第一章可編程控制器概論

1、可編程序控制器技術(shù)1、開關(guān)量的邏輯控制 如：冶金、機(jī)械、紡織、輕工和化工2、模擬量的閉環(huán)控制 具有PID或模糊控制功能，用于閉環(huán)的位置控制、速度控制和過程控制。3、數(shù)字量的智能控制 利用PLC能接受和輸出高速脈沖的功能，在傳感器、脈沖伺服裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制4、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控5、通信、聯(lián)網(wǎng)及集散控制 PLC與PLC之間，PLC與計(jì)算機(jī)之間、PLC與智能儀表和智能執(zhí)行裝置（如變頻器）之間通信、聯(lián)網(wǎng)。三、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC與PLC之間通信1 1、并行鏈接、并行鏈接 使用使用RS-485RS-485通信適配器，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)通信適配器，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PLCPLC之間信息自動(dòng)交換，一臺(tái)為主站，之間信息自動(dòng)

2、交換，一臺(tái)為主站，另一臺(tái)為從站；用戶不需編寫通信程序，只需設(shè)置與通信有關(guān)的參數(shù)。另一臺(tái)為從站；用戶不需編寫通信程序，只需設(shè)置與通信有關(guān)的參數(shù)。2、N：N鏈接網(wǎng)絡(luò)鏈接網(wǎng)絡(luò) 使用使用RS-485通信適配器，實(shí)現(xiàn)通信適配器，實(shí)現(xiàn)8臺(tái)臺(tái)PLC之間信息自動(dòng)交換，一臺(tái)為主站，之間信息自動(dòng)交換，一臺(tái)為主站，其余為從站；其余為從站；PLC與計(jì)算機(jī)之間與計(jì)算機(jī)之間1、計(jì)算機(jī)連接一臺(tái)、計(jì)算機(jī)連接一臺(tái)PLC 采用專用通信協(xié)議，由計(jì)算機(jī)發(fā)出讀寫采用專用通信協(xié)議，由計(jì)算機(jī)發(fā)出讀寫PLC數(shù)據(jù)的命令偵，數(shù)據(jù)的命令偵，PLC收到后自動(dòng)生成收到后自動(dòng)生成和返回響應(yīng)偵，但是計(jì)算機(jī)的程序由用戶編寫和返回響應(yīng)偵，但是計(jì)算機(jī)的程序由用

3、戶編寫2、計(jì)算機(jī)與多臺(tái)、計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC連接通信連接通信（1）整體式）整體式 CPU模塊，輸入模塊，輸入輸出模塊和電源裝在輸出模塊和電源裝在一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)。一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)。具具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)、價(jià)格低的特點(diǎn) 1、PLC按結(jié)構(gòu)分類（2 2）、模塊式）、模塊式由框架和模塊組成，模塊插在模塊插座由框架和模塊組成，模塊插在模塊插座上，模塊插座焊在框架中的總線連接板上，模塊插座焊在框架中的總線連接板上。上。（3）、疊裝式 吸取了整體式和模塊式的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度和深度相同，但寬度不同，它們之間通過扁平電纜連接，使用特別方便。2、按I/O點(diǎn)數(shù)分

4、類3、按功能分類低檔機(jī)中檔機(jī)高檔機(jī)4、FX系列PLC輸入端子輸入端子輸入指示燈輸入指示燈輸出端子輸出端子輸出指示燈輸出指示燈電源指示燈電源指示燈PLC運(yùn)行指運(yùn)行指示燈示燈電池報(bào)警指示燈電池報(bào)警指示燈程序出錯(cuò)指示程序出錯(cuò)指示燈燈PLC工作電源工作電源端子（端子（L、N）CPU故障故障報(bào)警指示報(bào)警指示燈燈直流直流+24V輸出輸出電源端子電源端子輸入信號(hào)接線輸入信號(hào)接線輸出帶負(fù)載接線輸出帶負(fù)載接線力揚(yáng)力揚(yáng)PLCPLC工作電源端子工作電源端子（LX、NX）輸入端子輸入端子輸入指示燈輸入指示燈輸出端子輸出端子輸出指輸出指示燈示燈電源指示燈電源指示燈PLC運(yùn)行指示燈運(yùn)行指示燈編程通信指示燈編程通信指示燈程

5、序出錯(cuò)指示燈程序出錯(cuò)指示燈通信口通信口模擬電位器模擬電位器直流直流+24V輸出輸出電源端子電源端子PLC中常采用的CPU有三類： 1) （如Z80、8086、80286等） 2) （如8031、8096等） 3) (如AMD29W等)小型PLC為中、大型PLC則大多為：按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。歸納起來主要有以下五個(gè)方面：1）接收并存儲(chǔ)編程器或其它外設(shè)輸入的用戶程序或數(shù)據(jù)2）診斷電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中的語法錯(cuò)誤等3）接收并存儲(chǔ)從輸入單元（接口）得到現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài) 或數(shù)據(jù)4）逐條讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)器中的用戶程序，并將運(yùn)算結(jié)果 存入存儲(chǔ)器中5）根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)

6、志位和輸出內(nèi)容，通過輸出接口實(shí)現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能（3）通常也稱是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接通道?？梢詸z測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù) 將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的電平轉(zhuǎn)換功能電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。 光電隔離和濾波功能光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力 通常還有狀態(tài)指示狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)晶閘管輸出方式 模擬量輸入接口（A/D接口） 分辨率（8位、10位、12位等）、量化誤差、偏移誤差、滿刻度誤差、線性度、精度等許多

7、PLC還有與熱電阻或熱電偶配套使用的A/D接口 模擬量輸出接口（D/A接口） 分辨率（8位、10位、12位等）、精度、線性度、穩(wěn)定時(shí)間等 與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印 與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來 與 P L C 連接，組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更 大規(guī)?？刂?與計(jì)算機(jī)連接，組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，控制與管 理相結(jié)合 與人機(jī)界面（觸摸屏）連接 與智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與 PLC系統(tǒng)總線相連的接口 ，PLC的智能接口模塊種類 很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制 模塊、中斷控制模塊等。

8、與編程器連接（是用于連接護(hù)展單元的接口）。 當(dāng)PLC基本單元I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí)，可通過擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展單元以增加系統(tǒng)的增加系統(tǒng)的I/OI/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，以提供內(nèi)部電路使用。 與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。因此，對(duì)于電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值15%的范圍內(nèi)波動(dòng)。 許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。 電源的容量1、PLC有兩種工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。開始開始自診斷自診斷與編程器通信與編程器通信讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序輸出結(jié)果輸出結(jié)果STO

9、PRUN 在運(yùn)行狀態(tài)，PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直到PLC停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。 除了執(zhí)行用戶程序外，每次循環(huán)過程中，PLC不還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5 個(gè)階段，如右圖所示。 PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式掃描工作方式。2、掃描周期、掃描周期 在工作狀態(tài)下，執(zhí)行一次上圖所示的掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期掃描周期。其典型值為1-100ms（1 1）輸入采樣階段。）輸入采樣階段。 PLC PLC 首先掃描所有輸入端子，并

10、將各輸入狀態(tài)存入內(nèi)存中各對(duì)應(yīng)的輸入首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入內(nèi)存中各對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，此映像寄存器中。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，此時(shí)輸入影響寄存器與外界隔離，無論輸入信號(hào)如何變化，其內(nèi)容保持不變，時(shí)輸入影響寄存器與外界隔離，無論輸入信號(hào)如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。 （2 2）程序執(zhí)行階段。）程序執(zhí)行階段。 根據(jù)根據(jù) PLC PLC 梯形圖程序梯形圖程序”先左后右，先上后下先左后右，先上

11、后下”掃描原則進(jìn)行逐句掃描。掃描原則進(jìn)行逐句掃描。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)?shù)龅匠绦蛱D(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)， PLC PLC 就從輸入映像寄存器就從輸入映像寄存器“讀入讀入”上一階段上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入讀入”對(duì)應(yīng)元件對(duì)應(yīng)元件 ( “( “軟繼電軟繼電器器” ” ) ) 的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。

12、對(duì)元件映像寄存器來說，每一個(gè)元件器中。對(duì)元件映像寄存器來說，每一個(gè)元件 ( “( “軟繼電器軟繼電器” ” ) ) 的狀態(tài)會(huì)隨的狀態(tài)會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而變化。著程序執(zhí)行過程而變化。 （3 3）輸出刷新階段。）輸出刷新階段。 在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通通 / / 斷開）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)斷開）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。外部負(fù)載。二、可編程控制器的主要性能指標(biāo)二、可編程控制器的主要性能指標(biāo)1、I / O點(diǎn)數(shù) I / O點(diǎn)數(shù)

13、是指可編程控制器組成控制系統(tǒng)時(shí)所能接入的輸入輸出信號(hào)的最大數(shù)量，即可編程控制器外部輸入、輸出端子數(shù)。通常，在總點(diǎn)數(shù)中，輸入點(diǎn)數(shù)大于輸出點(diǎn)數(shù)，且輸入與輸出點(diǎn)不能相互替代。 2 、掃描速度 一般以執(zhí)行 1000 步指令所需的時(shí)間來衡量，單位為毫秒 / 千步。也有以執(zhí)行一步指令時(shí)間計(jì)，單位為微秒 / 步。 3 、存儲(chǔ)器容量 可編程控制器中程序指令是按“步”存放的，一“步”占用一個(gè)地址單元，一個(gè)地址單元一般占用兩個(gè)字節(jié)。如存儲(chǔ)容量為 1000 步的可編程控制器，其存儲(chǔ)容量為 2K 字節(jié)。 4 編程語言 可編程控制器采用梯形圖、布爾助記符、菜單圖、功能模塊圖和語言描述等編程語言。不同的可編程控制器產(chǎn)品可

14、能擁有其中一種、兩種或全部的編程方式。常用三種編程方式：梯形圖（ LAD ），布爾助記符（ STL ），功能模塊圖（ SFC ）。 5 指令功能 可編程控制器的指令種類越多，則其軟件的功能就越強(qiáng)，使用這些指令完成一定的控制目標(biāo)的就越容易。 此外，可編程控制器的可擴(kuò)展性、使用條件、可靠性、易操作性及經(jīng)濟(jì)性等性能指標(biāo)也是用戶在選擇可編程控制器時(shí)須注意的指標(biāo)。三、三、FXFX系列系列PLCPLC的命名的命名 系列名稱 如 0 、 2 、 ON 、 OS 、 2C 、 2NC 、 1N 、 1S 輸入輸出的總點(diǎn)數(shù)： 單元類型： M基本單元；E輸入輸出混合擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊；EX輸入專用擴(kuò)展模塊； EY

15、輸出專用擴(kuò)展模塊。 輸出形式 R繼電器輸出；T晶體管輸出；S晶閘管輸出 特殊物品的區(qū)別 D：DC電源，DC輸入 A1：AC電源，AC輸入（AC100120V）或AC輸入模塊 H：大電流輸出擴(kuò)展模塊 V：立式端子排的擴(kuò)展模式 C：接插口輸入輸出方式 F：輸入濾波器1ms的擴(kuò)展模塊 L：TTL輸入型模塊 S：獨(dú)立端子（無公共端）擴(kuò)展模塊FX0S、FX1S系列PLC是用于極小規(guī)模系統(tǒng)的超小型超小型PLCPLC 只有只有10301030個(gè)個(gè)I/OI/O點(diǎn)，而且不能擴(kuò)展點(diǎn)，而且不能擴(kuò)展 它們都有繼電器輸出和晶體管輸出兩種輸出方式它們都有繼電器輸出和晶體管輸出兩種輸出方式 使用的電源有交流和直流電源兩種使

16、用的電源有交流和直流電源兩種 基本單元輸入繼電器的編號(hào)是固定的，擴(kuò)展單元基本單元輸入繼電器的編號(hào)是固定的，擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊是按與基本單元最靠近開始，順序進(jìn)行和擴(kuò)展模塊是按與基本單元最靠近開始，順序進(jìn)行編號(hào)編號(hào)只能利用其觸點(diǎn)的特殊輔助繼電器，線圈由PLC驅(qū)動(dòng)，用戶使用其觸點(diǎn)。 M8000 運(yùn)行監(jiān)控繼電器，PLC運(yùn)行時(shí)導(dǎo)通。初始脈沖特殊輔助繼電器常用M8002的觸點(diǎn)作為一些繼電器的初始化復(fù)位信號(hào)-分別為產(chǎn)生周期為分別為產(chǎn)生周期為10ms10ms、100ms100ms、1s1s、1min1min脈沖的特殊輔助繼電器脈沖的特殊輔助繼電器 （ PLC RUN PLC RUN ） 出錯(cuò)特殊繼電器出錯(cuò)特殊

17、繼電器 當(dāng)當(dāng)PLCPLC出現(xiàn)硬件出錯(cuò)、參數(shù)出錯(cuò)、語法出錯(cuò)、電出現(xiàn)硬件出錯(cuò)、參數(shù)出錯(cuò)、語法出錯(cuò)、電路出錯(cuò)、操作出錯(cuò)、運(yùn)算出錯(cuò)等時(shí)，路出錯(cuò)、操作出錯(cuò)、運(yùn)算出錯(cuò)等時(shí)，M8004M8004得電得電 零標(biāo)志零標(biāo)志 錯(cuò)位標(biāo)志錯(cuò)位標(biāo)志 進(jìn)位標(biāo)志進(jìn)位標(biāo)志 指令執(zhí)行完畢標(biāo)志指令執(zhí)行完畢標(biāo)志 STL STL狀態(tài)置狀態(tài)置1 1 C246 C246 減計(jì)數(shù)監(jiān)視減計(jì)數(shù)監(jiān)視 C247 C247 減計(jì)數(shù)監(jiān)視減計(jì)數(shù)監(jiān)視 C249 C249 減計(jì)數(shù)監(jiān)視減計(jì)數(shù)監(jiān)視 C251 C251 減計(jì)數(shù)監(jiān)視減計(jì)數(shù)監(jiān)視 C252 C252 減計(jì)數(shù)監(jiān)視減計(jì)數(shù)監(jiān)視 C254 C254 減計(jì)數(shù)監(jiān)視減計(jì)數(shù)監(jiān)視可驅(qū)動(dòng)線圈的特殊輔助繼電器，用戶驅(qū)動(dòng)后，

18、PLC可作特定動(dòng)作。 狀態(tài)元件S在步進(jìn)順控編程中是重要的軟元件。它與步進(jìn)順控通常有下面五種類型：指令STL，組合使用。(1)初始狀態(tài) S0S9。 (2)回零狀態(tài) S10S19。 (3)通用狀態(tài) S20S499。 (4)保持狀態(tài) S500S899。 (5)報(bào)警狀態(tài) S900S999。 定時(shí)器在PLC中的作用相當(dāng)于時(shí)間繼電器，它包含一點(diǎn)設(shè)定值寄存器、一點(diǎn)當(dāng)前值寄存器以及輸出觸點(diǎn)。這三者使用同一個(gè)地址編號(hào)，但使用場(chǎng)合不同，其所指也不同。定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累計(jì)計(jì)時(shí)的，時(shí)鐘脈沖有1ms、10ms、100ms三種。當(dāng)所計(jì)時(shí)鐘脈沖達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。 100 ms定時(shí)器T0T199共200點(diǎn),

19、設(shè)定值為0.13276.7 s；10 ms定時(shí)器T200T245共46點(diǎn),設(shè)定值為0.01327.67 s。 1ms積算定時(shí)器：對(duì)積算定時(shí)器：對(duì)1ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的，定時(shí)范圍為時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的，定時(shí)范圍為0.00132.767s。 100ms積算定時(shí)器：對(duì)積算定時(shí)器：對(duì)100ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的定時(shí)范圍為時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的定時(shí)范圍為0.13276.7s 在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、模擬量控制、定位控制時(shí)，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)。數(shù)據(jù)寄存器為16位，最高位為符號(hào)位，可以用兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來存放32位數(shù)據(jù)，最高位仍為符號(hào)位。 (1)通用數(shù)據(jù)寄存器D0D199共200點(diǎn)，當(dāng)PLC由運(yùn)行到停止時(shí)，該類數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)為零 (2)斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器 D200D511共312點(diǎn)，只要不改寫，原有的數(shù)據(jù)就保持不變 (3)特殊數(shù)據(jù)寄存器 D8000D8255共256點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)寄存器用來監(jiān)視PLC的運(yùn)行方式，其在電源接通時(shí)寫入初始化數(shù)據(jù)。 七、指針