水廠下位培訓(xùn)

水廠下位培訓(xùn)第一頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三第一章

PLC結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1定義及發(fā)展

1.2基本結(jié)構(gòu)1.3工作原理第三頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.1

PLC的定義及發(fā)展可編程控制器（ProgrammableLogicController）簡(jiǎn)稱PLC，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(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、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。自從20世紀(jì)60年代末，美國(guó)首先研制和使用可編程控制器以后，世界各國(guó)特別是日本和聯(lián)邦德國(guó)也相繼開(kāi)發(fā)了各自的PLC。我國(guó)在80年代初才開(kāi)始使用PLC，目前從國(guó)外引進(jìn)的PLC使用較為普遍的有三菱、松下、歐姆龍、美國(guó)GE、德國(guó)西門(mén)子、ABB、施耐德等系列。第四頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2基本結(jié)構(gòu)

PLC專為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門(mén)設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。圖1.1為一典型PLC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖1.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖返回第五頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2.1中央處理單元

中央處理單元（CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片上。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。主要具有以下功能：1）從存儲(chǔ)器中讀取指令2）執(zhí)行指令3）順序取指令4）處理中斷第六頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2.2.存儲(chǔ)器

1、PLC常用的存儲(chǔ)器類型有RAM、ROM、EPROM、EEPROM等。2、PLC存儲(chǔ)空間的分配：

1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：有制造廠家將系統(tǒng)程序固化到ROM或EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了PLC的各項(xiàng)性能。

2）系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)：該區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備（如邏輯先去、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等）存儲(chǔ)區(qū)。該區(qū)存放一些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)構(gòu)。在實(shí)際中，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)要不斷的輸入到PLC中，PLC根據(jù)運(yùn)算結(jié)構(gòu)，再將控制命令輸出?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是不斷變化的，這就要求在PLC內(nèi)有一定量的存儲(chǔ)器，既能寫(xiě)入，又能被刷新。RAM可讀寫(xiě)可存儲(chǔ)器就具有這特點(diǎn)。

3）用戶程序存儲(chǔ)器：該區(qū)存放用戶編制的用戶程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲(chǔ)器，或加備用電池的RAM。第七頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2.3輸入輸出單元

輸入、輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備或其他外設(shè)之間的連接部件，起著傳遞信息的作用。1、輸入接口電路接收從按鈕開(kāi)關(guān)、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)（DI）和由電位器、熱電偶、測(cè)速發(fā)電機(jī)等來(lái)的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)（AI），然后送給PLC。2、輸出接口電路控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件：開(kāi)關(guān)量輸出模塊(DO)用來(lái)控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊(AO)用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器的執(zhí)行裝置。第八頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三通常PLC的輸入類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。圖1.2和圖1.3分別為一種型號(hào)PLC的直流和交流輸入接口電路的電路圖，采用的是外接電源。圖1.2描述了一個(gè)輸入點(diǎn)的接口電路。其輸入電路的一次電路與二次電路用光耦合器相連，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸入電路和一次電路接通，上面的發(fā)光管用于對(duì)外顯示，同時(shí)光耦合器中的發(fā)光管使三極管導(dǎo)通，信號(hào)進(jìn)入內(nèi)部電路，此輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位由0變?yōu)?。即輸入映像寄存器的對(duì)應(yīng)位由0變?yōu)?。第九頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖1.2直流輸入電路圖第十頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖1.3交流輸入電路圖第十一頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2.4電源單元PLC一般使用AC220V或DC24V電源。內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供DC5V、DC12V和DC12V等電源。第十二頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2.5編程單元編程器是PLC的重要外部設(shè)備，它是人機(jī)對(duì)話的窗口。主要由鍵盤(pán)、顯示器、工作方式選擇開(kāi)關(guān)和外出出氣接插口等部件組成。編程器的作用是：輸入、修改、檢查及顯示用戶程序，調(diào)試用戶程序，監(jiān)視程序運(yùn)行情況，查找故障，顯示出錯(cuò)信息等。（目前采用通用計(jì)算機(jī)為編程器，可直接編制梯形圖，監(jiān)控功能也比較強(qiáng)。）分為兩種編程方式:1、在線（聯(lián)機(jī)）編程方式

2、離線（脫機(jī)）編程方式第十三頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.3

PLC的工作原理

PLC是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器等。這種用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理繼電器在功能上有某些相似之處。第十四頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.3.1掃描工作方式PLC采用循環(huán)掃描工作方式，這個(gè)工作過(guò)程一般包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過(guò)程如圖1.4所示。圖1.4中當(dāng)PLC方式開(kāi)關(guān)置于RUN（運(yùn)行）時(shí)，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開(kāi)關(guān)置于STOP（停止）時(shí)，不執(zhí)行后3個(gè)階段，此時(shí)可進(jìn)行通信處理，如對(duì)PLC聯(lián)機(jī)或離線編程。第十五頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖1.4掃描過(guò)程第十六頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三PLC執(zhí)行的五個(gè)階段，全過(guò)程掃描一次稱為一個(gè)掃描周期。一般約為1-100ms。與用戶程序長(zhǎng)短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大關(guān)系。PLC完成一個(gè)周期后，又重新執(zhí)行上述過(guò)程，掃描周而復(fù)始地進(jìn)行?？删幊绦蚩刂破鞯妮斎胩幚怼?zhí)行用戶程序和輸出處理過(guò)程的原理如圖1.5所示。程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到跳轉(zhuǎn)指令，則跳轉(zhuǎn)。1.3.2掃描周期第十七頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2.5程序執(zhí)行原理圖返回第十八頁(yè)，共二十頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二章硬件及軟件編程了解了PLC的硬件組成，通過(guò)軟件編程控制硬件執(zhí)行的動(dòng)作及順序從而達(dá)到控制外圍設(shè)備的目的，STEP7就是實(shí)現(xiàn)編程任務(wù)的工具軟件。安裝STEP硬件要求：操作系統(tǒng)為professionalCPU主頻600MHZ以上RAM推薦1G內(nèi)存顯示設(shè)