plc可编程控制器

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1、王淅芬 E-mail: seabreeze66 Tel: 86536370-7101 PLCPLC可编程序控制器可编程序控制器 参考书：可编程程序控制器及常用控制电器 何友华主编 冶金工业出版社 2003 授课内容 第一章第一章 可编程控制器基础知识可编程控制器基础知识 第二章第二章 继电接触器控制线路继电接触器控制线路 第三章第三章 松下电工松下电工FP1FP1系列（小型机）系列（小型机） 介绍松下介绍松下PLCPLC的具体应用（松下电工的具体应用（松下电工PLCPLC培训培训 ） 考核方式：平常成绩与考试成绩结合考核方式：平常成绩与考试成绩结合 (30%+70%)(30%+70%) 第一章

2、第一章 可编程控制器基础知识可编程控制器基础知识 1.1 可编程控制器概述 1.2 可编程控制器的特点、分类 1.3 可编程控制器的应用领域和发展趋势 1.4 可编程控制器的基本组成及工作原理 1.5 可编程控制器的编程语言 1.6 可编程控制器与其他控制器的比较 第一章第一章 可编程控制器基础知识可编程控制器基础知识 1.1 可编程控制器概述 可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集 成技术、自动控制技术、数字技术和通讯网络技术发展起来的一种通 用工业自动控制装置。 是现代工业自动化的三大支柱 （PLC 、机器人、 CAD/CAM）之一。 可编程控制器定义 Program

3、mable logic controller (PLC) Programmable controller (PC) Personal Computer (PC) IEC国际电工委员会（1987）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储器，用来在其内部执行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟 式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其 有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩 充其功能的原则而设计。 1.2.1 可编程控制器的特点 可靠性高、抗干扰能力强 适应

4、工业现场的恶劣环境 2) 编程简单、使用方便 梯形图编程 3) 采用模块化结构，组合灵活、使用方便 4）功能完善、通用性强 5）设计安装简单、维护方便 6）体积小、重量轻、能耗低 1.2 可编程控制器的特点、分类 1.2.2 可编程序控制器的分类(见表1-1） 1） 按I/O点数可以分为： 小型：256点以下 中型：2562048点 大型：2048点以上 一般PLC功能的强弱与其I/O点数的多少是相互关联 的，即PLC的功能越强，其可配置的I/O点数越多。 2） 按结构形式分类： 整体式：电源、CPU 、I/O接口等部件集中装在一个机 箱内，小型PLC采用。 模块式：电源模块、CPU模块、I/

5、O模块等 扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，以扫描1K步用户程序所需的时 间来衡量。 1.3 可编程控制器的应用领域和发展趋势 1.3.1 可编程控制器的应用领域 1）开关量逻辑控制： PLC最早最基本的应用。利用PLC最基本的逻 辑运算、 定时、 计数等功能实现逻辑控制，可取代传统的继电器控 制，用于单机控制、生产自动线控制。 2）运动控制：拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制 模块，对各种机床进行控制。 3）模拟量控制：PLC中配置有A/D 、 D/A转换模块。 4）过程控制：PID控制模块，可构成闭环过程控制。 5）数据处理：数学运算、数据传输、数据转换、数据通讯等。 6）

6、通信联网：现代PLC 具有通信功能，可对远程I/O进行控制，又能 实现PLC与PLC，PLC与计算机之间的通讯，方便地进行分布式控制 。 1.3.2 发展趋势 1）向高速度、大容量的方向发展 2）向超大型、超小型两个方向发展 3) 大力开发智能模块，加强通讯联网能力 1.4 可编程控制器的基本组成及工作原理 1.4.1 可编程序控制器的基本组成 PLC是一种以微处理器为核心的、用于控制的特殊计算机，PLC的基 本组成与一般的微机系统类似。 PLC硬件主要由中央处理器CPU、存贮器、输入单元、输出单元、通 讯接口、扩展接口、电源等部分组成。 用户程序存储器 RAM 系统程序存储器 中央处理单元C

7、PU 电源 输 入 单 元 输 出 单 元 编程器 PLC 按钮 继电器触点 行程开关 接触器线圈 电磁阀线圈 指示灯 图1.1 PLC组成框图 1）中央处理单元（CPU） CPU是PLC的核心，有三类：通用微处理器（如80386），单片微处 理器（如8031）和位片式微处理器（如AMD29W）。小型PLC采用8 位、16位通用微处理器或单片微处理器作为CPU；中型采用16位、32 位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC采用高速位片式微处理器 ，灵活性强、 速度快、 效率高。 CPU作用：接受、存储用户程序。以扫描方式接受来自输入单 元的数据和状态信息，并存入相应的数据存储区。执行监控程序和

8、 用户程序。完成数据和信息的逻辑处理，产生相应的内部控制信号， 完成用户指令规定的各种操作。响应外部设备（如编程器）的请求 。 2）存储器 系统存储器（ROM 、 EPROM）：存放系统管理程序，用户不能访 问和修改这部分存储器的内容。 用户存储器（RAM）：存放编制的应用程序和工作数据状态。 3）输入输出单元 PLC的控制对象是工业生产过程，外部输入设备和输出设备所需的 信号电平各种各样，而PLC内部CPU处理的信号只能是标准电平，需 要I/O模块作为CPU与工业生产现场的桥梁，进行信号电平的转换。 4）通讯接口 通讯接口多采用RS232等串行通讯接口，用以连接监视器、打印机 、计算机等设备

9、。 5）智能接口模块 是一个独立的计算机系统，通过总线与PLC相连。有高速计数模块 ，运动控制模块等。 6）编程装置 编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC 内部状态和参数，与PLC进行人机对话。有三类： 简易编程器：可以直接与PLC的专用插座相连，或通过电缆与PLC 相连。用助记符指令编程，只能联机编程。 图形编程器：可用梯形图或助记符指令编程，可联机或脱机编程 。价格高。 通用计算机编程：现趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置 ，用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置。 7）电源 PLC配有开关电源，以供内部电路使用。其稳定性好，抗干扰能力强。 1

10、.4.2 可编程序控制器的工作原理 计算机：扫描工作方式和中断工作方式 PLC用扫描工作方式执行用户程序：扫描从第一条程序开始，在无中 断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程 序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始地重复运 行。 扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序运行、输出刷新。 1）输入采样 按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输 入映像寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。 2）程序运行 PLC对程序顺序进行扫描执行，并分别从输入映像寄 存器、输出映像寄存器及辅助继电器中获取所需的数据进行运算处 理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像

11、寄存器中保 存。 3）输出刷新 当所有程序执行完毕后，PLC将输出映像寄存器中的 内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。 输 入 映 像 寄 存 器 输 出 锁 存 器 执行用户程序 X0 X1 Xn 输 入 端 子 输 出 映 像 寄 存 器 Y0X0 Y1 X1 输 出 端 子 Y0 Y1 Yn 程序运行输出刷新输入采样 图1.2 PLC扫描过程示意图 1.5 可编程控制器的编程语言 1）梯形图编程语言 类似于电气控制系统中继电器控制电路图。不同处在： 继电器控制原理图使用的是硬继电器和定时器，靠硬件 连接组成控制电路。而PLC的梯形图使用的是软继电器 、定时/计数器，靠软件来实现控

12、制。修改灵活。 2）语句表语言 是PLC的命令语句表达式，与计算机汇编语言相类似。 3）逻辑图语言 类似于数字逻辑电路结构的编程语言。 4）顺序功能图编程语言 常用来编制顺序控制类程序 5）高级语言 如BASIC语言、 C语言、 PASCAL语言等，使PLC各 项功能更好发挥。 1.6 可编程控制器与其他控制器的比较 1）可编程控制器与继电器控制系统的比较 传统的继电接触器控制系统是用分离的元器件连接而成的硬接线系 统。当控制现场的输入元件（如开关）的状态发生变化时，硬接线 系统产生输出信号，控制输出执行元件（如继电器）来控制。而 PLC把继电接触器线路所示的硬接线系统内的控制、运算关系编程

13、可执行的用户程序，通过执行改用户程序来完成控制任务。 2）可编程控制器与微机（MC）控制系统的比较 PLC结构简单，价格低，但数据处理能力不如微机。微机使用环境 要求较高。 3）可编程控制器与单片机控制的比较 单片机具有结构简单、使用方便、价格较低、通用性强等优点，一 般用于数据采集和工业控制，但不易掌握。PLC在数据采集和处理 方面不如单片机。 1.7 1.7 可编程序控制器的品种可编程序控制器的品种 ( (表表1-21-2） PLC的产品可按地域分成三大流派：美国产品、欧洲产品和日本产品 A. 美国PLC产品 A-B公司是美国最大的PLC制造商，其产品约占美国PLC产品的一半 。 PLC4

14、M 美国通用电器公司：代表产品是小型机，GE系列 莫迪康公司有M84系列PLC B. 欧洲PLC产品 德国西门子：主要是SIMATIC S5、S7系列 ，在大中型PLC产品领 域与美国A-B公司齐名 C. 日本PLC产品 日本的PLC技术由美国引进，小型PLC最具特色。 三菱：FX1、FX2系列 欧姆龙：C系列 松下电工：FP系列 第二章第二章 继电接触器控制线路继电接触器控制线路 2.1 继电接触器控制系统定义 2.2 常用控制电器 2.3 常用继电器控制线路 2. 1 2. 1 继电接触器控制系统定义继电接触器控制系统定义（现代控制理论）（现代控制理论） 继电接触器控制系统是由继电器、接触

15、器、按钮、开 关等常用控制电器组成，按一定规律自动进行工作的系统 。系统由输入环节、控制环节、执行环节、被控制对象组 成。 输 入 环 节 执 行 环 节 硬接线系统 按钮 继电器触点 行程开关 接触器线圈 电磁阀线圈 指示灯 中 间 控 制 环 节 图2.1 继电器控制系统 输入环节：由按钮、主令控制器、传感器等组成； 控制环节：对各种信号、动作、被控制对象、工作程序 之间关系进行逻辑运算和控制； 执行环节：直接控制被控制对象动作和工作的部分，主 要由接触器、电磁阀等； 被控制对象：它是带动生产机械运动的部分，如电动机 、液压缸、电磁铁、电加热器、指示灯等。 可编程控制器出现之前，继电接触器控制系统是工 业控制的主流。 输 入 环 节 执 行 环 节 按钮 继电器触点 行程开关 接触器线圈 电磁阀线圈 指示灯 中 间 控 制 环 节 2.2.1 接触器 接触器是用来接通或断开电动机或其他负载主电路的一种 控制元件。分为直流接触器和交流接触器。 2. 2 2. 2 常用控制电器常用控制电器 2.2.1.1 接触器工作原理 接触器主要由以下几部分组成。 ）电磁机构：由电磁线圈、静铁心 、衔铁组成。（U和E型）。 短路环（铁心端嵌入的铜环），消 除振动。 交流接触