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1、第页 第页 概述. 一、可编程控制器的产生及定义. 二、可编程控制器的分类及特点. 三、可编程控制器的应用. 四、PLC 控制系统的分类. 可编程控制器原理. .1 LC 的组成与基本结构. 第三章 SIMATIC S7-300 PLC 系统特性及硬件构成. 用户程序由组织块(OB)、功能块(FB,FC)、数据块(DB)构成. 第四章 编程语言. 概述概述 一、可编程控制器的产生及定义一、可编程控制器的产生及定义 年美国数字设备公司（DEC）研制出世界第一台可编程控制器， 并成功地应用在美国通用汽车公司 （GM） 的生产线上。 但当时只能进行逻辑运算， 故称为可编程逻辑控制器，简称 PLC（p
2、rogrammable logic controller） 。 70 年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使 PLC 从开关 量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域， 真正成为一种电子计算机工业 控制装置， 故称为可编程控制器， 简称 PC（programmable controller） 。 但由于 PC 容易与个人计算机（personal computer）相混淆，故人们仍习惯地用 PLC 作为可 编程控制器的缩写。 1985 年国际电工委员会（IEC）对 PLC 的定义如下：可编程控制器是一种 进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它 采用了
3、可以编程序的存储器， 用来在其内部存储执行逻辑运算、 顺序控制、 定时、 计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类 型机械的生产过程。 PLC 是由继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、顺序控制方 面具有一定优势。继电器在控制系统中主要起两种作用：（1）逻辑运算（2）弱 电控制强电。 PLC 是集自动控制技术、计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控 制装置，已跃居工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。 二、可编程控制器的分类及特点二、可编程控制器的分类及特点 （一）分类 （）从组成结构形式分 一体化整体式 模块式结构化 （）按
4、点数及内存容量分 第页 第页 超小型C 小型 中型 大型 超大型 （3）按输出形式分 继电器输出 为有触点输出方式，适用于低频大功率直流或交流负载 晶体管输出 为无触点输出方式，适用于高频小功率直流负载 第页 第页 晶闸管输出 为无触点输出方式，适用于高速大功率交流负载 （二）特点 可靠性高、抗干扰能力强 编程简单、使用方便 设计、安装容易，维护工作量少 功能完善、通用性好，可实现三电一体化 PLC 将电控 （逻辑控制） 、 电仪 （过程控制） 和电结 （运动控制） 这三电集于一体。 体积小、能耗低 性能价格比高 三、可编程控制器的应用三、可编程控制器的应用 开关量的逻辑控制 位置控制 过程控
5、制 数据处理 通信联网 的应用 第页 第页 四、PLC 控制系统的分类四、PLC 控制系统的分类 （一） 、集中式控制系统 集中式控制系统是用一个 PLC 控制一台或多个被控设备。主要用于输入、输出 点数较少，各被控设备所处的位置比较近，且相互间的动作有一定联系的场合。 其特点是控制结构简单。 （二） 、远程式控制系统 远程式控制系统是指控制单元远离控制现场， PLC 通过通信电缆与被控设备进行 信息传递。该系统一般用于被控设备十分分散，或工作环境比较恶劣的场合。其 特点是需要采用远程通信模块，提高了系统的成本和复杂性。 （三）分布式控制系统 分布式控制系统即采用几台小型 PLC 分别独立控制
6、某些被控设备，然后再用通 信线将几台 PLC 连接起来，并用上位机进行管理。该系统多用于有多台被控设 备的大型控制系统，其各被控设备之间有数据信息传送的场合。其特点是系统灵 活性强、 控制范围大， 但需要增加用于通信的硬件和软件， 系统的复杂性也更大。 第页 第页 可编程控制器原理可编程控制器原理 .1 LC 的组成与基本结构.1 LC 的组成与基本结构 .1.1 的基本组成 主要由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中 是的核心，部件是连接现场设备与之间的接口电路， 通信接口用于与编程器和上位机连接。对于整体式，所有部件都装在同一 机壳内；对于模块式，各功能部件独立封装，
7、称为模块或模板，各模块通 过总线连接，安装在机架或导轨上。不同厂商生产的不同系列产品在每个机架上 可插放的模块数是不同的，一般为块。可扩展的机架数也不同，一般为 个机架。基本机架与扩展机架之间的距离不宜太长，一般不超过M.。 第页 第页 2.1.2 各组成部分 1、中央处理单元 通过输入装置读入外设的状态，由用户程序去处理，并根据处理结果通过 输出装置去控制外设。 一般的中型可编程控制器多为双微处理器系统， 一个是字处理器， 它是主处理器， 由它处理字节操作指令，控制系统总线，内部计数器，内部定时器，监视扫描时 间，统一管理编程接口，同时协调位处理器及输入输出。另一个为位处理器，也 称布尔处理
8、器，它是从处理器，它的主要作用是处理位操作指令和在机器操作系 统的管理下实现编程语言向机器语言转换。 处理速度是指执行条基本指令所花费的时间。 2、存储器 存储器主要存放系统程序，用户程序及工作数据。 所用的存储器基本上由，及AM 等 组成。 3、输入输出部件 输入输出部件又称模块。 通过接口可以检测被控对象或被 控生产过程的各种参数， 以这些现场数据作为对控对象进行控制的信息依 据。同时又通过接口将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以 实现控制。 4、编程装置和编程软件 是以顺序执行存储器中的程序来完成其控制功能的。 第页 第页 5、电源部件 的基本工作原理 .2.1 的循环扫描工作过程
9、（一）的循环扫描 的是采用分时操作的原理，每一时刻执行一个操作，随着时间的延 伸一个动作接一个动作顺序地进行，这种分时操作进程称为对程序的扫 描。 的用户程序由若干条指令组成， 指令在存储器中按序号顺序排列。 从第一条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束，然后返回 第一条指令开始新的一轮扫描。 （二）工作过程 1、公共操作 公共操作是在每次扫描程序前进行的自检。 2、数据操作 数据操作也称为状态刷新。它包括两种操作： 采样输入信号，即刷新输入状态表的内容 送出处理结果，即用输出状态表的内容刷新输出电路 3、执行用户程序操作 4、处理外设请求操作 外设的请求命令包括操作人员的介入和
10、硬件设备的中断 .2.2 的滞后现象 造成响应滞后的原因： 扫描方式 电路惯性 输入滤波时间常数和输出继电器触点的机械滞后 与程序设计安排有关 第页 第页 . 的编程语言 .3.1 梯形图编程 （一）PLC 的编程特点 1、程序的执行顺序 两图实现相同的功能。当 IS1 闭合时，1Y1、1Y2 输出。系统上电之后，当 1S1 闭合时， 继电器梯形图中的 1Y1、 1Y2 会同时得电， 若不考虑继电器触点的延时， 则 1Y1、1Y2 会同时输出。但在 PLC 梯形图中，因为 PLC 的程序是顺序扫描执 行的，PLC 的指令按从上向下，从左向右的扫描顺序执行，整个 PLC 的程序不 断循环往复。P
11、LC 的“继电器”的动作顺序由 PLC 的扫描顺序和在梯形图中的 位置决定，因此，当 1S1 闭合时，1Y1 先输出而 1Y2 后输出。即继电器采用并 行的执行方式，而 PLC 则采用串行的执行方式。 第页 第页 2、继电器自身的延时效应 传统的继电器的触点在线圈得电后动作时有一个微小的延时， 并且常开和常闭触 点的动作之间有一微小的时间差。而 PLC 中的继电器都为软继电器，不会有延 时效应，当然，这里忽略了 PLC 的扫描时间。 3、PLC 中的软继电器 每个继电器有无数个常开和常闭触点。 （二）PLC 编程的基本原则 每个梯形图网络由多个梯级组成，每个输出元素可构成一个梯级，每个梯级可由
12、 多个支路组成。梯形图每一行都是从左母线开始，而且输出线圈接在最右边，输 入触点不能放在输出线圈的右边。输出线圈不能直接与左母线连接。多个的输出 线圈可以并联输出。 在一个程序中各输出处同一编号的输出线圈若使用两次称为 “双线圈输出” 。双线圈输出容易引起误动作，禁止使用。梯形图中，外 部输入输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的触点可多次重复使 用。梯形图中串联或并联的触点的个数没有限制，可无限次的使用。在用梯形图 编程时，只有在一个梯级编制完整后才能继续后面的程序编制。梯形图程序运行 第页 第页 时其执行顺序是按从左到右，从上到下的原则。 （二）编程技巧及原则“上重下轻，左重右轻，
13、避免混联” 梯形图应把串联触点较多的电路放在梯形图上方 梯形图应把并联触点较多的电路放在梯形图最左边 为了输入程序方便操作，可以把一些梯形图的形式作适当变换 2.3.2 语句表编程 的语句：操作码操作数 操作码用来指定要执行的功能，告诉该进行什么操作；操作数内包含为执 行该操作所必需的信息，告诉用什么地方的数据来执行此操作。 操作数的分配原则：为了让区别不同的编程元素，每个独立的元素应指定 一个互不重复的地址所指定的地址必须在该型机器允许的范围之内。 2.3.3 其它编程语言 功能图编程高级编程语言（语言Pascal 语言等） 编程语言用户类应用 语句表 （STL） 愿意用类似于机器码语 言编
14、程的用户 程序在运行时间和存贮 空间要求上最优 梯形图 （LAD） 习惯电路图的用户编写逻辑控制程序 功能图 （FBD） 熟悉布尔代数逻辑图的 用户 编写逻辑控制程序 SCL（ 结 构 控制语言） 可 选软件包 用高级语言。如 PASCAL 或 C 语言编程的用户 数据处理任务程序 第页 第页 S7 Graph （顺序控制） 可选软件包 有技术背景， 没有 PLC 编 程经验的用户 以顺序过程的描述很方 便 S7 HiGraph （状态图形） 可选软件包 有技术背景， 没有 PLC 编 程经验的用户 以异步非顺序过程的描 述很方便 CFC（ 连 续 功能图） 可选 软件包 有技术背景， 没有 PL
