一、PLC简介及基础知识(春苗教育)

一、PLC简介及基础知识

1优讲借鉴

目录PLC是什么01PLC的产生02PLC的分类03PLC基本结构04PLC工作方式05PLC的发展趋势062优讲借鉴可编程序控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。01、PLC是什么？3优讲借鉴

目录PLC是什么01PLC的产生02PLC的分类03PLC基本结构04PLC工作方式05PLC的发展趋势064优讲借鉴

02、PLC的产生继电器控制PLC控制5优讲借鉴PLC最初是为了替代继电器控制继电器控制：用弱电信号控制强电信号。故障查找与排除非常困难、改造工期长、费用高。美国通用汽车公司（GM）为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会公开招标，制造一种新型的工业控制装置，首先提出【可编程序控制器】1969年，美国数据设备公司（DEC）研制成功。并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。02、PLC的产生6优讲借鉴02、PLC的产生继电器控制系统PLC控制系统工作原理采用物理继电器实现采用软继电器（程序）实现功能顺序控制具有顺序控制、定时、计数、运动控制、数据处理、闭环控制和通讯联网等可靠性、可维护性可靠性差，故障诊断与排除困难可靠性高、易于维护、故障率低灵活性功能单一，不易修改柔性高，控制方式灵活、易于修改响应速度硬继电器越多，反应越慢速度快设计调试设计复杂，成本高、调试繁琐利用软继电器、成本低、设计、调试方便定时与计数利用硬定时器和计数器实现由软件实现，数量多，调整方便继电器控制系统和PLC控制系统的比较7优讲借鉴

目录PLC是什么01PLC的产生02PLC的分类03PLC基本结构04PLC工作方式05PLC的发展趋势068优讲借鉴按I/O点数和存储容量可以分为小型PLC

I/O点数在256点以下，存储容量为2k。中型PLC

I/O点数在256～2048点之间，存储容量为2～8k。大型PLC

I/O点数在2048点以上，存储容量达8k以上。03、PLC的分类9优讲借鉴按PLC的结构分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。1、整体式整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。03、PLC的分类10优讲借鉴基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。03、PLC的分类11优讲借鉴按PLC的结构分类2、模块式PLC模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。03、PLC的分类12优讲借鉴

目录PLC是什么01PLC的产生02PLC的分类03PLC基本结构04PLC工作方式05PLC的发展趋势0613优讲借鉴电源模块（PS）中央处理器（CPU）信号模块（SM）功能模块（FM）接口模块（IM）通信处理器（CP）04、PLC基本结构14优讲借鉴1、电源模块（PS）电源模块的作用是把外部电源（通常是220V交流电源）转换成内部工作电压，能适应电网波动、温度变化的影响，对电压具有一定的保护能力。对于整体式结构的PLC，电源通常封装在机箱内部；对于模块式PLC，有的采用单独的电源模块，有的将电源与CPU封装到一个模块中。

04、PLC基本结构15优讲借鉴2、中央处理器（CPU）CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成，它通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入/输出接口电路连接。CPU在系统程序的控制下工作，通过扫描方式，将外部输入信号的状态写入输入映像寄存器区域，PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等，然后将结果送到输出映像寄存器区域。

系统程序是可编程控制器制造商所编制的程序，它包括监控程序、解释程序、自诊断程序、标准子程序以及各种管理程序。系统程序用来管理、协调可编程序控制器各部分的工作，翻译和解释用户程序，进行故障诊断等。04、PLC基本结构16优讲借鉴3、信号模块（SM）

信号模块又称为I/O模块，是PLC与工业现场连接的接口。PLC通过I/O模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过I/O模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，从而驱动各种执行机构来实现控制。

信号模块种类：

04、PLC基本结构数字量模块模拟量模块数字量输入模块（DI）模拟量输入模块（AI）数字量输出模块（DO）模拟量输出模块（AO）数字量输入/输出模块（DI/DO）模拟量输入/输出模块（AI/AO）17优讲借鉴

目录PLC是什么01PLC的产生02PLC的分类03PLC基本结构04PLC工作方式05PLC的发展趋势0618优讲借鉴PLC是按什么样的工作方式工作的？它的工作过程分哪几个阶段？在每个阶段完成哪些控制任务？05、PLC工作方式19优讲借鉴PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。PLC扫描的工作方式主要分三个阶段，即输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。05、PLC工作方式20优讲借鉴1.输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段。因此，如果输入的是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。05、PLC工作方式21优讲借鉴2.用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC按从左到右、从上到下，逐行扫描，统一输出的步骤顺序执行程序。然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态，或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态，或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的梯形图起作用。05、PLC工作方式22优讲借鉴3.输出刷新阶段当用户程序扫描结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设，在下一个输出刷新阶段开始之前，输出锁存器的状态不会改变。这时，才是PLC的真正输出。05、PLC工作方式23优讲借鉴从PLC的工作过程，可以总结如下几个结论。以扫描的方式执行程序，其输入/输出信号间的逻辑关系存在着原理上的滞后。扫描周期越长，滞后就越严重。扫描周期除了包括输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段三个主要工作阶段所占的时间外，还包括系统管理操作占用的时间。其中，程序执行的时间与程序的长短及指令操作的复杂程度有关，其他基本不变。扫描周期一般为毫微秒级。第n次扫描执行程序时，所依据的输入数据是该次扫描周期中采样阶段的扫描值X，输出数据有上一次扫描的输出值Y（n-1），也有本次的输出值Yn。05、PLC工作方式24优讲借鉴

目录PLC是什么01PLC的产生02PLC的分类03PLC基本结构04PLC工作方式05PLC的发展趋势0625优讲借鉴随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。（1）、在产品规模方面，向两极发展。一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。06、PLC的发展趋势26优讲借鉴（2）、向通信网络化发展PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。相当多的大中型控制系统都采用上位计算机加可编程序控制器的方案，通过串行通信接口或网络通信模块，实现上位计算机与可编程序控制器交换数据信息。组态软件引发的上位计算机编程革命，很容易实现两者的通信，降低了系统集成的难度，节约了大量的设计时间，提高了系统的可靠性。06、PLC的发展趋势27优讲借鉴（3）、向模块化、智能化发展为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了不少新器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。智能I/O模块本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。它们可以完成可编程序控制器的主CPU难以兼顾的功能，简化了某些控制领域的系统