南京航空航天大学《PLC原理与应用》知识点笔记

南京航空航天大学《PLC原理与应用》知识点笔记第一章概述与基础知识1.1PLC的定义与发展PLC（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）：

一种用于工业自动化控制的专用数字运算操作电子系统，专门设计用于控制制造过程中的机器设备。

它的主要功能是通过采集输入信号（如按钮、开关、传感器），根据预编程的逻辑处理这些信号，然后输出控制指令（如继电器动作、马达启动）。发展历史：第一代（20世纪60年代）：

继电器逻辑控制是最早的自动化控制形式，使用继电器实现逻辑操作，可靠性较低，灵活性差。第二代（20世纪70年代）：

PLC正式问世，以取代继电器系统。最初的PLC只能完成简单逻辑控制，主要用于汽车制造行业。第三代（20世纪80年代）：

功能逐渐模块化，支持更多功能，如模拟信号处理、数据通信，网络化初见端倪。第四代（现代）：

智能化、开放式架构与工业物联网结合，广泛支持各种通信协议，成为工业4.0的重要工具。1.2PLC的特点与应用特点：高可靠性：设计适应工业现场的恶劣环境，具有抗干扰能力和长寿命。灵活性：可通过软件修改控制逻辑，适应不同场景的快速调整。易维护：使用友好的编程接口，支持故障诊断功能，便于维护和故障排除。模块化扩展：可根据需要增加I/O模块、通信模块等功能模块，适应复杂控制需求。实时性：扫描周期短，响应迅速，适应高实时性的控制场景。应用领域：工业自动化生产线：

如汽车制造流水线中的焊接控制、装配工位控制，电子工业中的贴片机控制等。工程设备：

数控机床、注塑机、包装机等都大量使用PLC进行逻辑控制和状态监控。公共设施：

电梯控制、城市交通信号灯、水处理系统、污水处理设备等均采用PLC。能源行业：

发电厂、配电系统、风电控制、光伏发电控制中，PLC用于采集数据和执行逻辑操作。1.3PLC的优点与局限性优点：高集成度：PLC集成了多种控制功能，如逻辑控制、顺序控制、定时计数等。便于组网：可与SCADA、MES等工业系统无缝衔接。经济高效：大幅减少传统继电器控制系统的布线和维护成本。局限性：对高精度的复杂控制（如飞行器控制）支持有限。高成本的高端PLC在小型项目中性价比不高。第二章PLC的硬件组成2.1基本结构PLC的硬件系统由以下几个主要部分组成：中央处理单元（CPU）：功能：

CPU是PLC的核心，负责解释用户编程逻辑并控制外部设备动作。它包含以下组件：处理器：处理所有逻辑运算和数据处理。存储器：ROM：存储系统程序和初始化数据。RAM：存储用户程序和临时数据。看门狗定时器：确保程序运行正常，当系统出现死循环时自动复位。性能指标：

CPU性能主要由处理器速度、存储容量和I/O处理能力决定。输入/输出接口（I/O模块）：输入模块：连接传感器、按钮、开关等输入设备，将现场信号转换为PLC内部可处理的数字信号。输入信号分为数字量输入（如开关信号）和模拟量输入（如电压信号）。输出模块：控制继电器、电磁阀、马达等执行机构。输出信号分为数字量输出和模拟量输出。电源模块：提供PLC及其各模块所需的直流电源。通常使用AC220V输入，输出DC24V。通信模块：用于PLC与其他设备（如上位机、传感器、HMI）之间的数据交换。通信接口包括RS-232、RS-485、以太网等。支持多种工业协议（如Modbus、Profibus）。扩展模块：扩展I/O点数或增加功能，如运动控制模块、温度采集模块等。2.2输入/输出信号类型数字量输入（DI）与数字量输出（DO）：典型设备：按钮、限位开关（DI），指示灯、继电器（DO）。信号类型：二进制信号（0或1）。模拟量输入（AI）与模拟量输出（AO）：典型设备：温度传感器、压力传感器（AI），电动机调速器（AO）。信号范围：电压（0-10V）或电流（4-20mA）。第三章PLC的工作原理与编程3.1工作原理PLC的工作基于循环扫描模式，其基本步骤包括：输入采样：PLC将所有外部输入信号（如按钮状态、传感器信号）采集并存储在输入映像区中。输入映像区保存当前扫描周期的所有输入状态。程序执行：PLC根据存储的用户程序，从上到下依次执行逻辑运算，产生输出结果并存储在输出映像区中。输出刷新：将输出映像区中的数据送至输出端，更新外部设备状态。3.2编程语言PLC支持多种编程语言，其中常用的有：梯形图（LadderDiagram，LD）：模仿继电器逻辑控制电路，直观易学。常用符号：常开触点、常闭触点、输出线圈、定时器、计数器。指令表（InstructionList，IL）：类似汇编语言，以指令代码形式编写程序。示例：LDX0（加载输入X0），OUTY0（输出到Y0）。功能块图（FunctionBlockDiagram，FBD）：使用功能模块图形化设计，适合复杂控制系统。顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC）：描述流程控制的顺序结构，适合分步控制逻辑。3.3程序设计流程明确控制需求：分析设备动作逻辑。编写逻辑：根据控制流程图设计梯形图或代码。调试仿真：使用PLC编程软件仿真程序。现场测试：上传程序到PLC，进行实际测试。第四章PLC的常用指令4.1基本逻辑指令与（AND）：

多个条件需同时满足时，使用逻辑与操作。

梯形图示例：串联多个常开触点。或（OR）：

只需满足任一条件，使用逻辑或操作。

梯形图示例：并联多个常开触点。非（NOT）：

信号取反。

梯形图示例：常闭触点。4.2数据处理指令MOV（传送指令）：将数据从一个寄存器传送到另一个寄存器。CMP（比较指令）：比较两个数值的大小。算术运算：加法（ADD）：D0=D1+D2。减法（SUB）：D0=D1-D2。4.3定时器与计数器定时器：延迟执行或间隔执行逻辑。ON延时（T1）：延迟启动设备。计数器：记录信号次数。向上计数（CTU）：累计计数。向下计数（CTD）：递减计数。第五章PLC的典型应用案例5.1自动生产线控制任务：实现输送带启动与产品分类。

流程：启动按钮输入控制输送带运行。通过光电传感器检测产品种类并分类。记录分类数量并显示在屏幕上。5.2电梯控制任务：多楼层电梯