一、PLC簡(jiǎn)介及基礎(chǔ)知識(shí)

1、 1高校教育精品PPT 目 錄PLC是什么01PLC的產(chǎn)生02PLC的分類(lèi)03PLC基本結(jié)構(gòu)04PLC工作方式05PLC的發(fā)展趨勢(shì)062高校教育精品PPT可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。01、PLC是什么？3高校教育精品PPT 目 錄PLC是什么01PLC的產(chǎn)生02PLC的分類(lèi)03PLC基本結(jié)構(gòu)04PLC工作方式05PLC的發(fā)展趨勢(shì)064高校教育精品PPT 02、PLC的產(chǎn)生5高校教育精品PPTPLCPLC最初是為了替代繼電器控制最初是為

2、了替代繼電器控制 繼電器控制 ：用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)。故障查找與排除非常困難、改造工期長(zhǎng)、費(fèi)用高。 美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM）為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)不斷更新的需要，提出了十條技術(shù)指標(biāo)在社會(huì)公開(kāi)招標(biāo)，制造一種新型的工業(yè)控制裝置，首先提出【可編程序控制器】 19691969年，美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（年，美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DECDEC）研制成功。并在）研制成功。并在GMGM公司汽車(chē)生產(chǎn)線上首次應(yīng)公司汽車(chē)生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。用成功。02、PLC的產(chǎn)生6高校教育精品PPT02、PLC的產(chǎn)生繼電器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)工作原理采用物理繼電器實(shí)現(xiàn)采用軟繼電器（程序）實(shí)現(xiàn)功能順序控制具有順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制

3、、數(shù)據(jù)處理、閉環(huán)控制和通訊聯(lián)網(wǎng)等可靠性、可維護(hù)性可靠性差，故障診斷與排除困難可靠性高、易于維護(hù)、故障率低靈活性功能單一，不易修改柔性高，控制方式靈活、易于修改響應(yīng)速度硬繼電器越多，反應(yīng)越慢速度快設(shè)計(jì)調(diào)試設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高、調(diào)試繁瑣利用軟繼電器、成本低、設(shè)計(jì)、調(diào)試方便定時(shí)與計(jì)數(shù)利用硬定時(shí)器和計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)由軟件實(shí)現(xiàn)，數(shù)量多，調(diào)整方便繼電器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的比較7高校教育精品PPT 目 錄PLC是什么01PLC的產(chǎn)生02PLC的分類(lèi)03PLC基本結(jié)構(gòu)04PLC工作方式05PLC的發(fā)展趨勢(shì)068高校教育精品PPT按按I/OI/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)容量可以分為點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)容量可以分為 小型小型PLCPLCI/

4、O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下， 存儲(chǔ)容量為2 k。 中型中型PLCPLCI/O點(diǎn)數(shù)在2562048點(diǎn)之間， 存儲(chǔ)容量為28 k。 大型大型PLCPLCI/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上， 存儲(chǔ)容量達(dá)8 k以上。03、PLC的分類(lèi)9高校教育精品PPT按按PLCPLC的結(jié)構(gòu)分類(lèi)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)根據(jù)根據(jù)PLCPLC的結(jié)構(gòu)形式，可將的結(jié)構(gòu)形式，可將PLCPLC分為分為整體式整體式和和模塊式模塊式兩類(lèi)。兩類(lèi)。1 1、整體式整體式整體式整體式PLCPLC是將電源、是將電源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型價(jià)

5、格低的特點(diǎn)。小型PLCPLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式整體式PLCPLC由不同由不同I/OI/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。03、PLC的分類(lèi)10高校教育精品PPT基本單元內(nèi)有基本單元內(nèi)有CPUCPU、I/OI/O接口、與接口、與I/OI/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器相連的接口等。擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/OI/O和電源等，沒(méi)有和電源等，沒(méi)有CPUCPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式整體式

6、PLCPLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。03、PLC的分類(lèi)11高校教育精品PPT按按PLCPLC的結(jié)構(gòu)分類(lèi)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)2 2、模塊式模塊式PLCPLC 模塊式模塊式PLCPLC是將是將PLCPLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPUCPU模塊、模塊、I/OI/O模塊、電源模塊、電源模塊（有的含在模塊（有的含在CPUCPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊中）以及各種功能模塊。 模塊式模塊式PLCPLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊

7、裝在框架或基板的插座上。這種模塊式由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLCPLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型型PLCPLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。03、PLC的分類(lèi)12高校教育精品PPT 目 錄PLC是什么01PLC的產(chǎn)生02PLC的分類(lèi)03PLC基本結(jié)構(gòu)04PLC工作方式05PLC的發(fā)展趨勢(shì)0613高校教育精品PPT1. 電源模塊（PS）2. 中央處理器（CPU）3. 信號(hào)模塊（SM）4. 功能模塊（FM

8、）5. 接口模塊（IM）6. 通信處理器（CP）04、PLC基本結(jié)構(gòu)14高校教育精品PPT1、電源模塊（PS） 電源模塊的作用是把外部電源（通常是220V交流電源）轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓，能適應(yīng)電網(wǎng)波動(dòng)、溫度變化的影響，對(duì)電壓具有一定的保護(hù)能力。 對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的PLC，電源通常封裝在機(jī)箱內(nèi)部； 對(duì)于模塊式PLC，有的采用單獨(dú)的電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個(gè)模塊中。 04、PLC基本結(jié)構(gòu)15高校教育精品PPT2、中央處理器（CPU） CPU一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成，它通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路連接。CPU在系統(tǒng)程序的控制下工作，通過(guò)掃描方式，將

9、外部輸入信號(hào)的狀態(tài)寫(xiě)入輸入映像寄存器區(qū)域，PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。 系統(tǒng)程序是可編程控制器制造商所編制的程序，它包括監(jiān)控程序、解釋程序、自診斷程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序以及各種管理程序。系統(tǒng)程序用來(lái)管理、協(xié)調(diào)可編程序控制器各部分的工作，翻譯和解釋用戶程序，進(jìn)行故障診斷等。 04、PLC基本結(jié)構(gòu)16高校教育精品PPT3、信號(hào)模塊（SM） 信號(hào)模塊又稱為I/O模塊，是PLC與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)連接的接口。PLC通過(guò)I/O模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制信息對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。同時(shí)

10、通過(guò)I/O模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，從而驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。 信號(hào)模塊種類(lèi)： 04、PLC基本結(jié)構(gòu)數(shù)字量模塊模擬量模塊數(shù)字量輸入模塊（DI）模擬量輸入模塊（AI）數(shù)字量輸出模塊（DO）模擬量輸出模塊（AO）數(shù)字量輸入/輸出模塊（DI/DO）模擬量輸入/輸出模塊（AI/AO）17高校教育精品PPT 目 錄PLC是什么01PLC的產(chǎn)生02PLC的分類(lèi)03PLC基本結(jié)構(gòu)04PLC工作方式05PLC的發(fā)展趨勢(shì)0618高校教育精品PPTPLC是按什么樣的工作方式工作的？它的工作過(guò)程分哪幾個(gè)階段？在每個(gè)階段完成哪些控制任務(wù)？05、PLC工作方式19高校教育精品PPTPLC是

11、按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。PLC掃描的工作方式主要分三個(gè)階段，即輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。 05、PLC工作方式20高校教育精品PPT1.輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段。因此，如果輸入的是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。05、PLC工作方式2

12、1高校教育精品PPT2.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC按從左到右、從上到下，逐行掃描，統(tǒng)一輸出的步驟順序執(zhí)行程序。然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)，或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)，或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能

13、到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的梯形圖起作用。05、PLC工作方式22高校教育精品PPT3.輸出刷新階段當(dāng)用戶程序掃描結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)，在下一個(gè)輸出刷新階段開(kāi)始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會(huì)改變。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。05、PLC工作方式23高校教育精品PPT從PLC的工作過(guò)程，可以總結(jié)如下幾個(gè)結(jié)論。1. 以掃描的方式執(zhí)行程序，其輸入/輸出信號(hào)間的邏輯關(guān)系存在著原理上的滯后。掃描周期越長(zhǎng)，滯后就越嚴(yán)重。2. 掃描周期除了包括輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段三個(gè)主

14、要工作階段所占的時(shí)間外，還包括系統(tǒng)管理操作占用的時(shí)間。其中，程序執(zhí)行的時(shí)間與程序的長(zhǎng)短及指令操作的復(fù)雜程度有關(guān)，其他基本不變。掃描周期一般為毫微秒級(jí)。3. 第n次掃描執(zhí)行程序時(shí)，所依據(jù)的 輸入數(shù)據(jù)是該次掃描周期中采樣階段的掃描值X， 輸出數(shù)據(jù)有上一次掃描的輸出值Y（n-1），也有本次的輸出值Yn。05、PLC工作方式24高校教育精品PPT 目 錄PLC是什么01PLC的產(chǎn)生02PLC的分類(lèi)03PLC基本結(jié)構(gòu)04PLC工作方式05PLC的發(fā)展趨勢(shì)0625高校教育精品PPT 隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn)，功能日益強(qiáng)大，性價(jià)比越來(lái)越高。 （1）、在產(chǎn)品規(guī)模方面，向兩

15、極發(fā)展。 一方面，大力發(fā)展速度更快、性價(jià)比更高的小型和超小型PLC。以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要。 另一方面，向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型PLC方向發(fā)展。 隨著復(fù)雜系統(tǒng)控制的要求越來(lái)越高和微處理器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)PLC的信息處理速度要求也越來(lái)越高，要求用戶存儲(chǔ)器容量也越來(lái)越大。06、PLC的發(fā)展趨勢(shì)26高校教育精品PPT （2）、向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 PLC網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和PLC技術(shù)發(fā)展的潮流。PLC與PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信、PLC與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應(yīng)用。 相當(dāng)多的大中型控制系統(tǒng)都采用上位計(jì)算機(jī)加可編程序控制器的方案，通過(guò)串行通信接口或網(wǎng)絡(luò)通信模塊，實(shí)現(xiàn)上位

16、計(jì)算機(jī)與可編程序控制器交換數(shù)據(jù)信息。組態(tài)軟件引發(fā)的上位計(jì)算機(jī)編程革命，很容易實(shí)現(xiàn)兩者的通信，降低了系統(tǒng)集成的難度，節(jié)約了大量的設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的可靠性。06、PLC的發(fā)展趨勢(shì)27高校教育精品PPT （3）、向模塊化、智能化發(fā)展 為滿足工業(yè)自動(dòng)化各種控制系統(tǒng)的需要，近年來(lái)，PLC廠家先后開(kāi)發(fā)了不少新器件和模塊，如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專(zhuān)門(mén)用于檢測(cè)PLC外部故障的專(zhuān)用智能模塊等，這些模塊的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用不僅增強(qiáng)了功能，擴(kuò)展了PLC的應(yīng)用范圍，還提高了系統(tǒng)的可靠性。 智能I/O模塊本身就是一個(gè)小的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有很強(qiáng)的信息處理能力和控制功能，有的模塊甚至可以自成系統(tǒng)，單獨(dú)工作。它們可以完成可編程序控制器的主CPU難以兼顧的功能，