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1、 GE Fanuc Automation日本OMRON公司 C200HG德国SIEMENS S7-300 德国SIEMENS S7-400控制系统装置传感器执行器信息命令人类计算机装置来之传感器的信号信息命令去执行器的信号一、PLC是什么？ 二、PLC何处来，往哪去？ 三、 PLC的构成 四、 PLC工作方式第一部分. 关于PLC的几个基本问题v什么是PLC？可编程控制器的定义 是一种工业控制装置 是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的 ，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术 、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装 置。v通用叫法 中文名称为可编程控制器； 英文名称为P
2、rogrammable Logic Controller，简称PLC 。一、PC是什么？二、PC何处来，往哪去？ 继电器控制系统的明显缺点： 体积大，可靠性低，查找故障困难， 特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以 接线复杂，对生产工艺变化的适应性差。 继电器控制系统的优点： 简单易懂、操作方便、价格便宜 计算机系统的优点： 功能完备、灵活性、通用性好PLC控制系统的产生: 70年代以前的控制系统 继电器控制系统 将继电器,定时器, 接 触器, 按一定的逻辑关系连接起来, 组成 控制系统二、PC何处来，往哪去？用户对控制系统的要求: 现场可修改控制逻辑(编程) 维修方便, 采用模块化结构,
3、即插件式 可靠性高 体积小 方便系统的升级和扩展 可以存储用户程序 具有数据通讯功能二、PC何处来，往哪去？二、PC何处来，往哪去？ 1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM公司） 提出设想。（GM10条） 1969年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台PLC，型号 为PDP-14。 第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是 ：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器； 第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处 理器，存储器采用EPROM ； 第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位 和16位微处理器，有些还采用多微
4、处理器结构，存储器采用 EPROM、EAROM、CMOSRAM等 ； 第四代：80年代中期到90年代中期。PLC全面使用8位、16位 微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1us/步 ； 第五代：90年代中期至今。PLC使用16位和32位的微处理器芯 片，有的已使用RISC芯片。 二、PC何处来，往哪去？ 1向高速度、大存储容量方向发展 CPU处理速度进一步加快 =使用64bit RISC芯片， 多CPU并行、分时、分任务处理， 这样可使速度达到ns级。大中型PC的扫描速度可达0.2ms/K步左右。 例如: GE公司90系列331、771等为0.4msK步， 欧姆龙公司C1000H、C2000
5、H为0.4msK步， 三菱公司A3N、A3H为0.2msK步，A3A高达 0.15msK步， 二、PC何处来，往哪去？CPU处理速度进一步加快 存储容量进一步扩大 目前大型PLC是几百K字节，最高可达几兆字 节 例如: A-B公司PLC-3的程序存储容量为2M字节，西 门子公司的S5-155U为2M字节 二、PC何处来，往哪去？CPU处理速度进一步加快 存储容量进一步扩大 2控制系统将分散化 分散控制、集中管理的原则。 3可靠性进一步提高 随着PLC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步 提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。 4控制与管理功能一体化 PC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信
6、技术 和图形显示技术，使PLC系统的生产控制功能和信息 管理功能融为一体。 PLC与“继电器” 从实现技术的角度看PLC本身是一种计算机微 处理器系统。 从PLC产生的背景看，PLC与继电器、接触器有 着极深的历史渊源。 一个逻辑控制系统包括三个部分：输入、逻辑 运算部分与输出部分。继电器逻辑依靠触点、 线包之间的关系来实现逻辑功能。而PLC采用 计算机软件来处理逻辑关系。 PLC所使用的梯形图语言是一种模仿继电器连 接关系与动作行为的语言。三、 PLC的构成 PLC的基本组成为适应工业过程现场输入/输出信号的匹 配，PLC配置了各种类型的输入/输出模 块单元： 1、 开关量输入单元：把现场各
7、种开关 信号变成PLC内部处理的标准信号。分 为直流输入单元和交流输入单元，分别 如图1和图2所示。输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管发光二极管直流电源输入端子+PLCXn+24V 发光二极管图12. 开关量输出单元：它的作用是把PLC的内部信号转换成现场执 行机构的各种开关信号。按照现场执行机构使用 的电源类型的不同，开关量输出单元可分为: 晶体管输出方式 用于直流输出负载 双相晶闸管输出方式 用于交流输出负载 继电器触点输出方式 即可用于直流、又可交流特别应指出的是，由于继电器模式具有实际断点，可 以从物理上切断所控制的回路，同时这种模式既适合于直 流情况又适合于
8、交流情况，因此这种模式在开关频率不太 高的情况下是首选的输出控制方案。下图给出了这种输出 方案的原理图。继电器模式输出单元3. 模拟量输入单元模拟量输入在过程控制中的应用很广，如常用的温度、压力、速度、流量、酸碱度、位移的各种工业检测都是对应于电压、电流的模拟量值，再通过一定运算 (PID)后，控制生产过程达到一定的目的。模拟量输入电平大多是从传感器通过变换后得到的，模拟量的输入信 号为420 mA的电流信号或15 V、-1010 V、010 V的直流电压信号。模拟量输入单元的作用是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成PLC内部处理的、由若干位表示的数字信号。模拟量输入单元一般由滤波、A/D转
9、换器、光耦合器隔离等部分组成。4. 模拟量输出单元 作用是把PLC运算处理后的若干位数字量信号转 换成相应的模拟量信号然后输出，以满足生产过 程现场连续信号的控制要求。模拟量输出单元一 般由光耦合器隔离、D/A转换器和信号转换等部 分组成。 模拟量输出模块是将中央处理器的二进制数字信 号转换成420 mA的电流输出信号或010 V、 15 V的电压输出信号，以提供给执行机构。因 此模拟量输出模块又叫D/A转换输出模块。模拟量输入模块：模拟量输入模块 又叫A/D模块。 A/D模块把模拟信号转换成数 字信号。 转换速度和分辨率是 A/D模块的重要指标。 模拟量输出模块：模拟量输出模 块又叫D/A模
10、块。D/A模块把数字信号转换 成模拟信号。数字量 的位数和转换速度是 D/A模块的重要指标。I1 I2 I3 I4 I5 I6Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q60 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0CPU输出地址%Q输入地址%IQ1 ( )Q2 ( )I1I1I2Q2用户程序数据储存 (%M,%R,.)I1 I2I3I4I5I6I7I8COM输入模块输出模块Q1 Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8COM123输入扫描执行 程序输出刷新通讯服务123四、 PLC工作方式四、 PLC工作方式PLC 的工作状态：运行状态 (RUN):输入处理执行程序输出处理内部处理通讯处理停止状态(STOP):内部
11、处理通讯处理PLC 的工作特点输入信号集中批量处理输 出信号集中批量处理程序 集中执行PLC 的工作过程扫描工作方式T = 公共部分扫描时间+外设扫描时间+用户程序执行时间+ I0扫描时间PLC的扫描周期 T= 输入延迟时间+扫描周期+输出延迟时间+输出时间PLC的I0响应时间第二部分. PLC的使用 一、 PLC的硬件配置 二、 PLC的编程资源 三、 PLC的软件编程一、 PLC的硬件配置PLC的配置可分为三种：基本配置、近程扩展配置 和远程扩展配置。 1、可编程序控制器的基本配置 整体式PLC的基本配置具有整体式结构的可编程序控制器的配置是由 基本单元自身构成。这类可编程序控制器的编址一
12、 般在基本单元上都已给出。 例如：OMRON公司的C60P基本单元含32点输入 和28点输出，编址是以字(16位)为单位连续的。其 地址的表示分两部分，第一部分为通道号，第二部 分为位号。地址0012表示第0通道的第12位。输入信号的编址： 0000、0001、 0014、0015 0100、0101、 0114、0115 输出信号的编址： 0500、0501、 0511 0600、0601、 0614、0615一、 PLC的硬件配置叠装式PLC的基本配置具有叠装式结构的可编程序控制器的配置与整体 式结构的可编程序控制器的基本配置是相同的。 例如SIEMENS公司的S7200可编程序控制器的
13、CPU224的基本单元内含14点DC输入和10点DC输 出，编址是以字节(8位)为单位连续的。其地址的 表示分两部分，第一部分为字节号，第二部分为位 号。地址I0.6表示输入第0个字节的第0位。 输入信号的编址： I0.0、I0.1、I0.6、I0.7 I1.0、I1.1、I1.5 输出信号的编址： Q0.0、Q0.1、Q0.6、Q0.7 Q1.0、Q1.1组合式PLC的基本配置例如，OMRON公司C200H 采用8个I/O插槽底板 构成基本配置。 输入输出信号编址： 00000、00001、 00014、00015 00700、00701、 00714、00715S7-300模块地址的确定根
14、据机架上模块的类型，地址可以为输入(I) 或输出(O)。数字I/O模块每个槽划分为4 B(等于32 个I/O点)。模拟I/O模块每个槽划分为16 B(等于8个 模拟量通道)，每个模拟量输入通道或输出通道的 地址总是一个字地址。0机架的第一个信号模块槽(4号槽)的地址为0.03.7，一个16点的输入模块只占用地址0.01.7，地址2.03.7未用。数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部分组成。例如：I 1.2 输入 字节地址 位地址 2、可编程序控制器的近程扩展配置 整体式结构PLC的近程扩展配置：以西门子的S7 200为例具有整体式结构的可编程序控制器的配置是由 一个基本单元和多个
15、扩展单元构成。如果控制点数 不符合需要，可再接一个或多个扩展单元，直到满 足要求为止。这类可编程序控件器的编址一般在基 本单元上都已给出，其扩展单元的编址的通道号（ 有的可编程序控制器指的是字节号）与基本单元连 续。各类主机可带扩展模块的数量是不同的。CPU221模块不允许带扩展模块；CPU222模块最多可带2个扩展模块；CPU224模块、CPU226模块、CPU226XM模 块最多可带7个扩展模块，且7个扩展模块中最多 只能带2个智能扩展模块。 （STEP7 MICRO WIN） 组合式结构PLC的近程扩展配置：以OMRON的 CH200为例具有组合式结构可编能序控制器的近程扩配置 可以由主
16、机（基本单元）和一台或多台扩展机组成 。主机下面依次为号扩展机、号扩展机等等。 OMRON公司C200H可编程序 控制器 主机能带个扩展机 ，其编址方法是主机的 I/O 通道号从000到009通道，号 扩展的I/O 通道号从010到019 通道，号扩展机的I/O通 道 号从020到029通道。3. 可编程序控制器的远程扩展配置当有部分现场信号相对集中，而又与其他现场 信号相距较远时，可采用远程扩展方式。远程扩展 机主要用于扩大控制距离。I/O模块和部分功能模 块可在远程扩展机上使用。在远程方式下，远程 I/O模块作为远程主站可安装在主机及其近程扩展 机上，远程扩展机作为远程从站安装在现场。二、 PLC的编程资源 S7-200按照I/O
