／Ｏ接口模块采用模块化结构编程简单易学安装简单，维修方便二、ＰＬＣ的功能１、逻辑控制２、定时控制３、计数控制４、步进（顺序）控制５、ＰＩＤ控制６、数据控制７、通信和联网８、其他４.PLC的发展阶段一.早期的PLC(60年代末—70年代中期)二.中期的PLC(70年代中期—80年代中，后期)三.近期的PLC(80年代中、后期至今)５.PLC的分类根据生产厂家的产品类型、系列分类根据ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ点数和存储器容量分类(biaoge)

１、小型PLC的I/O点数在256点以下，用户程序存储器容量为2K字以下（1K=1024，存储一个1或0的二进制码称为一位，一个字为16位）。

２、中型PLC的I/O点数在256～2048之间，用户程序存储器容量一般为2～8K字。

３、大型PLC的I/O点数在2048点以上。用户程序存储器容量达8K字以上。按照结构分类ＰＬＣ可分为整体式和模块式。按照ＰＬＣ的功能强弱分配可分为低档机、中档机和高档机。

６.PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示：编程器中央处理单元ＣＰＵ输入电路输出电路系统程序存储器RAM存储器电源PLC各部分的作用１、CPU诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。逐条读取指令，完成各种运算和操作。将处理结果送至输出端。响应各种外部设备的工作请求。２、存储器系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。输出接口电路：采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型：①继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。②晶闸管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载。③晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。ＮＰＮ集电极开路

ＰＮＰ集电极开路４、电源电压稳定可靠220VAC24VDC（电源模块图片）５、输入输出接口（放电源前面）

若主机单元的I／O点数不能满足需要时，可通过此接口用扁平电缆线将I／O扩展单元与主机相连，以增加I／O点数。PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。７.PLC的工作原理PLC：循环扫描的工作方式

CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。一个扫描周期主要分为三个阶段：输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段用户输出设备输入端子输入锁存器输入映象寄存器输出映象寄存器输出锁存器输出端子程序执行用户输入设备写读读输入刷新

程序执行输出刷新一个扫描周期输入采样PLC的扫描工作过程以ＧＥPLC梯形图为例，比较下面两个程序的异同：程序１：程序２：%I1%I1%I1%I1%I1%I1%I1％Ｉ１％Ｍ１％Ｍ１％Ｍ２％Ｍ２％Ｍ３％Ｍ３％Ｍ４％Ｍ４％Ｍ３％Ｍ３％Ｍ２％Ｍ２％Ｍ１％Ｍ１％Ｉ１程序一只用了一次扫描周期，就完成了对％Ｍ４的刷新；程序二要用四次扫描周期，才能完成对％Ｍ４的刷新。８.PLC的Ｉ／Ｏ系统用于连接工业现场的各个输入/输出点与PLC的I/O映象区之间的对应关系，即给每一个输入/输出点以明确的地址确立这种对应关系所采用的方式称为I/O寻址方式。I/O寻址方式有以下三种：①固定的I/O寻址方式；②开关设定的I/O寻址方式；③用软件来设定的I/O寻址方式。二、GEFANUCPLC简介培训目标主要内容了解GEPLC的产品种类1.GEFANUCSeries90TMMicroPLC简介2.GEFANUCSeries90TM90-30PLC简介

3.GEFANUCSeries90TM90-70PLC简介１.GEFANUCSeries90TMMicroPLC简介

系列90TMMicroPLC是GEFANUC系列90TMPLC家族的一员。其紧凑的物理设计，简易的安装方式，强大的控制功能，和极具竞争力的价格，可用于许多经费紧张，低成本的小规模控制场合。（１）

MicroPLC的类型14点Micro；28点Micro；23点Micro（带2AI/1AO）；14点扩展Micro。１.GEFANUCSeries90TMMicroPLC简介系列90TMMicroPLC是GEFANUC系列90TMPLC家族的一员。其紧凑的物理设计，简易的安装方式，强大的控制功能，和极具竞争力的价格，可用于许多经费紧张，低成本的小规模控制场合。（１）

MicroPLC的类型14点Micro；28点Micro；23点Micro（带2AI/1AO）；14点扩展Micro。（２）技术参数①CPU14点MicroPLC28点MicroPLC程序执行时间1.8ms/K1.0ms/K标准功能块执行时间48µs29µs内存容量3K6K内存类型RAM、Flash、EEPROM数据寄存器2562048内部线圈10241024计时/计数器80600编程语言梯形图梯形图串行口1个口RS422：SNP、RTU2个口RS422：SNP、RTU②

I/O电源输入点数输入类型输出点数输出类型IC693UDR00185-265VAC8DI24VDC6继电器IC693UDR00210-30VDC8DI24VDC6继电器IC693UDR00385-265VAC8DI85-132VAC685-265VACIC693UDR00585-265VAC16DI24VDC111继电器24VDCIC693UAL00685-265VAC13DI2AI24VDCAnalog911AQ继电器24VDCAnalogIC693UAA00785-265VAC16DI85-132VAC1285-265VACIC693UDR01024VDC16DI24VDC111继电器24VDCIC693UEX01185-265VAC8DI24VDC6继电器（３）

MicroPLC的特点两个外置可调电位器（对其他I/O设置门限值）；软件组态功能（无DIP开关）；直流输入可组态成5KHz的高数计数器；直流输出可组态成PWM（脉宽调制19hz~2Khz）信号；28点/23点MicroPLC支持实时时钟；14点的扩展模块最多可扩展到84点（28点Micro）和79点（23

点Micro）；23点MicroPLC提供2路模拟量输入1路模拟量输出；内置RS-422通讯口支持SNP主从协议、RTU从站协议；28/23点MicroPLC支持ASCII输出。（４）

MicroPLC的扩展（５）MicroPLC的通讯RS-422LANRS-422LAN２.GEFANUCSeries90TM90-30PLC简介（１）

90-30PLC的类型90-30PLC根据CPU的种类来划分类型，其CPU类型如下：CPU311、CPU313、CPU323；CPU331；CPU340、CPU341；CPU350、CPU351、CPU352；CPU360……（２）

技术参数CPU311CPU313CPU323CPU331CPU340CPU341CPU351CPU352I/O点数80/160160/320102410244096AI/AO点数64In-32Out64In-32Out128In-64Out1024In-256Out2048In-256Out寄存器字5121024204899999999用户逻辑内存6K字节6K字节16K字节32K/80K80K程序运行速度18ms/K0.6ms/K0.4ms/K0.3ms/K0.22ms/K内部线圈10241024102410244096计时/计数器170340680>2000>2000高速计数器有有有有有轴定位模块有有有有有可编程协处理器模块没有没有有有有浮点运算无无无无无/有超控没有没有有有有后备电池时钟没有没有有有有口令有有有有有中断没有没有没有有有诊断I/O、CPUI/O、CPUI/O、CPUI/O、CPUI/O、CPU（３）

I/O模块几乎所有的I/O模块都可用在全系列的90-30PLC上。（４）

智能模块电源模块GENIUS模块高数计数模块以太网模块PROFIBUS模块通讯协处理器模块可编程协处理器模块（５）90-30PLC的扩展（无需特殊模块，底板上带扩展口）

①本地扩展

②远程扩展（６）网络通讯90-30PLC支持如下网络类型：RS-485串行网络；Genius网络；Profibus网络；以太网其他现场工业总线3.GEFANUCSeries90TM90-70PLC简介（１）

90-70PLC的类型90-70PLC根据CPU的种类来划分类型，其CPU类型如下：CPU731、CPU732；CPU771、CPU772；CPU780；CPU781、CPU782；CPU788；CPU789；CPU790；CPU915、CPU925；CSE784；CSE925；CPX935。（２）

技术参数CPU(MHZ)CPU(处理器)I/O点数AI/AO点数用户内存浮点运算备注731/732880C1865128K32K无/有771/7721280C18620488K64/512K无/有7801680386DX12K8K可选有热备冗余7881680386DX3528K206K无三冗余7891680386DX12K8K206K无三冗余7906480486DX212K8K512K有三冗余915/92532/6480486DX/DX212K8K1M有热备冗余CSE784168038612K8K512K有StateLogicCSE9256480486DX212K8K1M有StateLogicCPX9359680486DX412K8K1M,4M有热备冗余（３）

智能模块电源模块；GENIUS模块；高数计数模块；以太网模块；PROFIBUS模块（VME模块）；通讯协处理器模块；可编程协处理器模块。（４）90-70PLC的扩展（需扩展模块）

90-70PLC的机架不分本地机架和括展机架，其区分依赖机架上所插的模块。（插BTM的是主机架，插BRM的是扩展机架）。

（５）90-70PLC支持如下网络类型：RS-485串行网络；Genius网络；Profibus网络；以太网其他现场工业总线三、GEFANUCPLC指令集(一)继电器指令培训目标主要内容介绍继电器触点和继电器线圈类型，功能描述１.继电器触点２.继电器线圈

１.继电器触点

２.继电器线圈四、GEFANUCPLC指令集(二)

计时器、计数器培训目标培训内容学习计时器、计数器的梯形图以及动作梯形图1、延时计时器2、保持延时计时器3、断电延时计时器4、加计数器5、减计数器

1、延时计时器

2、保持延时计时器

3、断电延时计时器4、加计数器

当计数端输入由“0→1”（脉冲信号），当前值加“1”，当当前值等于预置值时，输出端置“1”。只要当前值大于或等于预置值，输出端始终为“1”，而且该输出端带有断电自保功能，在上电时不自动初始化。5、减计数器

当计数端输入由“0→1”（脉冲信号），当前值减“1”，当当前值等于“0”时，输出端置“1”。只要当前值小于或等于预置值，输出端始终为“1”，而且该输出端带有断电自保功能，在上电时不自动初始化。五、数学运算培训目标培训内容学习并掌握数学运算指令1、四则运算2、开方3、绝对值4、三角函数5、对数与指数6、角度、弧度转换在I1端为被加数，I2端为加数，Q为和，其操作为Q＝I1＋I2

当Enable为“1”时（无需上升沿跃变），指令就被执行。

当Enable端为“1”时，指令正常执行时，没有发生溢出时，OK端为“1”，除非发生以下情况：

对ADD来说，(＋¥)＋(－¥)；

对SUB来说，(+¥)－(¥)；

对MUL来说，0×(¥)；

对DIV来说，0/0，1/¥；

I1和（或）I2不是数字。

1、四则运算求余，以加法为例2、开方求IN端的平方根，当Enable为“1”时（无需上升沿跃变），Q端为IN的平方根（整数部分）。当Enable为“1”时，OK端就为“1”，除非发生下列情况：IN<0；IN不是数值。3、绝对值求IN端的绝对值，当Enable为“1”时（无需上升沿跃变），Q端为为IN的绝对值。当Enable为“1”时，OK端就为“1”，除非发生下列情况：对数型INT来说，IN是最小值；对数型DINT来说，IN是最小值；对数型REAL来说，IN不是数值。4、三角函数当Enabel端为“1”时（无需上升沿跃变），该指令执行如下操作： Q＝SIN(IN)。

其输入端/输出端取值范围如下：

输入端

输出端 SIN -263<IN<263 -1<Q<1 COS -263<IN<263 -1<Q<1 TAN -263<IN<263 -∞<Q<+∞ ASIN -1<IN<1 -π/2<Q<+π/2 ACOS -1<IN<1 -π/2<Q<+π/2 ATAN -∞<Q<+∞ -π/2<Q<+π/25、对数与指数当Enabel端为“1”时（无需上升沿跃变），该指令执行如下操作： Q＝LOG10IN

其他指令执行如下操作： LN： Q＝LNIN EXP： Q＝eIN

EXPT： Q＝I1I2

（该指令有两个输入端I1和I2）

其指令的取值范围符合函数的定义域。6、角度、弧度转换当Enabel端为“1”时（无需上升沿跃变），该指令执行适当的转换（角度转弧度或弧度转角度）。六、

比较指令培训目标培训内容学习并掌握GEPLC的比较指令1、普通比较指令2、CMP指令3、Range指令1、普通比较指令

比较I1和I2的值，如满足指定条件，且当Enable为“1”时（无需上升沿跃变），Q端置“1”，否则置“0”。比较指令执行如下比较：I1=I2，I1>I2等。当Enable为“1”时，OK端即为“1”，除非I1或I2不是数值。

2、CMP指令比较I1和I2的值，且当Enable为“1”时（无需上升沿跃变），如I1>I2，GT端置“1”；I1=I2，EQ端置“1”，I1<I2，LT端置“1”。比较指令执行如下比较：I1=I2，I1>I2，I1<I2。当Enable为“1”时，OK端即为“1”，除非I1或I2不是数值。3、Range指令当Enable为“1”时（无需上升沿跃变），该指令比较输入端IN是否在L1和L2所指定的范围内（L1≤IN≤L2或L2≤X≤L1），如条件满足，Q端置“1”，否则置“0”。当Enable为“1”时，OK端即为“1”，除非L1、L2和IN不是数值。七、位操作指令培训目标培训内容学习并掌握位操作指令1、与、或、非操作2、移位指令（左移、右移指令）3、循环移位指令4、位测试指令5、位置位（BSET）与位清零（BCLR）指令6、定位指令（BPOS）7、屏蔽比较指令（MSKCMP）

1、与、或、非操作

当Enable端为“1”时（无需上升沿跃变），该指令执行与操作，其功能如下：该指令最多对256个字（128个双字）进行“与”操作。当Enable端为“1”时，OK端即为“1”。2、移位指令（左移、右移指令）

当Enable端为“1”时（无需上升沿跃变），该指令执行移位操作，其功能如下：移位前字串内容：行移位指令图示如下：其各参数取值如下：IN＝Q，B1＝ALW_ON＝1B2＝%M1，N＝3

3、循环移位指令当Enable端为“1”时（无需上升沿跃变），该指令执行移位操作，其功能如下：移位前字串内容：执行循环移位指令图示如下：其各参数取值如下：IN＝Q，N＝34、位测试指令

检测字串中指定位的状态，决定当前位是“1”还是“0”，结果输出至“Q”。

当Enable为“1”时，（无需上升沿跃变），该指令执行如下操作：其中：BIT＝5

5、位置位（BSET）与位清零（BCLR）指令

位置位与位清零指令，功能相反，但参数一致，现以位置位（即置1）指令为例：

当Enable为“1”时，（无需上升沿跃变），该指令操作过程如图所示：

其中：BIT＝5

6、定位指令（BPOS）

搜寻指定字串第一个为“1”的位的位置。当Enable为“1”时，（无需上升沿跃变），该指令操作过程如图所示：

如果，没有找到“1”，则Q＝0，POS＝0。7、屏蔽比较指令（MSKCMP）

比较两个字串相应的每个位的值是否一致。

八、

数据移动指令培训目标培训内容学习并掌握数据移动指