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1、GMKB1,第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理,第一节 PLC的产生和发展 第二节 PLC的一般结构和基本工作原理 第三节 PLC的分类、技术性能指标及应用场合 第四节 PLC的应用设计步骤 第五节 可编程序控制器应用程序的设计方法,GMKB1,第一节 PLC的产生和发展,一、PLC的产生和特点 二、PLC的国内外现状及发展动向,GMKB1,一、PLC的产生和特点,(一)PLC的软件简单易学、使用维护方便 (二)PLC集三电于一体 (三)可靠性高、抗干扰能力强 (四)PLC网络的性能价格比高,GMKB1,(一)PLC的软件简单易学、使用维护方便,1)软件简单易学。 2)硬件配置方便
2、。 3)安装方便。 4)使用方便。 5)维护方便。,GMKB1,(三)可靠性高、抗干扰能力强,1)输入输出电路采用了光电耦合电路进行光电隔离。 2)PLC内部电路采用了滤波电路，有效抑制了高频干扰信号。 3)对PLC的内部电源采取了屏蔽、稳压、保护等措施。 4)设置了连锁、环境检测与诊断、Watchdog等电路。 5)利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测。 6)对用户程序及动态工作数据进行电池备份。 7)采用了密封、防尘、抗振的PLC外壳封装结构。 8)以集成电路为基本条件，内部处理过程不依赖于机械接点。,GMKB1,二、PLC的国内外现状及发展动向,1)1969年至今，
3、可编程序控制器已经历四代。 2)目前我国每年引进PLC产品价值约5500万美元，其中美国产品2000万美元，西门子2500万美元，日本产品1000万美元。 3)随着PLC的发展，至今可编程序控制器已形成三大流派，自1969年美国DEC公司生产世界第一台PLC至今已发展成具有100多生产厂家，200多种PLC产品。 4)综上所述，企图学通一种PLC，就一通百通，显然这是不可能的。,GMKB1,第二节 PLC的一般结构和基本工作原理,一、PLC的一般结构 二、PLC的基本工作原理,GMKB1,一、PLC的一般结构,(一)中央处理机 (二)电源部件 (三)输入、输出部分,GMKB1,图1-1 PLC
4、结构示意图,GMKB1,图1-2 PLC逻辑结构示意图,GMKB1,(一)中央处理机,1.中央处理器(CPU) 中央处理器(CPU)一般由控制电路、运算器和寄存器组成，这些电路一般都集成在一芯片上。 2.存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息。,GMKB1,1.中央处理器(CPU),1)从存储器中读取指令。 2)执行指令。 3)准备取下一条指令。 4)处理中断。,GMKB1,2.存储器,1)只读存储器ROM。 检查程序。PLC加电后，首先由程序检查PLC各部件操作是否正常，并将检查的结果显示给操作人员。 翻译程序。将用户键入的控制程序变换成
5、由微电脑指令组成的程序，然后再执行，还可以对用户程序进行语法检查。 监控程序。相当于总控程序。根据用户的需要调用相应的内部程序，例如用编程器选择PROGRAM程序工作方式，则总控程序就调用“键盘输入处理程序”，将用户键入的程序送到RAM中。若用编程器选择RUN运行工作方式，则总控程序将启动程序。,GMKB1,2)随机存储器RAM。 用户程序。选择PROGRAM编程工作方式时，用编程器或计算机键盘键入的程序经过预处理后，存放在RAM的低地址区。 逻辑变量。在RAM中若干个存储单元用来存放逻辑变量，用PLC的术语来说这些逻辑变量就是指输入、输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器、定时器、移位继电器
6、等。,GMKB1, 供内部程序使用的工作单元。不同型号的PLC存储器的容量是不相同的，在技术说明书中，一般都给出与用户编程和使用有关的指标，如输入、输出继电器的数量；保持继电器数量；内辅继电器数量；定时器和计数器的数量；允许用户程序的最大长度(一般给出允许的最多指令字)等。这些指标都间接地反映了RAM的容量，而ROM的容量与PLC的复杂程度有关。,GMKB1,(三)输入、输出部分,1.输入接口电路 现场输入接口电路一般由光电耦合电路和微电脑输入接口电路组成。 2.输出接口电路 它一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成。,GMKB1,1.输入接口电路,1)光电耦合电路。 2)微电脑的输入接口
7、电路。,GMKB1,二、PLC的基本工作原理,1)每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。 2)PLC检查是否有与编程器和计算机的通信请求，若有则进行相应处理，如接收由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器进行显示。 3)PLC的中央处理器对各个输入端进行扫描，将输入端的状态送到输入状态寄存器中，这就是输入采样阶段。 4)中央处理器CPU将指令逐条调出并执行，以对输入和原输出状态(这些状态统称为数据)进行“处理”，即按程序对数据进行逻辑、算术运算，再将正确的结果送到输出状态寄存器中，这就是程序执行阶段。,GMKB1,二、PLC的基本工作原理,5)
8、当所有的指令执行完毕时，集中把输出状态寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备，这就是输出刷新阶段。,GMKB1,a1.tif,GMKB1,图1-3 PLC工作过程框图,GMKB1,第三节 PLC的分类、技术性能指标及应用场合,一、PLC的分类 二、PLC的技术性能指标和应用场合,GMKB1,一、PLC的分类,(一)按I/O点数和程序容量分类 表1-1 PLC的I/O点数和程序容量分类 (二)按结构形式和功能分类,GMKB1,表1-1 PLC的I/O点数和程序容量分类,GMKB1,二、PLC的技术性能指标和应用场合,(一)PLC的技术性能指标 (二)关于P
9、LC的内存分配及I/O点数 (三)PLC的应用场合,GMKB1,(一)PLC的技术性能指标,(1)输入/输出点数(即I/O点数) 即指PLC外部输入、输出端子数。 (2)扫描速度 一般以执行1000步指令所需时间来衡量，故单位为ms/千步。 (3) 内存容量 一般以PLC所能存放用户程序多少衡量。 (4)指令条数 这是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。 (5)内部寄存器 PLC内部有许多寄存器用以存放变量状态、中间结果、数据等。 (6)高级功能模块 PLC除了主控模块外还可以配接各种高级功能模块。,GMKB1,(二)关于PLC的内存分配及I/O点数,(1)I/O继电器区 I/O区的寄存器可直接
10、与PLC外部的输入、输出端子传递信息，具有“继电器“的功能，有自己的“线圈“和“接点“。 (2)内部辅助寄存器区 只能在PLC内部使用，其作用与中间继电器相似，在程序控制中可存放中间变量。 (3)特殊寄存器区 被系统内部占用，专门用于某些特殊目的，一般不能由用户任意占用。 (4)数据寄存器区 只能按字使用，不能按位使用。 (5)系统寄存器区 用来存放各种重要信息和参数。,GMKB1,表格,GMKB1,(三)PLC的应用场合,(1)逻辑控制 可取代传统的继电接触器控制系统和顺序控制器，如各种机床、电梯、装配生产线、电镀流水线、运输与检测等方面的控制。 (2)运动控制 可用于精密金属切削机床、机械
11、手、机器人等设备的控制。 (3)过程控制 通过配用A/D、D/A转换模块和智能模块PID实现对生产过程中的温度、压力、液位、流量等连续变化的模拟量进行闭环调节控制。,GMKB1,(三)PLC的应用场合,(4)数据处理 PLC具有数学运算(含逻辑运算、函数运算、矩阵运算等)、数据传输、转换、排序、检索和移位以及数制转换、位操作、编码、译码等功能，可完成数据采集、分析和处理任务。 (5)多级控制 利用PLC的网络通信功能模块及远程I/O控制模块实现多台PLC之间、PLC与上位计算机的链接，以完成分布式多级控制的复杂系统，实现工厂自动化网络。,GMKB1,第四节 PLC的应用设计步骤,1)确定被控系
12、统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。 2)分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是送信号到PLC，哪些外围设备是接收来自PLC信号的。 3)设计PLC程序画出梯形图。 4)实现用计算机对PLC的梯形图直接编程。 5)对程序进行调试(模拟和现场)。 6)保存已完成的程序。,GMKB1,第五节 可编程序控制器应用程序的设计方法,(1)解析法 PLC的逻辑控制，实际是逻辑综合问题。 (2)图解法 图解法是靠绘图进行PLC程序设计。 (3)翻译法 所谓翻译法是将继电器的控制逻辑原理图直接翻译成梯形图。 (4)PLC的状态转移法 在设计较为复杂的程序时，为保证程序逻辑的正确以及程序的易读性，可以将一个控
13、制过程分成若干个阶段，每一个阶段均设一个控制标志，每当执行完一个阶段程序，就可启动下一个阶段程序的控制标志，并将本阶段控制标志清除。,GMKB1,第五节 可编程序控制器应用程序的设计方法,(5)PLC的模块法编程 在编制一些大型系统程序时可采用模块法编程，就是把一个控制程序分为以下几个控制部分进行编程。,GMKB1,(3)翻译法,1)将检测元件(如行程开关)、按钮等合理安排，且接入输入口。 2)将被控的执行元件(如电磁阀等)接入输出口。 3)将原继电器控制逻辑原理图中的单向二极管用接点或内部继电器来替代。 4)和继电器系统一一对应选择PLC软件中功能相同的器件。 5)按接点和器件相应关系画梯形图。 6)简化和修改梯形图，使其符合PLC的特殊规定和要求，在修改中可适当增加器件或接点。,GMKB1,(4)PLC的状态转移法,1)画状态流程图。 2)确定状态转移条件。 3)明确电气执行元件功能。,GMKB1,(5)PLC的模块法编程,1)系统初始化程序段。 2)系统手动控制程序段。 3)系统自动控制程序段。 4)系统意外情况处理程序段。 5)系统演示控制程序段。 6)系统功能程序段。,
