PLC,可編程控制器資料

第五章可編程序控制器概述§5.1可編程序控制器簡(jiǎn)介§5.2可編程序控制器的發(fā)展趨勢(shì)§5.3可編程序控制器的主要功能及特點(diǎn)§5.4可編程序控制器的基本組成§5.5可編程序控制器的工作原理§5.6PLC的編程語言第五章可編程序控制器概述由來和定義發(fā)展概況和趨勢(shì)主要功能和特點(diǎn)分類著名品牌ProgrammableController第五章可編程序控制器概述§5.1

可編程序控制器簡(jiǎn)介

一、PLC的由來20世紀(jì)20年代以來，繼電器控制曾一度占據(jù)工業(yè)控制領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。繼電器控制系統(tǒng)的弱點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差等。尤其是可靠性差、不具有通用性、靈活性。PLC的由來

*1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），擬定了十項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求*1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器（PDP-14型）十項(xiàng)技術(shù)要求

1.編程簡(jiǎn)單方便，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；2.硬件維護(hù)方便，最好是插件式結(jié)構(gòu)；3.可靠性要高于繼電器控制裝置；4.體積小于繼電器控制裝置;5.可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；6.成本上可與繼電器柜競(jìng)爭(zhēng)；7.輸入可以是交流115V；8.輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；9.擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只需做很小的改動(dòng)；10.用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4KB。十項(xiàng)技術(shù)要求二、可編程序控制器的定義

?可編程序控制器(PLC)ProgrammableLogicController定義：

“可編程序控制器”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)。它采用了可編程序的存貯器，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?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(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)。”區(qū)別于微機(jī)控制系統(tǒng)的重要特征

工業(yè)環(huán)境抗干擾能力適應(yīng)能力應(yīng)用范圍§5.2PLC的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢(shì)一、可編程序控制器的發(fā)展概況

第一階段（初創(chuàng)期）

第二階段（成熟期）第三階段（大發(fā)展期）第四階段（繼續(xù)發(fā)展階段）第一階段（1969—1972）編程語言：采用計(jì)算機(jī)的初級(jí)語言硬件結(jié)構(gòu)：采用中、小規(guī)模集成電路初創(chuàng)期把計(jì)算機(jī)的程序存儲(chǔ)技術(shù)引入繼電器控制系統(tǒng)

功績(jī)PDP-14可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController）簡(jiǎn)稱PLC第二階段（1973—1978）硬件：采用微處理器控制功能：增多編程技術(shù)：開發(fā)了梯形圖編程法

成熟期進(jìn)入實(shí)用化階段

可編程序控制器（ProgrammableController）簡(jiǎn)稱PCNEMAPLC？個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer

）簡(jiǎn)稱PC為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，又把可編程序控制器簡(jiǎn)稱為PLC。

第三階段（1978—1984）PLC應(yīng)用面擴(kuò)大、銷售額劇增功能進(jìn)一步增強(qiáng)、處理速度更快大發(fā)展期第四階段性能/價(jià)格比大幅度提高

編程語言多樣化人機(jī)對(duì)話能力增強(qiáng)

繼續(xù)發(fā)展階段二、可編程序控制器發(fā)展趨勢(shì)大型化小型化（一）大型化*大存儲(chǔ)容量*高速度*高性能*增加I/O點(diǎn)數(shù)方向發(fā)展：

主要表現(xiàn)

增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信功能發(fā)展智能模塊外部故障診斷功能編程語言、編程工具標(biāo)準(zhǔn)化、高級(jí)化實(shí)現(xiàn)軟件、硬件標(biāo)準(zhǔn)化編程組態(tài)軟件發(fā)展迅速（二）小型化*簡(jiǎn)易化*體積小*功能強(qiáng)*價(jià)格低方向發(fā)展：

§5.3PLC的主要功能和特點(diǎn)一、PLC的主要功能開關(guān)量邏輯控制模擬量控制

PID控制

定時(shí)控制計(jì)數(shù)控制順序（步進(jìn)）控制數(shù)據(jù)處理通信和聯(lián)網(wǎng)主要功能二、PLC的特點(diǎn)

可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)通用性強(qiáng)、靈活性好編程簡(jiǎn)單、使用方便模塊化結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試方便1．靈活性和通用性強(qiáng)2．抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高

1)硬件方面的抗干擾措施對(duì)電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，均采用嚴(yán)格措施進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。對(duì)供電系統(tǒng)及輸入電路采用多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各部分之間的相互影響。二、PLC的特點(diǎn)對(duì)PLC內(nèi)部所需的+5V電源采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以消除由于交流電網(wǎng)的波動(dòng)引起的過電壓、欠電壓的影響。采用光電隔離措施，有效地隔離了內(nèi)部與外部電路間的直接電聯(lián)系，以減少故障和誤動(dòng)作。采用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，一旦某一模塊有故障，可以迅速更換模塊，從而盡可能縮短系統(tǒng)的故障停機(jī)時(shí)間。二、PLC的特點(diǎn)——

2．抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高

2)軟件方面的抗干擾措施PLC通過監(jiān)控程序定時(shí)地對(duì)電源及強(qiáng)干擾信號(hào)等進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，立即轉(zhuǎn)入故障處理程序，保存當(dāng)前狀態(tài)，禁止對(duì)程序的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被破壞。待故障排除后，立即恢復(fù)到故障前的狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行程序。PLC設(shè)置了監(jiān)視定時(shí)器，如果程序每次循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間超過了規(guī)定值，表明程序已進(jìn)入死循環(huán)，則立即報(bào)警。加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即報(bào)警，并停止程序的執(zhí)行。利用后備電池對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，確保停電時(shí)信息不丟失。采取上述措施，PLC的抗干擾能力和可靠性得到了提高。二、PLC的特點(diǎn)——

2．抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高二、PLC的特點(diǎn)

3.編程簡(jiǎn)單、使用方便

4.模塊化結(jié)構(gòu)

5.安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試方便三、

PLC的分類按PLC的控制規(guī)模分類小型機(jī)中型機(jī)大型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)<256點(diǎn)256點(diǎn)～2048點(diǎn)>2048點(diǎn)用戶程存儲(chǔ)器容量<8K字<50K字>50K字

樣機(jī)西門子S7-200西門子S7-300西門子S7-400按PLC的結(jié)構(gòu)形式分類整體式模塊式疊裝式特點(diǎn)電源,cpu,I/O集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)由機(jī)架和各種模塊組成整體式與模塊式結(jié)合起來優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,價(jià)格低,體積小配置靈活,裝配方便,便于擴(kuò)展維修結(jié)構(gòu)緊湊體積小配置靈活安裝方便樣機(jī)美國GE公司的GE-I系列S7-300S7-400S7-200三、PLC的分類模塊式PowerinaSmallPackage!!電源模塊CPU模塊IO模塊底板PLC面臨的課題PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的：如專用總線、通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，I/O模板不通用，甚至連機(jī)柜、電源模板亦各不相同。編程語言雖多數(shù)是梯形圖，但組態(tài)、尋址、語言結(jié)構(gòu)均不一致，因此各公司的

PLC互不兼容。SIEMENS等公司已經(jīng)開發(fā)出以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在Windows平臺(tái)下，結(jié)合IEC1131－3國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。

四、PLC著名品牌1993年中國PLC市場(chǎng)排行榜上的世界十大廠家：美國A－B公司（Allen－Bradley）德國西門子公司（Siemens）美國GE－Fanuc公司美國的莫迪康（Modicon）和法國的TE電器公司日本歐姆公司（OMRON）日本三菱電機(jī)株式會(huì)社（MITSUBISHI）日本富士電機(jī)株式會(huì)社（FujiElectric）日本東芝公司（TOSHIBA）日本的光洋電子（KOYO）和中國的華光電子(CKE）日本松下電工株式會(huì)社（MEW）：MatsushitaElectricWorksLtd圖5-1整體式PLC組成示意圖

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5.4可編程序控制器的基本組成

圖5-2組合式PLC組成示意圖這種結(jié)構(gòu)的PLC是將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊可以插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU的單元稱為CPU模塊，其他稱為擴(kuò)展模塊。CPU與各擴(kuò)展模塊之間若通過電纜連接，距離一般不超過10m。中、大型機(jī)常采用組合式PLC。

一、PLC的基本組成二、PLC各組成部分的作用（一）中央處理單元（CPU）

★微處理器：實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作★按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)運(yùn)行★任務(wù)：1.控制接收與存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)2.進(jìn)行自診斷3.

執(zhí)行用戶程序微處理器控制接口電路CPU控制接口電路

是微處理器與主機(jī)內(nèi)部其他單元進(jìn)行聯(lián)系的部件數(shù)據(jù)緩沖單元選擇信號(hào)匹配中斷管理功能（二）存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器

用戶程序存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器1．系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器存放：監(jiān)控程序用戶指令解釋標(biāo)準(zhǔn)程序模塊系統(tǒng)調(diào)用管理程序系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，不能由用戶訪問和修改。

2．用戶程序存儲(chǔ)器用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)系統(tǒng)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)器用戶程序工作數(shù)據(jù)系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)（CPU組態(tài)數(shù)據(jù)）：*輸入輸出組態(tài)

*功能的設(shè)置

（三）輸入、輸出單元PLC的CPU與現(xiàn)場(chǎng)I/O裝置或其它外部設(shè)備之間連接的接口部件電平轉(zhuǎn)換功率放大光電耦合

電平轉(zhuǎn)換光電耦合

類型：晶體管輸出方式晶閘管輸出方式繼電器輸出方式輸入單元輸出單元直流交流交直流圖5-3直流輸入電路

直流輸入的電路外接的直流電源極性可任意，虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部輸入電路，虛線框外為外部用戶接線。類型——輸入單元T為一光電耦合器，發(fā)光二極管與光電三極管封裝在一個(gè)管殼中。當(dāng)二極管中有電流時(shí)其發(fā)光，此時(shí)光電三極管導(dǎo)通。R1為限流電阻，R2和C構(gòu)成濾波電路，可濾除輸入信號(hào)中的高頻干擾。LED顯示該輸入點(diǎn)的狀態(tài)。由于電路中采用了光電耦合器，故在電性能上是完全隔離開的，同時(shí)，由于發(fā)光二極管的正向阻抗約為100～1kΩ，因此輸入阻抗較低。而外界干擾源的內(nèi)阻一般都比較大，故干擾源送到輸入端的干擾噪聲很小。并且由于干擾源內(nèi)阻大，盡管能產(chǎn)生較高的干擾電壓，但能量卻很小，因此只能產(chǎn)生很弱的電流。而發(fā)光二極管只有通過一定的電流才能發(fā)光，這就抑制了干擾信號(hào)。在輸入端用光電耦合器件后，提高了PLC的抗干擾能力類型——輸入單元有的PLC內(nèi)部提供24V的直流電源，這時(shí)直流輸入單元無需外接電源，用戶只需將開關(guān)接在輸入端子和公共端子之間即可，這就是所謂無源式直流輸入單元。無源式直流輸入單元簡(jiǎn)化了輸入端的接線，方便了用戶。

PLC的輸入電路有共點(diǎn)式、分組式和隔離式之別。輸入單元只有一個(gè)公共端子(COM)的稱為共點(diǎn)式，外部各輸入元件都有一個(gè)端子與COM相接；分組式是將輸入端子分為若干組，每組各共用一個(gè)公共端子；隔離式輸入電路是具有公共端子的各組輸入點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用的獨(dú)立電源。類型——輸入單元按輸出電路所用開關(guān)器件的不同，分為：晶體管輸出、雙向晶閘管輸出和繼電器輸出，如圖5-4所示。

(1)在晶體管輸出電路中，負(fù)載電源只能是直流，由用戶提供。輸出電路負(fù)載能力小(工作電流僅0.3～0.5A)，為無觸點(diǎn)開關(guān)。晶體管輸出接口使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快，其延遲一般為0.5～1ms。類型——輸出單元圖5-4開關(guān)量輸出(a)晶體管輸出；(b)雙向晶閘管輸出；(c)繼電器輸出類型——輸出單元

(2)在雙向晶閘管輸出電路中，輸出電路采用的開關(guān)器件是光控雙向晶閘管，負(fù)載電源由用戶提供，它使PLC的負(fù)載可以根據(jù)需要選用直流或交流電源。輸出電路負(fù)載能力較大(工作電流約1A左右)，響應(yīng)速度較快，一般導(dǎo)通延遲為1～2ms，關(guān)斷延遲為8～10ms。

(3)繼電器輸出電路中，負(fù)載電源由用戶提供，可以是交流也可以是直流，視負(fù)載情況而定。輸出電路抗干擾能力強(qiáng)，負(fù)載能力大(工作電流可達(dá)2～5A)，但信號(hào)響應(yīng)速度較慢，其延遲一般為8～10ms。類型——輸出單元圖5-4開關(guān)量輸出(a)晶體管輸出；(b)雙向晶閘管輸出；(c)繼電器輸出類型——輸出單元圖5-4開關(guān)量輸出(a)晶體管輸出；(b)雙向晶閘管輸出；(c)繼電器輸出類型——輸出單元

選擇方法：由于繼電器觸點(diǎn)電氣壽命一般僅為10～30萬次，因此在需要輸出點(diǎn)頻繁通斷的場(chǎng)合(如高頻脈沖輸出)，應(yīng)選用晶體管或晶閘管輸出型的PLC。另外，繼電器從線圈通電到觸點(diǎn)動(dòng)作存在延遲時(shí)間，是造成輸出滯后于輸入的原因之一。

PLC輸出電路也有共點(diǎn)式、分組式和隔離式之分。輸出只有一個(gè)公共端子的稱為共點(diǎn)式；分組式是將輸出端子分為若干組，每組共用一個(gè)公共端子；隔離式是具有公共端子的各組輸出點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用獨(dú)立的電源。類型——輸出單元（四）編程器*程序的編制、編輯、調(diào)試、監(jiān)視······*簡(jiǎn)易型*智能型計(jì)算機(jī)編程通信接口編程軟件（五）電源單元◆把外部電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源◆采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電◆電源的性能直接影響PLC的抗干擾能力

◆掉電保護(hù)電路◆后備電池電源注：有的PLC還能向外部提供24V的直流電源，給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電。

建立I/O映象區(qū)循環(huán)掃描的工作方式輸入/輸出延遲響應(yīng)

§5.5可編程序控制器的工作原理5.5.1工作原理系統(tǒng)的每一個(gè)輸入點(diǎn)與輸入映象區(qū)的某一位相對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的每一個(gè)輸出點(diǎn)與輸出映象區(qū)的某一位相對(duì)應(yīng)

—.建立I/O映象區(qū)I：O：Q0.0I0.0存儲(chǔ)器

二.循環(huán)掃描的工作方式

（一）可編程序控制器的工作過程

一個(gè)循環(huán)掃描過程所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期

周期循環(huán)掃描

系統(tǒng)初始化，對(duì)I/O映象區(qū)清零，復(fù)位定時(shí)器···對(duì)電源、內(nèi)部電路、語法進(jìn)行檢查；定期復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器WDT

PLCPLCPC；PLC其他

PLC編程器···

以掃描的方式按順序逐句掃描處理···以掃描的方式，處理輸入/輸出信息循環(huán)掃描過程

周而復(fù)始

RUNRUN（二）用戶程序的循環(huán)掃描過程特點(diǎn)集中采樣與集中輸出的工作方式外界信號(hào)狀態(tài)的變化要到下一個(gè)周期才被讀入程序執(zhí)行階段輸出映象區(qū)的內(nèi)容隨著程序執(zhí)行的進(jìn)程而變化輸入、輸出延遲響應(yīng)語句的安排影響響應(yīng)時(shí)間三.輸入、輸出延遲響應(yīng)（一）輸入、輸出延遲響應(yīng)PLC是以掃描的方式處理信息，它是順序地、連續(xù)地、循環(huán)地逐條執(zhí)行程序，在任何時(shí)刻它只能執(zhí)行一條指令，即以“串行”處理方式進(jìn)行工作，導(dǎo)致輸入、輸出延遲響應(yīng)。串行處理

輸入、輸出延遲響應(yīng)：當(dāng)PLC的輸入端的信號(hào)發(fā)生變化到PLC輸出端對(duì)該變化作出反應(yīng)需要一段時(shí)間，這種現(xiàn)象稱為輸入、輸出延遲響應(yīng)或滯后現(xiàn)象輸入輸出延遲響應(yīng)變化響應(yīng)（二）響應(yīng)時(shí)間

影響因素：①輸入濾波電路的時(shí)間常數(shù)②

輸出電路的滯后時(shí)間③PLC循環(huán)掃描的工作方式④集中采樣、集中輸出的處理方式⑤用戶程序中語句的安排重要參數(shù)由工作原理決定合理選擇

合理安排

1.最短響應(yīng)時(shí)間最短響應(yīng)時(shí)間=輸入延遲時(shí)間+一個(gè)掃描周期+輸出延遲時(shí)間2.最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間=輸入延遲時(shí)間+兩個(gè)掃描時(shí)間+輸出延遲時(shí)間結(jié)論輸入信號(hào)至少應(yīng)持續(xù)一個(gè)掃描周期的時(shí)間，才能保證被系統(tǒng)捕捉到。設(shè)置脈沖捕捉功能

宏觀上，PLC恢復(fù)了系統(tǒng)對(duì)輸出變量控制的并行性

3.用戶程序的語句安排影響響應(yīng)時(shí)間

輸入繼電器,模擬主令電器輸出繼電器,模擬KM、YV內(nèi)部繼電器,模擬KA“能流”到，線圈被激勵(lì)輸入繼電器輸出繼電器內(nèi)部繼電器由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)

按程序執(zhí)行結(jié)果而被激勵(lì)按程序執(zhí)行結(jié)果而被激勵(lì)梯形圖及各元件狀態(tài)的時(shí)序圖

系統(tǒng)初始化，對(duì)I/O映象區(qū)清零

如果將網(wǎng)絡(luò)1、網(wǎng)絡(luò)5的位置對(duì)調(diào)一下，位存儲(chǔ)器M2.0在第二周期也能響應(yīng)嗎？思考（三）在用戶程序執(zhí)行階段

PLC對(duì)輸入輸出的處理規(guī)則

①輸入映象寄存器的內(nèi)容，由輸入采樣時(shí)輸入端子的狀態(tài)決定。②輸出映象寄存器的狀態(tài)，由程序執(zhí)行期間輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。③輸出鎖存電路的狀態(tài)，由上一次輸出刷新期間輸出映象寄存器的狀態(tài)決定。④輸出端子板上各輸出端的狀態(tài)，由輸出鎖存電路來確定。⑤執(zhí)行程序時(shí)所用的I/O狀態(tài)值，取用于輸入、輸出映象寄存器的狀態(tài)。1)存儲(chǔ)容量系統(tǒng)程序存放在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中。這里說的存儲(chǔ)容量指的是用戶程序存儲(chǔ)器的容量。用戶程序存儲(chǔ)器的容量決定了PLC可以容納用戶程序的長(zhǎng)短，一般以字為單位來計(jì)算。中、小型PLC的存儲(chǔ)容量一般在8K字以下；大型PLC的存儲(chǔ)容量可達(dá)到256K字～2M字；也有的PLC用存放用戶程序的指令條數(shù)來表示容量。5.5.2PLC的主要性能指標(biāo)

2)輸入/輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)

I/O點(diǎn)數(shù)指PLC面板上的輸入、輸出端子的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入器件和輸出器件就越多，控制規(guī)模就越大。因此，I/O點(diǎn)數(shù)是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。

3)掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的速度。一般以掃描1K字所用的時(shí)間來衡量掃描速度。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行各條指令所用的時(shí)間，用戶可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時(shí)間，來衡量掃描速度的快慢。5.5.2PLC的主要性能指標(biāo)

4)編程指令的種類和條數(shù)這也是衡量PLC能力強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。編程指令種類及條數(shù)越多，其功能就越強(qiáng)，即處理能力、控制能力越強(qiáng)。

5)內(nèi)部器件的種類和數(shù)量?jī)?nèi)部器件包括各種繼電器、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等。其種類越多，數(shù)量越大，存儲(chǔ)各種信息的能力和控制能力就越強(qiáng)。5.5.2PLC的主要性能指標(biāo)

6)擴(kuò)展能力大部分PLC可以用I/O擴(kuò)展單元進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展；有的PLC可以使用各種功能模塊進(jìn)行功能擴(kuò)展等。

7)智能單元的數(shù)量

PLC不僅能完成開關(guān)量的邏輯控制，而且利用智能單元可完成模擬量控制、位置和速度控制以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能。智能單元種類的多少和功能的強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)，各個(gè)生產(chǎn)廠家都非常重視智能單元的開發(fā)。近年來智能單元的種類日益增多，功能也越來越強(qiáng)。5.5.2PLC的主要性能指標(biāo)

8)支持軟件為了便于對(duì)PLC的編程和監(jiān)控，各PLC生產(chǎn)廠家相繼開發(fā)出各類計(jì)算機(jī)支持的編程和監(jiān)控軟件。性能優(yōu)越的PLC支持軟件可方便地實(shí)現(xiàn)用戶軟件的編制和修改，同時(shí)也可以對(duì)PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)控。5.5.2PLC的主要性能指標(biāo)

1.梯形圖編程語言

梯形圖編程語言是一種圖形語言，是若干圖形符號(hào)的組合。不同廠家的PLC各有自己的一套梯形圖符號(hào)。這種編程語言具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)，熟悉繼電器控制的技術(shù)人員很容易掌握。因此，各種機(jī)型的PLC都把梯形圖作為第一編程語言。表列出了物理的繼電器與CPM1A系列PLC繼電器的梯形圖符號(hào)。圖5-7給出了兩種控制方式的梯形圖。5.5.3PLC的編程語言簡(jiǎn)介表5-1兩種繼電器符號(hào)的對(duì)照

5.5.3PLC的編程語言簡(jiǎn)介圖5-7兩種控制方式的梯形圖(a)繼電器控制梯形圖；(b)?PLC控制梯形圖5.5.3PLC的編程語言簡(jiǎn)介

2.助記符語言表助記符語言類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能。對(duì)同樣功能的指令，不同廠家的PLC使用的助記符一般不同。對(duì)應(yīng)圖5-7(b)所示的梯形圖，其語言表示為L(zhǎng)D 00000(常開觸點(diǎn)00000與左母線連接)OR 01000(常開觸點(diǎn)01000與常開觸點(diǎn)00000相并聯(lián))ANDNOT 00001(串聯(lián)一個(gè)常閉觸點(diǎn)00001)OUT 1000(輸出到繼電器01000)5.5.3PLC的編程語言簡(jiǎn)介指令語句是PLC用戶程序的基礎(chǔ)元素，多條語句的組合構(gòu)成了語句表。一個(gè)復(fù)雜的控制功能是用較長(zhǎng)的語句表來描述的。

助記符語言表不如梯形圖形象、直觀，但是在使用簡(jiǎn)易編程器輸入用戶程序時(shí)，必須把梯形圖程序轉(zhuǎn)換成助記符語言表才能輸入。

5.5.3PLC的編程語言簡(jiǎn)介從20世紀(jì)70年代初至今的30多年時(shí)間里，PLC生產(chǎn)已發(fā)展成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，主要廠商集中在一些歐美國家和日本。美國與歐洲一些國家的PLC是在互相封閉的情況下發(fā)展起來的，因此差異較大。日本的PLC是在引進(jìn)美國PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。歐美國家的PLC是以大型的PLC而聞名，而日本則以高性價(jià)比的小型機(jī)著稱。一、PLC的梯形圖編程語言特點(diǎn)

1)圖形式指令程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號(hào)組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨(dú)立運(yùn)算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要對(duì)這些圖形進(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。在邏輯運(yùn)算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示，它沿用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號(hào)來表達(dá)控制關(guān)系，直觀易懂。對(duì)于較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示。5.6PLC的梯形圖編程

2)明確的變量常數(shù)圖形符號(hào)相當(dāng)于操作碼，規(guī)定了運(yùn)算功能；操作數(shù)由用戶填入。PLC中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確的規(guī)定，它們由產(chǎn)品型號(hào)決定，用戶可查閱產(chǎn)品目錄手冊(cè)。

3)簡(jiǎn)化的程序結(jié)構(gòu)

PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡(jiǎn)單，典型的為塊式結(jié)構(gòu)，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對(duì)整個(gè)程序的控制功能和控制順序有清晰的概念。一、PLC的梯形圖編程語言特點(diǎn)5.6PLC的梯形圖編程

4)簡(jiǎn)化應(yīng)用軟件生成過程使用匯編語言和高級(jí)語言編寫程序，要完成編輯、編譯和鏈接三個(gè)過程；而使用PLC編程語言，只需要編輯一個(gè)過程，其余由系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成。整個(gè)編輯過程都在人機(jī)對(duì)話下進(jìn)行的，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計(jì)能力。

5)強(qiáng)化調(diào)試手段無論是匯編程序，還是高級(jí)語言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件使用編程器。利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等功能，在對(duì)應(yīng)軟件的支持下，進(jìn)行診斷和調(diào)試操作，十分簡(jiǎn)單。一、PLC的梯形圖編程語言特點(diǎn)

5.6PLC的梯形圖編程

5.6PLC的梯形圖編程

一、PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法

1.PLC替代電路圖中的控制電路部分主電路控制電路用PLC替代繼電器控制系統(tǒng)就是替代控制電路那部分，主電路基本保持不變輸入部分輸出部分輸入部分輸出部分邏輯部分邏輯部分:由電器的觸點(diǎn)和導(dǎo)線及其固定接線組成“軟接線”“硬接線”光電耦合電平轉(zhuǎn)換光電耦合電平轉(zhuǎn)換2.控制電路與PLC的比較3.模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法邏輯部分邏輯部分:由電器的觸點(diǎn)和導(dǎo)線及其固定接線組成“軟接線”“硬接線”組成不同控制條件作用一致“軟繼電器”：“輸入繼電器”“輸出繼電器”“中間繼電器”“時(shí)間繼電器”組成不同控制條件作用一致二、梯形圖是仿真繼電器控制電路1.梯形圖與繼電器控制電路相呼應(yīng)

電動(dòng)機(jī)啟、?？刂齐娐?/p>

梯形圖結(jié)構(gòu)、功能相同2.CPU仿真繼電器控制電路圖“能流”觸點(diǎn)線圈功能方框左母線

右母線？梯形圖網(wǎng)絡(luò)每個(gè)輸出元素（線圈或方框）可以構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)/多個(gè)梯級(jí)組成3.梯形圖與繼電器控制電路的①“軟繼電器”不是物理繼電器②“能流”的表示方式差異能流掃描方向不許倒流

③觸點(diǎn)不是現(xiàn)場(chǎng)物理開關(guān)的觸點(diǎn)④梯形圖中的輸出線圈不是物理線圈⑤梯形圖中的接點(diǎn)原則上可無限次使用，線圈通常只引用一次PLC認(rèn)為：常開觸點(diǎn)是取位狀態(tài)操作；常閉觸點(diǎn)是位取反操作。

I/O映象寄存器

I/O映象寄存器

1)兩種繼電器的區(qū)別