第三章第三节可编程控制器

智能建筑基础知识

模块三智能楼宇现场控制设备

智能楼宇现场控制设备通常由检测设备（传感器）、控制设备（控制器）、执行设备（执行器）等组成。现场控制器接收来自现场的输入信息，实时地与设定值进行比较并进行PID运算，实现各种逻辑控制，并将最终结果输出给执行装置（阀门、风门、电动控制单元等）完成对应的机械动作（位移、旋转）。本模块针对智能楼宇中常用的现场控制设备进行学习，使学生对智能楼宇的控制和调节有个初步的认识和了解。1模块三1传感器与驱动装置2直接数字控制器3可编程控制器2学习单元3可编程控制器一、可编程控制器概述3学习单元3可编程控制器PLC的概念可编程控制器（PLC）诞生于美国。国际电工委员会对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。它采用了可编程的存储器，用来在其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命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或自动化设备以及生产过程。4学习单元3可编程控制器PLC硬件系统组成5学习单元3可编程控制器PLC软件编程环境6学习单元3可编程控制器PLC的主要应用7学习单元3可编程控制器PLC的功能高速计数功能；逻辑处理功能；1顺序控制功能；2数据运算功能；3内部定时功能；4567中断处理功能；程序与数据存储功能；8网络通信功能。8学习单元3可编程控制器PLC的特点编程方法简单，容易掌握

；体积小、重量轻、功耗低；1使用方便、通用性强；2功能强大、完善、通用，适应面广

；3可靠性高，抗干扰能力强

；4567设计、安装、调试和维修方便容易

；性能价格比好，经济核算

；8系统组网方便、简单

。9学习单元3可编程控制器二、可编程控制器系统组成10学习单元3可编程控制器PLC的硬件系统PLC硬件系统。PLC的硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口和电源等部分组成。中央处理器是PLC的核心，相当于人的大脑；输入/输出单元相当于人的眼、耳、手、脚，是联系现场设备与中央处理器之间的接口电路；通信接口用于PLC与外部设备进行通信

。

11学习单元3可编程控制器PLC的硬件系统可扩展式一体机分布式模块机12学习单元3可编程控制器PLC的软件系统

PLC的软件系统包括系统程序和用户程序。系统程序一般由系统诊断程序、输入处理程序、编译程序和监控程序组成。它是由生产厂家直接固化在存储器中、属于永久存储的程序和指令，用户不能直接读写与更改。PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编写的程序。它的好坏直接决定了PLC在实际应用中的价值。13学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能中央处理器

PLC属于计算机家族，它的核心部件是中央处理器（CPU）。CPU是PLC的控制中枢。它是由运算器、控制器和寄存器等组成。不同型号的PLC所选的CPU芯片也不同，CPU芯片的性能直接关系到PLC处理控制信息的能力与速度，PLC的功能将随着CPU芯片技术的发展而不断提高。14学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能存储器

存储器是用来保存系统或用户相关程序、参数、变量和其他数据信息的专用存储单元。它包括RAM和ROM。RAM可实现电写入和电擦除，而ROM的信息是通过专用的程序写入器进行程序写入，要想删除这部分程序则需在紫外线的照射下完成，在PLC中存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。15学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能I/O单元

输入/输出单元是PLC的CPU与现场输入、输出装置或其他外部设备之间相连接的接口部件。输入单元采集信息的类型有两种，数字量输入（DI）信号和模拟量输入（AI）信号。输出单元用来连接被控对象中的各种执行元器件，其连接类型也是两种，数字量输出（DO）信号和模拟量输出（AO）信号。16学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能PLC输入接口电路17学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能PLC输出接口电路18学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能通信接口

通信接口是保障PLC与其他外设之间数据通信的一种数据通道，一般PLC都会配有各种通信接口（或通信模块）。PLC通过这些通信接口与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备进行通信，实现不同的功能，更好地为系统控制服务。19学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能智能接口

智能接口可连接智能模块，常用的智能模块有高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。它有自己的CPU和控制系统及总线接口。它可以对外设的局部现场进行单独控制与调节，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。20学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能编程装置

编程装置是进行PLC程序设计的主要工具。用户通过编程器可实现用户程序的离线编程和在线编程，程序上传到PLC后，还可以借助于编程装置对用户程序进行调试或修改。并可实现PLC内部状态和参数的监控。通常编程装置分为简易编程器和图形编程器两种。21学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能电源

PLC的电源模块可将交流电源转换成供CPU、存储器所需的直流电源，它的好坏直接影响到PLC的功能和可靠性。是整个PLC的能源供给中心。一般PLC可以使用厂家提供的专用电源模块（推荐），也可以使用外部开关电源。专用电源模块的品质应该比较好，比普通电源具有更高的稳定性和抗干扰能力。22学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能其他外部设备

PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。它们可以辅助PLC完成预定的控制任务。其中，EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。当PLC内部的半导体存储器满足不了需要时，就可用外部的存储器进行扩展或用于用户程序的永久保存。23学习单元3可编程控制器三、可编程控制器工作原理24

PLC对用户程序的扫描是周而复始的，始终处于循环过程。PLC的扫描工作过程除了执行用户程序外，在每次扫描工作过程中还要完成内部处理、通信服务等工作。学习单元3可编程控制器PLC的扫描工作方式25学习单元3可编程控制器PLC的工作执行过程初始化PLC的工作执行过程内部处理阶段通信服务阶段PLC输入/输出刷新执行程序阶段26学习单元3可编程控制器四、可编程控制器控制与处理27学习单元3可编程控制器通信联网逻辑控制顺序控制运动控制过程控制远程监控PLC的控制与处理功能PLC28学习单元3可编程控制器五、可编程控制器典型应用29学习单元3可编程控制器高层供水PLC在建筑设备上应用30学习单元3可编程控制器