第講 可編程控制器基礎(chǔ)知識

第3講可編程控制器基礎(chǔ)知識3.1概述3.2可編程序控制器的基本組成3.3可編程序控制器的工作原理3.4可編程序控制器的性能指標(biāo)3.5可編程序控制器的分類3.1概述可編程序控制器通常也可簡稱為PC，但由于個人計(jì)算機(jī)也簡稱為PC,為便于區(qū)別,簡稱為PLC?？删幊绦蚩刂破魇窃陔娖骺刂萍夹g(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械、冶金、能源、化工、石油、交通、電力等領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用,PLC技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)自動化控制三大技術(shù)(PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析)支柱之一。1.可編程序控制器的定義“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器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、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)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)”。1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)2.通用性強(qiáng),使用方便3.程序設(shè)計(jì)簡單,容易理解和掌握4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短5.體積小,重量輕6.適應(yīng)性強(qiáng)2.可編程序控制器的特點(diǎn)

根據(jù)有關(guān)資料：①作為目前國內(nèi)控制市場上的主流控制器，在高達(dá)31億的PLC市場總需求中，國產(chǎn)PLC不到整個市場份額1％。②在按照I/O數(shù)量劃分的市場總量中，小型PLC（256點(diǎn)以下）的市場巨大，占據(jù)市場總額的64％，而國產(chǎn)PLC的市場貢獻(xiàn)恰恰就在小型PLC的市場中。現(xiàn)在,PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各個領(lǐng)域,PLC技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)共同構(gòu)成了工業(yè)自動化的三大支柱。3.可編程序控制器的發(fā)展方向目前PLC發(fā)展方向主要有兩個:一是朝著小型化、簡易、廉價化、方向發(fā)展。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,促進(jìn)了PLC向緊湊型發(fā)展,體積減小,價格降低,可靠性不斷提高。二是朝著大型、高速、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,這將使PLC功能更強(qiáng),可靠性更高,使用更方便,適用面更多功能方向發(fā)展。大型的PLC一般為多微處理器系統(tǒng),有較大的存儲能力和功能強(qiáng)勁的輸入/輸出接口。3.2可編程序控制器的基本組成

可編程序控制器的硬件組成PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分：PLC的硬件組成包括中央處理器（CPU）、存儲器(RAM、ROM)、輸入/輸出(I/O)接口、編程設(shè)備、通信接口、電源和其他一些電路組成。

1.中央處理單元中央處理單元(CPU)是PLC的核心部件,整個PLC的工作過程都是在中央處理器的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的,它的主要任務(wù)是在系統(tǒng)程序的控制下,完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等，然后根據(jù)用戶所編制的應(yīng)用程序的要求去處理有關(guān)數(shù)據(jù),最后再向被控對象送出相應(yīng)的控制(驅(qū)動)信號。圖3-1PLC的硬件基本結(jié)構(gòu)圖存儲福器是輸PL絞C用侮來存適放系紅統(tǒng)程鋤序、螞用戶怕程序嘗、邏映輯變吧量及斃運(yùn)算恰數(shù)據(jù)木的單干元。墊存儲關(guān)器的排類型跌有可球讀/燥寫操費(fèi)作的袋隨機(jī)咱存儲混器R貓AM攻和只桶讀存責(zé)儲器捉RO圍M、設(shè)PR梯OM獵、E投PR允OM盡和E獵EP隙RO姨M。炊在P弓LC素中，似PL月C的繩軟件得系統(tǒng)拿由系圣統(tǒng)程朵序和糾用戶蛇程序貞組成孕。2.挺存儲械器輸入甩/輸越出(泡I/聲O)紫是P家LC伍和工混業(yè)控暖制現(xiàn)絕場各鍬類信烈號連抖接的誓部件踏。P刷LC黎通過芽輸入盯接口繳把工誦業(yè)現(xiàn)磁場的誓狀態(tài)帶信息粥讀入異,輸襯入部敵件接闖收是置從開馬關(guān)、懇按鈕此、繼閱電器季觸點(diǎn)勵和傳裂感器館等輸燭入的岡現(xiàn)場嫂控制鹽信號寺,通妻過用踐戶程罵序的串運(yùn)算襖與操坡作,楊對輸務(wù)入信瓜號進(jìn)彼行濾咸波、捎隔離名、電塌平轉(zhuǎn)蝴換等迫,把監(jiān)輸入園信號祖的邏耗輯值蹲準(zhǔn)確竊、可利靠地故傳入熱PL冠C內(nèi)售部。狼并將蘇這些換信號麥轉(zhuǎn)換奪成中邀央處喝理器匪能接浙收和垂處理趟的數(shù)鑒字信汽號，撤把結(jié)辜果通穩(wěn)過輸災(zāi)出接捧口輸滅出給陽執(zhí)行受機(jī)構(gòu)道。PL祝C通蔑過輸視出接羅口，蓬接收搞經(jīng)過協(xié)中央損處理垃器處娘理過不的輸歌出的耍數(shù)字地信號敵,并辯把它望轉(zhuǎn)換渴成被同控制在設(shè)備云或顯迷示裝背置所霧能接緒收的晚電壓反或電膊流信嫩號,能從而桃驅(qū)動鄰接觸燦器、行電磁偏閥和貧指示硬器件咱等。PL杯C的勁等效奸電路摟圖圖輛5-腐2所時示。3.輪輸入毛/輸拼出接渴口3—語2青PL龜C的緣瑞等效貫電路電源祝部件口是把催交流山電轉(zhuǎn)促換成具直流餓電源棟的裝網(wǎng)置,市它向國PL幅C提盤供所冰需要繳的高棗質(zhì)量通直流注電源蘿?？陕窬幊虊趴刂苿┢麟姼窗ダǜ骱斯ぷ饔矄卧獟旯╇娔堑拈_哪關(guān)穩(wěn)憐壓電殲源和俘掉電裁保護(hù)絨電源船（一屬般為祖電池豆）。PL么C電末源與都普通歲電源都相比麗穩(wěn)定森性好等、抗竹干擾條能力惹強(qiáng)。獄許多顯PL放C還孕向外飛提供絮DC翁2衡4V范穩(wěn)壓強(qiáng)電源描，用穩(wěn)于對謠外部墾傳感德器供畏電。4.抗電源夠模塊編程帳器是旋PL絕C必羅不可乞少的鋤重要住外圍辱設(shè)備枝。它疤的主浪要作臉用是寶進(jìn)行肝編輯光、輸湖入用桶戶程旨序、胖檢查華、調(diào)柄試、肆修改安，用停來監(jiān)靠視P令LC霜的工廳作狀野態(tài)。允也可僅在線揮監(jiān)控威PL爐C內(nèi)典部狀無態(tài)和筍參數(shù)捕，與批PL需C進(jìn)竹行人妨機(jī)對首話。友它是襪開發(fā)港、應(yīng)誕用、響維護(hù)敲PL骨C不施可缺母少的閉設(shè)備必。5.宰編程鹿器其它象接口布包括犧外存曬儲器絡(luò)接口鄰、B膏EP辛PR飄OM曲寫入超器接展口、告A/厲D轉(zhuǎn)鋸換接叨口、糟D/腹A轉(zhuǎn)隊(duì)換接棋口、摟遠(yuǎn)程隆通信亮接口蠢、與餃計(jì)算澇機(jī)相孔連的值接口行、打腔印機(jī)終接口重、與議CR凡T相禁連的工接口惹等。6.爐其它械接口可編距程序視控制節(jié)器的興軟件禿組成可編齒程序肺控制傷器的既軟件抹有系毒統(tǒng)程師序和雪用戶依程序撥.(1鋸)系直統(tǒng)程層序PL醒C的呆系統(tǒng)藥程序檔有三據(jù)種類純型。1）少系統(tǒng)舞程序涼是完瘋成系桃統(tǒng)命霞令解瞇釋、囑功能氧子程楊序調(diào)揪用、踏管理污、監(jiān)共控、分邏輯度運(yùn)算楊、通兄信、橡各種恒參數(shù)秘設(shè)定愈、診左斷等殖功能濤。2）眨系統(tǒng)俘程序冊由P陡LC雖的制缸造廠身家編遮寫的鞭，在汗PL夠C使晨用過爺程中辯不會腦變動糧，它攜和P斥LC邁的硬迷件組獵成有溝關(guān)，陡它關(guān)夜系到晉PL添C的柿性能井。3）含系統(tǒng)獸程序顛由非制造短廠家虜直接烤固化煮在只夢讀存送儲器淋RO故M、跌PR纏OM柳或E叛PR先OM偽中，么用戶沒不能液訪問渠和修準(zhǔn)改。(2閣)用禮戶程境序用戶應(yīng)存儲孫器是對指使努用者泥根據(jù)點(diǎn)工程假現(xiàn)場渡的生諸產(chǎn)過梨程和銜工藝鳳要求彩編寫偵的控洋制程繡序，肚是P綿LC船應(yīng)用夢于工飯業(yè)控莖制的憶一個遼重要奸環(huán)節(jié)點(diǎn)。主白要用粘于存止放用煮戶按遮控制梨要求立所編幫制的饅程序排，可艘通過說編程哈器進(jìn)旨行必蛙要的龜修改吹。P守LC抄的編柏程語堆言多筒種多漁樣，仙不同尚的P貝LC嶄廠家嚼，不喉同系撒列P塵LC丈采用必的編寨程語往言不澡盡相帽同。通信變與擴(kuò)源展接汁口的匪連接確實(shí)例3.好3寬可減編程釀序控獲制器徐的工叔作原亡理掃描兇工作慈方式PL施C采譜用循撓環(huán)掃夸描工趙作方薪式，損為了霜連續(xù)巷地完項(xiàng)成P察LC候所承缸擔(dān)的趟掃描紐奉工作歡,系悲統(tǒng)必手須重等復(fù)執(zhí)辟行依速一定染的順欲序完劣成循流環(huán)掃松描工棉作方抬式，訴每重籌復(fù)一蜻次的壘時間頭稱為志一個凱掃描齒周期呆。由晃于P停LC盟掃描財(cái)速度轟很快柴,輸咸入掃返描和章輸出恥刷新識的周俯期時疲間通邁常為枯3m頸s左宿右,變而程瞧序執(zhí)孝行時即間可螞根據(jù)寫程序湯的長郵度不勒同而耗不同將。P膚LC度一個坐掃描橋周期箱通常囑為1設(shè)0-規(guī)10漂0m浮s,吳對一漆般工余業(yè)被跨控對榨象來彈說,矩掃描晚過程漲幾乎淡是與點(diǎn)輸入遇同時肯完成童的。迫如圖存5-凳3所鞏示。圖3江-3費(fèi)PL外C循戚環(huán)掃垂描工東作過籃程1.盒PL扮C工英作的競?cè)齻€狂階段（1牲）輸曠入采習(xí)樣階勉段（2水）程駐序執(zhí)野行階懲段（3稼）輸僵出處啦理階距段工作車過程4.省四訴個過揪程PL慕C工往作的珠這四高個過恭程都去是在舟輸入坊掃描鍵過程谷之后凍進(jìn)行亂的。（1喜）系刃統(tǒng)自株監(jiān)測塞。檢家查程尋序執(zhí)驢行過信程，姨程序庫執(zhí)行壯是否如正確踏,如手果超貨時則扶會停其止中昨央處葛理器蔬的工單作。（2盡）與邀編程驗(yàn)器交陣換信樂息,慰這個獎過程購，只肥有使降用編淘程器餃輸入斧和調(diào)末試程朗序時除才執(zhí)局行。（3捎）與押數(shù)字碼處理傾器交逆換信嘗息,迎這討個過泉程，窯也只范有在黨PL殿C中異配置悲有專遞用數(shù)詢字處饒理器框時才遞執(zhí)行親。（4瘋）網(wǎng)眨絡(luò)通設(shè)信,這這個貞過程夕，也裙只有黃當(dāng)P罰LC刺配置勒有網(wǎng)希絡(luò)通塑信模怕塊時淘,應(yīng)拖與通詢信對繳象進(jìn)卻行數(shù)挪據(jù)交岸換。3.昆4可槽編程凱序控愈制器竭的主尚要懶性能帝指標(biāo)在對礦PL些C性盟能進(jìn)恢行描求述時掛,經(jīng)相常用扇到位厘、數(shù)簡字、頸字節(jié)寧及字控等術(shù)碰語。位指葉二進(jìn)勢制的加一位魯,僅埋有0兄、1匙兩種睛取值再。一養(yǎng)個位兇對應(yīng)保PL續(xù)C一吳個繼聽電器孟,某燥位的下狀態(tài)災(zāi)為0冤或1載,分辰別對滲應(yīng)繼爆電器旬線圈狗斷電泰或通代電。4位長二進(jìn)釣制數(shù)唇構(gòu)成趕一個掩數(shù)字箭,這轉(zhuǎn)個數(shù)攏字可招以是菌00列00末-1廚00曉1(膚十進(jìn)遣制)嫁,也恨可以映是0倉00旬0～持11綠11格(十童六進(jìn)鐮制)歐。2個跟數(shù)字苦或8傘位二垮進(jìn)制裳數(shù)構(gòu)縣成一箱個字暴節(jié)。2個寨字節(jié)逮構(gòu)成街一個榴字。妻在P次LC虜術(shù)語就中,再字稱釣為通斬道。忘一個棗字含槐16飯位,驅(qū)或者轉(zhuǎn)說一廈個通法道含卸16離個繼萄電器淚。1.浮編程梳語言絕種類PL摟C常叉用的激編程至語言兩有梯花形圖惕語言蹦、語華句表唯語言焰、流湊程圖死語言滑及某鐮些高御級語量言等破，使窩用最獲多的逃是前珍兩者塔。2.覽存儲膨容量小型近機(jī)內(nèi)路存為智1K色到幾災(zāi)K，飽中型選機(jī)為縱幾K孕至幾榜百K極，大男型機(jī)摸幾百沿K至出2M煙字節(jié)虛。3.朱輸入強(qiáng)輸出弦（I宵/O永）總軍點(diǎn)數(shù)輸入鼻輸出聲（I繭/O黑）點(diǎn)嗎數(shù)越暮多，素控制勉規(guī)模律就越鍛大。致目前功輸入積輸出案點(diǎn)數(shù)為8嶺～1把43徒36點(diǎn)料。4.擋掃描餓速度目前踏更快簽的能昂達(dá)到朗0.旬75切ms紙/K替字邏膨輯運(yùn)稈算程掠序。5.返PL其C內(nèi)筑部繼剖電器壘的種邁類有如痰輸入橋繼電宴器、障輸出并繼電測器、棵輔助訊繼電掀器、買定時識器、鉗計(jì)數(shù)認(rèn)器、貨特殊碰繼電襪器、沙數(shù)據(jù)浙寄存工器、歇狀態(tài)厭繼電炊器等毫。6.賄擴(kuò)展翠能力大部凍分P府LC面用I腥/0己擴(kuò)展匪單元逼進(jìn)行汗I/導(dǎo)O點(diǎn)敏數(shù)的首擴(kuò)展瓜。7.瀉工作韻環(huán)境工作綠環(huán)境脂的溫項(xiàng)度0莖～5泉0oC1.訊按輸?shù)淙?玻輸出及點(diǎn)數(shù)述分類（1佩）超目小型押PL菊C：輸入君輸出口（I程/O重）點(diǎn)姜數(shù)在衡64上點(diǎn)以幼下,用戶書程序疑存儲鄉(xiāng)豐器容掏量通念常在堡1～箭2K單B。（2泊）小杰型P鼻LC蚊：魄輸入撲輸出撥（I靈/O君）點(diǎn)辰數(shù)在軋64紫～2銹56師之間任,僅用戶移程序冊存儲寫器容公量通短常在難2～懷4K戚B。（3杠）中林型P曠LC午：侄輸入堤輸出滑點(diǎn)數(shù)垮在2蛙56授～5疑12似點(diǎn)之驗(yàn)間,億用戶蔽程序凡存儲搬器容義量通少常在癢2～棋8K城字。（4躁）大希型P雄LC雁：蒸入輸?shù)瓿鳇c(diǎn)詞數(shù)在鐘51倉2鋒～8葉19政2之訂間，歌用戶郵程序馳存儲薦器容企量通部常在賢8K不～6爹4K犁B。（5佳）超眉大型智PL弟C緩：入贈輸出錄點(diǎn)數(shù)城在8刃19槍2以憶上，月用戶嚇程序談器容葉量大諷于6揪4K宇B，禽目前穗已有敘I/匪O點(diǎn)棟數(shù)達(dá)暈14福33梢6點(diǎn)圣的超裳大型己PL偷C，咬使用薪32痰位微額處理跟器。3.昆5可閥編程咽序控月制器壯的分羊類2．緣瑞按結(jié)延構(gòu)形淹式分吹類（1攀）整圖體式兄：整嚼體式曉PL越C是落將電牽源、止CP影U、美存儲癥器、準(zhǔn)I/垃O接扎口安端裝在秋同一榜機(jī)體聞內(nèi),喇具有蝴結(jié)構(gòu)書緊湊糠、體賣積小哨、重攀量輕淚、價胸格低廉。一濱般小脆型P咐LC亞常采點(diǎn)用這塘種結(jié)敞構(gòu)。（2咽）?；謮K式燙：模認(rèn)塊式聯(lián)PL時C是進(jìn)將P哪LC蜘各部詢分分榨成若搖干個低單獨(dú)鍵的模頃塊，首如電插源模蓋塊、譜CP杏U模拳塊、威輸入蒸模塊稼、輸賊出模蛙塊等愉。用俱戶可掃根據(jù)煮需要榮選配獅不同渾模塊限組成罩一個積系統(tǒng)截,滅構(gòu)成眉不同蜘控制妙規(guī)模掏和功宮能的剩PL典C,肺一雄