PLC基礎(chǔ)理論知識(shí)培訓(xùn)資料學(xué)員版

1、可編程控制器的基礎(chǔ)知識(shí)介紹第一課時(shí)：講解PLC的背景，特點(diǎn)，應(yīng)用及工作原理1PLC的背景20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣。在工業(yè)控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制。特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，連線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工序或?qū)ο笮枰淖儠r(shí)，原有的接線和控制柜就要更換，所以通用性和靈活性較差。 20世紀(jì)60年代

2、，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)及多機(jī)群控的發(fā)展，人們?cè)噲D用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的要求，但由于價(jià)格高，輸入輸出電路不匹配和編程技術(shù)復(fù)雜等原因。一直沒能得到推廣應(yīng)用。 20世紀(jì)60年代末，美國的汽車制造業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)，各個(gè)廠家生產(chǎn)的汽車型號(hào)也不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)也隨之改變，以及對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)重新配置。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)要求，1968年美國通用汽車公司（GM）公開招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，就是著名的“GM十條”。這些要求實(shí)際上提出了將繼電接觸器控制的簡(jiǎn)單易懂、使用方便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，及計(jì)算機(jī)的功能完善、靈活性、通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合

3、起來。將繼電接觸器的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)的軟件邏輯變成的設(shè)想。1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）根據(jù)上述要求，研制開發(fā)出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。當(dāng)時(shí)人門把它稱為可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡(jiǎn)稱PLC。它主要用來取代繼電接觸器邏輯控制，系統(tǒng)功能僅限于執(zhí)行繼電器邏輯，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)等。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)了微處理器和微計(jì)算機(jī)，人們把微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使它能夠更多的發(fā)揮計(jì)算機(jī)的功能。不僅用邏輯編程取代硬連線邏輯，還增加了運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，使它真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控

4、制設(shè)備。國外工業(yè)界在1980年正式命名其為可編程控制器(ProgrammableController)簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免及個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。2PLC的定義PLC一直在飛速的發(fā)展中，因此到現(xiàn)在為止，還未能夠?qū)ζ湎乱粋€(gè)十分確切的定義。國際電工委員會(huì)（IEC）曾及1982年11月頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年1月發(fā)表了第二稿，1987年2月頒布了第三稿，該草案對(duì)PLC的定義是：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)

5、和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程?！盤LC是微機(jī)技術(shù)及傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能及習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單 指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試及查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。PLC實(shí)質(zhì)是一

6、種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上及微型計(jì)算機(jī)相同。3PLC的特點(diǎn)和種類 PLC的特點(diǎn)： 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾，電源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化。PLC專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此人們?cè)谠O(shè)計(jì)PLC的時(shí)候就從硬件和軟件上都采取了抗干擾的措施，提高了其可靠性。A、硬件措施：B、軟件措施： 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)使用方便。編程方便，易于使用。 功能完善 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短體積小，維護(hù)操作方便PLC的種類：目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的廠家有：美國的AB、通用（GE）、莫迪康（MODICON）、日本的三菱（MITSBISHI

7、）、歐姆龍（OMRON）、富士電機(jī)（FUJI）、松下電工、德國西門子（SIEMENS）、法國的TE、施耐德（SCHNEIDER）、韓國的三星（SUMSUNG）、LG等4P LC的應(yīng)用領(lǐng)域由于微處理器芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降。并且PLC的功能大大增強(qiáng)，它也能夠解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。使得PLC的應(yīng)用越來越廣泛。目前PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、和娛樂等行業(yè)。PLC成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。1、順序控制（開關(guān)量的邏輯控制）2、模擬量控制3、過程控制4、定時(shí)和記數(shù)控制

8、5、數(shù)據(jù)處理6、通信和連網(wǎng)5PLC的分類1、按照I/O點(diǎn)數(shù)容量分類 小型機(jī)一般以開關(guān)量為主，我們公司大多使用的都是小型機(jī)。輸入輸出總點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)一下，用戶程序存儲(chǔ)器容量在4K字左右。典型的小型機(jī)有西門子公司的S7-200、OMRON公司的CPM2A系列、三菱公司的FX系列和AB公司的SLC500系列等整體式PLC產(chǎn)品。 中型機(jī)中型機(jī)的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)在2562048點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到8K字左右。典型的中型機(jī)有西門子公司的S7-300系列、歐姆龍公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列等模塊式PLC產(chǎn)品。 大型機(jī)大型機(jī)的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到1

9、6K字左右。典型的大型機(jī)有西門子公司的S7-400、歐姆龍公司的CVM1和CS1系列、AB公司的SLC5/05等系列產(chǎn)品。2.按結(jié)構(gòu)形式分 整體式結(jié)構(gòu) 例如：西門子的S7200系列 模塊式結(jié)構(gòu) 例如：西門子的S7-300和S7-400系列6PLC的基本組成PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)及工作原理則大同小異，通常由CPU、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：1、中央處理器CPU中央處理器（CPU）是PLC的核心，一般有控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)，CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線及存儲(chǔ)

10、單元、輸入/輸出接口電路相連接。CPU按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊，按部就班的進(jìn)行工作，用戶程序和數(shù)據(jù)事先存于寄存器中，當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，CPU按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、做出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如電腦、打印機(jī)等）的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存

11、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。CPU的主要任務(wù)有控制用戶程序和數(shù)據(jù)的接收及存儲(chǔ)；用掃描的方式通過I/O部件接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中，診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤等；PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從積存器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制，制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。CPU的具體作用如下： 接收、存儲(chǔ)用戶程序； 以掃描的方式接收來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序，完成數(shù)據(jù)和信息的邏輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)

12、的內(nèi)容控制信號(hào)，完成用戶指令規(guī)定的各種操作； 響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、打印機(jī)等）的請(qǐng)求；2、存儲(chǔ)器可編程控制器配有兩種存儲(chǔ)器，即系統(tǒng)存儲(chǔ)器（EPROM）和用戶存儲(chǔ)器（RAM）。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)系統(tǒng)管理程序，用戶不能夠訪問和修改這部分的內(nèi)容。用戶存儲(chǔ)器用來存放編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲(chǔ)器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，它包括輸入輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)和當(dāng)前值的數(shù)據(jù)區(qū)，存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。3、輸入/輸出（I/O）接口電路I/O接口是PLC及輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)

13、果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。 開關(guān)量輸入模塊開關(guān)量的輸入設(shè)備是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。其信號(hào)可能是交流電壓（110V220V），直流電壓（12V24V）等。為防止各種干擾信號(hào)和高電壓信號(hào)進(jìn)入PLC，影響其可靠性或造成設(shè)備損壞，現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路一般有光電耦合電路進(jìn)行隔離。光電耦合電路的關(guān)鍵器件是光耦合器，一般有發(fā)光二極管和光電三極管組成。輸入電路中一般都設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入

14、觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干涉脈沖引起的錯(cuò)誤輸入信號(hào)。濾波電路延遲時(shí)間的典型值為1020ms（信號(hào)上升沿）和2050ms（信號(hào)下降沿），輸入電流約為10mA。如 開關(guān)量輸出模塊輸出模塊的作用是將CPU執(zhí)行用戶程序所輸出的TTL電平的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所需的，能夠驅(qū)動(dòng)特定設(shè)備的信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。通常開關(guān)量輸出模塊有三種形式，即，繼電器輸出、晶體管輸出、雙向晶閘管輸出。繼電器輸出：晶體管輸出（射極輸出）：雙向可控硅（雙向晶閘管）輸出電路：4、電源 電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范

15、圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。5、編程器 編程是PLC利用外部設(shè)備，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。 簡(jiǎn)易編程器 圖形編程器 通用計(jì)算機(jī)編程6、外部設(shè)備接口7.PLC的工作原理一.掃描技術(shù) 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。概括而言，PLC是按照集中輸入、集中輸出、周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。每一次掃描所用的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期或工作周期。(一)輸入采樣階段 在輸入采樣階段，P

16、LC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。既PLC把所有外部輸入電路的接通/斷開狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。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映像區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(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。即：輸入采樣階段CPU掃描所有輸入端子，并將輸入量順序存入輸入映像寄存器，此時(shí)輸入映像寄存器被刷新，此后，關(guān)閉輸入通道，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行和輸出處理階段無論外部輸入信號(hào)如何變化，輸入映像寄存器

17、的內(nèi)容不變，直到下一個(gè)掃描周期采樣階段，才重新寫入輸入映像寄存器。(二)用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，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映像區(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)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映像區(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映像區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)

18、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)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。即：在這個(gè)階段CPU對(duì)用戶程序從左到右，從上到下。逐句執(zhí)行程序指令，從輸入映像寄存器、元件映像寄存器（內(nèi)部繼電器、記時(shí)器、計(jì)數(shù)器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)）中，將元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)讀出。按程序要求進(jìn)行邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算，并將每條結(jié)果寫入元件映像寄存器，隨程序不斷刷新。(三)輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(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

19、出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。 說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果及繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。 一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。即：CPU對(duì)所有用戶執(zhí)行完畢，將內(nèi)部元件寄存器中所有輸出繼電器狀態(tài)（構(gòu)成輸出狀態(tài)表）在輸出處理階段依次轉(zhuǎn)到輸出鎖存器中，經(jīng)隔離，驅(qū)動(dòng)，功率放大電路送到輸

20、出端子，而驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 二.PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間一個(gè)掃描周期的典型值為：1-100ms。輸入/輸出的滯后時(shí)間又成為系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，是指PLC的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的間隔。它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分。輸入模塊的RC濾波電路用來濾除由輸入端引起的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短，其典型值為10ms左右。輸出模塊的滯后時(shí)間及模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右；雙向可控硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí)的滯后時(shí)間約

21、為1ms，負(fù)載由導(dǎo)通到斷開時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間一般在1ms左右。由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長可達(dá)到兩個(gè)多掃描周期?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫?yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十ms，對(duì)于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。要求輸入-輸出信號(hào)之間的滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。從微觀上來考察，由于PLC特定的掃描方式，程序在執(zhí)行過程中所用的輸入信號(hào)是本周期內(nèi)采樣階段的輸入信號(hào)。若在程序執(zhí)行過程中，輸入信號(hào)發(fā)生變化，其輸出不能即時(shí)做出反映，只能等到下一個(gè)掃描周期開始時(shí)采樣該變化了的輸入信號(hào)。另外，程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生的輸出不是立即去驅(qū)動(dòng)負(fù)載，而是將處理

22、的結(jié)果存放在輸出映像寄存器中，等程序全部執(zhí)行結(jié)束，才能將輸出映像寄存器的內(nèi)容通過鎖存器輸出到端子上。因此，PLC的輸入/輸出滯后現(xiàn)象。但對(duì)一般工業(yè)設(shè)備來說，其輸入為一般的開關(guān)量，其輸入信號(hào)的變化周期（秒級(jí)以上）大于程序掃描周期（毫微秒級(jí)），因此從宏觀上來考察，輸入的信號(hào)一旦變化，就能立即進(jìn)入輸入映像寄存器。也就是說，PLC的輸入/輸出滯后現(xiàn)象對(duì)一般工業(yè)設(shè)備來說是完全允許的。但對(duì)某些設(shè)備，如需要輸出對(duì)輸入做快反應(yīng)，這時(shí)可采用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊以及中斷處理等措施來盡量減少滯后時(shí)間。第二課時(shí)： 講解PLC的軟元件及基本指令PLC的軟元件 軟元件是PLC內(nèi)部的具有一定功能的器件，這些器件實(shí)際上

23、是有電子線路和寄存器及存儲(chǔ)單元等組成。例如：輸入繼電器是由輸入電路和輸入映像寄存器構(gòu)成，輸出繼電器是由輸出電路和輸出映像寄存器構(gòu)成，定時(shí)器和計(jì)數(shù)器也是由特定功能的寄存器組成。它們都有繼電器的特性，但是沒有機(jī)械的觸點(diǎn)。為了把這些元器件和傳統(tǒng)的繼電器區(qū)分開來，我們把它們稱為軟元件或軟繼電器。（1）西門子S7-200的軟元件A、輸入繼電器（I）B、輸出繼電器（Q）C、通用輔助繼電器（M）D、特殊繼電器（SM）SM0.0該位總是打開。SM0.1首次掃描周期時(shí)該位打開，一種用途是調(diào)用初始化子程序。SM0.2如果保留性數(shù)據(jù)丟失，該位為一次掃描周期打開。該位可用作錯(cuò)誤內(nèi)存位或激活特殊啟動(dòng)順序的機(jī)制。SM0.

24、3從電源開啟條件進(jìn)入RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，該位為一次掃描周期打開。該位可用于在啟動(dòng)操作之前提供機(jī)器預(yù)熱時(shí)間。SM0.4該位提供時(shí)鐘脈沖，該脈沖在1分鐘的周期時(shí)間內(nèi)OFF（關(guān)閉）30秒，ON（打開）30秒。該位提供便于使用的延遲或1分鐘時(shí)鐘脈沖。SM0.5該位提供時(shí)鐘脈沖，該脈沖在1秒鐘的周期時(shí)間內(nèi)OFF（關(guān)閉）0.5秒，ON（打開）0.5秒。該位提供便于使用的延遲或1秒鐘時(shí)鐘脈沖。SM0.6該位是掃描周期時(shí)鐘，為一次掃描打開，然后為下一次掃描關(guān)閉。該位可用作掃描計(jì)數(shù)器輸入。SM0.7該位表示“模式”開關(guān)的當(dāng)前位置（關(guān)閉 =“終止”位置，打開 =“運(yùn)行”位置）。開關(guān)位于RUN（運(yùn)行）位置時(shí)，您可

25、以使用該位啟用自由口模式，可使用轉(zhuǎn)換至“終止”位置的方法重新啟用帶PC編程設(shè)備的正常通訊。SM1.0當(dāng)操作結(jié)果為零時(shí)，某些指令的執(zhí)行打開該位。SM1.1當(dāng)溢出結(jié)果或檢測(cè)到非法數(shù)字?jǐn)?shù)值時(shí)，某些指令的執(zhí)行打開該位。SM1.2數(shù)學(xué)操作產(chǎn)生負(fù)結(jié)果時(shí)，該位打開。SM1.3嘗試除以零時(shí)，該位打開。SM1.4“增加至表格”指令嘗試過度填充表格時(shí)，該位打開。SM1.5LIFO或FIFO指令嘗試從空表讀取時(shí)，該位打開。SM1.6嘗試將非BCD數(shù)值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，該位打開。SM1.7當(dāng)ASCII數(shù)值無法轉(zhuǎn)換成有效的十六進(jìn)制數(shù)值時(shí)，該位打開。E、變量存儲(chǔ)器（V）F、局部變量存儲(chǔ)器（L）G、順序控制繼電器（S）H

26、、定時(shí)器（T）a. 定時(shí)器的種類b 分辨率及定時(shí)時(shí)間的計(jì)算c 定時(shí)器的編號(hào)d 定時(shí)器指令使用說明1）接通延時(shí)定時(shí)器TON（On-Delay Timer）2）記憶接通延時(shí)定時(shí)器TONR（Retentive On-Delay Timer）3）斷開延時(shí)定時(shí)器TOF（Off-Delay Timer）I、計(jì)數(shù)器（C）計(jì)數(shù)器是用來累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，經(jīng)常用來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)或進(jìn)行特定功能的編程。使用時(shí)要提前輸入它的設(shè)定值（計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)）。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器開始累計(jì)它的輸入端脈沖電位上升沿（正跳變）的次數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)斷開。a 計(jì)數(shù)器的種類 S7 200系列

27、PLC的計(jì)數(shù)器有3種：增計(jì)數(shù)器CTU、增減計(jì)數(shù)器CTUD和減計(jì)數(shù)器CTD。b 編號(hào) 計(jì)數(shù)器的編號(hào)用計(jì)數(shù)器名稱和數(shù)字（0255）級(jí)成，即C*，如C6。c 計(jì)數(shù)器指令使用說明1）增計(jì)數(shù)器CTU（Count Up）2）增減計(jì)數(shù)器CTUD(Count Up/Down)3）減計(jì)數(shù)器CTD（Count Down）J、模擬量輸入映像寄存器（AI）、模擬量輸出映像寄存器（AQ）K、高速計(jì)數(shù)器（HC）L、累加器（AC）（2）三菱軟元件A、輸入繼電器（X） FX系列可編程序控制器的輸入繼電器和輸出繼電器的元件號(hào)用八進(jìn)制數(shù)表示。八進(jìn)制數(shù)只有0-7這8個(gè)數(shù)字符號(hào)，遵循“逢8進(jìn)1”的運(yùn)算規(guī)則。B、輸出繼電器（Y） 輸出

28、繼電器是可編程序控制器向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的窗口。C、輔助繼電器（M） 輔助繼電器是用軟件實(shí)現(xiàn)的,它們不能接收外部的輸入信號(hào),也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載,相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器.a、通用輔助繼電器M0M499 b、斷電保護(hù)輔助繼電器M500M3071c、特殊輔助繼電器D、狀態(tài)（S）E、定時(shí)器（T）F、計(jì)數(shù)器（C）a、內(nèi)部計(jì)數(shù)器b、高速計(jì)數(shù)器F、數(shù)據(jù)寄存器（三）歐姆龍常用的是CP1HX XA X為標(biāo)準(zhǔn)型 XA為內(nèi)藏模擬量輸入輸出功能 A、存儲(chǔ)區(qū)的功能 內(nèi)部繼電器區(qū)IR，特殊繼電器區(qū)SR，暫存繼電器區(qū)TR，保持繼電器區(qū)HR，輔助繼電器區(qū)AR，鏈接繼電器區(qū)LR，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器區(qū)TIM/CNT，

29、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)DM。 a、IR區(qū) CPM1A、CPM2A/2AE、CPM2C，通常反映輸入/輸出觸點(diǎn)的狀態(tài)，輸入點(diǎn)從IR00000位開始，輸出點(diǎn)從IR01000位開始，未分配給輸入/輸出的通道可被用于工作位。（工作位：在程序中任意使用，但它們僅能用于內(nèi)部的程序而不能直接用于外部I/O） b、SR區(qū) SR區(qū)及IR區(qū)屬同一數(shù)據(jù)區(qū)，它們主要區(qū)別在于IR提供用戶使用，而SR由系統(tǒng)使用。SR主要用于有動(dòng)作標(biāo)志各種功能的設(shè)定值/當(dāng)前值。一些未被賦予特殊用途的SR區(qū)可用作工作位。 c、TR區(qū) 在復(fù)雜的梯形圖回路中不能用助記符描述的時(shí)候，它用來對(duì)回路的分支點(diǎn)的ON/OFF的位進(jìn)行暫存，僅在助記符編程時(shí)使用。用梯形

30、圖編程時(shí)，在內(nèi)部能自動(dòng)處理，TR沒必要使用。 d、HR區(qū) 斷電時(shí)，它們能夠保持?jǐn)嚯娗暗腛N/OFF狀態(tài)。 e、AR區(qū) 主要用來存儲(chǔ)PC的工作狀態(tài)信息，如：異常標(biāo)志、交速計(jì)數(shù)、脈沖輸出狀態(tài)標(biāo)志、掃描周期存入使用等。 f、LR區(qū) CPM*及CQM1，CQM1H之間或者及C200HX/HG/HE之間1：1 PC連接時(shí)，可用LR及對(duì)方交換數(shù)據(jù)，不進(jìn)行PC鏈接時(shí)可用于工作位。 g、TIM/CNT區(qū) 用指令TIM、TIM（15）、TIM（-）、CNT和CNTR（12）來控制定時(shí)器計(jì)數(shù)器，號(hào)不能重復(fù)。 h、DM區(qū) DM以字單位存取，斷電時(shí)數(shù)據(jù)保存。 CPM2A/2AE、CPM2C、DM0000DM1999

31、DM2022DM2047可以讀/寫 其它DM字被分配給特殊功能 DM2000DM2021 記錄錯(cuò)誤信息 DM6600DM6655 字為PLC的系統(tǒng)設(shè)置區(qū) i、I/O分配 20點(diǎn)CPU 輸入12點(diǎn) IR00000IR00011 輸出8點(diǎn) IR01000IR01007 10點(diǎn) 輸入6點(diǎn) IR00000IR00005 輸出4點(diǎn) IR01000IR01003 30點(diǎn) 輸入18點(diǎn) IR00000IR00011 IR00100IR00105 輸出12點(diǎn) IR01000IR01007 IR01100IR01103 40點(diǎn) 輸入24點(diǎn) IR00000IR00011 IR00100IR00111 輸出16點(diǎn) I

32、R01000IR01007 IR01100IR01107 60點(diǎn) 輸入36點(diǎn) IR00000IR00011 IR00100IR00111 IR00200IR00211 輸出24點(diǎn) IR01000IR01007 IR01100IR01107 IR01200IR012072. PLC的基本指令A(yù). 梯形圖(LAD) :是從繼電器系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的.兩條“母線”，左邊是“火線”,右邊是“零線”。 B. 語句表（STL） C. 順序功能流程圖（SFC） D. 功能塊圖（FBD）第三、四課時(shí)：講解PLC的編程方法（以下講解主要以西門子PLC為例）梯形圖編程的基本規(guī)則：（1）.PLC內(nèi)部元器件的觸點(diǎn)可以無限次的使用；（2）.梯形圖的每一行都是從左母線開始，然后是各種觸點(diǎn)的邏輯連接，最后以線圈或指令盒結(jié)束。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。（3）.線圈和指令盒一般不能直接連接在左邊的母線上，如需要的話可通過特