可編程控制器基本知識

北京郵電大學(xué)出版社《PLC原理與應(yīng)用》課件第2章三菱FX2N系列可編程控制器

第1章可編程控制器基本知識第3章三菱FX2N系列可編程控制器指令及應(yīng)用

第4章三菱FX2N系列可編程控制器通訊技術(shù)PLC原理與應(yīng)用北京郵電大學(xué)出版社

第5章OMRON系列可編程控制器

第6章OMRON可編程控制器指令系統(tǒng)第7章可編程控制器的應(yīng)用第1章可編程控制器基本知識主要內(nèi)容：PLC定義、特性及應(yīng)用PLC的基本組成PLC的工作原理1.1可編程控制器概述

可編程邏輯控制器（ProgrammableController，簡稱PLC）是綜合了計算機技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它是在傳統(tǒng)的順序控制器基礎(chǔ)上，為滿足不斷發(fā)展的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)柔性控制的要求而逐步發(fā)展起來的。

1.1.1可編程控制器定義

1987年2月，國際電工委員會（IEC）對可編程控制器PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備都按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。”1.1.2可編程控制器分類1、按控制規(guī)模（I/O點數(shù)）分類（1）小型PLC：I/O點數(shù)不超過128點，具有簡易編程器，適于中小容量的開關(guān)量控制，可以實現(xiàn)邏輯運算、定時、計數(shù)和順序控制等功能。價格便宜，有較高的環(huán)境適應(yīng)能力和可靠性。（2）中型PLC：I/O點數(shù)在129-512點，適于小容量綜合控制系統(tǒng)。除了具有PLC的基本功能外，增加了數(shù)據(jù)處理功能。（3）大型PLC：I/O點數(shù)超過512點，適用于多級自動控制和大型分散控制系統(tǒng)。具有很強的編程終端處理能力和通信能力。2、按結(jié)構(gòu)形式分類（1）整體式PLC：將電源、CPU、I/O部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，又稱為單元式或箱體式PLC。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格低和安裝方便等優(yōu)點，小型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)的PLC一般適于工業(yè)生產(chǎn)中的單機控制。（2）模塊式PLC：由框架和各種模塊組成。PLC的各部分分成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊和各種功能模塊。模塊式結(jié)構(gòu)配置靈活，裝配方便，便于擴展和維修，但價格相對較高。一般大、中型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。（3）疊裝式PLC：將整體式和模塊式PLC結(jié)合起來，組成疊裝式PLC。它除了基本單元和擴展單元外，還有擴展模塊和特殊功能模塊，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小和配置比較靈活的優(yōu)點。1、可編程控制器特點（1）高可靠性（2）豐富的I/O接口模塊（3）通用性強（4）編成簡單易學(xué)1.1.3可編程控制器特點及應(yīng)用2、可編程控制器功能及應(yīng)用（1）開關(guān)量邏輯控制（2）位置控制（3）閉環(huán)過程控制（4）定時、計數(shù)控制（5）網(wǎng)絡(luò)通信功能（6）監(jiān)控功能目前PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等行業(yè)，隨著PLC性價比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴大。1.2.1硬件結(jié)構(gòu)1.2可編程控制器的基本組成1、中央處理單元（CPU，CentralProcessingUnit）2、存儲器（Memory）3、輸入/輸出單元（I/O單元）4、通信接口5、電源

6、編程工具：（1）在線編程（2）離線編程硬件組成：其中，輸入/輸出單元分為：

開關(guān)量輸入單元包括三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口。

開關(guān)量輸出單元包括繼電器型、晶體管型及晶閘管型

智能輸入輸出單元

直流輸入接口交流輸入接口繼電器輸出單元結(jié)構(gòu)晶體管輸出單元結(jié)構(gòu)

晶閘管輸出單元結(jié)構(gòu)

1.2.2軟件組成1、系統(tǒng)程序（1）系統(tǒng)管理程序完成時間分配的運行管理；存儲空間的分配管理；系統(tǒng)的自檢等。（2）用戶指令解釋程序（3）標(biāo)準(zhǔn)程序模塊2、用戶程序用戶程序是由用戶使用廠商提供的編程語言根據(jù)實際生產(chǎn)過程控制需求自行編制的應(yīng)用程序。常見的幾種編程語言是：梯形圖（LadderDiagram）；順序功能圖（SequentialFunctionChart）；功能塊圖（FunctionalBlockDiagram）；指令表（InstructionList）；結(jié)構(gòu)文本（StructuredText）。梯形圖舉例

常閉觸點常開觸點線圈梯形圖舉例

步是一種邏輯塊，是對應(yīng)于特定控制任務(wù)的編程邏輯；動作是控制任務(wù)的獨立部分；轉(zhuǎn)換是從一個任務(wù)到另一個任務(wù)的條件或原因。順序功能圖

功能塊圖

功能塊圖編程語言由與門、或門、非門、定時器、計數(shù)器、觸發(fā)器等邏輯符號組成，來表示一定的邏輯關(guān)系運算

（a）是梯形圖語言，（b）是相應(yīng)的指令表語言。

由若干條指令組成的程序叫做指令表程序，它類似于匯編語言，但并不是匯編語言，特別適合于來自計算機領(lǐng)域的工程技術(shù)人員。

1.3可編程控制器的工作原理1.3.1掃描工作原理

PLC是以“串行”方式工作，任一時刻只能執(zhí)行一條指令，循環(huán)地、連續(xù)地按順序執(zhí)行程序。一個掃描過程分為內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段，這個過程所需要的時間稱為掃描周期。

PLC的用戶程序由若干條指令（語句）組成，這些指令在存儲器中是按步序號的大小順序排列的。1.3.2掃描工作過程掃描過程示意圖

1、輸入采樣階段2、程序執(zhí)行階段3、輸出刷新階段PLC的