电控ch4-1

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1、第四章 可编程序控制器概论 第四章 可编程序控制器概论 4.1 PLC的发展、分类及应用 4.2 结构和工作原理 4.3 技术性能指标 4.4 F1 PLC概述本章主要介绍：PLC的发展、分类及应用、结 构及工作原理、主要技术性能指标、常用编程语言返回总目录第四章 可编程序控制器概论 4.1 PLC的发展、分类及应用 4.1.1 产生 4.1.2 发展 4.1.3 特点 4.1.4 分类 4.1.5 应用 返回本章第四章 可编程序控制器概论 4.1.1 产生 可编程序逻辑控制器PLC产生于1969年，最 初只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要 是用来取代继电接触器控制。 现在所说的可编程序控

2、制器PC（ Programmable Controller）是1980年以来，美 、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器 PLC进一步发展而来。 1985年，国际电工委员会IEC对可编程序控 制器作了如下规定：可编程序控制器是一种数 字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用 而设计。 第四章 可编程序控制器概论 4.1.2 发展 1. 发展及现状 2. 发展趋势 （1）与计算机联系密切 （2）发展多样化 （3）模块化 （4）网络与通信能力增强 （5）多样化与标准化 （6）工业软件发展迅速 第四章 可编程序控制器概论 4.1.3 特点 1. 可靠性高 2. 功能强大 3. 简单方便 第四章 可编

3、程序控制器概论 4.1.4 分类 1. 从结构上 可编程序控制器从结构上可分为整体式 和模块式。 2. 从规模上 按PLC的输入输出点数可分为小型、中 型和大型。 第四章 可编程序控制器概论 4.1.5 应用 1. 工业 1）开关量控制，如逻辑、定时、计数、顺序等； 2）模拟量控制，部分PLC或功能模块具有PID控制 功能，可实现过程控制； 3）监控，用PLC可构成数据采集和处理的监控系 统； 4）建立工业网络，为适应复杂的控制任务且节省 资源，可采用单级网络或多级分布式控制系统。 2. 其他行业 可编程序控制器在其他行业的应用也日益广泛：在 国防和民用，如建筑，环保，家用电器等。返回本节第四

4、章 可编程序控制器概论 4.2 结构和工作原理 4.2.1 结构 4.2.2 工作原理 4.2.3 PLC与其它工 业控制系统的比较返回本章第四章 可编程序控制器概论 4.2.1 结构 PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机 结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设 计的输入输出接口电路等组成。图1.1为一典型 PLC结构简图。图4.1 结构简图第四章 可编程序控制器概论 1. 中央处理单元 中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄 存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 CPU的主要功能： 1）从存储器中读取指令 2）执行指令 3）顺序取指令 4）处理中断 2. 存储器 1）只读

5、存储器 2）随机存储器RAM 第四章 可编程序控制器概论 3. 输入输出单元 （1）输入接口电路 （2）输出接口电路 通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路 的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。图1.2和图 1.3分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图 ，采用的是外接电源。 图1.2描述了一个输入点的接口电路。其输入电路的一次电路 与二次电路用光耦合器相连，当行程开关闭合时，输入电路 和一次电路接通，上面的发光管用于对外显示，同时光耦合 器中的发光管使三极管导通，信号进入内部电路，此输入点 对应的位由0变为1。即输入映像寄存器的对应位由0变为1。第四章

6、可编程序控制器概论 图1.2 直流输入电路图第四章 可编程序控制器概论 图1.3 交流输入电路图返回本节第四章 可编程序控制器概论 4.2.2 工作原理 二、PLC的工作过程一、PLC的等效电路返回本节第四章 可编程序控制器概论 循环扫描 PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程 一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的 通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处 理，其工作过程如图1.4所示。 图1.4中当PLC方式开关置于RUN（运行） 时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP（ 停止）时，不执行后3个阶段，此时可进行通 信处理，如对PLC联机或离线编程。二、 PLC的工作过程第四章 可编程

7、序控制器概论 图1.4 工作原理图第四章 可编程序控制器概论 可编程序控制 器的输入处理 、执行用户程 序和输出处理 过程的原理如 图1.5所示。PLC执行的五个阶段，称为一个扫描周期， PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程， 扫描周而复始地进行。返回本节第四章 可编程序控制器概论 4.2.3 PLC与其它 工业控制系统的比较 一、PLC与继电接触控制系统的比较 二、PLC与微型计算机的比较 三、PLC可靠性高的原因第四章 可编程序控制器概论 1、继电接触控制为全硬件控制；PLC内部大部分采用“软 ”电器、接点等，为全软件控制。 2、继电接触控制系统体积大；PLC控制系统结构紧凑， 体积小

8、。 3、继电接触控制全为机械式触点，动作慢；PLC内部全 为“软接点”，动作快。 4、继电接触控制功能改变，比较麻烦；PLC般仅修改 程序即可。 5、PLC控制系统的设计、施工与调试比继电接触控制系 统周期短。 6、 PLC控制的自检和监控功能比继电接触控制的强。 7、 PLC的运用范围比继电接触控制的广泛。 8、可靠性比继电接触控制的高。一、PLC与继电接触控制系统的比较第四章 可编程序控制器概论 二、PLC与微型计算机的比较 PLC随着计算机的发展而发展，PLC实质 就是一台专为工业生产控制设汁的专用计算机， 两者相近又有差别主要差别表现在以下儿个方 面。 1、PLC输入输出接口较多，便于

9、多路多点检 测。 2、计算饥使用汇编诺言或其它高级语言编程 ，比PLC编程复杂。 3、PLC可靠性高。 4、PLC技术易学握，使用维护方便。 5、PLC采用扫描方式进行工作，加之其它 些原因输入输出响应比计算机慢。 6、此外PLC体积小，调试周期短。第四章 可编程序控制器概论 三、PLC可靠性高的原因 1、PLC控制功能主要有软件来实现。 2、设置滤波。 3、设有隔离。 4、设置屏蔽。 5、采用模块式结构。 6、设有联锁功能。 7、设置环境检测和诊断电路。 8、电源具有很强的抗电压波动和高频干扰等能力。 9、设置Watchdog电路。 10、PLC以扫描方式工作。返回本节第四章 可编程序控制器

10、概论 4.3 技术性能指标及分类 一、PLC的性能指标 二、PLC的分类 三、编程语言返回本章第四章 可编程序控制器概论 一、PLC的性能指标 1. 编程语言 2.指令系统 3. 输入输出（I/O）点数 4.内部继电器的种类和点数 5. 存储器容量 6. 扫描速度 7. 工作环境 8. 特殊功能返回本节第四章 可编程序控制器概论 二、PLC的分类 (一)按结构形式分类 可分为整体式和模块式两种。 (二)按输入输出点数和存储容量分类 大致可分为大、中、小型三种 (三)按功能分类 按PLC功能强弱来分可大致分为 高、中、低档机三种返回本节第四章 可编程序控制器概论 三、 编程语言 1. 梯形图 2

11、. 助记符编程语言 3. 逻辑功能图 4. 高级语言 返回本节第四章 可编程序控制器概论 4.4 F1 PLC概述 PLC的种类很多，不同厂家生产的PLC机 、大中小型PLC机的结构功能不尽相同，促它 们的基本工作原理大体相同。日本三菱公司生 产的F、F1系列PLC设计合理。结构紧凑， 体积小重量轻，具有很强的抗干扰能力和带 负载能力及优良的性能价格比，在我国是应用 比较多、影响比较广的PLC之一。对学习其它 PLC则可触类旁通，举一反三。 4.4.1 F1 系列PLC的型号、单元和技术特性 4.4.2 输入与输出继电器的编号及功能返回本章第四章 可编程序控制器概论 4.4.1 F1 系列PL

12、C的型号、 单元和技术特性 一、 F1 系列PLC 的型号 二、基本单元和扩展单元及组合 三、输入输出方式第四章 可编程序控制器概论 一、 F1 系列PLC 的型号 例如： F1 20 M R E 20 表示输入输出（I/O）总点数 M 表示本单元的类型：M为基本单元，E 为扩展单元。 R 表示输出类型：R、T、E E 表示电源电压种类：v为100110交流， E为220240v交流，D为24v直流第四章 可编程序控制器概论 二、基本单元和扩展单元及组合 基本单元又称为主机。 扩展单元又叫做扩展机，它没有中央处理 机，不能单独使用。 根据需要，可采用基本单元和扩展单元的 组合构成不同输入输出点

13、数的PLC控制系统 。第四章 可编程序控制器概论 三、输入输出方式（一）输入方式PLC输入方式按输入回路电流来分，有直流输入相交流输入 两种。第四章 可编程序控制器概论 按PLC的输入模块与外部用户设备的接线形式分， 有汇点式输入接线和分隔式输入接线两种基本形式。第四章 可编程序控制器概论 （二）输出方式F1系列PLC输出方 式按负载使用的电源 (即用户电源)来分， 有直流输出、交流输 出和交直流输出三种 方式。按输出开关器件的 种类来分，有晶体 管、晶闸管和继电 器三种输出方式。第四章 可编程序控制器概论 功能的I/O模块，这种模块既有若干个输入 点，又有若干个输出点按输出模块与外部用户输出

14、设备的接线形式分，有汇点 式输出和分隔式输出接线两种基本形式。返回本节第四章 可编程序控制器概论 4.4.2 输入与输出继电器的编号及功能 一、输入继电器编号与功能 二、输出继电器的编号与功能 三、辅助继电器与特殊辅助继电器的编号及功 能 四、定时器T 五、计数器C 六、状态继电器S 七、数据寄存器D 八功能指令线圈第四章 可编程序控制器概论 一、输入继电器编号与功能输入继电器 X 是PLC接受外部设备开关信号的接 口。X 的线圈与PLC的输入端子相连。输入继电器由 外部信号驱动，即由外接开关控制，有许多常开和常 闭“软”触点可在编程时反复使用。第四章 可编程序控制器概论 二、输出继电器的编号

15、与功能输出继电器 Y 是PLC向外部负载传送信号的器件其 输出触点连接到PLC的输出端子上。输出继电器触点的通 和断是由程序执行结果来决定的，它有一对外部输出的常 开触点，有许多常开和常闭“软”触点可在编程时反复使 用。第四章 可编程序控制器概论 三、辅助继电器与 特殊辅助继电器的编号及功能辅助继电器 M ，它必须 PLC中其它器件的触点接 通M的线圈之后触点才 能动作，和继电接触控制 线路中的中间继电器工作 情形相似，供中间转换环 节使用，所以M 有时也叫 做中间继电器 ，但辅助 继电器不能直接驱动负载 ，要驱动外部负载必须通 过输出继电器才行。第四章 可编程序控制器概论 辅助继电器 （一）辅助继电器 可分为通用辅助继电器和保持(保护)辅助继 电器两种. 1、通用辅助继电器 2、保持辅助继电器（机内锂电池供电） （二）特殊辅助继电器 特殊辅助继电器有时也称为专用辅助继电器 1、M70 运行监视继电器 2、M