天津大学 松下 LC 课程 第一章

2023/6/301天津大学精密仪器与光电子工程学院李一博2009年8月可编程控制器（PLC)基础2023/6/302可编程控制器又叫PLC（ProgrammableLogicController），即可编程逻辑控制器。早期的PLC主要应用于逻辑控制，以后随着PLC功能的增强，尤其是PID、中断、模拟量采集、远程通讯等高功能模块的出现，使得PLC从针对开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，故改称可编程控制器（ProgrammableController）。但由于PC容易和个人计算机混淆，所以仍习惯性地简称PLC。第一章可编程控制器的基本知识第一节可编程控制器的产生和发展一、什么是可编程控制器2023/6/303二、什么是逻辑控制以工厂生产控制中经常会遇到的液位控制问题为例1：2023/6/304CBAMSML00011001010111011100逻辑控制真值表2023/6/305例2：水罐的高低液位控制2023/6/306逻辑控制真值表R0R1Y000101?110逻辑表达式怎么写？*注意用什么保持什么复杂逻辑表达式的简化问题：卡诺图2023/6/307逻辑控制如何实现？1.继电器实现需要理解的概念：继电器、动作线圈、常开触点、常闭触点、单刀单掷、单刀双掷、双刀双掷。需要思考的问题：是否容易实现、是否容易修改、是否易于维修以及功耗等。2023/6/308编程简单，可在现场修改程序；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；维护方便，最好是插件式；可将数据直接送入管理计算机；在成本上可与继电器控制柜竞争；输入可以是交流115V；输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等；在扩展时，原系统只需很小变更；用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。GM10条是可编程序控制器出现的直接原因：2023/6/3092.PLC实现20瞧23造/6轿/2喊610三、苗可编速程控雕制器慨的发沸展及膝定义19造69年，睁美国虚数据写设备团公司(D侄EC诸)研制急出世读界上船第一贴台可样编程跑控制赞器，尺并成苗功地高应用规在GM公司熟的生扰产线讲上。赴这一隶时期岛它主要宰用于始顺序编控制来，只禽能进莲行逻荒辑运阳算，惨故称袄为可眼编程填逻辑膏控制骂器，阀简称PL金C(猴Pr离og当ra狼mm族ab围le冤Lo脱gi裙c历C井on屿tr嫩ol恩le毕r)。70年代脆后期吼，随分着微移电子画技术锡和计题算机环技术贸的迅励猛发欠展，悬使PL叛C从开惕关量幼的逻沿辑控椅制扩罪展到谊数字玻控制迅及生栽产过剥程控柔制领编域，真正床成为袖一种慕电子没计算翅机工唇业控掘制装吼置，故称捷为可故编程把控制礼器，碧简称PC椒(P霞ro此gr疮am相ma舌bl家e判Co索nt拉ro集ll友er轮)。但嫁由于PC容易棋和个斥人计艰算机(P箭er屠so愚na屈l倘C津om灭pu突te殿r)相混茂淆，般故人是们仍习惯思地用PL低C作为县可编剃程控塑制器牧的缩扁写。20买23谈/6疼/2油61119款85年1月国际气电工皂委员疼会的救定义：“可戚编程绑序控顽制器置是一条种数耗字运底算的闸电子方系统昼，专为咏工业属环境记下应乐用而设设计。它采漂用可栏编程劲序的柱存储柔器，丑用来恨在内晒部存可储执耽行逻董辑运漠算、陆顺序站控制摧、定做时、没计数妙和算蓬术运澡算等晚操作贺的指蹈令，阵并通目过数胶字式屈、模魂拟式鲁的输厌入和来输出练，控饶制各拔种类尿型的滥机械恨或生涛产过恒程。夺可编友程序肃控制良器及削其有棉关设闭备，就都应旬按易于窗与工童业控规制系省统联岸成一市个整粱体，技易于醉扩充吉的原霉则设袭计”。20援23龟/6粮/2此612四、PL箱C与传惠统的胸继电议器逻无辑相逝比可靠辟性高寸、逻泽辑功抵能强竹、体芬积小仿。在需冈要大邪量中嫩间继贵电器滤、时秀间继侦电器绍及计昆数继衡电器仍的场妈合，PL爬C无需技增加惭硬设你备。随着译要求蠢的变损更PL葱C对程向序修液改方柳便。全继电速器线继路要方想改镜变控崇制功饼能，降必须租变更包硬接朴线，反灵活居性差惑。具有寻网络盗通讯姻功能礼，可绒附加离高性旧能模镇块对否模拟两量进枝行处弯理，芳实现嘉各种切复杂挤控制挂功能叼。20债23灯/6懒/2辆613五、PL窜C与工圾业控迎制计严算机国相比PL谎C继承四了继搭电器引系统鞠的基下本格盟式和泽习惯，对于负有继道电器寸系统灿方面胸知识是和经安验的砖人来春说，刺尤其肝是现虾场的苗技术绳人员欲，学削习起劲来十绞分方池便。PL蛮C一般甩是由另电气殖控制阻器的同制造备厂家房诚研制钉生产蜘，各厂堂家的嘉产品霸不通完用。工业斧控制捕机是由毫通用追计算帜机推路广应族用发户展起扑来的新，一荣般由匪微机干厂、早芯片禾及板饰卡制吊造厂兰开发讲生产氧。它仇在硬头件结略构方阁面的乐突出竭优点扭是总线坏标准油化程姐度高润，产泰品兼太容性碗强。PL沙C的运乌行方盗式与今工业欺控制遵机不白同，微机僵的许兴多软椒件不胜能直范接使缩慧用。工业细控制秆机可休使用赚通用吨微机绑的各陷种编因程语岭言，泼对要己求快袋速、扬实时途性强着、模秀型复沟杂的躲工业争对象纱的控愉制占偿有优暂势。卵但它树要求买使用幅者具咐有一难定的浸计算脆机专恩业知御识。20虽23惧/6估/2奖614PL始C和工邮业控他制机黎都是者专为刮工业圆现场哈应用秧环境咐而设贺计的甚。都具而有很介高的刑可靠闭性。PL筑C一般月具有岩模块借结构矛，可以货针对潮不同麦的对悟象进胁行组般合和御扩展教。20沉23液/6榜/2耐615第二吴节编可编夏程控牢制器市的基遣本结粱构PL改C的系描统结卡构20碗23搞/6瞧/2永616PL渴C各部享分的患作用CP寸U诊断PL蒙C电源浆、内叶部电悔路的毙工作妹状态趴及编拣制程妖序中孕的语卧法错津误。采集陶现场积的状富态或剪数据狡，并味送人PL乖C的寄倒存器惊中。逐条程读取壁指令太，完眉成各需种运火算和宪操作永。将处双理结各果送诉至输鞠出端巧。响应缺各种匙外部夸设备延的工滥作请洒求。20偷23蓝/6国/2售617PL享C各部仁分的像作用存储阀器系统述程序胡存储衣器：用页以存粪放系余统管纽奉理程沈序、除监控或程序因及系疲统内纺部数杜据。PL贝C出厂敏前已慌将其芝固化卸在只戏读存绿储器RO跪M或PR葡OM中，旨用户惧不能她更改绿。用户烫存储绪器：包括临用户以程序梳存储循区及慕工作沸数据遇存储骄区。枣这类弱存储绢器一挣般由炼低功袋耗的CM峡OS事-R筹AM构成呜，其穷中的臣存储斤内容僻可读忌出并君更改裹。注意疮：PL夏C产品村手册出中给棒出的“存储拼器类梯型”和“程序单容量”是针删对用距户程掠序存洽储器界而言秩的。20仓23甲/6达/2刘618PL企C各部秤分的芽作用输入重输出凤接口孙电路输入吹接口万电路：采用荡光电诵耦合称电路顿，将昼限位仆开关丝式、手抱动开热关、它编码宴器等刑现场笋输入皱设备均的控制要信号胜转换成CP疫U所能岭接受已和处绑理的数字愁信号。PL晴C的输刚入接夏口电煮路（海直流运输入大型）20宁23楼/6演/2讲619PL笛C各部莲分的穴作用输出梨接口钱电路穗：采用课光电持耦合割电路缩慧，将CP梯U处理万过的荒信号滤转换孤成现偷场需粮要的这强电善信号玩输出结，以驱恶动接利触器哭、电锐磁阀舞等外括部设青备的皮通断湾电。有三结种类橡型：继电器输出型继电牌器输处出型：为有请触点考输出惧方式黄，用抱于接躁通或狡断开开关吉频率灿较低卡的直流皮负载或交流应负载回路。20浮23给/6咐/2腾620（b）晶闸管输出型（c）晶体管输出型（NPN集电极开路）（d）

晶体管输出型（PNP集电极开路）晶体偶管输档出型：为无里触点巩输出熊方式辨，用怨于接挣通或西断开开关洗频率独较高衣的直流电源彼负载密。晶闸农管输课出型冒：为无船触点涉输出停方式倍，用戚于接合通或卷断开开关怪频率洽较高乌的交流电源议负载诊。20习23险/6违/2列621电源PL紫C的电发源是指膊将外隐部输凉入的改交流锄电处纤理后月转换蓝成满且足PL微C的CP跑U、存奴储器删、输衣人输欣出接财口等肢内部躬电路笛工作钓需要跟的直流寨电源冰电路萌或电坚源模所块。许多PL还C的直川流电炉源采纹用直坛流开馒关稳界压电霜源，更不仅斑可提洪供多怕路独碑立的附电压供内旁部电苦路使液用，而且还可馋为输练入设果备提喂供标受准电敲源。20踏23感/6衫/2蠢622手持股编程昨器手持秀编程恒器采猴用助记并符语醉言编线程，具挠有编资辑、升检索篮、修姐改程房诚序、径进行到系统羽设置晶、内稻存监糟控等在功能歉。可歼一机泼多用治，具塘有使驴用方筋便、含价格俊低廉厕的特刻点。缺点疲：不够巷直观可通拴过PL淹C的RS按23偷2外设长通讯胳口(或RS桥42球2口配跳以适姓配器)与计吹算机足联机和，利用甩专用潜工具睬软件（NP侍ST－GR、FP刑SO若FT、FP扒WI嚷N－GR）对PL岭C进行槽编程赛和监使控。利用泰计算隶机进拿行编妥程和舌监控免比手洽持编有程工叶具更气加直效观和劣方便升。20领23接/6漠/2弦623输入潜输出I／0扩展穿接口若主棍机单乌元的I／O点数妙不能浸满足变需要简时，可通谋过此骆接口搜用扁贼平电垂缆线勾将I／O扩展提单元茫与主百机相爸连，哄以增加I／O点数。PL负C的最役大扩仇展能校力主羡要受CP湿U寻址仰能力楚和主敞机驱抹动能末力的限购制。20死23回/6雀/2角624第三啊节隶可疾编程贩控制培器的应原理旅及技术矩性能PL勒C的基派本工卧作原千理微机滩：“事件评处理”的瘦工作垫方式PL粥C：“循环碍扫描”的暖工作滥方式CP案U从第则一条糟指令呢开始崇按指伯令步制序号吉作周竟期性染的循布环扫淘描，五如果无跳叨转指永令,则从形第一虎条指抽令开闭始逐筑条顺坝序执罢行用花户程块序，绒直至组遇到杂结束舌符后益又返锐回第宅一条弦指令，周而攻复始坐不断载循环截，每欲一个带循环拣称为一个贤扫描厨周期价。20后23察/6蔬/2赞625一个缓扫描削周期后主要弄分为搅三个牙阶段奔：输入仓刷新逝阶段程序两执行伙阶段输出炼刷新类阶段输入刷新

程序执行输出刷新一个扫描周期输入刷新PL压C的扫驼描工翻作过绞程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20川23胞/6滨/2议626PL极C的基运本工渣作原榴理由于照输入蹲刷新新阶段壁是紧明接输独出刷肥新阶从段后显马上掩进行诉的，恨所以较亦将夏这两个准阶段返统称磁为I／O刷新两阶段充。实际幸上，汇除了拖执行仔程序厨和I／O刷新尸外，PL帆C还要丢进行讨各种酷错误稻检测(自诊绣断功嫌能)并与友编程希工具丢通讯锻，这荷些操晌作统柏称为附“监呀视服座务”昼。一揭般在馒程序湾执行续后进经行。扫描浮周期浑的长紧短主隐要取当决于污程序搜的长萄短。由于捆每一瞒个扫境描周以期只竟进行苦一次I／0刷新掉，故慈使系赶统存在护输入贡、输吃出滞厕后现轨象。这对叔于一宝般的罢开关县量控梦制系角统不衬但不丑会造吨成影冷响，反而赶可以增强伪系统养的抗判干扰兵能力厅。但对孤于控失制时停间要击求较父严格俯、响卷应速额度要棚求较帮快的飞系统叠，就共需要篮精心恨编制格程序同，必歼要时耽采用浓一些善特殊城功能肥，以病减少增因扫拢描周帅期造蒙成的远响应容滞后暮。20民23呈/6滑/2揉627PL侨C的主望要技拳术指格标输入参／输编出点纪数（I/贱O点数叶）包粮括基你本点逃数及警最大捷可扩呀展点窗数输出团形式内存题容量注意饮：“内存仗容量及”实熟际是弊指用拘户程怪序容绍量，买不包蔬括系娱统程幕序存毕储器猴的容伤量。4.扫描仙速度(单位位：ms／k或μs零/步。)5.指令轧条数6.内部裕继电注器和屈寄存盛器数疤目7.编程剩语言雷及编耻程手虽段8.高级壶模块主控盟模块躲可实涛现基复本控景制功华能，高级病模块泪可实贫现一景些特妹殊的镇专门穷功能永。如A／D和D／A转换幕模块肠等披。20巴23恋/6嗓/2茅628PL宾C的内乌存分萝配及I／O点数I／0继电拍器区乐：I／0区的摸寄存智器可直英接与PL洒C外部铁的输员入、滔输出秋端子霞传递您信息欣，具有众“继存电器雁”的魂功能弱，有郊自己直的“祸线圈秋”和猴“触凝点”蛙。故扣常称扇为“I／0继电喊器区转”。以上涨说法肤不完护全正珠确内部沈通用早继电劣器区沫：只能爷在PL洒C内部闸使用岛，其作亏用与饮中间弦继电润器相叛似，消在程疤序控我制中犯可存腔放中个间变村量。数据撤寄存照器区：只能律按字件使用，不欺能按眉位使役用。芦一般尸只用论来存放英各种眉数据。特殊视继电肿器、侄寄存演器区：被系糖统内佣部占蜂用，专门匠用于淋某些劫特殊界目的堡，一灯般不能乒由用辽户任蹲意占鞠用。系统梦寄存黎器区亩：用来存放侧各种递重要方信息秤和参锤数。通过复用户胶程序莫，不盆能读策取和启修改槽系统多寄存狼器的直内容碎。20编23优/6午/2浆629第四停节PL搜C的分给类及五功能PL奴C的分补类按结井构形姑式分领类整体菜式模块菠式按功梁能分肾类低档详机中档充机高档漫机分类I／0点数程序容量超小型机64点以内256～1000字节小型机64～2561～3.6K字节中型机256～20483.6～13K字节大型机2048以上13K字节以上3.按I／O点数概和程绑序容撤量分都类20浴23况/6榜/2蛾630PL棕C的主喝要功抓能逻辑盐控制凝功能定时蚊／计暮数控飞制功繁能数据族处理销功能步进具控制演功能A／D与D／A转换肆功能运动朴控制哪功能过程匀控制挪功能扩展井功能远程I／0功能通信圣联网润功能监控犹功能20纯23忌/6逃/2臂631第五视节PL水C的特陶点、峡应用须场合螺和发谎展趋恢势PL执C的主探要特胞点可靠扶性高绍、抗拴干扰料能力专强。主要书有以妄下几湖个方增面：隔离(采用民光电秆耦合屡器)滤波对PL泽C的内疤部电脊源采秘取了恩屏蔽膜、稳窗压、摆保护暂等措傍施。Wa状tc猎hd斜og电路锦。利用龙系统着软件昌定期游进行原系统蓝状态凝、用剂户程功序、豪工作衣环境咏和故莲障检双测（乐自诊版断）欢。对用称户程晨序及恢动态弹工作么数据兆进行筑电池艳备份械。采用棒密封妨、防贸尘、械抗振哑的外那壳封慨装结济构。以集零成电街路为纲基本眉元件鞋，内挽部处踩理过铁程不引依赖切于机作械触并点。采用符循环使扫描疮的工六作方音式，也提坟高了枕抗干匙扰能概力。20邻23右/6汗/2驳632可实塞现三圈电一垦体化将电猴控(逻辑准控制)、电樱仪(过程诱控制)和电薄结(运动毅控制)集于汗一体寺，可段以方占便、硬灵活绳地组卵合成示各种敞不同伙规模呆和要晒求的顽控制扶系统仪。编程蚁简单省、使丸用方所便、黑柔性监好体积徒小、端重量炉轻、烟功耗书低20涝23贯/6昂/2山633PL洁C的应占用场阀合逻辑父控制：可号取代完传统治继电助器系佣统和葬顺序愉控制赖器。键如各券种机同床、迈自动颠电梯哥、装唉配生钱产线魂、电牛镀流涨水线逝、运争输和紧检测丝式等的撒控制齿。运动级控制：可纱用于汤精密炒金属德切削女机床折、机翅械手索、机牙器人座等设帽备的遭控制仓。过程遣控制：通诞过配桂用A／D、D／A转换最模块韵及智痕能PI初D模块律实现量对生遵产过不程中通的温灶度、守压力纵、流现量、员速度逐等连残续变连化的超模拟秃量进垮行闭担环调庙节控头制。数据雹处理多级竹控制：利用PL院C的网豆络通搬信功诵能模悔块及沃远程I／O控制河模块泰实现材多台PL轨C之间黑、PL势C与上丑位计商算机资的链皱接，戒以完迹成较央大规道模的抗复杂预控制稿。20各23娇/6诞/2果634可编粥程控亦制器睬的发辞展趋捐势在系滔统构渠成规摘模上向大铺、小队两个研方向响发展；功能既不断鞭增强扒，各敲种应受用模想块不撕断推得出蹄；产品搏更加规范狮化、竖标准定化涌。20版23殿/6佩/2乌635第六绵节PL垄C的几宴种编养程语辞言不采层用微析机的捷编程袋语言摆，采蚊用