第1章-可編程控制器

周美蘭周封王岳宇編著PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)河南科技學(xué)院自動(dòng)控制教研室第一章可編程控制器的基本知識

繼電器產(chǎn)生于19世紀(jì)中后期，到了20世紀(jì)初期，開始在生產(chǎn)機(jī)械控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)機(jī)械的控制系統(tǒng)，大多采用繼電-接觸器控制系統(tǒng)，即各種繼電器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系用導(dǎo)線連接起來組成的控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械。它具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、容易操作等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)于工作模式固定，要求比較簡單的場合，目前應(yīng)用仍比較廣泛。從20世紀(jì)30年代開始，機(jī)械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，采用機(jī)械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對不同類型的部件或產(chǎn)品分別組成自動(dòng)生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品機(jī)型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔(dān)的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備按新的工藝過程運(yùn)行，而繼電接觸器控制系統(tǒng)是采用固定接線的，很難適應(yīng)這個(gè)要求。大型自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，使用的繼電器數(shù)量很多，這種有觸點(diǎn)的電器工作頻率較低，在頻繁動(dòng)作情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的運(yùn)行可靠性降低。第一節(jié)可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展一、可編程控制器的產(chǎn)生

（一）產(chǎn)生原因1.繼電接觸器控制系統(tǒng)特點(diǎn)（1）繼電接觸器控制裝置采用的是固定接線方式，是一種專用控制裝置，一旦生產(chǎn)過程有所變動(dòng)，就需重新設(shè)計(jì)線路和連線安裝。（2）要求比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，采用繼電接觸器控制就相當(dāng)麻煩。2.繼電接觸器控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

（1）繼電接觸器控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，容易操作，抗干擾能力強(qiáng)等。它是機(jī)床和其他許多機(jī)械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)更先進(jìn)電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。（2）繼電接觸器控制系統(tǒng)缺點(diǎn)：固定接線方式，靈活性差，工作頻率低、觸點(diǎn)易損壞，可靠差等因此，這種裝置存在著設(shè)計(jì)制造周期長，維修困難、通用性和靈活性較差等缺點(diǎn)，不利于產(chǎn)品的迅速更新?lián)Q代。迫切需要新型先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置。舉例：

美國通用汽車公司汽車生產(chǎn)線。

早期采用繼電接觸器控制裝置進(jìn)行控制復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)

繼電器邏輯電路配線復(fù)雜（實(shí)例圖）一、可編程控制器的產(chǎn)生（二）產(chǎn)生背景：1技術(shù)背景

20世紀(jì)60年代初期，電子技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了控制電路的電子化，晶體管等無觸點(diǎn)器件的應(yīng)用，促進(jìn)了控制裝置的小型化和可靠性的提高；研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來代替繼電接觸器控制系統(tǒng)，由于這些控制裝置本身存在某些不足，均未能獲得廣泛應(yīng)用

60年代中期，小型計(jì)算機(jī)被應(yīng)用到過程控制領(lǐng)域，大大提高了控制系統(tǒng)的性能。但當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)價(jià)格昂貴，編程很不方便，輸入/輸出信號與工業(yè)現(xiàn)場不兼容。因而沒能在工業(yè)控制中得到推廣與應(yīng)用

2社會(huì)背景

20世紀(jì)60年代末期，西方工業(yè)國家出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)危機(jī)，作為工業(yè)龍頭的汽車工業(yè)受到沉重打擊。美國通用汽車公司（GeneralMotorsCorporation，GM）為了在激烈的市場競爭中戰(zhàn)勝對手，擺脫困境，制定出多品種、小批量、不斷推出新車型來吸引顧客的戰(zhàn)略。但原有的控制系統(tǒng)由繼電器和接觸器等組成，靈活性差，不能滿足生產(chǎn)工藝不斷更新的需要。（三）產(chǎn)生的年代

1968年美國通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到：盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換繼電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。提出把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活性及通用性好等優(yōu)點(diǎn)，與繼電接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，做成一種能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把編程方法和程序輸入方式加以簡化，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。根據(jù)這一設(shè)想，因此，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)。

一、可編程控制器的產(chǎn)生著名的GM10條編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；維護(hù)方便，最好是插件式；可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；在成本上可與繼電器控制柜競爭；輸入可以是交流115V；輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等；在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更；用戶程序存貯器容量至少能擴(kuò)展到4K。這10項(xiàng)指標(biāo)實(shí)際上就是現(xiàn)在PLC的最基本的功能。其核心要求可歸納為4點(diǎn)：1.計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤。2.用程序代替硬接線3.輸入/輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)。4.結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。一、可編程控制器的產(chǎn)生工業(yè)現(xiàn)場一、可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器的定義

1969年，美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在GM公司的生產(chǎn)線上。這一時(shí)期它主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC(ProgrammableLogicController)。

70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫。二.可編程控制器的定義1985年1月，國際電工委員會(huì)（IEC）定義：

“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，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘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)充其功能的原則設(shè)計(jì)”。第二節(jié)可編程控制器的特點(diǎn)及分類

PLC的主要特點(diǎn)1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。主要有以下幾個(gè)方面：隔離(采用光電耦合器)濾波對PLC的內(nèi)部電源采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施。設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、Watchdog等電路。利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測。對用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份。采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)。以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)。采用循環(huán)掃描的工作方式，也提高了抗干擾能力。

可實(shí)現(xiàn)三電一體三電是指電控、電儀、電傳。根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的分類，對于開關(guān)量的控制，即邏輯控制系統(tǒng)，繼電接觸器控制裝置，稱為電控裝置。對于慢的連續(xù)控制，即過程控制系統(tǒng)，采用的是電動(dòng)儀表控制，稱為電儀裝置。對于快的連續(xù)量控制，即運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，采用的是電傳控制，稱為電傳裝置。

PLC集電控、電儀和電傳于一體。一臺(tái)控制裝置既有邏輯控制功能，又有過程控制功能，還有運(yùn)動(dòng)控制功能，可以方便、靈活地適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。

3.PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯比較

（1）可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小。（2）在需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器及計(jì)數(shù)繼電器的場合，PLC無需增加硬設(shè)備（PLC有大量的內(nèi)部繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器）。（3）隨著要求的變更，PLC對程序修改方便。繼電器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，靈活性差。

（4）具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可附加高性能模塊對模擬量進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)控制功能。

PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比

(1)PLC一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產(chǎn)，各廠家的產(chǎn)品不通用。而工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是由通用計(jì)算機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來的，一般由微機(jī)廠、芯片及板卡制造廠開發(fā)生產(chǎn)。它在硬件結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)點(diǎn)是總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)。(2)PLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣，對于有繼電器系統(tǒng)方面知識和經(jīng)驗(yàn)的人來說，尤其是現(xiàn)場的工程技術(shù)人員，學(xué)習(xí)起來十分方便。(3)PLC的運(yùn)行方式與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)不同，微機(jī)的許多軟件，PLC不能直接使用。而工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可使用通用微機(jī)的各種編程語言，對要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但它要求使用者具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識。(4)PLC和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)都是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的。都具有很高的可靠性。(5)PLC一般具有模塊結(jié)構(gòu)，可以針對不同的對象進(jìn)行組合和擴(kuò)展?？删幊炭刂破鞯陌l(fā)展PLC發(fā)展過程大致可分三個(gè)階段

1.第一代PLC（20世紀(jì)70年代至80年代中期）以單機(jī)為主，發(fā)展硬件技術(shù)，研發(fā)各種PLC機(jī)型

2.第二代PLC（20世紀(jì)80年代中期至80年代末期）適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)、加強(qiáng)軟件開發(fā)、提高通信能力

3.第三代PLC（20世紀(jì)90年代至今）適應(yīng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)發(fā)展，研發(fā)多CPU系統(tǒng)

1.按結(jié)構(gòu)形式分整體式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)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)。一般超小型或小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)，適合于單電動(dòng)機(jī)控制的場合二可編程控制器的分類模塊式PLC

將PLC各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。一般中型PLC采用這種結(jié)構(gòu)，適合于多電動(dòng)機(jī)控制的場合。單板式PLC

2.按功能分低檔PLC

具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。中檔PLC

具有低檔PLC功能外，增加模擬量輸入/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)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能。高檔PLC

具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)運(yùn)算、制表及表格傳送等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能。二

可編程控制器的分類一可編程控制器的分類

3.

按I／O點(diǎn)數(shù)和程序容量分類分類I／0點(diǎn)數(shù)程序容量超小型機(jī)64點(diǎn)以內(nèi)256～1000字節(jié)小型機(jī)64～2561～3.6K字節(jié)中型機(jī)256～20483.6～13K字節(jié)大型機(jī)2048以上13K字節(jié)以上一、PLC的應(yīng)用場合邏輯控制

：可取代傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)和順序控制器。如各種機(jī)床、自動(dòng)電梯、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線、運(yùn)輸和檢測等的控制。運(yùn)動(dòng)控制：通過配合PLC使用的專用智能模塊，可以對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置控制，可用于精密金屬切削機(jī)床、機(jī)械手、機(jī)器人等設(shè)備的控制。過程控制

：通過配用A／D、D／A轉(zhuǎn)換模塊及智能PID模塊實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、速度等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。

第三節(jié)

可編程控制器的應(yīng)用場合和發(fā)展趨勢

4．機(jī)械加工的數(shù)字控制：

PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）裝置組合成一體，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制，組成數(shù)控機(jī)床5．機(jī)器人控制：應(yīng)用PLC可實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制。德國西門子制造的機(jī)器人就是采用本公司生產(chǎn)的16位PLC組成的控制裝置進(jìn)行控制的。6．多級控制：多級控制是指利用PLC的網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊及遠(yuǎn)程I／O控制模塊實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC之間的鏈接、PLC與上位計(jì)算機(jī)的鏈接，這種方式，能夠完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制，甚至實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠生產(chǎn)的自動(dòng)化。2023/2/326二、可編程控制器的發(fā)展趨勢1、在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上向大、小兩個(gè)方向發(fā)展；2、功能不斷增強(qiáng)，各種應(yīng)用模塊不斷推出；3、產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。第四節(jié)可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、PLC硬件系統(tǒng)組成外部設(shè)備現(xiàn)場用戶輸出設(shè)備微處理器（CPU）運(yùn)算器控制器輸出部件輸入部件系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器I/O擴(kuò)展接口通訊及編程接口編程設(shè)備計(jì)算機(jī)打印機(jī)等傳感器按鈕、開關(guān)現(xiàn)場信號電磁閥中間繼電器執(zhí)行器現(xiàn)場用戶輸入設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展單元通訊模塊功能模塊電源變換器～110V/220V市電PLC基本單元PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖PLC各部分的作用中央處理單元（CPU）主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線等構(gòu)成。PLC的整體性能

取決于CPU性能。控制器控制PLC工作，由它讀取指令，解釋并執(zhí)行指令。運(yùn)算器在控制器的指揮下工作，用于完成算術(shù)或邏輯運(yùn)算。寄存器在控制器的指揮下工作，參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果。

CPU是PLC的核心，其功能主要：

接收從編程器或計(jì)算機(jī)輸入的程序和數(shù)據(jù)并送入用戶程序存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)。診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯(cuò)誤。對用戶程序進(jìn)行編譯。采集現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入PLC的寄存器中。逐條讀取指令，完成各種運(yùn)算將處理結(jié)果的控制信號送至輸出端，操作現(xiàn)場設(shè)備。響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器（內(nèi)存）主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，一般包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲(chǔ)器ROM或PROM中，用戶不能更改。（2）用戶存儲(chǔ)器：包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。這類存儲(chǔ)器一般由低功耗的CMOS-RAM構(gòu)成，其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。注意：

PLC產(chǎn)品手冊中給出的“存儲(chǔ)器類型”和“程序容量”是針對用戶程序存儲(chǔ)器而言的。

3.輸入接口電路（1）直流輸入：采用光電耦合電路，將限位開關(guān)、按鈕開關(guān)、編碼器等現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。

PLC的輸入接口電路（直流輸入型）

3.輸入接口電路3.輸入接口電路

（2）交流輸入對交流輸入信號，采用光電耦合電路、變壓器或繼電器隔離。4.輸出接口電路

采用光電耦合電路，將CPU處理過的信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥等外部設(shè)備的通斷電。輸出方式有三種類型：

繼電器輸出型繼電器輸出型：為有觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路。（b）晶閘管輸出型（c）晶體管輸出型（NPN集電極開路）（d）

晶體管輸出型（PNP集電極開路）晶體管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載。晶閘管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負(fù)載。5.輸入輸出I／0擴(kuò)展接口

若主機(jī)單元的I／O點(diǎn)數(shù)不能滿足需要時(shí)，可通過此接口用扁平電纜線將I／O擴(kuò)展單元與主機(jī)相連，以增加I／O點(diǎn)數(shù)。PLC的最大擴(kuò)展能力主要受CPU尋址能力和主機(jī)驅(qū)動(dòng)能力的限制。

6.電源

PLC的電源是指將外部輸入的交流電處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸人輸出接口等內(nèi)部電路工作需要的直流電源或電源模塊。許多PLC的直流電源采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨(dú)立的電壓（5V、12V），供內(nèi)部電路使用，而且還可為輸入設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)電源（24V）

。7.編程器

（1）手持編程器

手持編程器采用助記符語言編程，具有編輯、檢索、修改程序、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、內(nèi)存監(jiān)控等功能?？梢粰C(jī)多用，具有使用方便、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。缺點(diǎn)：不夠直觀（2）計(jì)算機(jī)編程器

計(jì)算機(jī)編程器采用梯形圖語言編程，可通過PLC的RS232外設(shè)通訊口(或RS422口配以適配器)與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，利用專用工具軟件（NPST－GR、FPSOFT、FPWIN－GR）對PLC進(jìn)行編程和監(jiān)控。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和監(jiān)控，比手持編程工具更加直觀和方便。第五節(jié)可編程控制器的原理及技術(shù)性能一、PLC的工作原理（1）繼電器控制裝置運(yùn)行方式：硬邏輯并行運(yùn)行。

采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式。即如果一個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器的所有觸點(diǎn)（常開/常閉觸點(diǎn)）不論在控制線路的哪個(gè)位置，都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。（2）PLC的運(yùn)行方式：周期性循環(huán)掃描。

PLC采用順序逐條地掃描用戶程序的運(yùn)行方式，如果一個(gè)線圈接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。

CPU掃描用戶程序，從第一條指令開按指令步序號作周期性的循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，周而復(fù)始不斷循環(huán)。（3）微機(jī)運(yùn)行方式：等待命令等待輸入命令、響應(yīng)中斷的工作方式。如:常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式一

.PLC的工作原理

一個(gè)掃描周期主要分為三個(gè)階段：

輸入刷新階段程序執(zhí)行階段輸出刷新階段

第一步是采樣階段通過輸入接口把所有輸入端子的信號狀態(tài)進(jìn)入緩沖寄存器(鎖存器)，等待CPU的采樣。當(dāng)CPU采樣（刷新）時(shí)，輸入信號由緩沖區(qū)進(jìn)入映像區(qū)，即刷新輸入信號的原有狀態(tài)（由于PLC的掃描周期很短，一般只有幾十毫秒，兩次采樣間隔很短，可近似認(rèn)為信號沒有因?yàn)殚g隔采樣而引起誤差）。第二步掃描用戶程序

（包括監(jiān)視與執(zhí)行兩部分操作）。根據(jù)本周期輸入信號的狀態(tài)和上周期輸出信號的狀態(tài)，對用戶程序逐條進(jìn)行運(yùn)算處理，將結(jié)果送到輸出映像寄存器。第三步進(jìn)行輸出刷新將輸出映像寄存器中的內(nèi)容通過輸出輸出鎖存器（輸出接口電路）依次輸出到PLC的輸出端子（刷新后的每種輸出狀態(tài)，要保持到下次刷新為止）。一

.PLC的工作原理輸入刷新

程序執(zhí)行輸出刷新

一個(gè)掃描周期輸入采樣

PLC的掃描工作過程用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入緩沖鎖存器

輸入映象寄存器

輸出映象寄存器輸出緩沖鎖存器

輸出端子程序執(zhí)行

用戶輸入設(shè)備寫讀讀一.PLC的工作原理

由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進(jìn)行的，所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱為I／O刷新階段。實(shí)際上，除了執(zhí)行程序和I／O刷新外，PLC還要進(jìn)行各種錯(cuò)誤檢測(自診斷功能)并與編程工具通訊，這些操作統(tǒng)稱為“監(jiān)視服務(wù)”。一般在程序執(zhí)行后進(jìn)行。掃描周期的長短主要取決于程序的長短。由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I／0刷新，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)不但不會(huì)造成影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。但對于控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后。

I／0響應(yīng)滯后既與掃描方式和電路慣性有關(guān)，還與程序設(shè)計(jì)安排有關(guān)PLC的主要技術(shù)指標(biāo)輸入／輸出點(diǎn)數(shù)（I/O點(diǎn)數(shù)）內(nèi)存容量注意：

“內(nèi)存容量”實(shí)際是指用戶程序容量，不包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的容量。

掃描速度(單位：ms／k或μs/步。)指令條數(shù)內(nèi)部繼電器和寄存器數(shù)目編程語言及編程手段高級模塊主控模塊可實(shí)現(xiàn)基本控制功能，高級模塊可實(shí)現(xiàn)一些特殊的專門功能。如A／D和D／A轉(zhuǎn)換模塊等。

PLC的內(nèi)存分配及I／O點(diǎn)數(shù)I／0繼電器區(qū)：

I／0區(qū)的寄存器可直接與PLC外部的輸入、輸出端子傳遞信息，具有“繼電器”的功能，有自己的“線圈”和“觸點(diǎn)”。故常稱為“I／0繼電器區(qū)”。內(nèi)部通用繼電器區(qū)：只能在PLC內(nèi)部使用，其作用與中間繼電器相似，在程序控制中可存放中間變量。數(shù)據(jù)寄存器區(qū)：只能按字使用，不能按位使用。一般只用來存放各種數(shù)據(jù)。

特殊繼電器、寄存器區(qū)：被系統(tǒng)內(nèi)部占用，專門用于某些特殊目的，一般不能由用戶任意占用。

系統(tǒng)寄存器區(qū)：用來存放各種重要信息和參數(shù)。通過用戶程序，不能讀取和修改系統(tǒng)寄存器的內(nèi)容。

四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域（按行業(yè)分）四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域制面機(jī)四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域音樂噴泉四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)洗衣機(jī)四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域

第六節(jié)PLC的幾種編程語言不采用微機(jī)的編程語言，采用梯形圖語言、指令助記符語言、控制系統(tǒng)流程圖語言、布爾代數(shù)語言等。其中梯形圖、指令助記符語言最為常用。

PLC的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)至今尚無國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家所用語言和符號也不盡相同。但它們的梯形圖語言的基本結(jié)構(gòu)和功能是大同小異的。

梯形圖語言

梯形圖是在原繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言。它是目前用得最多的PLC編程語言。

注意：梯形圖表示的并不是一個(gè)實(shí)際電路而只是一個(gè)控制程序，其間的連線表示的是它們之間的邏輯關(guān)系，即所謂“軟接線”。常開觸點(diǎn)：常閉觸點(diǎn)：線圈：

注意：它們并非是物理實(shí)體，而是“軟繼電器”。每個(gè)“軟繼電器”僅對應(yīng)PLC存儲(chǔ)單元中的一位。該位狀態(tài)為“1”時(shí)，對應(yīng)的繼電器線圈接通，其常開觸點(diǎn)閉合、常