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1、下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出第第11章章 可编程控制器可编程控制器(PLC) 可编程控制器的程序编制可编程控制器的程序编制 可编程控制器应用举例可编程控制器应用举例 可编程控制器的结构和工作原理可编程控制器的结构和工作原理下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出第第11章章 可编程控制器可编程控制器(PLC)本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1. 1. 了解可编程控制器的结构和工作原理了解可编程控制器的结构和工作原理了解可编程控制器的结构和工作原理了解可编程控制器的结构和工作原理; ;2. 2. 了解可编程控制器的几种基本编程方法了解可编程控制器的几种
2、基本编程方法了解可编程控制器的几种基本编程方法了解可编程控制器的几种基本编程方法; ;3. 3. 熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令; ;4. 4. 学会使用梯形图编制简单的程序。学会使用梯形图编制简单的程序。学会使用梯形图编制简单的程序。学会使用梯形图编制简单的程序。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 可编程控制器可编程控制器( (PLC) )是以中央处理器为核心，综合是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业控制器。专门用于工业现场的自动控制装置。控制器。专门
3、用于工业现场的自动控制装置。 PLC 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单以及功耗低、体积小等优点。简单以及功耗低、体积小等优点。但它存储容量小，但它存储容量小，价格高。价格高。 本章只为初学者提供本章只为初学者提供 PLC 基础知识基础知识, ,重点是简单重点是简单程序编制，重在应用。程序编制，重在应用。 继电接触控制系统在生产中得到广泛应用。但由继电接触控制系统在生产中得到广泛应用。但由于它的机械触点多、接线复杂、可靠性低、功耗高、于它的机械触点多、接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性差，因此已不能满足现代化生产过程复杂多变通用性差，因此已不能满足
4、现代化生产过程复杂多变的控制要求。的控制要求。第第11章章 可编程控制器可编程控制器(PLC)下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 PLC的类型种类繁多，功能和指令系统也不尽的类型种类繁多，功能和指令系统也不尽相同虽然多种多样，但其结构和工作方式则大同小相同虽然多种多样，但其结构和工作方式则大同小异，异，一般由主机、输入一般由主机、输入/ /输出接口、电源、编程器、输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。 可编程控制器的结构和工作方式可编程控制器的结构和工作方式11.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用可编
5、程控制器的结构及各部分的作用 PLC 可看作一个系统，外部的各种开关信号可看作一个系统，外部的各种开关信号或模拟信号均为输入量，它们经输入接口寄存到或模拟信号均为输入量，它们经输入接口寄存到 PLC 内部的数据存储器中，而后按用户程序要求进内部的数据存储器中，而后按用户程序要求进行逻辑运算和数据处理，最后以输出变量的形式送行逻辑运算和数据处理，最后以输出变量的形式送到输出接口，从而控制输出设备。到输出接口，从而控制输出设备。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 PLC 硬件系统结构图硬件系统结构图电电 源源I/O扩扩展展单单元元输入设备输入设备输出设备输出设备输输出出接接口口外
6、外部部设设备备接接口口输输入入接接口口I/O扩扩展展接接口口主机主机PLC编程器编程器打印机打印机磁带机磁带机计计算机算机扫描仪扫描仪CPU存存储储器器用户用户程序程序系统系统程序程序数数据据按钮按钮行程行程开关开关触点触点电磁阀电磁阀电磁电磁线圈线圈指示灯指示灯下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出1. 主机主机 CPU是是PLC的核心的核心，主要用来运行用户程序，主要用来运行用户程序，监控输入监控输入/输出接口状态。输出接口状态。 主机部分包括中央处理器（主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器存储器和用户程序及数据存储器PLC 内部
7、存储器内部存储器系统程序存储器系统程序存储器用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器 系统程序存储器：系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。固定，用户不能更改。 用户程序及数据存储器：用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。用程序及各种暂存数据、中间结果。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出2. 输入输入/输出输出(I/O)接口接口 输入接口输入接口用于接收输入设备用于接收输入设备(如
8、：按钮、行程开如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。关、传感器等）的控制信号。 输出接口输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备电路去驱动输出设备(如如: 接触器、电磁阀、指示灯接触器、电磁阀、指示灯等等)。3. 电源电源 PLC电源电源指为指为CPU、存储器、存储器、I/O接口等内部电接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源子电路工作所配置的直流开关稳压电源 I/O接口是接口是 PLC 与输入与输入/ /输出设备联接的部件。输出设备联接的部件。I/O接口一般采用光电耦合电路接口一般采用光电耦合电路, ,以减少电磁干扰。以减少电磁干扰
9、。 下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出4. 编程器编程器 编程器编程器是是 PLC 重要的外部设备，用于手持编程。重要的外部设备，用于手持编程。利用编程器可输入、检查、修改、调试用户程序或在利用编程器可输入、检查、修改、调试用户程序或在线监视线监视PLC工作状况。除工作状况。除手持编程器手持编程器外，外，目前，使用目前，使用较多的是利用通信电缆将较多的是利用通信电缆将PLC和计算机联接，并利用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。专用的工具软件进行编程或监控。6. 外部设备接口外部设备接口 I/O扩展接口扩展接口用于将扩充外部输入用于将扩充外部输入/输出端子数输出
10、端子数扩展单元与基本单元扩展单元与基本单元(即主机即主机)联接在一起。联接在一起。5. 输入输出扩展接口输入输出扩展接口 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。部设备与主机相连。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出11.1.2 可编程控制器的工作方式可编程控制器的工作方式 PLC 采用采用“顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环”的方式进行工的方式进行工作。其工作过程分为作。其工作过程分为输入采样输入采样、程序执行程序执行和和输出刷新输出刷新 三个阶段，并进行周期循环。三个阶段，并进行周期循环。输输入入端端子子输输入
11、入锁锁存存器器输输入入状状态态寄寄存存器器输输出出锁锁存存器器输输出出状状态态寄寄存存器器输输出出端端子子程程序序执执行行读读读读写写输入采样输入采样程序执行程序执行输出刷新输出刷新一个扫描周期一个扫描周期一条指令所需时间一般不超过一条指令所需时间一般不超过 100 ms。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出1. 1. 输入采样阶段输入采样阶段输入采样阶段输入采样阶段 PLC在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的所有输入端的通通/断断状态或输入数据，并将此状态状态或输入数据，并将此状态存入输入状态寄存器，即输入刷新。接着转入程存入输入状
12、态寄存器，即输入刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，只生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出2. 2. 程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段 PLC在执行阶段，按先左后右，先上后下的步序，在执行阶段，按先左后右，先上后下的步序，执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存器和其执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出
13、有关元件的通它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状态，并断状态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的状态寄存器中。状态寄存器中。3. 3. 输出刷新阶段输出刷新阶段输出刷新阶段输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应的在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应的输出状态寄存器的通输出状态寄存器的通/断状态，在输出刷新阶段转存断状态，在输出刷新阶段转存到输出寄存器，去控制各物理继电器的通到输出寄存器，去控制各物理继电器的通/断，这才断，这才是是PLC的实际输出。的实际输出。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出
14、 由由PLC的工作过程可见，的工作过程可见， 在在PLC的程序执行阶的程序执行阶段，即使输入发生了变化，输入状态寄存器的内容段，即使输入发生了变化，输入状态寄存器的内容也不会立即改变，要等到下一个周期输入处理阶段也不会立即改变，要等到下一个周期输入处理阶段才能改变。暂存在输出状态寄存器中的输出信号，才能改变。暂存在输出状态寄存器中的输出信号，等到一个循环周期结束，等到一个循环周期结束，CPU集中将这些输出信号集中将这些输出信号全部输出给输出锁存器，这才成为实际的全部输出给输出锁存器，这才成为实际的CPU输出。输出。因此全部输入、输出状态的改变就需要一个扫描周因此全部输入、输出状态的改变就需要一
15、个扫描周期，换言之，输入、输出的状态保持一个扫描周期。期，换言之，输入、输出的状态保持一个扫描周期。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出11.1.3 可编程控制器的主要技术性能可编程控制器的主要技术性能1. I/O1. I/O点数点数点数点数 指指PLC外部输入和输出端子数外部输入和输出端子数。通常小型机有几通常小型机有几十点，中型机有几百个点，而大型机超过千点。十点，中型机有几百个点，而大型机超过千点。 2. 2. 用户程序存储容量用户程序存储容量用户程序存储容量用户程序存储容量 用来衡量用来衡量PLC所能存储用户程序的多少。所能存储用户程序的多少。在在 PLC 中，程序指令
16、按中，程序指令按“步步”存存储储储储, , 一一 “步步”占用一占用一个地址单元个地址单元, ,一条指令有的往往不止一一条指令有的往往不止一“步步”。一个。一个地地址单元一般占两个字节。址单元一般占两个字节。3. 3. 扫描速度扫描速度扫描速度扫描速度 指扫描指扫描1000步用户程序所需的时间步用户程序所需的时间，以，以ms/千步千步为单位。为单位。有时也用扫描一步指令的时间计有时也用扫描一步指令的时间计, ,如如 s/s/步。步。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出4. . 指令系统条数指令系统条数 PLC 具有具有基本指令和高级指令，指令的种类和数基本指令和高级指令，指令的种类和数量越多，其软件功能越强。量越多，其软件功能越强。5. 编程元件的种类和数量编程元件的种类和数量 编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用电器、定时器、计数器、通用“字字”寄存器、数据寄寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等，其种类和数量的多少是存器及特殊功能继电器等，其种类和数量的多少是衡衡量量 PLC 硬件硬件功能强弱的
