PLC 1 最好的教材課件

1、可編程控制器應(yīng)用技術(shù)第一章 可編程控制器的基礎(chǔ)知識(shí) 11概述可編程控制器（Programmable Controller）簡(jiǎn)稱(chēng)PC.他是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，廣泛應(yīng)用在各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中。目前可編程控制器成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置說(shuō)明：生產(chǎn)機(jī)械：機(jī)械設(shè)備：機(jī)床（車(chē)床/刨床/磨床）、自動(dòng)焊機(jī)。生產(chǎn)過(guò)程：自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)：家電/汽車(chē)/鋼鐵生活中離不開(kāi)可編程控制器 十字路口的紅綠燈/夜晚的霓虹燈/商場(chǎng)賓館的電梯/音樂(lè)噴泉可編程控制器的地位工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三

2、大支柱：可編程控制器 首位機(jī)器人計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造目前可編程控制器成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化成度高低的標(biāo)志。 111可編程控制器的由來(lái) 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展： 繼電器-接觸器控制系統(tǒng) 半導(dǎo)體邏輯組件構(gòu)成的順序控制裝置 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 可編程控制器控制系統(tǒng)半導(dǎo)體邏輯組件構(gòu)成的順序控制裝置 時(shí)間：20世紀(jì)60年代初概念：用半導(dǎo)體二極管、三極管和中小規(guī)模集成電路構(gòu)成的邏輯式控制器。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是具有體積小、無(wú)觸點(diǎn)、可靠性較高和動(dòng)作順序變更較方便。其缺點(diǎn)是控制規(guī)模較?。ㄝ斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)不超過(guò)64點(diǎn)）、程序編制不夠靈活。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)隨著計(jì)

3、算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，曾用小型計(jì)算機(jī)取代繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制要求，但是計(jì)算機(jī)對(duì)環(huán)境要求較高，而且現(xiàn)場(chǎng)需要控制的大量的輸入輸出與計(jì)算機(jī)本身不匹配，同時(shí)計(jì)算機(jī)程序的編制較復(fù)雜，使用者需要掌握一定的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，一般工程技術(shù)人員不易熟練運(yùn)用，加上計(jì)算機(jī)成本高，因而一直沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。 GM十條： 3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；4）體積小于繼電器控制裝置；5）數(shù)據(jù)可以直接輸入管理計(jì)算機(jī)；6）可以直接用交流115V輸入；7）輸出為交流115V，負(fù)載電流要求2A以上，可以直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等負(fù)載元件。8）通用性強(qiáng)，易擴(kuò)展，擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)只需很少變更；9）用戶(hù)存儲(chǔ)器容量大于4KB;10）成本可與繼電器控

4、制裝置競(jìng)爭(zhēng)。 美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)以上要求，研制出第一臺(tái)可編程控制器，型號(hào)為PDP-14.1971年，日本從美國(guó)引進(jìn)該技術(shù)開(kāi)始生產(chǎn)可編程控制器。1973年，歐洲國(guó)家開(kāi)始生產(chǎn)可編程控制器。1974年，我國(guó)開(kāi)始研制可編程控制器，并于1977年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。2可編程控制器的定義 早期的可編程邏輯控制器：只是用來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)，功能簡(jiǎn)單，只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量邏輯控制，稱(chēng)為：可編程邏輯控制器(Programmble Logic Controller),簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。隨微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器，除進(jìn)行開(kāi)關(guān)量邏輯控制外，還具有模擬量控制、高速計(jì)數(shù)、PID回路調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程I/

5、O和網(wǎng)絡(luò)通訊等許多功能。1987年國(guó)際電工委員會(huì)（ICE）在頒布可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案時(shí)，進(jìn)一步將其定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)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)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、 模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。1.1.3可編程控制器的特點(diǎn) 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 2.編程簡(jiǎn)單易學(xué) 3.功能完善，適應(yīng)性強(qiáng) 4.使用簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便5體積小、重量輕、功耗低 硬件方面采取的主

6、要措施有： 隔離PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來(lái)傳遞信號(hào)，這種光電隔離措施使外部電路與PLC內(nèi)部之間完全避免了電的聯(lián)系，有效地抑制了外部干擾源對(duì)PLC的影響，還可防止外部強(qiáng)電竄入內(nèi)部CPU； 濾波在PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設(shè)置多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號(hào)； 硬件方面采取的主要措施有：在PLC內(nèi)部對(duì)CPU供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，防止干擾信號(hào)通過(guò)供電電源進(jìn)入PLC內(nèi)部，另外各個(gè)輸入輸出(IO)接口電路的電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的互相干擾；內(nèi)部設(shè)置連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷等電路，一旦發(fā)生故障，立即報(bào)警；外部采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適

7、應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。 在軟件方面采取的主要措施有 設(shè)置故障檢測(cè)與診斷程序，每次掃描都對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、用戶(hù)程序、工作環(huán)境和故障進(jìn)行檢測(cè)與診斷，發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)后，立即自動(dòng)做出相應(yīng)的處理，如報(bào)警、保護(hù)數(shù)據(jù)和封鎖輸出等； 對(duì)用戶(hù)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)因此而丟失。采用以上抗干擾措施后，一般PLC的抗電平干擾強(qiáng)度可達(dá)峰值1000V，脈寬10us，其平均無(wú)故障時(shí)間可高達(dá)3050萬(wàn)小時(shí)以上。 2.編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC采用與繼電器控制線(xiàn)路圖非常接近的梯形圖作為編程語(yǔ)言，它既有繼電器電路清晰直觀(guān)的特點(diǎn)，又充分考慮到電氣工人和技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣;對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，幾乎不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此

8、，易學(xué)易懂，程序改變時(shí)也容易修改 。3.功能完善，適應(yīng)性強(qiáng) 目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有AD、DA轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等功能。它能根據(jù)實(shí)際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)：既可控制一臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線(xiàn)，又可以控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線(xiàn)；既可以現(xiàn)場(chǎng)控制又可以遠(yuǎn)程控制。4.使用簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便PLC的接線(xiàn)極其方便 PLC的用戶(hù)程序可在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試 PLC的故障率很低 排除故障迅速114 PLC的控制功能 PLC的應(yīng)用范圍極其廣闊，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展， 目前PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、石油

9、、化工：、建材、電力、礦山、機(jī)械制造、汽車(chē)、交通運(yùn)輸、輕紡、環(huán)保等各行各業(yè)。幾乎可以說(shuō)，凡是有控制系統(tǒng)存在的地方就有PLC。概括起來(lái)，PLC的應(yīng)用主要有以下5個(gè)方面。PLC的控制功能1.開(kāi)關(guān)量控制 2.模擬量控制3.運(yùn)動(dòng)控制 4.數(shù)據(jù)處理 5.通信聯(lián)網(wǎng) 2.模擬量控制目前，很多PLC都具有模擬量處理功能，通過(guò)模擬量IO模塊可對(duì)溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制，而且編程和使用都很方便。大、中型的PLC還具有PID閉環(huán)控制功能，運(yùn)用PID子程序或使用專(zhuān)用的智能PID模塊， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的閉環(huán)過(guò)程控制 .3.運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制是指PLC對(duì)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制，也稱(chēng)為位置控制，早

10、期PLC通過(guò)開(kāi)關(guān)量IO模塊與位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，現(xiàn)在一般都使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊來(lái)完成。 4.數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，能夠完成數(shù)學(xué)運(yùn)算(函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)的移位、比較、傳遞、數(shù)值的轉(zhuǎn)換和查表等操作，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理通常用在大、中型控制系統(tǒng)中，如柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人的控制系統(tǒng)等。 5.通信聯(lián)網(wǎng)通信聯(lián)網(wǎng)是指PLC與PLC之問(wèn)、PLC與上位計(jì)算機(jī)或其他智能設(shè)備間的通信，利用PLC和計(jì)算機(jī)的RS一232或RS-422接口、PLC的專(zhuān)用通信模塊，用雙絞線(xiàn)和同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)相互間的信息交換，構(gòu)成“集中

11、管理、分散控制” 的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，建立工廠(chǎng)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。 12 PLC系統(tǒng)的組成及功能 PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。因此，它的組成與一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的 121 PLC的硬件系統(tǒng) l PLC的硬件系統(tǒng)組成 1.微處理器(CPU) 2存儲(chǔ)器 3. 輸入輸出(IO)部件 4電源部件 5編程器 6其他外部設(shè)備 7IO擴(kuò)展單元圖1l所示為PLC的部件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 1.微處理器(CPU) l 1) 接收從編程器輸入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，送入存儲(chǔ)器存儲(chǔ)：l 2) 用掃描方式接收輸入設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，并

12、存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)(輸入映像寄存器)；l 3) 監(jiān)測(cè)和診斷電源、PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和用戶(hù)程序編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤；l 4) 執(zhí)行用戶(hù)程序，完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳遞和存儲(chǔ)等功能：l 5) 根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 2存儲(chǔ)器 l PLC配有兩種存儲(chǔ)器：l 系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。l 系統(tǒng)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序；l 用戶(hù)存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶(hù)編制的控制程序。 常用的存儲(chǔ)器類(lèi)型有CMOSRAM、EPROM和EEPROM。 CMOS RAM l CMOS RAM是一種可以進(jìn)行讀寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器，存放在其中的用戶(hù)程序可方便地進(jìn)行修

13、改，它是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池作為備用電源，一旦失電，即可用鋰電池供電，以保持RAM中的內(nèi)容。鋰電池的使用壽命一般為510年，若經(jīng)常帶負(fù)載可維持25年左右。PLC都標(biāo)有電池的使用年限。 EPROM、EEPROM EPROM、EEPROM都是只讀存儲(chǔ)器，常用來(lái)存放系統(tǒng)程序和需要長(zhǎng)久保存的用戶(hù)程序。EPROM稱(chēng)為可擦除的可編程序只讀存儲(chǔ)器，在紫外線(xiàn)連續(xù)照射20min后，就可將EPROM中的內(nèi)容消除，加高電平(125V或24V)，可把程序?qū)懭氲紼PROM中。EEPROM稱(chēng)作電可擦除的可編程序只讀存儲(chǔ)器，除可用紫外線(xiàn)擦除外，還可用電擦除。 3. 輸入輸出(IO)部件 輸

14、入信號(hào)多種多樣，信號(hào)電平各不相同，而PLC所能處理的信號(hào)只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，因此必須通過(guò)輸入模塊將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。同樣，外部執(zhí)行元亦必須通過(guò)輸出模塊將CPU輸出的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成這些執(zhí)行元件所能接收的控制信號(hào)。輸入輸出模塊實(shí)際上是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出設(shè)備之間的連接部件，起著PLC與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信息的作用。 l I0模塊:數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊，以及快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、通信接口模塊、溫度控制模塊、中斷控制模塊、PID控制模塊和位置控制模塊I0模塊的類(lèi)型、品種與規(guī)格越多，PLC系統(tǒng)的靈活性越好;I/O模塊的IO容量越大，PLC系統(tǒng)的適應(yīng)

15、性越強(qiáng)。 PLC的I0模塊種類(lèi)4電源部件 PLC配有開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來(lái)將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供PLC內(nèi)部的CPU、存儲(chǔ)器和IO接口等電路工作所需的直流電源。PLC的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施，因此對(duì)外部電源的穩(wěn)定性要求不高，一般允許外部電源電壓的額定值在+10一-15的范圍內(nèi)波動(dòng)。小型PLC的電源往往和CPU單元合為一體，大中型PLC都有專(zhuān)用電源部件 5編程器 l 簡(jiǎn)易編程器功能較少，一般只能用語(yǔ)句表形式進(jìn)行編程，通常需要連機(jī)工作。簡(jiǎn)易編程器使用時(shí)直接與PLC的專(zhuān)用插座相連接，由PLC提供電源。它體積小，重量輕，便于攜帶，適合小型PLC使用。5編程器（圖形編程器）圖形編程器既可以用指令

16、語(yǔ)句進(jìn)行編程，又可以用梯形圖編程;既可連機(jī)編程又可脫機(jī)編程，操作方便，功能強(qiáng)，有液晶顯示的便攜式和陰極射線(xiàn)式兩種。圖形編程器還可與打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備連接，但價(jià)格相對(duì)較高。通常大中型PLC多采用圖形編程器。 6其他外部設(shè)備 (1)外部存儲(chǔ)器 (2)打印機(jī) (3)EPROM寫(xiě)入器 1)外部存儲(chǔ)器l 外部存儲(chǔ)器是指磁帶或磁盤(pán)，工作時(shí)可將用戶(hù)程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在盒式錄音機(jī)的磁帶上或磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁盤(pán)中，作為程序備份。當(dāng)PLC內(nèi)存中的程序被破壞或丟失時(shí)，可將外存中的程序重新裝入。 (2)打印機(jī) 打印機(jī)用來(lái)打印帶注釋的梯形圖程序或指令語(yǔ)句表程序以及打印各種報(bào)表等。在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行過(guò)程中，打印機(jī)用來(lái)提供運(yùn)行過(guò)程

17、中發(fā)生事件的硬記錄，如記錄PLC系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中故障報(bào)警的時(shí)間等。這對(duì)于事故分析和系統(tǒng)改進(jìn)是非常有價(jià)值的。 (3)EPROM寫(xiě)入器 EPROM寫(xiě)入器用于將用戶(hù)程序?qū)懭隕PROM中。同一PLC系統(tǒng)的各種不同應(yīng)用場(chǎng)合的用戶(hù)程序可分別寫(xiě)入不同的EPROM中去，當(dāng)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)生改變時(shí)，只需更換相應(yīng)的EPROM芯片即可。 7IO擴(kuò)展單元I/O擴(kuò)展單元用來(lái)擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。當(dāng)用戶(hù)所需的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)超過(guò)PLC基本單元的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，就需要加上IO擴(kuò)展單元來(lái)擴(kuò)展，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。 122 PLC的軟件系統(tǒng) PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合，通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶(hù)程序兩大部分。

18、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的PLC系統(tǒng)，它們相輔相成，缺一不可。沒(méi)有軟件的PLC系統(tǒng)稱(chēng)為裸機(jī)系統(tǒng)，不起任何作用，猶如無(wú)米之鍋。反之，如果沒(méi)有硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)也失去了基本的外部條件，程序根本無(wú)法運(yùn)行。 1系統(tǒng)程序 l 系統(tǒng)程序是每一個(gè)PLC成品必須包括的部分，由PLC廠(chǎng)家提供，用于控制PLC本身的運(yùn)行。系統(tǒng)程序固化在EPROM中。 管理程序 編譯程序 標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用管理程序 管理程序是系統(tǒng)程序中最重要的部分。PLC的運(yùn)行都由它控制，主要對(duì)PLC的輸入、輸出、運(yùn)算等操作運(yùn)行，進(jìn)行時(shí)間上先后順序的管理，規(guī)定各種數(shù)據(jù)、程序的存放地址，生成用戶(hù)環(huán)境以及系統(tǒng)診斷等。 編譯程序l 編譯程序用

19、來(lái)把梯形圖程序、語(yǔ)句表程序等編程語(yǔ)言翻譯成PLC能夠識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言。標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用 標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用。這部分由許多獨(dú)立的程序模塊組成，每個(gè)程序模塊完成一種單獨(dú)的功能，如輸入、輸出及特殊運(yùn)算等。PLC根據(jù)不同的控制要求，選用這些模塊完成相應(yīng)的工作。 2用戶(hù)程序 用戶(hù)程序就是由用戶(hù)根據(jù)控制要求，用PLC的程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)所需的控制目的。用戶(hù)程序存儲(chǔ)在系統(tǒng)程序指定的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，它的最大容量也是由系統(tǒng)程序限定的。 3程序結(jié)構(gòu) l 當(dāng)程序不長(zhǎng)，比較簡(jiǎn)單時(shí)，編制程序時(shí)常用順序結(jié)構(gòu)，即整個(gè)程序不分段，順序編制而成。小型PLC的用戶(hù)程序通常都為順序結(jié)構(gòu)。 對(duì)于比較復(fù)雜、長(zhǎng)度很長(zhǎng)的程序

20、，為使程序編制簡(jiǎn)單清晰，可以按照功能、結(jié)構(gòu)或使用目的，將程序劃分成多個(gè)程序模塊，按模塊來(lái)編制和調(diào)試程序，再把各部分組合而形成一個(gè)完整的大程序，這種程序結(jié)構(gòu)稱(chēng)為模塊結(jié)構(gòu)。大中型PLC的用戶(hù)程序較復(fù)雜，一般都采用模塊化結(jié)構(gòu)。 西門(mén)子公司S5系列 5類(lèi)模塊 l 1)組織模塊OB又稱(chēng)主控程序模塊，用來(lái)確定主程序運(yùn)行方式及各模塊的組織關(guān)系；2)程序模塊PB依照控制要求，按不同的控制內(nèi)容劃分相應(yīng)的程序段模塊；3)功能模塊FB一用來(lái)描述某特定功能的程序段模塊；4)順序模塊SB又稱(chēng)步進(jìn)模塊，用于步進(jìn)操作；5)數(shù)據(jù)模塊DB用來(lái)存放用戶(hù)數(shù)據(jù)。 13 PLC的分類(lèi) 目前，PLC應(yīng)用廣泛，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠(chǎng)家眾多，所生產(chǎn)的

21、PLC產(chǎn)品更是品種繁多，其型號(hào)、規(guī)格和性能也各不相同。通常，可以按照結(jié)構(gòu)形式的不同及功能的差異進(jìn)行大致分類(lèi)。131按結(jié)構(gòu)形式分 整體式模塊式 1整體式 整體式PLC是將CPU、存儲(chǔ)器、I/O部件等組成部分集中于一體，安裝在一塊或少數(shù)幾塊印刷電路板上，并連同電源一起裝在一個(gè)金屬或塑料的機(jī)殼內(nèi)，形成一個(gè)整體，通常稱(chēng)為主機(jī)或基本單元。輸入輸出接線(xiàn)端子及電源進(jìn)線(xiàn)分別在機(jī)箱的兩側(cè)，并有相應(yīng)的發(fā)光二極管顯示輸入輸出狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，易于裝置在工業(yè)設(shè)備的內(nèi)部，通常適合于單機(jī)控制。一般小型和超小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱FX系列PLC。模塊式PLC是把各個(gè)組

22、成部分做成獨(dú)立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等。各模塊做成插件式，然后以搭積木的方式將它們組裝在一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸并帶有若干插槽的機(jī)架內(nèi)。PLC廠(chǎng)家備有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶(hù)選擇。用戶(hù)可以根據(jù)需要選用不同檔次的CPU模塊、各種FO模塊和其他特殊模塊插入相應(yīng)的機(jī)架底板的插槽中，組合成不同功能的控制系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)的PLC配置靈活，裝配和維修方便，功能易于擴(kuò)展。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)也較高。一般大、中型PLC都采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱公司的A1N、A2N、A3N系列，立石公司C系列的C500、C1000H、C2000H及通用電氣公司的90TM-70、90TM-30。2模塊式132按功能

23、、點(diǎn)數(shù)分 按功能、輸入輸出點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量不同，PLC可分為小型、中型和大型三類(lèi)。1. 小型PLC小型PLC又稱(chēng)為低檔PLC。這類(lèi)PLC的規(guī)模較小，它的輸入輸出點(diǎn)數(shù)一般從20點(diǎn)到128點(diǎn)。其中輸入輸出點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的PLC又稱(chēng)為超小型機(jī)。用戶(hù)存儲(chǔ)器容量小于2KB，具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能，有些還有少量的模擬量IO、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、遠(yuǎn)程IO和通信等功能，可用于開(kāi)關(guān)量控制、定時(shí)計(jì)數(shù)控制、順序控制及少量模擬量控制等場(chǎng)合，通常用來(lái)代替繼電器-接觸器控制，在單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中使用。常見(jiàn)的小型PLC產(chǎn)品有三菱公司的Fl、F2，和FX0系列，歐姆龍SP20系列和西門(mén)子公

24、司的S5100U、S595、S7200等。2中型PLC中型PLC的IO點(diǎn)數(shù)通常在120點(diǎn)至512點(diǎn)之間，用戶(hù)程序存儲(chǔ)器的容量為2KB一8KB，除具有小型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量IO、數(shù)字計(jì)算、過(guò)程參數(shù)調(diào)節(jié)如比例、積分、微分(PID)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、遠(yuǎn)程IO及通信聯(lián)網(wǎng)功能。適用于既有開(kāi)關(guān)量又有模擬量的較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如大型注塑機(jī)控制、配料和秤重等中小型連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制，常見(jiàn)的機(jī)型有三菱公司的A1s：系列，立石公司的(歐姆龍)C200H、C500，西門(mén)子公司的S5115U等。3大型PLC大型PLC又稱(chēng)為高檔PLC，IO點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上，其中IO點(diǎn)數(shù)大于8192

25、點(diǎn)的又稱(chēng)為超大型PLC，用戶(hù)程序存儲(chǔ)器容量在8KB以上，除具有中型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運(yùn)算、監(jiān)視、記錄、打印等功能，以及強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠(yuǎn)程控制等功能。由于大型PLC具有比中小型PLC更強(qiáng)大的功能，因此一般用于大規(guī)模過(guò)程控制、分布式控制系統(tǒng)和工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)等場(chǎng)合。如三菱公司的A3N、A2N，立石公司的C100H、C2000H、AB公司的PLC一5以及西門(mén)子公司S5135U、S5155U、S7400等都屬于大型PLC。14 PLC的性能指標(biāo)PLC的主要性能，一般可用以下6種指標(biāo)表述。1用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量2IO總點(diǎn)數(shù)3，掃描速度 4指令種類(lèi)5內(nèi)

26、部寄存器的配置及容量6特殊功能 1用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量 用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量是衡量PLC存儲(chǔ)用戶(hù)程序的一項(xiàng)指標(biāo)，通常以字為單位表示。每16位相鄰的二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字，1024個(gè)字為IK字。對(duì)于一般的邏輯操作指令，每條指令占1個(gè)字：定時(shí)計(jì)數(shù)、移位指令每條占2個(gè)字；數(shù)據(jù)操作指令每條占24個(gè)字。有些PLC是以編程的步數(shù)來(lái)表示用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量的，條指令包含若干步，一步占用一個(gè)地址單元，個(gè)地址單元為兩個(gè)字節(jié)。2IO總點(diǎn)數(shù) IO總點(diǎn)數(shù)是PLC可接收輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)量。PLC的輸入和輸出量有開(kāi)關(guān)量和模擬量?jī)煞N。對(duì)于開(kāi)關(guān)量，其IO總點(diǎn)數(shù)用最大IO點(diǎn)數(shù)表示：對(duì)于模擬量，IO總點(diǎn)數(shù)用最大IO通道數(shù)表示。 3，掃描速度

27、 掃描速度是指PLC掃描lK字，用戶(hù)程序所需的時(shí)間，通常以msK字為單位表示。有些PLC也以u(píng)s步來(lái)表示掃描速度。 4指令種類(lèi) 指令種類(lèi)是衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，PLC具有的指令種類(lèi)越多，說(shuō)明其軟件功能越強(qiáng)。5內(nèi)部寄存器的配置及容量 PLC內(nèi)部有許多寄存器用以存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果、定時(shí)計(jì)數(shù)等數(shù)據(jù)，其數(shù)量的多少、容量的大小，直接關(guān)系到用戶(hù)編程時(shí)的方便靈活與否。因此，內(nèi)部寄存器的配置及容量也是衡量PLC硬件功能的一個(gè)指標(biāo)。 6特殊功能 PLC除了基本功能外，還有很多特殊功能，例如自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、監(jiān)控功能、高速計(jì)數(shù)功能、遠(yuǎn)程IO和特殊功能模塊等。不同檔次和種類(lèi)的PLC，其具有的

28、特殊功能相差很大，特殊功能越多，則PLC系統(tǒng)配置、軟件開(kāi)發(fā)就越靈活，越方便，適應(yīng)性越強(qiáng)。因此，特殊功能的強(qiáng)弱，種類(lèi)的多少是衡量PLC技術(shù)水平高低的一個(gè)重要指15 PLC的發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)工業(yè)發(fā)展的影響 1.在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上，向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 2開(kāi)發(fā)各種智能模塊，不斷增強(qiáng)過(guò)程控制能力 3向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強(qiáng) 4編程語(yǔ)言與編程工具向標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化發(fā)展 5發(fā)展容錯(cuò)技術(shù) 1.在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上，向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 PLC在規(guī)模上的發(fā)展有兩個(gè)主要趨勢(shì)：其一是向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低的小型化或微型化PLC方向發(fā)展，以真正完全取代最小的繼電器系統(tǒng)，適應(yīng)復(fù)雜單機(jī)、數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)

29、器人等領(lǐng)域的控制要求:其二是向大容量、高速度、多功能的大型高檔PLC方向發(fā)展。目前，開(kāi)關(guān)量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)達(dá)到8192點(diǎn)以上的大型PLC不在少數(shù)，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，輸入輸出點(diǎn)數(shù)還在快速增加，如莫迪康公司的984780、984785型PLC的最大開(kāi)關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)已達(dá)到16384點(diǎn)。大型PLC不但運(yùn)算速度快(如三菱公司的A3N型PLC的指令掃描速度可達(dá)015us步)，而且具有PID、多軸定位、高速計(jì)數(shù)、遠(yuǎn)程IO、光纖通信等多種功能，能與計(jì)算機(jī)組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠(chǎng)生產(chǎn)全過(guò)程的集中管理。2開(kāi)發(fā)各種智能模塊，不斷增強(qiáng)過(guò)程控制能力 為滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化各種控制系統(tǒng)的需要，國(guó)內(nèi)外眾多PL

30、C生產(chǎn)廠(chǎng)家不斷致力于開(kāi)發(fā)各種新器件和智能IO模塊。智能IO模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件，模塊的CPU與PLC的主CPU并行工作，可以大大減少占用主CPU的時(shí)間，有利于提高PLC的掃描速度；又可以使模塊具有自適應(yīng)、參數(shù)自整定等功能，使調(diào)試時(shí)間減少，控制精度得到提高，極大地增強(qiáng)了PLC的過(guò)程控制能力。智能IO模塊目前主要有模擬IO模塊、PID回路控制模塊、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制(如軸定位、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制等)模塊，高速計(jì)數(shù)模塊等。3向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強(qiáng) 目前，幾乎所有的PLC都具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)能力已成為PLC產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)之一。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能可使PLC與PLC之間、P

31、LC與計(jì)算機(jī)之間相互交換信息，實(shí)現(xiàn)近距離或遠(yuǎn)距離通信，形成一個(gè)統(tǒng)一的分散集中控制系統(tǒng)。由于歷史的原因，各個(gè)廠(chǎng)家的PLC通信協(xié)議往往是專(zhuān)用的，因此，各廠(chǎng)家的PLC產(chǎn)品之間難以互相兼容。近年來(lái)，許多PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家都在努力使自己的產(chǎn)品與制造自動(dòng)化協(xié)議(MAP)兼容，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間能方便地進(jìn)行通信與聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)資源共享。4編程語(yǔ)言與編程工具向標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化發(fā)展PLC的編程語(yǔ)言主要有梯形圖、流程圖、專(zhuān)用語(yǔ)言指令等。其中最常用的是梯形圖，因此深受用戶(hù)的歡迎，得到了廣泛的應(yīng)用。目前，美國(guó)、法國(guó)、日本等生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品在基本控制方面的編程語(yǔ)言均采用梯形圖，且已標(biāo)準(zhǔn)化。隨著現(xiàn)代PLC產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的急速擴(kuò)展，尤其是PLC在一些復(fù)雜的大規(guī)模的控制系統(tǒng)以及通信聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用，僅靠梯形圖編程已經(jīng)不夠，因此，近年來(lái)PLC編程語(yǔ)言出現(xiàn)了向高級(jí)語(yǔ)言(如BASIC、Pascal、C、FORTRAN等)發(fā)展的趨勢(shì)。4編程語(yǔ)言與編程工具向標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化發(fā)展 PLC的編程工具以往主要