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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作 PLC编程理论与控制原理 目录第一章 PLC基本工作原理11 基本原理312扫描原理 313 I/O映象区314 输入输出操作 415中断处理 4第二章 PLC硬件结构21 处理器单元 522 EEPROM存储模块 623 扩展单元724 手执式编程器725 安装设备DIN道轨 7第三章 PLC I/O接口31电源电路的连接及性能 832 接地833 输入输出934安装位置图10第四章 基本指令和基本逻辑说明41 基本逻辑指令 1142 基本逻辑指示说明 12第五章 PLC用户程序编程51 完成一个用户程序的步骤 1852 梯形图（LAD
2、） 1853 扫描周期 1954语句表（STL）19 第一章 PLC基本工作原理 PLC（Programmable Logic Controller)是目前工控的主要工具，具有高可靠性、丰富的I/O接口模块、模块化结构、编程简单、安装维护方便、系统设计和调试周期短等特点。广泛应用于逻辑控制、计数控制、顺序控制、PID控制、数据处理、通信和联网等工业控制领域。 1 基本原理 可编程序控制器要完成控制任务是在其硬件的支持下,通过执行反映控制要求的用户程序来完成的。这一点是和计算机的工作原理一致的， 所以可编程序控制器工作的基本原理是建立在计算机工作原理之上的，其实质上也是一种计算机控制系统，只不过
3、它具有比计算机更强的与工业过程想连的接口，具有更适合用于控制要求的编程语言。 可编程序控制器的CPU是采用按顺序逐条扫描用户程序的运行方式工作的，它的输入输出是在扫描到该I/O点时才读入开关信号或刷新输出信号，考虑到继电器控制装置中各类触点的动作时间一般在100MS以上，故可编程序控制器扫描用户程序的时间一般都小于100MS。 2 扫描原理 可编程序控制器对用户程序的扫描不是执行一就结束,而是对整个程序一遍一遍不停的循环执行,直至停机. 扫描周期的长短,首先与每条指令执行的时间长短有关,其次与所用的指令类型以及包含指令条数的多少有关。前者取决于机器的主频既时钟的快慢，机器选定之后，主频也就却定
4、了，后者取决于被控系统的复杂程度及编程人员的水平。 3 I/O映象区 在PLC系统中，决定被控变量状态的逻辑关系组成因素多数来自生产现场。从现场采集这些信息的方式有两种。 1） 在程序执行中，需要某一信息，就到生产现场去采集该信息，采集到的信息是实时的，但采集时间可能略多。 2） 在每一循环扫描周期内，定时将所需要的现场有关信息采集到控制器中，存放在预先准备好的一定区域，即RAM的某一地址，称为输入映象区，输出映象区亦然。 I/O映象区的建立，使系统工作变成一个采集控制系统；并使可编程序控制器工作时只和内存有关地址单元内所存信息状态发生关系，而系统输出也只是给内存某一地址单元设定一个状态，因此
5、，这时的控制系统已经远离实际控制对象，这一点为系统的标准化生产，大规模生产创造了条件。 4 输入输出操作 PLC的工作方式是循环扫描执行用户程序，所建立的输入输出映象区，只是在扫描周期的适当时刻，在操作系统的组织下，将输入映象区 信息全部倾卸给外设，同时也可以从外设读入信息。对一般的外设来讲，这种输入输出方式可以满足要求。但是PLC的功能在不断的扩展，特别是特殊模块、智能模块被当作I/O外设以及中断控制的利用等，对响应的及时性提出了新的要求。所以，输出交换正常的周期性输入信息就无法满足要求。系统的周期性扫描与外设希望的及时响应矛盾的解决办法是设法将有关要输入或输出的信息分离出来，即这一部分信息
6、的输入输出与系统CPU的周期扫描脱离，利用专门的硬件模块或通过软件利用专门指令去执行某一个I/O映象区的输入输出。所以，PLC的循环扫描工作方式对外设希望及时响应要求的实现有一定的困难。 5 中断处理 PLC中断处理的特点： 1）中断的响应是在系统循环扫描的各个阶段。系统在工作过程中，不仅对用户程序进行扫描，而且对输入、输出、通信模块和自诊断程序都实行循环扫描。所以，对中断的响应不仅仅在扫描用户程序阶段，而且在循环扫描的各个阶段。 2）在PLC系统中，用户程序是循环扫描反复执行的。但是， 对于中断程序来说，只有中断申请被接受后中断程序被扫描一次。 3）中断源排队的先后顺序，在PLC中， 中断源
7、的信息是通过输入点而进入系统的，中断源的先后顺序按照它们占用的输入点编号 的前后顺序自动排队的。 在PLC中，中断服务程序的编制与一般微机系统基本一致。但无中断嵌套关系，且中断服务程序执行的结果应尽快输出给外设。第二章 PLC硬件结构 PLC是以微CPU为中心的一个小型逻辑单元。其主要组成部分是由MCPU、CMOSLSI、CMOSIC、LSTTL（Triac relay）组成，其中内部还有DC 24V电源。 从PLC构成控制系统的方式来说，应包括下面几种部件。 * 基本单元（处理器单元） * 扩展单元 * 编程器单元 * EEPROM存贮器模块 * 通信线缆 1 基本单元（处理器单元） 处理器
8、单元内部装有由I/O接口电路以及存贮器集合而成的固体电路，该处理器将处理和控制编程信息，在控制软件的管理下是输出设备设备为响应输入设备的开/关状态而接通或断开。 其原理方框图如下： 编程信息用编程器输入，也可通过计算机输入用户程序，PLC将用户程序存储在处理器CMOS RAM中，当处理器断电时，由备用电池供电，以保证存贮器内容不变。处理器EEPROM模块和编程器（手执式）的直流操作电源，由控制器内部带熔丝的电源供电。 处理器结构特点： A：电源进线端子，一般具有自提升压线板，为接线提供了方便，并能确保接线的可靠。 B：输出接线端子；输入接线端子与电源进线相同。 C：自诊断指示器： DC POW
9、ER（绿色）：指示处理器单元已启动，直流电源已在供电。 PC RUN （绿色）：指示处理器单元正在运行操作方式。 CPU FUALT（红色）：指示已检测到处理器或RAM出现故障，停止操作。 BATTERY LOW（红色）：为CMOS RAM提供备用电源的电池，其电压降低到极限值，LED灯亮警示用户更换电池。 FORMED I/O（淡黄色）：指示一个或多个输入，输出地址已被强制接通或断开。 D：输入电源保险丝：如果电源的进线端有电压，而DC POWER灯不亮，可能是保险死断。 E：输入状态指示灯：当一个输入电路被接通时，则相应的状态指示灯亮。 F：输出状态指示灯：当一个已编程的输出指令是“真”时
10、，则其相应的输出状态指示灯亮。 G：自动/手动开关：当处理器单元电压下降或断开后，重新启动的方式由开关的位置决定。 H：EEPROM 存贮器模块组件：任选的存贮器模块可插入处理器单元中。 I ：编程器连接器：当需编程、编辑或监视操作时，并与编程器或电脑相连接。 J： 扩展单元的连接：用专用电缆连接。 k：备用电池：一般使用的备用电池为锂电池。 2 EEPROM存贮器模块 这是一任选的器件，他能很方便地插入到处理器单元中。其功能： A：存贮（复制）处理器内RAM中之内容，达到保存用户程序的目的。 B：传递EEPROM中之内容到RAM中。 3 扩展单元 其基本尺寸及外形结构与基本单元（处理器单元）相同，扩展单元只在于扩展I/O地址。其I/O地址是按照扩展单元的排列次序顺延。 4 编程器（手执式） 它是一种用于编程、编辑、监视控制器操作的便携式编程装置。当需要时，它可用电缆连接到处理器上。其是用户与控制器之间的通信手段，能立即响应写入的信息，并提示该做什么和出错信息。 功能：在线操作； 编程读出、写入、插入、删除； 监视内部软元件监视、程序检查、工作状态监视； 测试强制ON/OFF，T、C、D当前值及设定值的变 更；写入文件寄存器等。 特点：清晰的液晶画面 充实的软件 应用指令查询的HELP功能 自动步进（+）、（-）功能
