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1、Date: 2024/8/26 Page: 1Date: 2024/8/26 Page: 2第第1 1章章 PLCPLC概述概述1.1 PLC1.1 PLC的产生的产生1.2 PLC1.2 PLC的定义和分类的定义和分类1.3 PLC1.3 PLC的功能和特点的功能和特点1.4 PLC1.4 PLC的结构与工作过程的结构与工作过程1.5 1.5 思考与练习思考与练习返回首页返回首页Date: 2024/8/26 Page: 3l传统的生产机械自动控制装置传统的生产机械自动控制装置继电器控制系统继电器控制系统 优点优点结构简单、价格低廉、容易操作结构简单、价格低廉、容易操作 。缺点缺点体积庞大、
2、生产周期长、接线复杂、故障率体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差高、可靠性及灵活性差 。应用应用比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等工业应用场合。工业应用场合。 1.1 PLC1.1 PLC的产生的产生返回本章返回本章Date: 2024/8/26 Page: 4l用户迫切用户迫切需要需要一种先进的自动控制装置一种先进的自动控制装置继电器控制系统继电器控制系统先进自动控制系统先进自动控制系统返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 5l对先进自动控制装置提出对先进自动控制装置提出设想设想： 把把计算机计算机的功能完
3、善、通用、灵活等优点和的功能完善、通用、灵活等优点和继电器继电器控控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用起来，制成一种通用控制装置控制装置。把计算机的编程方法。把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程。对象的语言编程。 工业控制单板机（计算机）工业控制单板机（计算机） 继电器控制系统继电器控制系统 先进控制装置先进控制装置 返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 6l可编程序逻辑控制器的可编程序逻辑控制器的产生产生 美
4、国数字设备公司（美国数字设备公司（DECDEC）根据这一设想，于）根据这一设想，于19691969年年研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻可编程序逻辑控制器辑控制器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，PLCPLC）。）。 返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 71.2 PLC1.2 PLC的定义和分类的定义和分类lPLCPLC的定义的定义 经历经历：可编
5、程逻辑控制器（：可编程逻辑控制器（PLCPLC）可编程控制器（可编程控制器（PCPC） 通通用用叫叫法法：可可编编程程序序控控制制器器（P Pr ro og gr ra am mm ma ab bl le e C Co on nt tr ro ol ll le er r，P PC C），是是一一台台专专为为工工业业环环境境应应用用而而设设计计制制造造的的计计算算机机。它它具具有有丰丰富富的的输输入入/ /输输出出接接口口，并并且且具具有有较较强强的的驱驱动动能能力力。但但由由于于P PC C容容易易和和个个人人计计算算机机（P Pe er rs so on na al l C Co om mp
6、 pu ut te er r）混混淆淆，所所以以人人们们还还沿沿用用P PL LC C作作为为可可编编程程控控制制器器的的英英文文缩缩写写。 返回本章返回本章Date: 2024/8/26 Page: 8 国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）对可编程控制器的定义）对可编程控制器的定义： “ “可编程控制器是一种数字运算操作的可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统电子系统，专，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作
7、等面向用户的指令，并通制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入过数字或模拟式输入/ /输出控制各种类型的机械或生输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。则设计。”返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 9lPLCPLC的分类的分类 一体化紧凑型一体化紧凑型PLC PLC ：电源、：电源、CPUCPU中央处理系统、中央处理系统、I/OI/O接口都集成在一个机壳内。如接口都集成在
8、一个机壳内。如西门子西门子S7-200S7-200系列。系列。 CPUCPU（基本单元）（基本单元） + + 扩展模块扩展模块 返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 10标准模块式结构化标准模块式结构化PLC PLC ：各种模块相互独立，并安：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLCPLC应用系统。如：应用系统。如：西门子西门子S7-300S7-300、S7-400S7-400系列。系列。 PS(电源模块)CPU IM(接口模块)SM: DISM: DOSM: AISM: AO CP:- 点-到-点- P
9、ROFIBUS- 工业以太网返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 111.3 PLC1.3 PLC的功能和特点的功能和特点lPLCPLC的功能的功能 控制功能控制功能 逻辑控制逻辑控制 定时控制定时控制 计数控制计数控制 顺序控制顺序控制返回本章返回本章Date: 2024/8/26 Page: 12lPLCPLC的功能的功能 数据采集、存储与处理功能数据采集、存储与处理功能数学运算功能数学运算功能数据处理数据处理模拟数据处理模拟数据处理返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 13lPLCPLC的功能的功能 输入输入/ /输出接口调理功能输出接口调理功
10、能具具有有A A/ /D D、D D/ /A A转转换换功功能能，通通过过I I/ /O O模模块块完完成成对对模模拟拟量量的的控控制制和和调调节节。位位数数和和精精度度可可以以根根据据用用户户要要求求选选择择。具具有有温温度度测测量量接接口口，直直接接连连接接各各种种热热电电 阻阻 或或 热热 电电 偶偶 。 返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 14lPLCPLC的功能的功能 通信、联网功能通信、联网功能PROFIBUS DPPROFIBUS PA (Ex)PROFIBUS PA返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 15lPLCPLC的功能的功能
11、 人机界面功能人机界面功能返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 16lPLCPLC的功能的功能 编程、调试等编程、调试等使用复杂程度不同的使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式手持、便携和桌面式编程器、工作站和操编程器、工作站和操作屏，进行编程、调作屏，进行编程、调试、监视、试验和记试、监视、试验和记录，并通过打印机打录，并通过打印机打印出程序文件。印出程序文件。 STEP7STEP7ProToolProToolMPI cable有有MPI接口的接口的PG 或或PC返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 17lPLCPLC的特点的特点 高可靠性高可靠性丰
12、富的丰富的I/OI/O接口模块接口模块采用模块化结构采用模块化结构运行速度快运行速度快功能完善功能完善编程简单，易于使用编程简单，易于使用系统设计、安装、调试方便系统设计、安装、调试方便维修方便，维修工作量小维修方便，维修工作量小总价格低总价格低返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 181.4 PLC1.4 PLC的结构和工作过程的结构和工作过程lPLCPLC的基本结构的基本结构 返回本章返回本章Date: 2024/8/26 Page: 19PLCPLC的工作过程的工作过程返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 20PLCPLC的扫描过程的扫描过程返
13、回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 21lPLCPLC的中断处理过程的中断处理过程响应问题：响应问题： 一般微机系统的一般微机系统的CPU，在每一条指令执行结束时，在每一条指令执行结束时都要查询有无中断申请。而都要查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则是对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请，或者在在相关的程序块结束后查询有无中断申请，或者在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中断申请，执行用户程序时查询有无中断申请，如有中断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程序以块式结则转入执行中断服务程序。如果用户程序以块式结构组成，则在每块结束或执行块调用时处理
14、中断。构组成，则在每块结束或执行块调用时处理中断。 返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 22lPLCPLC的中断处理过程的中断处理过程中断源先后顺序及中断嵌套问题：中断源先后顺序及中断嵌套问题： 在在PLCPLC中，中断源的信息是通过输入点而进入中，中断源的信息是通过输入点而进入系统的，系统的，PLCPLC扫描输入点是按输入点编号的先后扫描输入点是按输入点编号的先后顺序进行的，因此中断源的先后顺序只要按输顺序进行的，因此中断源的先后顺序只要按输入点编号的顺序排列即可。入点编号的顺序排列即可。多中断源可以有优先顺序，但无嵌套关系。多中断源可以有优先顺序，但无嵌套关系。 返
15、回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 23lPLCPLC的中断处理过程的中断处理过程中断服务程序执行结果的信息输出问题：中断服务程序执行结果的信息输出问题： PLC按巡回扫描方式工作，正常的输入按巡回扫描方式工作，正常的输入/输出在扫描输出在扫描周期的一定阶段进行，这给外设希望及时响应带来了周期的一定阶段进行，这给外设希望及时响应带来了困难。采用中断输入可解决对输入信号的高速响应问困难。采用中断输入可解决对输入信号的高速响应问题。当中断申请被响应且中断子程序被执行后，有关题。当中断申请被响应且中断子程序被执行后，有关信息应当尽早送到相关外设，而不希望等到扫描周期信息应当尽早
16、送到相关外设，而不希望等到扫描周期的输出传送阶段，就是说对部分信息的输入或输出要的输出传送阶段，就是说对部分信息的输入或输出要与系统与系统CPU的扫描周期脱离。的扫描周期脱离。 返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 24lPLCPLC的的I/OI/O系统系统返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 251.5 1.5 思考与练习思考与练习一、填空题一、填空题 1. 1. 美国数字设备公司于美国数字设备公司于_年研制出世界第一台年研制出世界第一台PLCPLC。 2. PLC2. PLC从组成结构形式上可以分为从组成结构形式上可以分为_和和_两类。两类。 3
17、. PLC3. PLC是由是由_逻辑控制系统发展而来的，它在逻辑控制系统发展而来的，它在_、_方面具有一定优势。方面具有一定优势。 4. PLC4. PLC主要由主要由_、_、_、_几部分组成。几部分组成。 5. PLC5. PLC所用存储器基本上由所用存储器基本上由_、_、_等组成。等组成。 6. PLC6. PLC常用编程语言有常用编程语言有_、_、_等。等。 7. PLC7. PLC是通过一种通过周期扫描工作方式来完成控制的，每是通过一种通过周期扫描工作方式来完成控制的，每个周期包括、三个阶段。个周期包括、三个阶段。 8. PLC8. PLC控制系统分为控制系统分为_、_、_三大类。三大
18、类。返回本章返回本章Date: 2024/8/26 Page: 26二、判断题二、判断题 1. 1. 输入继电器只能由外部信号驱动，而不能由内部指令来驱输入继电器只能由外部信号驱动，而不能由内部指令来驱动。动。 2. 2. 输出继电器可以由外部输入信号或输出继电器可以由外部输入信号或PLCPLC内部控制指令来驱内部控制指令来驱动。动。 3. 3. 内部继电器既可以供内部编程使用，又可供外部输出。内部继电器既可以供内部编程使用，又可供外部输出。 4. PLC4. PLC内部的内部的“软继电器软继电器”（即由（即由PLCPLC内部的存储单元构成的，内部的存储单元构成的，包括定时器、计数器等）均可提
19、供无数个常开、常闭触点供编包括定时器、计数器等）均可提供无数个常开、常闭触点供编程使用。程使用。 返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 27三、思考题三、思考题 1. 1. 什么是可编程控制器？什么是可编程控制器？ 2. 2. 可编程控制器是如何分类的？简述其特点。可编程控制器是如何分类的？简述其特点。 3. 3. 简述可编程控制器的工作原理，如何理解简述可编程控制器的工作原理，如何理解PLCPLC的循环扫描的循环扫描工作过程？工作过程？ 4. 4. 简述简述PLCPLC与继电接触器控制在工作方式上各有什么特点。与继电接触器控制在工作方式上各有什么特点。 5. PLC5.
20、 PLC能用于工业现场的主要原因是什么？能用于工业现场的主要原因是什么？ 6. 6. 详细说明详细说明PLCPLC在扫描的过程中，输入映像寄存器和输出映在扫描的过程中，输入映像寄存器和输出映像寄存器各起什么作用。像寄存器各起什么作用。 7. 7. 可编程序控制器的控制程序为串行工作方式，继电接触器可编程序控制器的控制程序为串行工作方式，继电接触器控制线路为并行工作方式，相比之下，可编程序控制器的控制控制线路为并行工作方式，相比之下，可编程序控制器的控制结果有什么特殊性？结果有什么特殊性？ 8. 8. 从应用角度出发，从应用角度出发，PLCPLC、单片机系统主要区别在哪里？、单片机系统主要区别在哪里？返回本节返回本节Date: 2024/8/26 Page: 28四，答案：四，答案：返回本节返回本节
