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1、维修电工高级技师培训之可编程控制器一、可编程控制器的一、可编程控制器的定义定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的可编程序控制器是一种数字运算操作的电子电子 系统系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可 编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算编程序的存储器，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、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，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型的机械或生产过程。定义强调了定义强调了PLCPLC是：是：1
2、1 数字运算操作的电子系统数字运算操作的电子系统也是一种计算机也是一种计算机2 2 专为在工业环境下应用而设计专为在工业环境下应用而设计3 3 面向用户指令面向用户指令编程方便编程方便4 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作5 5 数字量或模拟量输入输出控制数字量或模拟量输入输出控制6 6 易与控制系统联成一体易与控制系统联成一体7 7 易于扩充易于扩充1.硬件组成输出部件输出部件中央处理单元中央处理单元（CPUCPU） 控制器的核心控制器的核心输入部件输入部件（I/OI/O部件）部件） 连接现场设备与连接现场设备与CPUCPU 之间的接口电路之间的
3、接口电路电源部件电源部件 为为PLCPLC内部电路提供能源内部电路提供能源存储器存储器 存放用户程序和系统程序。存放用户程序和系统程序。编程器编程器 编写PLC用户程序输出部件输出部件中央处理单元中央处理单元（CPUCPU） 控制器的核心控制器的核心输入部件输入部件连接现场设备与连接现场设备与CPUCPU 之间的接口电路之间的接口电路电源部件电源部件 为为PLCPLC内部电路提供能源内部电路提供能源存储器存储器 存放用户程序和系统程序。存放用户程序和系统程序。编程器编程器 编写PLC用户程序二、可编程控制器结构及组成硬件软件CPUCPUI/OI/O接口接口存储器存储器电源电源编程器编程器用户程
4、序用户程序系统程序系统程序2.可编程控制器由哪几部分组成？1）CPUCPU的作用的作用：按系统程序赋予的功能，指挥按系统程序赋予的功能，指挥PLCPLC有条不有条不 紊地进行工作。归纳起来主要有以下五个方面紊地进行工作。归纳起来主要有以下五个方面：（1）接收并存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据接收并存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据（2）诊断电源、诊断电源、PLCPLC内部电路故障和编程中的语法错误等内部电路故障和编程中的语法错误等（3）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据（4）逐条读取并执行存储器中的用户程序，并将运
5、算结果存入逐条读取并执行存储器中的用户程序，并将运算结果存入 存储器中存储器中（5）根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接 口实现控制、制表打印或数据通讯等功能口实现控制、制表打印或数据通讯等功能存储器的作用：存储器的作用：在在PLCPLC中，存储器主要用于存储中，存储器主要用于存储 系统程序、用户系统程序、用户程序、用户数据等程序、用户数据等 存储器的类型：存储器的类型：可读可读/ /写操作的随机存储器写操作的随机存储器RAMRAM只读存储器只读存储器ROMROM、EPROMEPROM和和EEPROMEEPROM2 2）存储器存储
6、器系统程序系统程序: : 系统程序系统程序是完成系统诊断、命令解释、功能子程是完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。能。 系统程序系统程序由由PLCPLC的制造厂家编写的，在的制造厂家编写的，在PLCPLC使用过使用过程中不会变动，它和程中不会变动，它和PLCPLC的硬件组成有关，它关系到的硬件组成有关，它关系到PLCPLC的性能。的性能。系统程序系统程序 由制造厂家直接固化在只读存储器由制造厂家直接固化在只读存储器ROMROM、或或EPROMEPROM中，用户不能访问和修改。中，用户不能访问和修改。用户
7、程序:用户程序用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制的应用程序。它是由求而编制的应用程序。它是由PLCPLC控制对象的要求而控制对象的要求而定的。定的。为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于于CMOSCMOS静态静态RAMRAM中，用锂电池作为后备电源，以保证中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAMRAM中程序的中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在其固化在EPROM
8、EPROM中，现在有许多中，现在有许多PLCPLC直接采用直接采用EEPROMEEPROM作作为用户存储器。为用户存储器。 输入输入/ /输出接口输出接口通常也称通常也称I / O I / O 单元或单元或I / O I / O 模块模块，是是PLCPLC与工业生产现场之间的连接通道。与工业生产现场之间的连接通道。I / O I / O 接口的作用：接口的作用：电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而所需的信号电平是多种多样的，而PLCPLC内部内部CPUCPU的处理的处理的信号是标准电平信号。的信号是标准电平信号。光电隔离
9、和滤波功能，以提高光电隔离和滤波功能，以提高PLCPLC的抗干扰能力的抗干扰能力通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护3 3）I/OI/O接口模块接口模块输入接口模块电路输入接口模块电路关量输入接口电路关量输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号控制信号转换成转换成CPUCPU所能接受和处理的所能接受和处理的数字信号数字信号。开关量输出接口电路开关量输出接口电路继电器输出接口继电器输出接口：（有触点输出方式）响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流
10、负载响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流负载 ，在输，在输出量变化不频繁时使用。出量变化不频繁时使用。晶体管输出接口晶体管输出接口：（无触点输出方式）响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载，适用响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载，适用于输出量变化快的场合。于输出量变化快的场合。晶闸管输出接口晶闸管输出接口：（无触点输出方式）响应速度快、动作频率高，响应速度快、动作频率高， 只能用于驱动交流负载，适只能用于驱动交流负载，适用于输出量变化快的场合。用于输出量变化快的场合。继电器输出接口电路晶体管输出接口电路晶闸管输出接口电路模拟量接口电路模拟量接口电路（1 1）模拟量输入接口模
11、拟量输入接口：把现场连续变化的模拟量把现场连续变化的模拟量 标准信号转换成适合标准信号转换成适合PLCPLC内部处理的有若干位二进制内部处理的有若干位二进制 数字表示的信号标准的模拟量信号：数字表示的信号标准的模拟量信号： 电流信号：电流信号： 420mA420mA 电压信号：电压信号：110V110V （2 2）模拟量输出接口模拟量输出接口：将将PLCPLC运算处理的若干位运算处理的若干位 数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足 生产过程现场连续控制的要求信号生产过程现场连续控制的要求信号 （3 3）智能输入输出接口智能输入输出接口：自带自带
12、CPUCPU，由专门的处，由专门的处 理能力，与主理能力，与主CPUCPU配合共同完成控制任务，可减轻主配合共同完成控制任务，可减轻主 CPUCPU工作负担，又可提高系统的工作效率工作负担，又可提高系统的工作效率PLCPLC的电源的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满是指将外部输入的交流电处理后转换成满足足PLCPLC的的CPUCPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。许多直流电源电路或电源模块。许多PLCPLC的直流电源采用直流开关的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而稳压电源，不
13、仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备（传感器）提供标准电源。且还可为输入设备（传感器）提供标准电源。 4）PLC的电源模块5 5）编程器）编程器编程器的作用编程器的作用：是编辑、调试、输入用户程序，也可在线是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控监控PLCPLC内部状态和参数，与内部状态和参数，与PLCPLC进行人机对话。它是开发进行人机对话。它是开发、应用、维护、应用、维护PLCPLC不可缺少的设备。不可缺少的设备。简易编程器简易编程器专用编程器专用编程器编程器编程器 智能编程器智能编程器 通用编程系统：通用编程系统：PCPC上配专用编程软件包上配专用编程软件包3.PLC
14、的应用领域目前，目前，PLCPLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化在国内外已广泛应用冶金、石油、化 工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及 文化娱乐等各行各业，随着文化娱乐等各行各业，随着PLCPLC性能价格比的不断提性能价格比的不断提 高，其应用领域不断扩大。高，其应用领域不断扩大。从从PLCPLC应用类型看，大致可归纳为以下几个方面：应用类型看，大致可归纳为以下几个方面：开关量逻辑控制开关量逻辑控制 运动控制运动控制 过程控制（过程控制（PIDPID闭环控制闭环控制 ）数据处理数据处理 通信联网（构成通信联网（构成DCSDCS、FCSFCS
15、系统系统） 6.FX6.FX2N 2N PLCPLC外观构成外观构成整体式整体式PLC PLC ：电源、：电源、CPUCPU中央处理系统、中央处理系统、I/OI/O 接口都集成在一个机壳内。如接口都集成在一个机壳内。如FX2NFX2N系列。系列。结构形式结构形式 分为分为 整体式，模块式整体式，模块式模块式模块式PLC PLC ：各种模块相互独立，并安装在：各种模块相互独立，并安装在 固定的机架（导轨）上，构成一个完整的固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLCPLC应应用系统。如：用系统。如：西门子西门子S7-300S7-300、S7-400S7-400系列系列。PS (电源模块)CPU IM (接口模块)SM:DISM:DOSM:AISM:AOCP: - 点-到-点 - PROFIBUS - 工业以太网二、可编程序控制器的工作原理及编程语言检查检查CPUCPU等内部硬件，对监视定时器（等内部硬件，对监视定时器（ WDTWDT）复位以及其它工作复位以及其它工作 与其它智能装置（如编程器、计算与其它智能装置（如编程器、计算 机等）实现通信机等）实现通信 按顺序对所有输入端的状态进行采按顺序对所有输入端的状态进行采 样，并存入相应寄存器样，并存入相应寄存器对用户程序扫描执行对用户程序扫描执行 ，
