PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第4章可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)說明：本章是學(xué)習(xí)PLC入門知識(shí)，所以對初學(xué)者來說顯得尤其主要。重點(diǎn)掌握：什么是PLC？PLC與其它控制裝置區(qū)分？PLC工作機(jī)制？本章內(nèi)容：

4.1概述

4.2PLC系統(tǒng)與繼電器系統(tǒng)比較

4.3PLC組成

4.4PLC工作原理

4.5PLC特點(diǎn)與分類

4.6PLC發(fā)展趨勢PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第1頁4.1概述

4.1.1什么是PLC？可編程序控制器（ProgrammbleController）簡稱PC或PLC■是一個(gè)工業(yè)控制裝置

PLC是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來，并逐步發(fā)展成為以微處理器為關(guān)鍵，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體新型工業(yè)控制裝置PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第2頁4.1概述

4.1.1什么是PLC？■定義

國際電工委員會(huì)（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義以下：“可編程控制器是一個(gè)數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采取可編程序存放器，用來在其內(nèi)部存放執(zhí)行邏輯運(yùn)算、次序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并經(jīng)過數(shù)字式和模擬式輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功效標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)”。

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第3頁4.1概述

4.1.1什么是PLC？◆區(qū)分于普通微機(jī)控制系統(tǒng)◆區(qū)分于傳統(tǒng)控制裝置

近年來，可編程控制器發(fā)展很快，幾乎每年都推出不少新系列產(chǎn)品，其功效已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了定義范圍。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第4頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展■世界上第一臺(tái)PLC

1969年由美國數(shù)字設(shè)備企業(yè)（DEC）依據(jù)美國通用汽車企業(yè)（GM）要求研制成功

◆背景：

1968年美國通用汽車企業(yè)（GM），為了適應(yīng)汽車型號(hào)不停更新，生產(chǎn)工藝不停改變需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一個(gè)新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能降低重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第5頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展

◆設(shè)計(jì)思想：吸收繼電器和計(jì)算機(jī)二者優(yōu)點(diǎn)☆繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性差，但簡單易懂、價(jià)格廉價(jià)；☆計(jì)算機(jī)功效強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好，但編程困難；☆采取面向控制過程、面向問題“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)人也能很快掌握使用。（梯形圖）PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第6頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展◆70年代早期：僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等次序控制功效，只是用來取代傳統(tǒng)繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）◆70年代中期：微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不但含有邏輯控制功效，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功效◆80年代以后：伴隨大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)快速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到快速發(fā)展。PLC不但控制功效增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提升，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測愈加靈活方便，而且含有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功效。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第7頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展◆近年來PLC發(fā)展快速

PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價(jià)格比高、高可靠性特點(diǎn)，已成為自動(dòng)化工程關(guān)鍵設(shè)備。

PLC成為具備計(jì)算機(jī)功效一個(gè)通用工業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。

PLC成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第8頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展就全世界自動(dòng)化市場過去、現(xiàn)在和能夠預(yù)見未來而言，PLC依然處于一個(gè)關(guān)鍵地位。在最近出現(xiàn)在美國、歐洲和國內(nèi)相關(guān)探討PLC發(fā)展論文中，這個(gè)結(jié)論是眾口一詞，盡管對PLC未來發(fā)展有著許多不一樣意見。

在全球經(jīng)濟(jì)不景氣時(shí)候，PLC市場銷售依然堅(jiān)挺；PC控制有了引人注目標(biāo)進(jìn)展，但畢竟只能對高端PLC產(chǎn)品形成競爭；小型、超小型PLC發(fā)展勢頭令人刮目相看；PLC和PC控制在今后可能相互融合。

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第9頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展PLC三大流派自從第一臺(tái)PLC出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制PLC，并得到了快速發(fā)展。各國PLC都有自己特色。●歐洲：西門子（Siemens）；法國TE（Telemecanique）●美國：A-B（Allen-Bradly）、GE（GeneralElectric）

●日本：三菱電機(jī)（MitsubishiElectric）、歐姆龍（OMRON）、FUJI（日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型機(jī)性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格廉價(jià)）當(dāng)前國內(nèi)市場還有韓國、臺(tái)灣等PLC產(chǎn)品PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第10頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展■我國PLC發(fā)展情況在70年代末和80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了不少國外PLC。我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子企業(yè)、上海香島電機(jī)制造企業(yè)、廈門A-B企業(yè)等。在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中，PLC應(yīng)用逐年增多，取得良好效果。PLC在我國應(yīng)用越來越廣泛。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第11頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展■我國PLC發(fā)展情況當(dāng)前，國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家有30余家，并有跡象顯示，更多來自于原PLC應(yīng)用技術(shù)人員準(zhǔn)備加入到小型PLC開發(fā)行列。但在當(dāng)前上市眾多PLC產(chǎn)品中，還沒有形成規(guī)模化生產(chǎn)和名牌產(chǎn)品。從技術(shù)角度來看，國內(nèi)外小型PLC差距正在縮小。如無錫信捷、蘭州全志等企業(yè)生產(chǎn)微型PLC已經(jīng)比較成熟，有些國產(chǎn)PLC（如和利時(shí)、科迪納）已經(jīng)擁有符合IEC標(biāo)準(zhǔn)編程軟件、支持了現(xiàn)場總線技術(shù)等。面對國際廠商數(shù)十年規(guī)模化生產(chǎn)和市場管理經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)廠商更多地只停留在小批量生產(chǎn)和維系生存起步階段，離真正批量生產(chǎn)、市場化經(jīng)營乃至創(chuàng)建品牌還有很長路要走。與此同時(shí)，國產(chǎn)PLC低價(jià)優(yōu)勢也正在受到新挑戰(zhàn)。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第12頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第13頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展

PLC品牌分布情況原因：產(chǎn)品覆蓋范圍。排在最前三個(gè)品牌有最豐富產(chǎn)品系列，而且沒有偏重，用戶很輕易得到恰當(dāng)產(chǎn)品；其它品牌如Fuji，LG則以小型和微型產(chǎn)品為主，GE和Schneider以中大型產(chǎn)品為主。即使A－B擁有出眾技術(shù)和全方面產(chǎn)品系列，不過高價(jià)格使用戶卻步。中國市場上歷史。Siemens，Mitsubishi和Omron都是在中國市場上傳統(tǒng)供給商，在很多領(lǐng)域占了先機(jī)，相對應(yīng)是GE，Schneider（其實(shí)Modicon進(jìn)入中國也比較早，但沒有完整銷售和服務(wù)體系）和LG這些以后者即使市場快速增加，但距先行者仍有一定差距。行業(yè)分布。一些品牌會(huì)側(cè)重于一些行業(yè)，如Schneider愈加重視電力行業(yè)，Rockwell在冶金行業(yè)表現(xiàn)出眾。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第14頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展PLC市場研究匯報(bào)表明：①作為當(dāng)前國內(nèi)控制市場上主流控制器，PLC市場國內(nèi)參加者卻需要尷尬地面對這么一個(gè)局面，即在高達(dá)31億PLC市場總需求中，國產(chǎn)PLC不到整個(gè)市場份額1％。

②在按照I/O數(shù)量劃分市場總量中，小型PLC（256點(diǎn)以下）市場巨大，占據(jù)市場總額64％，而國產(chǎn)PLC市場貢獻(xiàn)恰恰就在小型PLC市場中。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第15頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展■預(yù)測：中國PLC市場在年有望翻倍在最近經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，中國以其制造業(yè)發(fā)展迅猛及范圍廣泛為人矚目，使PLC在一些自動(dòng)化領(lǐng)域增加超出了20%。中國PLC市場在未來5年內(nèi)，將以14.1%綜合年增加率增加。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第16頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展流行新詞匯：可編程自動(dòng)化控制器

（ProgrammableAutomationController，PAC）PAC源自于ARC咨詢集團(tuán)市場調(diào)查企業(yè)，認(rèn)為：“PLC相當(dāng)活躍，而且發(fā)展良好，具很強(qiáng)生命力。然而，PLC這個(gè)工業(yè)有效工具正在許多方面不停改變，不停增加其魅力。自動(dòng)化供給商正不停致力于PLC開發(fā)，以迎合市場和特殊用戶需求。功效增強(qiáng)促使了新系列系統(tǒng)浮出水面。PAC基于開放工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、具多領(lǐng)域功效、通用開放平臺(tái)以及高性能”。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第17頁4.1概述

4.1.2PLC產(chǎn)生與發(fā)展GEFanuc卻沒有絲毫猶豫，立刻接收了PAC概念，而且在漢諾威展上公開宣告，其新旗艦控制產(chǎn)品名稱為PACSystems。GEFanuc使用了這個(gè)名稱，表示了其產(chǎn)品綜合了傳統(tǒng)PLC和PC硬件優(yōu)點(diǎn)，含有通用編程環(huán)境。11月Rockwell宣告，其為PAC技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)廠商，其產(chǎn)品ControlLogix和CompactLogixPLC實(shí)際上就是PAC。他認(rèn)為，伴隨不停發(fā)展，PAC將采取大量方法以處理數(shù)據(jù)，并含有升級(jí)性，而在多項(xiàng)目控制、集成商務(wù)系統(tǒng)分析和生命周期成本管理等方面也能大踏步地前進(jìn)。年是否制造商會(huì)將產(chǎn)品名稱從PLC改到PAC，還有待觀察。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第18頁4.1概述

4.1.3PLC應(yīng)用領(lǐng)域

當(dāng)前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)境保護(hù)及文化娛樂等各行各業(yè)，伴隨PLC性能價(jià)格比不停提升，其應(yīng)用領(lǐng)域不停擴(kuò)大。從PLC應(yīng)用類型看，大致可歸納為以下幾個(gè)方面：開關(guān)量邏輯控制運(yùn)動(dòng)控制過程控制（PID閉環(huán)控制）數(shù)據(jù)處理通信聯(lián)網(wǎng)（組成DCS、FCS系統(tǒng)）

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第19頁4.1概述

4.1.3PLC應(yīng)用領(lǐng)域

PLC應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械自動(dòng)控制，擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活相關(guān)機(jī)器、與環(huán)境相關(guān)機(jī)器，而且有急速上升趨勢。值得注意是，伴隨PLC、DCS相互滲透，二者界限日趨含糊時(shí)候，PLC從傳統(tǒng)應(yīng)用于離散制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)流程工業(yè)擴(kuò)展

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第20頁4.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)比較

4.2.1電器控制系統(tǒng)組成PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第21頁4.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)比較

4.2.2PLC控制系統(tǒng)組成PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第22頁4.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)比較

4.2.3PLC等效電路例：三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行電器控制系統(tǒng)

輸入設(shè)備

輸出設(shè)備

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第23頁4.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)比較

4.2.3PLC等效電路三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行PLC控制系統(tǒng)輸入/輸出繼電器PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第24頁4.2PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)比較

4.2.4PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)區(qū)分

①控制方法上：硬：軟②工作方式上：

并行工作方式：串行工作方式③控制速度上：

速度慢：快

④定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上：

精度低：高

⑤可靠性和可維護(hù)性上：可靠性低：高PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第25頁FX-PLCPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第26頁FX0SPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第27頁FX0NPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第28頁FX1S/FX1NPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第29頁FX2NPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第30頁AnSPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第31頁QnA/AnAPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第32頁QnSPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第33頁CC-LINKPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第34頁S7-200PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第35頁S7-300PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第36頁S7-400PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第37頁LOGOPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第38頁CPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第39頁SPPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第40頁C200HPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第41頁CSPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第42頁SLC500PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第43頁4.3PLC組成

4.3.1PLC組成概述◆PLC基本組成與普通微機(jī)系統(tǒng)類似：

是一個(gè)以微處理器為關(guān)鍵、用于控制特殊計(jì)算機(jī)◆PLC基本組成包含硬件與軟件兩部分PLC硬件：中央處理器（CPU）、存放器、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源等PLC軟件：系統(tǒng)程序和用戶程序PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第44頁4.3PLC組成

4.3.1PLC組成概述編程器電源輸入單元輸出單元CPU通信接口擴(kuò)展接口存放器PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第45頁4.3PLC組成

4.3.2PLC中CPU及作用◆PLC中常采取CPU有三類：1)通用微處理器（如Z80、8086、80286等）2)單片微處理器（如8031、8096等）3)位片式微處理器(如AMD29W等)◆小型PLC：大多采取8位通用微處理器和單片微處理器，中型PLC：大多采取16位通用微處理器或單片微處理器大型PLC：大多采取高速位片式微處理器（32位）小型PLC為單CPU系統(tǒng)，中、大型PLC則大多為雙CPU或多CPU系統(tǒng)。對于雙CPU系統(tǒng)，普通一個(gè)為字處理器，普通采取8位、16位或32位處理器；另一個(gè)為位處理器，采取由各廠家設(shè)計(jì)制造專用芯片。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第46頁4.3PLC組成

4.3.2PLC中CPU及作用◆CPU作用：按系統(tǒng)程序賦予功效，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）接收并存放編程器或其它外設(shè)輸入用戶程序或數(shù)據(jù)2）診療電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中語法錯(cuò)誤等3）接收并存放從輸入單元（接口）得到現(xiàn)場輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)4）逐條讀取并執(zhí)行存放器中用戶程序，并將運(yùn)算結(jié)果存入存放器中5）依據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新相關(guān)標(biāo)志位和輸出內(nèi)容，經(jīng)過輸出接口實(shí)現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功效PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第47頁4.3PLC組成

4.3.3PLC中存放器及作用◆存放器作用：

在PLC中，存放器主要用于系統(tǒng)程序、用戶程序、數(shù)據(jù)◆存放器類型：①可讀/寫操作隨機(jī)存放器RAM②只讀存放器ROM、PROM、EPROM和EEPROMPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第48頁4.3PLC組成

4.3.3PLC中存放器及作用◆系統(tǒng)程序:

系統(tǒng)程序是完成系統(tǒng)診療、命令解釋、功效子程序調(diào)用、管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功效。

系統(tǒng)程序由PLC制造廠家編寫，在PLC使用過程中不會(huì)變動(dòng)，它和PLC硬件組成相關(guān)，它關(guān)系到PLC性能。

系統(tǒng)程序由制造廠家直接固化在只讀存放器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第49頁4.3PLC組成

4.3.3PLC中存放器及作用◆用戶程序:●用戶程序是用戶依據(jù)控制對象生產(chǎn)工藝及控制要求而編制應(yīng)用程序。它是由PLC控制對象要求而定，

●為了便于讀出、檢驗(yàn)和修改，用戶程序普通存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以確保掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了預(yù)防干擾對RAM中程序破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在EPROM中。

●現(xiàn)在有許多PLC直接采取EEPROM作為用戶存放器。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第50頁4.3PLC組成

4.3.3PLC中存放器及作用PLC編程語言（IEC61131-3中5種PLC基本語言）

●次序功效圖（SFC）：不但僅是一個(gè)語言，更是一個(gè)組織控制程序圖形化方式?！裉菪螆D（LD）：以圖形方式表示觸點(diǎn)和線圈以及特殊指令塊梯級(jí)。

●指令表（IL）：類似匯編程序基于文本語言與其相對應(yīng)是LD。

●結(jié)構(gòu)文本（ST）：類似Pascal基于文本語言●功能塊圖（FBD）：一個(gè)對應(yīng)于線路圖圖形語言。FBD廣泛地用于過程工業(yè)。

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第51頁4.3PLC組成

4.3.3PLC中存放器及作用◆工作數(shù)據(jù):

●工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過程中經(jīng)常改變、經(jīng)常存取一些數(shù)據(jù)。它們存放在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取要求。

●在PLC工作數(shù)據(jù)存放器中，設(shè)有存放輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件存放區(qū)，這些器件狀態(tài)都是由用戶程序初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定。依據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保留數(shù)據(jù)存放區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第52頁4.3PLC組成

4.3.3PLC中存放器及作用◆系統(tǒng)程序和工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)絡(luò)◆在PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊中所列存放器形式及容量是指用戶程序存放器?！舢?dāng)PLC提供用戶存放器容量不夠用，許多PLC還提供有存放器擴(kuò)展功效。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第53頁4.3PLC組成

4.3.4PLC中輸入/輸出接口及作用◆輸入/輸出接口通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間連接通道。●PLC輸入接口-----能夠檢測被控對象各種數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進(jìn)行控制依據(jù)

●

PLC輸出接口-----將處理結(jié)果送給被控制對象，以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第54頁4.3PLC組成

4.3.4PLC中輸入/輸出接口及作用◆

I/O接口作用：●電平轉(zhuǎn)換功效：因?yàn)橥獠枯斎朐O(shè)備和輸出設(shè)備所需信號(hào)電平是各種多樣，而PLC內(nèi)部CPU處理信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。

●光電隔離和濾波功效，以提升PLC抗干擾能力

●通常還有狀態(tài)指示，工作情況直觀，便于維護(hù)◆I/O接口類型：

●開關(guān)量輸入/輸出接口●模擬量輸入/輸出接口PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第55頁4.3PLC組成

4.3.4PLC中輸入/輸出接口及作用◆開關(guān)量輸入/輸出接口

●慣用開關(guān)量輸入接口：

①直流輸入接口、②交流輸入接口、③交/直流輸入接口●慣用開關(guān)量輸出接口：

①繼電器輸出接口：響應(yīng)速度慢、動(dòng)作頻率低，可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載②晶體管輸出接口：響應(yīng)速度快、動(dòng)作頻率高，只能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載

③晶閘管輸出接口：響應(yīng)速度快、動(dòng)作頻率高，只能用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第56頁4.3PLC組成

4.3.4PLC中輸入/輸出接口及作用◆模擬量輸入/輸出接口

●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PLC還有與熱電阻或熱電偶配套使用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PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第57頁4.3PLC組成

4.3.4PLC中輸入/輸出接口及作用◆輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)：●PLCI/O點(diǎn)數(shù)是指PLCI/O接口所能接收輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)總和。

●I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC主要依據(jù)之一

●當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可經(jīng)過PLCI/O擴(kuò)展接口對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第58頁4.3PLC組成

4.3.5PLC中通信接口及作用◆PLC配有各種通信接口與外部設(shè)備連接

●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PLC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)模控制●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)立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己CPU、系統(tǒng)程序、存放器以及與PLC系統(tǒng)總線相連接口，PLC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、中止控制模塊等。

●與編程器連接PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第59頁4.3PLC組成

4.3.6PLC中擴(kuò)展接口及作用◆擴(kuò)展接口（是用于連接護(hù)展單元接口）。當(dāng)PLC基本單元I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí)，可經(jīng)過擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展單元以增加系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第60頁4.3PLC組成

4.3.6PLC中擴(kuò)展接口及作用通信與擴(kuò)展接口連接實(shí)例PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第61頁4.3PLC組成

4.3.7PLC中電源及作用◆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電源穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。所以，對于電網(wǎng)提供電源穩(wěn)定度要求不高，普通允許電源電壓在其額定值±15%范圍內(nèi)波動(dòng)?！粼S多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電?！綦娫慈萘縋LC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第62頁4.3PLC組成

4.3.8PLC編程器及作用◆編程器作用：是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺乏設(shè)備。簡易編程器專用編程器◆編程器智能編程器

通用編程系統(tǒng)：PC上配專用編程軟件包PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第63頁4.3PLC組成

4.3.8PLC編程器及作用PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第64頁4.3PLC組成

4.3.8PLC寫入器及作用◆寫入器:是用來將用戶程序固化到EPROM存放器中一個(gè)PLC外部設(shè)備?！魹榱耸拐{(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)慣用EPROM寫入器將PLC內(nèi)RAM保留到EPROM中。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第65頁4.4PLC工作原理PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第66頁4.4PLC工作原理

4.4.1掃描工作方式★當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行眾多操作★而PLCCPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，每一刻只能執(zhí)行一個(gè)操作。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第67頁4.4PLC工作原理

4.4.1掃描工作方式★處理方法：采取分時(shí)操作原理

★因?yàn)镃PU運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現(xiàn)結(jié)果似乎是同時(shí)完成。

★這種分時(shí)操作方法稱為掃描工作方式

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第68頁4.4PLC工作原理

4.4.1掃描工作方式★比如：用戶程序執(zhí)行（用戶程序掃描工作過程）

掃描是從第一條程序開始，在無中止或跳轉(zhuǎn)控制情況下，按程序存放次序先后，逐條執(zhí)行執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第69頁4.4PLC工作原理

4.4.2PLC掃描工作過程

檢驗(yàn)CPU等內(nèi)部硬件，對監(jiān)視定時(shí)器（WDT）復(fù)位以及其它工作與其它智能裝置（如編程器、計(jì)算機(jī)等）實(shí)現(xiàn)通信

按次序?qū)θ枯斎攵藸顟B(tài)進(jìn)行采樣，并存入對應(yīng)存放器對用戶程序掃描執(zhí)行，并將結(jié)果存入對應(yīng)存放器將存放器中與輸出相關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)到輸出鎖存器，輸出驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第70頁4.4PLC工作原理

4.4.2PLC掃描工作過程

★整個(gè)過程包含內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個(gè)階段★整個(gè)過程掃描執(zhí)行一遍所需時(shí)間稱為掃描周期★掃描周期與CPU運(yùn)行速度、PLC硬件配置及用戶程序長短相關(guān)。★經(jīng)典值為1～100msPLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第71頁4.4PLC工作原理

4.4.3PLC執(zhí)行程序過程PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第72頁4.4PLC工作原理

4.4.4PLC掃描工作方式特點(diǎn)★集中采樣：

在一個(gè)掃描周期中，對輸入狀態(tài)采樣只在輸入處理階段進(jìn)行。當(dāng)PLC進(jìn)入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期輸入處理階段才對輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣?！锛休敵觯?/p>

在用戶程序中假如對輸出結(jié)果屢次賦值，則最終一次有效。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象存放器中輸出，對輸出接口進(jìn)行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保留在輸出映象存放器中。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第73頁4.4PLC工作原理

4.4.4PLC掃描工作方式特點(diǎn)★提升了抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性

PLC工作時(shí)大多數(shù)時(shí)間與外部輸入/輸出設(shè)備隔離，從根本上提升了系統(tǒng)抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第74頁4.4PLC工作原理

4.4.4PLC掃描工作方式特點(diǎn)★降低了系統(tǒng)響應(yīng)速度

PLC輸入／輸出響應(yīng)滯后：當(dāng)PLC輸入端輸入信號(hào)發(fā)生改變到PLC輸出端對該輸入改變作出反應(yīng)，需要一段時(shí)間。對普通工業(yè)控制，這種滯后是完全允許。

注意：這種響應(yīng)滯后不但是因?yàn)镻LC掃描工作方式造成，更主要是PLC輸入接口濾波步驟帶來輸入延遲和輸出接口中驅(qū)動(dòng)器件動(dòng)作時(shí)間帶來輸出延遲，還與程序設(shè)計(jì)相關(guān)。

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第75頁★

對于小型PLC:

I/O點(diǎn)數(shù)較少、用戶程序較短普通采取集中采樣、集中輸出工作方式

★而對于大中型PLC:

I/O點(diǎn)數(shù)較多，控制功效強(qiáng)，用戶程序較長，為提升系統(tǒng)響應(yīng)速度，采取定時(shí)采樣、定時(shí)輸出方式或中止輸入、輸出方式以及采取智能I/O接口等各種方式4.4PLC工作原理

4.4.4PLC掃描工作方式特點(diǎn)PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第76頁4.5PLC分類及特點(diǎn)

4.5.1PLC分類

PLC普通可從其I/O點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和功效三方面進(jìn)行分類：

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第77頁

4.5PLC分類及特點(diǎn)

4.5.1PLC分類（按I/O點(diǎn)數(shù)分類）依據(jù)PLCI/O點(diǎn)數(shù)，PLC分為小型、中型和大型三類。1）小型PLCI/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下為小型PLC（其中I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)為超小型或微型PLC）2）中型PLCI/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以上、2048點(diǎn)以下為中型PLC3）大型PLCI/O點(diǎn)數(shù)為2048以上為大型PLC（其中I/O點(diǎn)數(shù)超出8192點(diǎn)為超大型PLC）這個(gè)分類界限不是固定不變，它隨PLC發(fā)展而改變。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第78頁4.5PLC分類及特點(diǎn)

4.5.1PLC分類（按結(jié)構(gòu)形式分類）

依據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。1）整體式PLC

將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，含有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低特點(diǎn)。整體式PLC由不一樣I/O點(diǎn)數(shù)基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間普通用扁平電纜連接。整體式PLC普通還可配置特殊功效單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功效得以擴(kuò)展。小型PLC普通采取這種整體式結(jié)構(gòu)。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第79頁4.5PLC分類及特點(diǎn)

4.5.1PLC分類（按結(jié)構(gòu)形式分類）2）模塊式PLC

將PLC各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有含在CPU模塊中）以及各種功效模塊。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插座上。這種模塊式PLC特點(diǎn)是配置靈活，可依據(jù)需要選配不一樣模塊組成一個(gè)系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC普通采取模塊式結(jié)構(gòu)。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第80頁4.5PLC分類及特點(diǎn)

4.5.1PLC分類（按結(jié)構(gòu)形式分類）3）疊裝式PLC

還有一些PLC將整體式和模塊式特點(diǎn)結(jié)合起來。

疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，而且各模塊能夠一層層地疊裝。這么，不但系統(tǒng)能夠靈活配置，還可做得體積小巧。

PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第81頁4.5PLC分類及特點(diǎn)

4.5.1PLC分類（按功效分類）

1）低級(jí)PLC

含有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診療、監(jiān)控等基本功效，還可有少許模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功效。主要用于邏輯控制、次序控制或少許模擬量控制單機(jī)系統(tǒng)

2）中等PLC

含有低級(jí)PLC功效外，含有較強(qiáng)模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功效。有些還增設(shè)中止、PID控制等功效

3）高檔PLC

含有中等機(jī)功效外，增加帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功效函數(shù)運(yùn)算、制表及表格傳送等。高檔PLC機(jī)含有更強(qiáng)通信聯(lián)網(wǎng)功效，可用于大規(guī)模過程控制或組成份布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第82頁4.5PLC分類及特點(diǎn)

4.5.2PLC特點(diǎn)

PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化客觀需要外，主要是因?yàn)樗性S多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。它很好地處理了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。①可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

②編程簡單、使用方便

③功效完善、通用性強(qiáng)

④設(shè)計(jì)安裝簡單、維護(hù)方便

⑤體積小、重量輕、能耗低PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第83頁4.5.2PLC特點(diǎn)

①可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最主要特點(diǎn)之一。PLC平均無故障時(shí)間可達(dá)幾十萬個(gè)小時(shí)。★硬件方面：I/O接口采取采取光電隔離，有效地抑制了外部干擾源影響；對供電電源及線路采取各種形式濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對CPU等主要部件采取良好導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以降低空間電磁干擾；對有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診療電路等?！镘浖矫妫翰扇呙韫ぷ鞣绞?，降低了外界干擾；設(shè)有故障檢測和自診療程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測和判斷；當(dāng)由干擾引發(fā)故障時(shí)，能馬上將當(dāng)前主要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定讀寫操作，一旦正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前狀態(tài)，繼續(xù)原來工作。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第84頁4.5.2PLC特點(diǎn)

②編程簡單、使用方便當(dāng)前，各種PLC都采取梯形圖語言為第一編程語言，是，它是一個(gè)面向生產(chǎn)、面向用戶編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相同，形象、直觀，不需要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，很輕易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，能夠現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。同時(shí)，PLC編程器操作和使用也很簡單。這也是PLC取得普及和推廣主要原因之一。許多PLC還針對詳細(xì)問題，設(shè)計(jì)了各種專用編程指令及編程方法，深入簡化了編程。PLC可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第85頁4.5.2PLC特點(diǎn)

③功效完善、通用性強(qiáng)當(dāng)代PLC不但含有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、次序控制等功效，而且還含有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功效。同時(shí)，因?yàn)镻LC產(chǎn)品系列化、模塊化，有品種齊全各種硬件裝置供用戶選取，能夠組成滿足各種要求控制系統(tǒng)。P