可编程控制器基础知识简介

可编程控制器基础知识简介

可编程控制器的定义

可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会IEC（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：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，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC的发展历程

初创阶段：从第一台可编程序控制器问世到20世纪70年代中期。扩展阶段：从20世纪70年代中期到末期。通讯功能实现阶段：从20世纪70年代末期到20世纪80年代中期。开放阶段：从20世纪80年代中期开始。PLC的特点

可靠性高，抗干扰能力强;配套齐全，功能完善，适用性强;易学易用，深受工程技术人员欢迎;系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造;体积小，重量轻，能耗低;PLC的应用

开关量的逻辑控制

;模拟量控制;运动控制;过程控制;数据处理;通信及联网。PLC的分类

按I/O点数可划分成大、中、小型三类：小型PLC

；中型PLC

；大型PLC

。小型PLC

I/O点数<256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。常见的有以下：GE-I型美国通用电气（GE）公司TI100美国德洲仪器公司F、F1、F2日本三菱电气公司C20C40日本立石公司（欧姆龙）S7-200德国西门子公司EX20EX40日本东芝公司SR-20/21中外合资无锡华光电子工业有限公司中型PLC

I/O点数256～2048点；双CPU，用户存储器容量2～8K。常见的有：

S7-300德国西门子公司SR-400华光电子工业有限公司SU-5、SU-6德国西门子公司C-500日本立石公司GE-ⅢGE公司大型PLC

I/O点数>2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量8～16K

。常见的有：

S7-400德国西门子公司GE-ⅣGE公司C-2000立石公司K3三菱公司等PLC的硬件

PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，家产品结构大同小异。通常都包括以下各部分：CPU模块

I/O模块

内存

电源模块

底板或机架

CPU模块

CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。PLC中的CPU与存储器配合，完成控制功能。它采用快速的巡回扫描周期，一般为0.1~0.2s，更快的则选用50ms或更小的扫描周。

I/O模块

PLC内的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，还发展了一系列特殊功能的I/O模板，如热电阻、热电偶、脉冲等模块等。

电源模块

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。

底板或机架电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

PLC的软件

为了完成控制策略，为了替代继电器，使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图，而编制了一套控制算法功能块(或子程序)，称为指令系统，固化在存贮器ROM中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。细分一般PLC的指令系统有:基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等，这些指令多是类似汇编语言。另外PLC还提高了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资源，为编程带来极大方便。

可编程控制器程序设计语言

在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。最常用的是以下三种：梯形图（LadderDiagram）程序设计语言；功能模块图（FunctionBlock）程序设计语言；布尔助记符（BooleanMnemonic）程序设计语言。梯形图（LadderDiagram）程序设计语言

与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；

与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习；

与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（PowerFLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待；

与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。

功能模块图（FunctionBlock）程序设计语言

以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易；功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，有较好的易操作性；

对控制规模较大、控制关系较复录的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此，编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少；

由于每种功能模块需要占用一定的程序内存，对功能模块的执行需要一定的执行时间，因此，这种设计语言在大中型可编程控制器和集散控制系统的编程和组态中才