可編程序控制器第一章

2024/8/11可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用

第2版

主編劉守操

機(jī)械工業(yè)出版社

2024/8/12

目錄第一章可編程序控制器的基本組成與內(nèi)部軟元件第二章基本邏輯指令第三章應(yīng)用基本指令編程第四章步進(jìn)順序控制第五章應(yīng)用指令第六章三菱PLC網(wǎng)絡(luò)及其通信2024/8/13緒論1．可編程序控制器(PLC)的發(fā)展情況可編程序控制器是一種專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子控制裝置.PLC及其網(wǎng)絡(luò)被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC，機(jī)器人，CAD/DAM）之一.PLC已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè).2．PLC的特點(diǎn)可靠性高功能性強(qiáng)編程簡(jiǎn)單，人機(jī)對(duì)話界面好PLC實(shí)質(zhì)上是在工業(yè)環(huán)境下使用的計(jì)算機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC已發(fā)展為集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、過程控制于一體的電子裝置。它可使用基本邏輯指令進(jìn)行編程，可使用梯形圖編程，有些還可使用高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程。2024/8/14PLC的歷史由來與發(fā)展

傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)

——電磁繼電器控制

2024/8/15電磁繼電器基本結(jié)構(gòu)及工作原理

電磁繼電器工作狀態(tài)線圈得電狀態(tài)產(chǎn)生磁場(chǎng)，銜鐵受力，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開線圈失電狀態(tài)磁場(chǎng)消失，銜鐵在拉力彈簧作用下復(fù)位，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。2024/8/16繼電器實(shí)圖（一）

2024/8/17繼電器實(shí)圖（二）

2024/8/18繼電器在控制系統(tǒng)中的作用

邏輯運(yùn)算（與、或、非、復(fù)雜運(yùn)算）三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)繼電器控制電路2024/8/19電磁繼電器控制系統(tǒng)

2024/8/110繼電器控制系統(tǒng)存在的問題及缺陷

復(fù)雜控制系統(tǒng)使用大量繼電器，導(dǎo)線連接復(fù)雜繼電器內(nèi)物理觸點(diǎn)存在過流、發(fā)熱及氧化問題，導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸不良或熔化燒結(jié)，可靠性低查找和排除故障困難，如大海撈針，耗時(shí)巨大控制柜內(nèi)部安裝接線工作量大工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)部的元件及接線需要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造工期長(zhǎng)，費(fèi)用高繼電器級(jí)聯(lián)數(shù)量較多時(shí)，反應(yīng)速度慢繼電器控制柜體積大，能耗高2024/8/111現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)要求

現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的巨大障礙需要尋求一種新的控制裝置來取代老式的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更加可靠、更容易維修和適應(yīng)經(jīng)常變化的工藝條件PLC則是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的2024/8/112研發(fā)PLC的提出——1968年美國(guó)GM通用汽車公司向全球招標(biāo)，采購(gòu)一種自動(dòng)化生產(chǎn)線上的邏輯控制器

基本要求：能夠用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)能改變其控制邏輯，而不需要變動(dòng)組成它的元件和修改內(nèi)部接線出現(xiàn)故障時(shí)易于診斷和維修2024/8/113分立元件及數(shù)字集成電路PLC—1968年美國(guó)DEC公司研制中標(biāo)特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制，功能有限。70年代以后以微處理器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心的PLC—20世紀(jì)開始伴隨微處理器出現(xiàn)特點(diǎn)：功能強(qiáng)、速度快、體積小，可靠性高，成本低；編程方便易學(xué)；不僅實(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制，而且能夠完成數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量PID控制、聯(lián)網(wǎng)通訊等功能。2024/8/114國(guó)內(nèi)外主要廠家PLC產(chǎn)品簡(jiǎn)介

目前，世界上有300多家PLC廠商，1000多品種的PLC產(chǎn)品。PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：美國(guó)產(chǎn)品歐洲產(chǎn)品日本產(chǎn)品

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還有韓國(guó)、臺(tái)灣等PLC產(chǎn)品2024/8/115日本PLC主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品日本三菱電機(jī)公司（MitsubishiElectric）

小型機(jī)：F1\F2\FX系列大中型機(jī)：A系列、QnA系列、Q系列

日本立石（OMRON）公司PLC

SYSMACC系列PLC

整體式結(jié)構(gòu)微型PLC機(jī)C20P，中型機(jī)C200H日本松下公司PLCFPO微型機(jī)，F(xiàn)P1整體式小型機(jī)，

FP3中型機(jī)，F(xiàn)P20大型機(jī)富士、日立、光洋等公司2024/8/116美國(guó)PLC主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品美國(guó)通用電氣公司GE—Ⅱ系列PLC

小型機(jī):GE-1、GE-1/J、GE-1/P

中型機(jī):GE-Ⅲ，大型機(jī):GE-Ⅴ美國(guó)A-B（Allen-Bradly）公司

SLC500系列2024/8/117德國(guó)西門子（SIEMENS）公司PLC超小型：SIMATICS7-200PLC小型機(jī)：SIMATICS7-300PLC中型機(jī)：SIMATICS7-400PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)（SIMATICNET）人機(jī)界面（HMI）硬件SIMATICS7工業(yè)軟件：編程工具、基于PC的控制軟件、人機(jī)界面軟件。2024/8/1182007年國(guó)內(nèi)外品牌在中國(guó)PLC市場(chǎng)份額

2024/8/119

PLC的基本概念與基本結(jié)構(gòu)

PLC的基本概念國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義：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、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。PLC及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則來設(shè)計(jì)。從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能夠完成各種各樣的控制功能外，還有與其它計(jì)算機(jī)智能設(shè)備通信聯(lián)網(wǎng)的功能。2024/8/120PLC的基本組成結(jié)構(gòu)PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和編程器等五部分組成2024/8/121SIEMENSS7-200CNPLC

2024/8/122PLC實(shí)圖（德國(guó)西門子S7-200系列）

2024/8/123PLC實(shí)圖（日本三菱FX系列）2024/8/1241.CPU模塊

由微處理器（CPU芯片）和存儲(chǔ)器組成

CPU模塊的作用：采用周期性循環(huán)掃描、分時(shí)操作的工作方式，不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。2024/8/125CPU每次循環(huán)掃描要完成以下工作輸入處理（輸入采樣）將現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。程序執(zhí)行逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。輸出處理（輸出刷新）將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。2024/8/126存儲(chǔ)器

作用：存儲(chǔ)系統(tǒng)程序、用戶程序和各種數(shù)據(jù)。分類：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存貯器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，它使PLC具有基本的智能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家固化在ROM中，用戶不能直接存取。用戶程序由用戶設(shè)計(jì)，它決定了PLC的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的具體關(guān)系。用戶程序一般儲(chǔ)存于RAM或E2PROM中，用戶程序存儲(chǔ)器容量一般以字（每個(gè)字由二進(jìn)制16位組成）為單位（一般指令和操作數(shù)各占一個(gè)字節(jié)），有的PLC將字稱為步，每一步儲(chǔ)存一條指令。

2024/8/1272．I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。PLC通過I/O模塊與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系。傳遞信號(hào)I/O模塊的三大作用電平變換噪聲隔離模擬量I/O模塊I/O模塊分類數(shù)字量I/O模塊特殊I/O模塊2024/8/128輸入模塊

輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào)。PLC通過輸入模塊檢測(cè)被控對(duì)象或被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的信息依據(jù)。開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào)。模擬量輸入模塊用來接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流或電壓信號(hào)。2024/8/129輸出模塊輸出模塊將PLC處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，以實(shí)現(xiàn)控制。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、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。模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2024/8/130I/O模塊的電平變換作用PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的I/O模塊單元，有各種各樣功能的I/O單元供用戶選用。外部設(shè)備傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需信號(hào)電平多種多樣（如DC24V或AC220V/380V），而PLC中CPU模塊處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)電平（5V工作電壓），所以I/O模塊需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。2024/8/131I/O模塊的噪聲隔離作用I/O模塊從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部I/O裝置直接相連，需要在I/O模塊電路中進(jìn)行濾波、光電隔離等抗干擾隔離處理措施。常用噪聲隔離措施：I/O回路濾波電路去除干擾信號(hào)I/O回路光電耦合器傳遞信號(hào)，去除干擾I/O回路繼電器傳遞信號(hào)，回路物理隔離2024/8/1323.編程器作用：生成用戶程序；編輯、檢查、修改、調(diào)試用戶程序；監(jiān)視用戶程序執(zhí)行情況。分類：專用簡(jiǎn)易編程器：只能輸入指令，不能圖形編程，體積小，價(jià)廉，功能簡(jiǎn)單，通用性差專用圖形編程器：支持指令及圖形編程，功能較強(qiáng)，通用性差，價(jià)貴通用計(jì)算機(jī)編程：使用專業(yè)軟件編程，通過通信電纜與PLC交換數(shù)據(jù)，功能強(qiáng)大，通用性強(qiáng)2024/8/133日本三菱FX系列PLC手持式

簡(jiǎn)易編程器

2024/8/134日本三菱F1系列PLC簡(jiǎn)易編程器

2024/8/135日本三菱F1系列PLC圖形編程器

2024/8/136編程器的發(fā)展現(xiàn)狀目前大多數(shù)PLC都具有智能通信接口和強(qiáng)大的通信功能，使用編程軟件可用在計(jì)算機(jī)屏幕上直接生成和編輯梯形圖程序或指令表程序，并可實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言之間的轉(zhuǎn)換。程序編譯后通過通信電纜下載到PLC,或?qū)LC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打印，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。目前絕大多數(shù)PLC均可使用便攜電腦完成程序的開發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、調(diào)試及維護(hù)工作，而不必專門購(gòu)置專用編程器。2024/8/137S7-200CNPLC

連接到編程PC

2024/8/1384.電源模塊PLC使用AC220V或DC24V電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級(jí)的直流電源。小型PLC可以為輸入電流或外部電子傳感器提供DC24V直流電源。驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載（現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的直流電源一般由用戶提供。2024/8/1391.3PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.3.1PLC的特點(diǎn)：1.編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)程序結(jié)構(gòu)使用企業(yè)中電氣技術(shù)人員熟悉并易于掌握的梯形圖語(yǔ)言。電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，程序控制過程形象直觀，使用的指令數(shù)量少，易學(xué)易懂，易于為熟悉梯形圖控制電路的電氣技術(shù)人員學(xué)習(xí)和掌握。2024/8/1402.功能強(qiáng)、性價(jià)比高一臺(tái)小型PLC內(nèi)部有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件（如存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等），有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器控制系統(tǒng)相比，具有很高的性價(jià)比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，組成DCS集散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。2024/8/1413.硬件配套齊全、用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。用戶不必自己設(shè)計(jì)制作硬件裝置，只需確定PLC的硬件配置和設(shè)計(jì)外部接線圖即可。PLC的安裝接線方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器。PLC的硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。2024/8/1424.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性是自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要指標(biāo)。是用戶選擇自動(dòng)控制裝置的首要條件。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替了繼電器系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障的大量觸點(diǎn)和接線，外部?jī)H剩下輸入和輸出相關(guān)的少量硬件元件，接線大量減少，因觸點(diǎn)接觸不良的故障大為減少。2024/8/143PLC完善的抗干擾措施PLC采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接使用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，是公認(rèn)的最可靠的工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備之一。如：三菱F1系列PLC在幅度為1000V、寬度為1uS的脈沖干擾下能夠可靠地工作，其工作環(huán)境溫度為0－55℃，不需要強(qiáng)迫風(fēng)冷。2024/8/144PLC的故障分類永久性故障：系統(tǒng)的某些元件損壞或失效而引起，不可恢復(fù)。PLC周期性地檢測(cè)系統(tǒng)硬件，發(fā)現(xiàn)永久性故障時(shí)，查明故障種類，自動(dòng)采取相應(yīng)措施，盡可能減輕故障對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)通知操作人員?？苫謴?fù)性故障：大多由電磁干擾引起，干擾往往以窄脈沖的形式從電源線或I/O引線進(jìn)入PLC內(nèi)部，瞬時(shí)出現(xiàn)的干擾脈沖可能使PLC偏離正常的程序執(zhí)行路線，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。2024/8/145PLC硬件抗干擾措施

為了削弱和消除干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，PLC采取了很多硬件抗干擾措施，以切斷干擾進(jìn)入PLC的途徑：濾波：電源及I/O接口電路使用濾波措施隔離：I/O模塊電路一般用光電耦合器來傳遞信號(hào)；或用繼電器實(shí)現(xiàn)隔離。屏蔽：用導(dǎo)磁材料屏蔽電源變壓器和CPU模塊，消除生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的空間電磁干擾。2024/8/146監(jiān)控定時(shí)器（WatchDog）

若強(qiáng)烈干擾進(jìn)入PLC的CPU模塊，使PLC偏離正常的工作狀態(tài)而死機(jī)，可通過監(jiān)控定時(shí)器（WatchDog）使PLC自動(dòng)恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。監(jiān)控定時(shí)器（WatchDog）：一種硬件定時(shí)器，其定時(shí)時(shí)間大于PLC的最大掃描工作周期。PLC在正常工作時(shí)，每次掃描都將其復(fù)位，使它重新開始定時(shí)，它不會(huì)因定時(shí)時(shí)間到而動(dòng)作。如果干擾使PLC不再執(zhí)行正常的掃描程序，監(jiān)控定時(shí)器不再被周期性地復(fù)位，當(dāng)它的定時(shí)時(shí)間到時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖重新啟動(dòng)系統(tǒng)，使PLC重新恢復(fù)正常工作。2024/8/147軟件方面抗干擾措施

干擾可能使PLC的用戶程序遭到破壞，導(dǎo)致控制系統(tǒng)癱瘓軟件方面采取措施：求和檢查、奇偶校驗(yàn)等進(jìn)行診斷對(duì)故障系統(tǒng)采取停機(jī)保護(hù)、啟動(dòng)冗余備用系統(tǒng)、告警等措施，保證生產(chǎn)過程順利進(jìn)行，避免安全事故發(fā)生，造成經(jīng)濟(jì)損失和人身傷害2024/8/1485．系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件代替了繼電器系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障的大量觸點(diǎn)和接線，外部?jī)H剩下輸入和輸出相關(guān)的少量硬件元件，接線大量減少，因觸點(diǎn)接觸不良的故障大為減少。大多數(shù)PLC用戶程序采用順序控制設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)，編程方法規(guī)律性強(qiáng)，容易掌握，程序設(shè)計(jì)時(shí)間較繼電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)短。PLC的用戶程序可在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)和模擬調(diào)試，大大縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間和工作量，系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間較繼電器控制系統(tǒng)少得多。2024/8/1496.維修工作量少、維修方便PLC故障率低，且有完善的自診斷和顯示功能，發(fā)生故障時(shí)可以根據(jù)PLC的發(fā)光二極管或編程設(shè)備提供的信息快速查明故障點(diǎn)及其原因，用更換模塊的方法可以迅速排除故障。2024/8/1507.體積小，能耗低，易于集成PLC用軟件替代了大量中間繼電器和時(shí)間繼電器，節(jié)省大量配件和接線，減少大量安裝接線工作量，控制柜體積小，能耗低，易于同被控設(shè)備集成，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。2024/8/151

PLC與其它計(jì)算機(jī)控制裝置的比較個(gè)人計(jì)算機(jī)：有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但主要為辦公自動(dòng)化和家庭設(shè)計(jì)，對(duì)環(huán)境要求高，抗干擾能力不強(qiáng)，不能直接用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。單片機(jī)：只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號(hào)相連。要專門設(shè)計(jì)和制作配套的I/O接口電路，硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大，要求設(shè)計(jì)者具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)和電路設(shè)計(jì)及制作能力。工控機(jī)：專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，控制功能強(qiáng)大，速度快，可靠性高，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，圖形顯示功能好。價(jià)格高。外部接線多采用多芯扁平電纜和插頭插座直接從各種印制電路板卡引出，接線不如PLC方便。2024/8/152PLC較計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的優(yōu)勢(shì)以上計(jì)算機(jī)控制設(shè)備用戶程序多采用匯編語(yǔ)言和各種計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編寫，不易學(xué)習(xí)和掌握。目前，隨著PLC的數(shù)據(jù)處理、模擬量閉環(huán)控制功能和通訊聯(lián)網(wǎng)功能的不斷增強(qiáng)，高檔的大中型PLC與工控機(jī)難分伯仲。

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PLC的應(yīng)用領(lǐng)域（一）數(shù)字量邏輯控制這是PLC最基本最廣泛的應(yīng)用。其輸入輸出均為開關(guān)量信號(hào)，控制過程與繼電器控制系統(tǒng)最為接近，控制成本低廉，可靠性極高?？梢杂糜趩闻_(tái)設(shè)備，也可用于自動(dòng)生產(chǎn)線，還可用于民用或家庭場(chǎng)合。運(yùn)動(dòng)控制使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等場(chǎng)合的位置、速度等過程控制，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械的加工場(chǎng)合。2024/8/154

PLC的應(yīng)用領(lǐng)域（二）閉環(huán)過程控制通過PLC的模擬量AA/D、D/A模塊，可以完成模擬量和數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的PID（比例－積分－微分）閉環(huán)過程控制。廣泛應(yīng)用于塑料加工、鍋爐控制等設(shè)備控制。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表等功能，可能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析和處理，大大增強(qiáng)了PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能。通信聯(lián)網(wǎng)經(jīng)通訊端口，可以實(shí)現(xiàn)PLC之間、PLC與其它智能設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置等）之間通信，組成功能強(qiáng)大的“分散控制、集中管理”的分布式自動(dòng)控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)），為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的控制支持。2024/8/1553、如何學(xué)習(xí)PLC技術(shù)（1）了解PLC的結(jié)構(gòu)組成、工作原理。（2）選擇一種PLC機(jī)型，掌握其軟元件，軟元件的尋址方式（或編號(hào)），基本指令及其用法。（3）應(yīng)用基本指令進(jìn)行編程，注意在編程中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中編程，有條件的可以上機(jī)，沒有上機(jī)條件的可用模擬軟件。務(wù)必做到程序的運(yùn)行邏輯一定要與題設(shè)或工程的邏輯一致。（4）認(rèn)真學(xué)習(xí)應(yīng)用指令。注意應(yīng)用指令的意義、參數(shù)、驅(qū)動(dòng)方式，多編寫應(yīng)用的程序，注意字元件的傳送、轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)。

（5）有條件的要學(xué)好PLC網(wǎng)絡(luò)通信，建立簡(jiǎn)單的PLC通信網(wǎng)絡(luò)，編寫網(wǎng)絡(luò)通信程序。2024/8/156第1章可編程序控制器的基本組成

與內(nèi)部軟元件本章討論P(yáng)LC的基本組成和內(nèi)部軟元件，主要內(nèi)容有：1.1PLC的基本概念與組成1.2PLC的工作方式1.3PLC的內(nèi)部軟元件2024/8/157

1·1PLC的基本概念與組成

PLC是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制概念結(jié)合起來、裝有程序的工業(yè)控制用的計(jì)算機(jī)。它主要由中央微處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路、電源等組成。2024/8/1581、中央微處理器（CPU）CPU是PLC的核心2、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)的器件，包括只讀存儲(chǔ)器ROM和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM兩類。3、輸入單元輸入單元是PLC與外部輸入設(shè)備之間的連接部件。4、輸出單元輸出單元是PLC與驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象如接觸器線圈、電磁閥線圈、指示燈等的連接部分。5、電源單元

PLC的電源是一將交流電壓（AC220V）變成CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出接口電路所需電壓的電源部件。6、模擬量輸入輸出單元模擬量輸入輸出一般要通過模擬量輸入、輸出模塊與PLC基本單元連接。7、輸入輸出擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊使用擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊。以擴(kuò)充PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)。2024/8/159FX2N-48MR的PLC的外形如圖

圖中有輸入端（X）、輸出端子（Y）接線柱。在輸入端子方，L，N是外接AC220V電源的接線柱，L為相線，N為中線，作為PLC的工作電源。+24V端子一般用于連接傳感器用。嚴(yán)禁在+24V端子供電。無源開關(guān)量接在X0、X1，….等接線柱與公共端COM之間。圖中·為空接線端子，千萬不要在空接線端子接線。在輸出端子方，分成若干區(qū)，每個(gè)區(qū)有一公共端。例如：Y0、Y1、Y2、Y3、組成一接線區(qū)，COM1為它們的公共端。當(dāng)不同區(qū)的接線端子使用同一外接負(fù)載電源時(shí)，其公共端COM應(yīng)連接在一起。2024/8/1601·2PLC的工作方式

1．2．1PLC的基本邏輯圖形

PLC是按梯形圖或指令表進(jìn)行邏輯運(yùn)算的.

左圖為一梯形圖，左右兩側(cè)為等效的輸入輸出電路。梯形圖中X1、X2是輸入繼電器的常開觸頭。

Y1、Y2為輸出繼電器，它由線圈、常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)組成。1．2．2PLC的工作方式

PLC是以執(zhí)行一種分時(shí)操作、循環(huán)掃描的工作方式工作的。每一掃描過程分為三個(gè)階段：輸入采樣、執(zhí)行程序、輸出刷新。2024/8/1611·3FX系列PLC的內(nèi)部軟元件1．3．1輸入繼電器（X）和輸出繼電器（Y）

(1)輸入繼電器(X)

輸入繼電器的編號(hào)（地址號(hào)）按八進(jìn)制編號(hào)：X0～X7，X10～X17，…，

無等效線圈供編程用，各點(diǎn)輸入繼電器都有任意對(duì)常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供PLC內(nèi)部編程用。

(2)輸出繼電器(Y)

輸出繼電器的編號(hào)（地址號(hào)）按八進(jìn)制編號(hào)：Y0～Y7，Y10Y17，…，

各點(diǎn)輸出繼電器都有一個(gè)等效線圈和任意對(duì)常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供PLC內(nèi)部編程用。輸入輸出繼電器的點(diǎn)數(shù)：

2024/8/1622024/8/1631.3.2輔助繼電器（M）

輔助繼電器（M）有一等效線圈和任意對(duì)常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供PLC內(nèi)部編程用。輔助繼電器分為一般用（型），斷電保持用（型）和特殊輔助繼電器三種:(1)一般用輔助繼電器一般用輔助繼電器特點(diǎn)是：線圈得電觸點(diǎn)動(dòng)作，線圈失電觸點(diǎn)復(fù)位.FX2N型PLC一般用輔助繼電器的編號(hào)按十進(jìn)制:M0～M499.(2)斷電保持用輔助繼電器斷電保持用輔助繼電器特點(diǎn)是：當(dāng)停電時(shí)，線圈由后備鋰電池維持，當(dāng)再恢復(fù)接通供電時(shí)，它就能記憶停電前的狀態(tài).FX2N型PLC斷電保持用輔助繼電器的編號(hào)M500～M3071.

2024/8/164(3)特殊輔助繼電器

FX2N型PLC特殊輔助繼電器的編號(hào)M8000～M8255.各個(gè)特殊輔助繼電器都具有不同的功能。常用的一些特殊輔助繼電器有:

M8000，常ON，作運(yùn)行監(jiān)視用（在運(yùn)行中接通）；

M8002，初始脈沖（僅在運(yùn)行開始瞬間接通一脈沖周期）；

M8011，產(chǎn)生10ms連續(xù)時(shí)鐘脈沖

M8012，產(chǎn)生100ms連續(xù)時(shí)鐘脈沖；

M8013，產(chǎn)生1s連續(xù)時(shí)鐘脈沖。2024/8/1651.3.3狀態(tài)繼電器（S）狀態(tài)繼電器是步進(jìn)順序控制中的重要軟元件，它與步進(jìn)順控指令STL組合使用。S繼電器的狀態(tài)只有“1”與“0”兩種，當(dāng)狀態(tài)為“1”時(shí)，可驅(qū)動(dòng)輸出繼電器或其它軟元件。狀態(tài)繼電器S以十進(jìn)制編號(hào).對(duì)FX2N型PLC的編號(hào):

初始化用S0～S9

一般用S10～S499

斷電保保持用S500～S899

報(bào)警用S900～S9992024/8/1661．3．4定時(shí)器（T）

PLC的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖累積計(jì)時(shí)的。時(shí)鐘脈沖一般有1ms，10ms，100ms等,因此,PLC的定時(shí)器有1ms，10ms，100ms定時(shí)器之分.FX系列PLC的定時(shí)器有兩類：通用定時(shí)器和積算定時(shí)器。

(1)通用定時(shí)器通用定時(shí)器是指定時(shí)器線圈得電,開始延時(shí),延時(shí)時(shí)間到,觸點(diǎn)動(dòng)作.線圈失電,觸點(diǎn)復(fù)位2024/8/1671)通用定時(shí)器

通用定時(shí)器是指定時(shí)器線圈得電,開始延時(shí),延時(shí)時(shí)間到,觸點(diǎn)動(dòng)作.線圈失電,觸點(diǎn)復(fù)位.

通用定時(shí)器是16位定時(shí)器，其動(dòng)作原理如下圖所示。

圖中，當(dāng)X0接通，T0線圈得電，開始延時(shí)。當(dāng)延時(shí)時(shí)間等于設(shè)定值（t=0.1s×100=10s）時(shí)，T0常開觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y0.從時(shí)序圖可見到，定時(shí)器線圈在計(jì)時(shí)過程中一直是得電的，當(dāng)線圈延時(shí)達(dá)到設(shè)定值，其觸點(diǎn)動(dòng)作。之后計(jì)時(shí)線圈仍通電，但定時(shí)器并不計(jì)時(shí)，Y0保持得電狀態(tài)，一直到X0斷開，定時(shí)器線圈失電，定時(shí)器的觸點(diǎn)復(fù)位，Y0才失電。2024/8/1682)積算定時(shí)器積算定時(shí)器的特點(diǎn)是:當(dāng)驅(qū)動(dòng)定時(shí)器線圈的輸入觸點(diǎn)斷開或停電時(shí)，積算定時(shí)器的當(dāng)前值能保留。當(dāng)輸入觸點(diǎn)再次接通或復(fù)電時(shí)，計(jì)時(shí)繼續(xù)。當(dāng)兩次或多次時(shí)間累積之和等于設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器的觸點(diǎn)動(dòng)作。其動(dòng)作原理如下圖所示.

圖中當(dāng)X0兩次接通的時(shí)間累計(jì)等于設(shè)定時(shí)間時(shí)，T250觸點(diǎn)動(dòng)作。此時(shí)如果X0繼續(xù)接通或斷開，都不會(huì)改變定時(shí)器的當(dāng)前值，一直到X1接通，T250復(fù)位，Y2才失電。應(yīng)注意的是,積算定時(shí)器當(dāng)動(dòng)作完成之后，一般都要用RST復(fù)位。2024/8/1691．3．5計(jì)數(shù)器（C）PLC的計(jì)數(shù)器具有計(jì)數(shù)功能。它由等效的計(jì)數(shù)線圈、復(fù)位線圈、以及對(duì)應(yīng)的常開常閉觸點(diǎn)組成。當(dāng)復(fù)位線圈接通，計(jì)數(shù)器復(fù)位。計(jì)數(shù)器線圈每接通一次，即每次從OFF→ON，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次。當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值與設(shè)定值相同，計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)動(dòng)作。

FX系列PLC的計(jì)數(shù)器分為16位增計(jì)數(shù)器，32位增/減計(jì)數(shù)器以及高速計(jì)數(shù)器三種.FX2N的計(jì)數(shù)器編號(hào)如下表所表.2024/8/170（1）16位增計(jì)數(shù)器16位增計(jì)數(shù)器是一種16位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其設(shè)定值由1～32767。可由十進(jìn)制常數(shù)K設(shè)定，也可由數(shù)據(jù)寄存器D的當(dāng)前值設(shè)定。16位增計(jì)數(shù)器的工作原理，如下圖所示

圖中，接通X1，使計(jì)數(shù)器C2復(fù)位。當(dāng)X2每接通一次，從OFF→ON，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1。當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Y3。此后，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)線圈輸入端X2接通或斷開時(shí)，C2的當(dāng)前值均不變。Y3線圈仍得電。一直到復(fù)位輸入X1再閉合，計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)C2才復(fù)位，Y3失電。2024/8/171(2)32位增/減計(jì)數(shù)器

32位增/減計(jì)數(shù)器是32位二進(jìn)制加法器。其計(jì)數(shù)設(shè)定值為-2147483648～+2147483647（十進(jìn)制常數(shù)K）。

32位增/減計(jì)數(shù)器的編號(hào)為C200～C234，它的增/減計(jì)數(shù)的方向由特殊輔助繼電器M8200～M8234的ON/OFF而定。計(jì)數(shù)器C△△△與特殊輔助繼電器M8△△△一一對(duì)應(yīng)。

當(dāng)M8△△△的線圈為OFF時(shí)，C△△△作增計(jì)數(shù)工作。例如M8200為OFF時(shí),C200作增計(jì)數(shù)工作。

當(dāng)M8△△△線圈為ON時(shí)，C△△△作減計(jì)數(shù)工作。例如當(dāng)M8210線圈為ON時(shí)，C210作減計(jì)數(shù)工作

32位增/減計(jì)數(shù)器的工作原理如下圖所示。2024/8/172

圖中C210的計(jì)數(shù)方向由M8210的OFF或ON控制。如圖，當(dāng)X12為OFF，M8210為OFF，C210為增計(jì)數(shù)。C210的當(dāng)前值由-6到-5增計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值（-5）時(shí)，計(jì)數(shù)器C210的常開觸點(diǎn)置位為“1”，驅(qū)動(dòng)Y1。當(dāng)X12接通，M8210為ON，C210為減計(jì)數(shù)，即C210當(dāng)前值由-5到-6減少時(shí)，計(jì)數(shù)器C210的常開觸點(diǎn)復(fù)位為“0”，Y1失電。當(dāng)X13接通，執(zhí)行RST指令，計(jì)數(shù)器C210當(dāng)前值為0，其觸點(diǎn)復(fù)位。2024/8/173計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以用十進(jìn)制常數(shù)K設(shè)定

如同定時(shí)器一樣，計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以用十進(jìn)制常數(shù)K設(shè)定，也可由數(shù)據(jù)寄存器D的當(dāng)前值設(shè)定，如圖所示。2024/8/174(3)高速計(jì)數(shù)器(C235～C255)FX系列的高速計(jì)數(shù)器分為單相單向計(jì)數(shù)輸入，單相雙向計(jì)數(shù)輸入和雙相（A、B相）雙輸入三種。它是以一種特定的輸入方式（中斷輸入方式）進(jìn)行計(jì)數(shù)的,X0～X7為中斷計(jì)數(shù)輸入端.。如下表所示。①單相單輸入（C235～C245）這類高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向由與之相應(yīng)的的特殊輔助繼電器M8235～M8245切換。當(dāng)M8△△△為OFF時(shí)，C△△△為增計(jì)數(shù)；當(dāng)M8△△△為ON時(shí)，C△△△為減計(jì)數(shù)。但其中C235～C240的復(fù)位要使用程序；而C241～C245的復(fù)位，要用到上表中所示的復(fù)位接線端.。2024/8/175①單相單輸入高速計(jì)數(shù)器的工作原理如下圖所示。

圖中的復(fù)位使用RST指令。其中斷輸入端用X0。當(dāng)X12閉合，C235按X0的輸入OFF→ON計(jì)數(shù)，其原理如左圖所示，從圖可見，當(dāng)計(jì)數(shù)器為減計(jì)數(shù)而通過其設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出觸點(diǎn)復(fù)位；當(dāng)計(jì)數(shù)器為增計(jì)數(shù)而通過其設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出觸點(diǎn)置位；當(dāng)X11接通，執(zhí)行RST指令，C235復(fù)位。2024/8/176②單相雙輸入（C246～C250）

單相雙輸入計(jì)數(shù)器有增計(jì)數(shù)輸入端和減計(jì)數(shù)輸入端,有些還有復(fù)位端子（R）和起動(dòng)端子（S）。下圖表示了計(jì)數(shù)器C246的工作原理

圖中當(dāng)X12接通后，C246從X0輸入計(jì)數(shù)信號(hào)，對(duì)OFF→ON