电气控制与PLC讲述.pptx

第3章 PLC 概述第第3 3章章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述3.1 PLC的产生和定义的产生和定义3.2 PLC的发展与分类的发展与分类3.3 PLC的主要特点的主要特点3.4 PLC的应用领域的应用领域3.5 PLC的系统组成的系统组成3.6 PLC的工作原理的工作原理3.7 PLC的编程语言和程序结构的编程语言和程序结构第3章 PLC 概述n 在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一器控制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构。结构。n 1968 1968年，美国通用汽车公司年，美国通用汽车公司(GM(GM公司公司)为了在每次汽车改为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周期，而提出了研制本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置新型逻辑顺序控制装置，并提出了并提出了1010项招标技术指标。其主要内容如下：项招标技术指标。其主要内容如下：3.1.1 PLC的产生的产生 3.1 PLC的产生和定义的产生和定义 第3章 PLC 概述1、在工厂里能迅速方便地对其控制系统进行编程。在工厂里能迅速方便地对其控制系统进行编程。2、所有系统单元必须能在工厂内独立运行。所有系统单元必须能在工厂内独立运行。3、系统的维修必须简单易行。系统的维修必须简单易行。4、装置的体积、能耗小于继电器控制系统。装置的体积、能耗小于继电器控制系统。5、必须具有通信功能。必须具有通信功能。6、输入开关量可以是已有的交流输入开关量可以是已有的交流115 V电压信号。电压信号。7、输出必须设计为能驱动具有输出必须设计为能驱动具有115 V、2 A以上的负载。以上的负载。8、具有灵活的扩展能力。具有灵活的扩展能力。9、在购买和安装费用上，应具有较高的性能价格比。在购买和安装费用上，应具有较高的性能价格比。10、用户存储器容量至少在、用户存储器容量至少在4 KB以上。以上。第3章 PLC 概述 根据指标要求，根据指标要求，美国数字设备公司（美国数字设备公司（DECDEC）于）于19691969年研制出第一年研制出第一台控制器（型号为台控制器（型号为PDP-14PDP-14），并在美国，并在美国GMGM公司的汽车自动装配生产公司的汽车自动装配生产线上获得试用成功。线上获得试用成功。它的开创性意义在于引入了程序控制功能，为计算机技术在工业它的开创性意义在于引入了程序控制功能，为计算机技术在工业控制领域的应用开辟了空间。从此，可编程序控制气器这一新的控制控制领域的应用开辟了空间。从此，可编程序控制气器这一新的控制技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。19711971年，日本开始生产年，日本开始生产PLCPLC。19731973年，原西德和法国也研制出自年，原西德和法国也研制出自己的己的PLCPLC。随着微电子技术的迅猛发展，到。随着微电子技术的迅猛发展，到2020世纪世纪8080年代中期，年代中期，PLCPLC的的处理速度和可靠性大大提高，不仅增加了多种特殊功能，而且体积进处理速度和可靠性大大提高，不仅增加了多种特殊功能，而且体积进一步缩小，成本大幅度下降。到一步缩小，成本大幅度下降。到2020世纪世纪9090年代中期之后，年代中期之后，PLCPLC几乎完几乎完全计算机化，其速度更快，功能更强，全计算机化，其速度更快，功能更强，PLCPLC的各种智能化模块不断被的各种智能化模块不断被开发出来。为了推动开发出来。为了推动PLCPLC的应用，一些厂家还推出了的应用，一些厂家还推出了PLCPLC的计算机辅助的计算机辅助编程软件。编程软件。第3章 PLC 概述 世界上现有世界上现有200200多个厂家生产多个厂家生产PLCPLC产品，可按地域分产品，可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品（著名的厂家有成三大流派：一个流派是美国产品（著名的厂家有ABAB、GEGE、MODICON)MODICON)，一个流派是欧洲产品，一个流派是欧洲产品(德国的德国的SIEMENSSIEMENS，法国的法国的SCHNEIDER)SCHNEIDER)，一个流派是日本产品，一个流派是日本产品(MISUBISHI(MISUBISHI、OMRONOMRON、FUJI)FUJI)。美国和欧洲的。美国和欧洲的PLCPLC技术是在相互隔离情技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLCPLC产品有明产品有明显的差异性。而日本的显的差异性。而日本的PLCPLC技术是由美国引进的，对美技术是由美国引进的，对美国的国的PLCPLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型在小型PLCPLC上。美国和欧洲以大中型上。美国和欧洲以大中型PLCPLC而闻名，而日本而闻名，而日本则以小型则以小型PLCPLC著称。著称。第3章 PLC 概述n国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）19871987年颁布的可编程逻辑年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：控制器的定义如下：“可编程控制器是专为在可编程控制器是专为在工业环境工业环境下应用而设下应用而设计的一种计的一种数字运算操作的电子装置数字运算操作的电子装置，是带有存储器、，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展整体、易于扩展其功能的原则设计其功能的原则设计”。3.1.2 PLC的定义的定义 第3章 PLC 概述3.2.1 PLC的发展的发展3.2 PLC的发展与分类的发展与分类 目前，世界上一些著名电器生产厂家几乎都在生产目前，世界上一些著名电器生产厂家几乎都在生产PLCPLC，产，产品功能日趋完善，换代周期越来越短。为了进一步扩大品功能日趋完善，换代周期越来越短。为了进一步扩大PLCPLC在工在工业自动化领域的应用范围，适应大、中、小型企业的不同需要，业自动化领域的应用范围，适应大、中、小型企业的不同需要，PLCPLC产品大致向两个方向发展：产品大致向两个方向发展：小型小型PLCPLC向体积缩小，功能增强，向体积缩小，功能增强，速度加快，价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器速度加快，价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器控制，更便于实现机电一体化；大、中型控制，更便于实现机电一体化；大、中型PLCPLC向高可靠性、高速向高可靠性、高速度、多功能、网络化的方向发展，将度、多功能、网络化的方向发展，将PLCPLC系统的控制功能和信息系统的控制功能和信息管理功能融为一体，使之能对大规模、复杂系统进行综合性的自管理功能融为一体，使之能对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。动控制。第3章 PLC 概述按按I/OI/O点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：小型：小型：I/OI/O点数在点数在256256点以下；点以下；中型：中型：I/OI/O点数在点数在25625620482048点之间；点之间；大型：大型：I/OI/O点数在点数在20482048点以上。点以上。3.2.2 PLC的分类的分类按结构形式可分为整体式、模块式。按结构形式可分为整体式、模块式。第3章 PLC 概述模块式：将模块式：将PLCPLC各部分分成若干个单独的模块，如电源各部分分成若干个单独的模块，如电源模块、模块、CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块和各种功能模块。模块式模块和各种功能模块。模块式PLCPLC由机架和各种模块组成。模块插入机架内的插座上。模由机架和各种模块组成。模块插入机架内的插座上。模块式块式PLCPLC配置灵活、装配方便，便于扩展和维修。一般配置灵活、装配方便，便于扩展和维修。一般大、中型大、中型PLCPLC易采用。易采用。整体式：将整体式：将PLCPLC的基本部件，如电源、的基本部件，如电源、CPUCPU、I/OI/O部件都集部件都集中在一个机箱内，组成中在一个机箱内，组成PLCPLC的一个基本单元（主机）。其的一个基本单元（主机）。其结构紧凑、体积小、价格低。一般小型结构紧凑、体积小、价格低。一般小型PLCPLC采用这种结构。采用这种结构。整体式整体式PLCPLC由不同的由不同的I/OI/O点数的基本单元和扩展单元组成。点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有基本单元内有CPUCPU、I/OI/O和电源。扩展单元内只有和电源。扩展单元内只有I/OI/O和电和电源。整体式源。整体式PLCPLC一般配有特殊功能单元，如模拟量单元、一般配有特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使得位置控制单元等，使得PLCPLC的功能得以扩展。的功能得以扩展。第3章 PLC 概述三菱三菱PLC外形图外形图Q系列系列PLCFX2N系列系列PLCFX1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC第3章 PLC 概述西门子西门子PLC外形图外形图S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLC第3章 PLC 概述欧姆龙欧姆龙PLC外形图外形图C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC第3章 PLC 概述3.3 PLC的主要特点的主要特点 l（1 1）编程简单，使用方便。）编程简单，使用方便。梯形图是使用得最多的梯形图是使用得最多的PLCPLC的编程语言，其电路符号和表的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象直观，易达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器的电气技术人员只要花几天的时间就可学易懂，熟悉继电器的电气技术人员只要花几天的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。l（2 2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性 。第3章 PLC 概述 l（3 3）功能强，扩充方便，性能价格比高。）功能强，扩充方便，性能价格比高。一台小型一台小型PLCPLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相强的功能，可以实现复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。比，具有很高的性能价格比。l（4 4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便 。PLC PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。大大减少。PLC PLC程序的设计比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要程序的设计比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少很多，用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模少很多，用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过拟，通过PLCPLC上的发光二极管就可观察输出信号的状态。完成了系上的发光二极管就可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少很多程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少很多。第3章 PLC 概述l（5 5）可靠性高，抗干扰能力强）可靠性高，抗干扰能力强 PLC PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间可达数万小时以上，可以直接用于有强扰能力，平均无故障时间可达数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。烈干扰的工业生产现场。1)1)硬件方面的抗干扰措施硬件方面的抗干扰措施 对对电电源源变变压压器器、CPUCPU、编编程程器器等等主主要要部部件件，均均采采用用严严格格措措施进行屏蔽，以防外界干扰。施进行屏蔽，以防外界干扰。对供电系统及输入电路采用多种形式的滤波，以消除或抑对供电系统及输入电路采用多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各部分之间的相互影响。制高频干扰，也削弱了各部分之间的相互影响。采用光电隔离措施，有效地隔离了内部与外部电路间的直采用光电隔离措施，有效地隔离了内部与外部电路间的直接电联系，以减少故障和误动作。接电联系，以减少故障和误动作。第3章 PLC 概述 对对PLCPLC内内部部所所需需的的+5+5 V V电电源源采采用用多多级级滤滤波波，并并用用集集成成电电压压调调整整器器进进行行调调整整，以以消消除除由由于于交交流流电电网网的的波波动动引引起起的的过过电电压压、欠欠电电压的影响。压的影响。采用模块式结构的采用模块式结构的PLCPLC，一旦某一模块有故障，可以迅速更，一旦某一模块有故障，可以迅速更换模块，从而尽可能缩短系统的故障停机时间。换模块，从而尽可能缩短系统的故障停机时间。2)2)软件方面的抗干扰措施软件方面的抗干扰措施 PLCPLC通通过过监监控控程程序序定定时时地地对对电电源源及及强强干干扰扰信信号号等等进进行行检检测测。当当检检测测到到故故障障时时，立立即即转转入入故故障障处处理理程程序序，保保存存当当前前状状态态，禁禁止止对对程程序序的的任任何何操操作作，以以防防存存储储信信息息被被破破坏坏。待待故故障障排排除除后后，立立即即恢复到故障前的状态，继续执行程序。恢复到故障前的状态，继续执行程序。第3章 PLC 概述PLCPLC设设置置了了监监视视定定时时器器，如如果果程程序序每每次次循循环环的的执执行行时时间间超超过了规定值，表明程序已进入死循环，则立即报警。过了规定值，表明程序已进入死循环，则立即报警。=加强对程序的检查和校验，发现错误立即报警，并停止程加强对程序的检查和校验，发现错误立即报警，并停止程序的执行。序的执行。=利用后备电池对用户程序及动态数据进行保护，确保停电利用后备电池对用户程序及动态数据进行保护，确保停电时信息不丢失。时信息不丢失。l（6 6）体积小、重量轻、能耗低，是）体积小、重量轻、能耗低，是“机电一体化机电一体化”特有特有的产品的产品第3章 PLC 概述3.4 PLC的应用领域的应用领域 如如果果按按应应用用类类型型来来划划分分，可可编编程程序序控控制制器器的的应应用用可可分分为为以以下下几几个个类型：类型：(1)开开关关逻逻辑辑和和顺顺序序控控制制：这这是是可可编编程程序序控控制制器器最最基基本本的的控控制制功功能能，在在工工业业场场合合应应用用最最广广泛泛，可可代代替替继继电电器器控控制制系系统统。开开关关量量逻逻辑辑控控制制不不但能用于单台设备，而且可用于生产线上。但能用于单台设备，而且可用于生产线上。(2)过过程程控控制制：PLC通通过过模模拟拟量量I/O模模块块，可可对对温温度度、流流量量、压压力力等等连连续续变变化化的的模模拟拟量量进进行行控控制制。大大中中型型PLC都都具具有有PID闭闭环环控控制制功功能能并已广泛地用于电力、化工、机械、冶金等行业。并已广泛地用于电力、化工、机械、冶金等行业。第3章 PLC 概述 (3)运运动动控控制制：PLC可可应应用用于于对对直直线线运运动动或或圆圆周周运运动动的的控控制制，如数控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。如数控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。(4)多级控制网络系统：多级控制网络系统：PLC之间、之间、PLC与计算机之间及其与计算机之间及其他智能控制设备之间可以联网通信，实现远程数据处理和信他智能控制设备之间可以联网通信，实现远程数据处理和信息共享，从而构成工厂息共享，从而构成工厂CIMS系统。系统。第3章 PLC 概述3.5.1 基本组成基本组成3.5 PLC的系统组成的系统组成 第3章 PLC 概述3.5.2 PLC各组成部分的功能各组成部分的功能 与一般的计算机控制系统一样，与一般的计算机控制系统一样，CPU是整个系统的核心，它按是整个系统的核心，它按PLC中中系统程序系统程序赋予的功能，指挥赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。其主要有条不紊地进行工作。其主要任务有：任务有：控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过输入部件接收现场的状态或数据，并存入输入状态表或数的方式通过输入部件接收现场的状态或数据，并存入输入状态表或数据存储器中；诊断电源、据存储器中；诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内容，再经由输出算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内容，再经由输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。1中央处理器中央处理器(CPU)第3章 PLC 概述 PLCPLC中存储器的功能与普通微机系统中的存储器功能相中存储器的功能与普通微机系统中的存储器功能相似，用来存储系统程序和用户的程序与数据。目前主要采似，用来存储系统程序和用户的程序与数据。目前主要采用的系统程序存储器是指用来存放系统管理、用户指令解用的系统程序存储器是指用来存放系统管理、用户指令解释及标准程序模块、系统调用等程序的存储器，常用释及标准程序模块、系统调用等程序的存储器，常用ROMROM构构成。用户存储器用来存储用户编制的梯形图程序或用户数成。用户存储器用来存储用户编制的梯形图程序或用户数据。存储用户程序的叫用户程序存储器，存储用户数据的据。存储用户程序的叫用户程序存储器，存储用户数据的叫用户数据存储器，常用叫用户数据存储器，常用RAMRAM构成，为防止掉电时信息的丢构成，为防止掉电时信息的丢失，有后备电池作保护。失，有后备电池作保护。2.存储器存储器第3章 PLC 概述 由于由于PLC系统程序关系到系统程序关系到PLC的性能，不能由用户直的性能，不能由用户直接存取，因而，接存取，因而，PLC产品样本或使用手册中所列存储器形产品样本或使用手册中所列存储器形式及其容量一般都是指式及其容量一般都是指用户存储器用户存储器而言。而言。PLC中已提供一定容量的存储器供用户使用，但对有中已提供一定容量的存储器供用户使用，但对有些用户，可能还不够用，因此大部分些用户，可能还不够用，因此大部分PLC都提供了存储器都提供了存储器扩展扩展(EM)功能，用户可以将新增的存储器扩展模板直接插功能，用户可以将新增的存储器扩展模板直接插入入CPU 模板中，也有的是插入中央基板中。模板中，也有的是插入中央基板中。第3章 PLC 概述 输入部件是输入部件是PLCPLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现场信号进入场信号进入PLCPLC的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元件来的信号。的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元件来的信号。3输入输入/输出部件（输出部件（I/O模块）模块）输入部件输入部件 输入部件均带有光电耦合电路，其目的是把输入部件均带有光电耦合电路，其目的是把PLCPLC与外部电路隔与外部电路隔离开来，以提高离开来，以提高PLCPLC的抗干扰能力。为了与现场信号连接，输入部的抗干扰能力。为了与现场信号连接，输入部件上设有输入接线端子排。为了滤除信号的噪声和便于件上设有输入接线端子排。为了滤除信号的噪声和便于PLCPLC内部对内部对信号的处理，输入部件内部还有滤波、电平转换、信号锁存电路。信号的处理，输入部件内部还有滤波、电平转换、信号锁存电路。各各PLCPLC生产厂家都提供了多种形式的生产厂家都提供了多种形式的I/OI/O部件或模块，供用户选部件或模块，供用户选用。用。第3章 PLC 概述图示为某直流输入模块的内部电路和外部接线图（一路），图示为某直流输入模块的内部电路和外部接线图（一路），COMCOM是同一组是同一组输入点各内部输入电路的公共点。外接的直流电源极性可任意，虚线框内输入点各内部输入电路的公共点。外接的直流电源极性可任意，虚线框内是是PLCPLC内部输入电路，虚线框外为外部用户接线。图中，内部输入电路，虚线框外为外部用户接线。图中，T T为一光电耦合器，为一光电耦合器，发光二极管与光电三极管封装在一个管壳中。当二极管中有电流时其发光，发光二极管与光电三极管封装在一个管壳中。当二极管中有电流时其发光，此时光电三极管导通。此时光电三极管导通。R1R1为限流电阻，为限流电阻，R2R2和和C C构成滤波电路，可滤除输入构成滤波电路，可滤除输入信号中的高频干扰。信号中的高频干扰。LEDLED显示该输入点的状态。显示该输入点的状态。第3章 PLC 概述 PLC的的输输入入电电路路有有共共点点式式、分分组组式式和和隔隔离离式式之之别别。输输入入单单元元只只有有一一个个公公共共端端子子(COM)的的称称为为共共点点式式，外外部部各各输输入入元元件件都都有有一一个个端端子子与与COM相相接接；分分组组式式是是将将输输入入端端子子分分为为若若干干组组，每每组组各各共共用用一一个个公公共共端端子子；隔隔离离式式输输入入电电路路是是具具有有公公共共端端子子的的各各组组输输入入点点之之间间互互相相隔隔离离，可可各各自自使使用用独独立立电源。电源。第3章 PLC 概述 输出部件也是输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作场设备进行工作(如电机的启、停、正如电机的启、停、正/反转，阀门的开、关，设备的反转，阀门的开、关，设备的转动、移动、升降等转动、移动、升降等)。对于。对于PLC，希望它能直接驱动执行元件，如电，希望它能直接驱动执行元件，如电磁阀、微电机、接触器、灯和音响等，因此，磁阀、微电机、接触器、灯和音响等，因此，输出部件中的输出级常输出部件中的输出级常是一些大功率器件，如机械触点式继电器、无触点交流开关是一些大功率器件，如机械触点式继电器、无触点交流开关(如双向可如双向可控硅控硅)及直流开关及直流开关(如晶体三极管如晶体三极管)等。等。与输入部件类似，输出部件上也有输出状态锁存、显示、电平转与输入部件类似，输出部件上也有输出状态锁存、显示、电平转换和输出接线端子排。输出部件或模块也有多种类型供选用。换和输出接线端子排。输出部件或模块也有多种类型供选用。输出部件输出部件第3章 PLC 概述 (1)(1)在在晶晶体体管管输输出出电电路路中中，负负载载电电源源只只能能是是直直流流，由由用用户户提提供供。输输出出电电路路负负载载能能力力小小(工工作作电电流流仅仅0.30.30.5A)0.5A)，为为无无触触点点开开关关。晶晶体体管管输输出出接接口口使使用用寿寿命命长长，响响应应速速度度快快，其其延延迟迟一一般为般为0.50.51ms1ms。(2)(2)在双向晶闸管输出电路中，输出电路采用的开关器件在双向晶闸管输出电路中，输出电路采用的开关器件是光控双向晶闸管，负载电源由用户提供，选用交流电源。输是光控双向晶闸管，负载电源由用户提供，选用交流电源。输出电路负载能力较大出电路负载能力较大(工作电流约工作电流约1A1A左右左右)，响应速度较快，一，响应速度较快，一般导通延迟为般导通延迟为1 12ms2ms，关断延迟为，关断延迟为8 810ms10ms。按按输输出出电电路路所所用用开开关关器器件件的的不不同同，PLC的的开开关关量量输输出出可可分分为为晶体管输出、双向晶闸管输出和继电器输出三种模式。晶体管输出、双向晶闸管输出和继电器输出三种模式。第3章 PLC 概述 (3)(3)继继电电器器输输出出电电路路(如如图图所所示示）中中，负负载载电电源源由由用用户户提提供供，可可以以是是交交流流也也可可以以是是直直流流，视视负负载载情情况况而而定定。输输出出电电路路抗抗干干扰扰能能力力强强，负负载载能能力力大大(工工作作电电流流可可达达2 25A)5A)，但但信信号号响响应应速速度度较较慢慢，其其延延迟一般为迟一般为8 810 ms10 ms。第3章 PLC 概述 PLCPLC输输出出电电路路也也有有共共点点式式、分分组组式式和和隔隔离离式式之之分分。输输出出只只有有一一个个公公共共端端子子的的称称为为共共点点式式；分分组组式式是是将将输输出出端端子子分分为为若若干干组组，每每组组共共用用一一个个公公共共端端子子；隔隔离离式式是是具具有有公公共共端端子子的的各各组组输输出出点点之之间间互互相相隔隔离离，可可各各自自使使用用独独立的电源。立的电源。由由于于继继电电器器触触点点电电气气寿寿命命一一般般仅仅为为10103030万万次次，因因此此在在需需要要输输出出点点频频繁繁通通断断的的场场合合(如如高高频频脉脉冲冲输输出出)，应应选选用用晶晶体体管管或或晶晶闸闸管管输输出出型型的的PLCPLC。另另外外，继继电电器器从从线线圈圈通通电电到到触触点点动动作作存存在在延延迟迟时时间间，是是造造成成输输出出滞滞后后于于输输入入的原因之一。的原因之一。第3章 PLC 概述 编程器的作用是供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视。编程器的作用是供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视。有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信息打印出来或存放在磁带上。磁带上的信息可以重新装入息打印出来或存放在磁带上。磁带上的信息可以重新装入PLC。编程器有编程器有简易型和智能型两类简易型和智能型两类。简易型编程器只能联机编程，。简易型编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入，简易编且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入，简易编程器一般由简易键盘和发光二极管矩阵或其他显示器件组成。智程器一般由简易键盘和发光二极管矩阵或其他显示器件组成。智能编程器又称图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，能编程器又称图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有具有LCD(液晶显示器液晶显示器)或或CRT图形显示功能，可直接输入梯形图图形显示功能，可直接输入梯形图和通过屏幕对话。和通过屏幕对话。也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应的软件包也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应的软件包。4.编程器编程器第3章 PLC 概述 电电源源部部件件将将交交流流电电源源转转换换成成PLC的的中中央央处处理理器器、存存储储器器等等电电路路工工作作所所需需要要的的直直流流电电源源，使使PLC能能正正常常工工作作。PLC内内部部使使用用的的电电源源是是整整机机的的供供电电中中心心，它它的的优优劣劣直直接接影影响响到到PLC的的功功能能和和可可靠靠性性，因因此此目目前前大大部部分分PLC采采用用开开关关式式稳稳压压电电源源供供电电。开开关关式式稳稳压压电电源源的的输输入入电电压压范范围围宽宽，体体积积小小，效效率率高高，重重量量轻轻，抗抗干干扰扰性性能能好好。有有的的PLC还还能能向向外外部部提提供供24 V的的直直流流电电源源，给给输输入入单单元元所所连连接的外部开关或传感器供电。接的外部开关或传感器供电。5.电源部件电源部件第3章 PLC 概述 用用PLCPLC替代继电器控制系统就是替代电气控制电路图中替代继电器控制系统就是替代电气控制电路图中的控制电路部分，而主电路部分基本保持不变。控制电路又的控制电路部分，而主电路部分基本保持不变。控制电路又可分为三个组成部分：输入部分、逻辑部分和输出部分。可分为三个组成部分：输入部分、逻辑部分和输出部分。输入部分：由电路中全部的输入信号构成，这些信号来输入部分：由电路中全部的输入信号构成，这些信号来自被控对象上的各种开关信息，如控制按钮、操作开关等。自被控对象上的各种开关信息，如控制按钮、操作开关等。逻辑部分：由各种继电器、接触器等电器的触点和线圈逻辑部分：由各种继电器、接触器等电器的触点和线圈组成，各电器触点之间以固定的方式接线，其控制逻辑就编组成，各电器触点之间以固定的方式接线，其控制逻辑就编制在硬接线中。制在硬接线中。输出部分：由电路中的全部输出元件构成，如接触器线输出部分：由电路中的全部输出元件构成，如接触器线圈、电阀线圈等执行电器及信号灯。圈、电阀线圈等执行电器及信号灯。3.6 PLC的工作原理的工作原理 u可编程控制器是基于电子计算机的工业控制器，从可编程控制器是基于电子计算机的工业控制器，从PLCPLC产生产生的背景来看，的背景来看，PLCPLC系统与继电器控制系统有着极深的渊源，系统与继电器控制系统有着极深的渊源，因此可以比照着继电器系统来学习因此可以比照着继电器系统来学习PLCPLC的工作原理。的工作原理。第3章 PLC 概述3.6.1 PLC对继电器控制系统的仿真 PLCPLC的基本组成也可大致分为三部分：输入部分、逻的基本组成也可大致分为三部分：输入部分、逻辑部分和输出部分，这与继电器控制系统很相似。其辑部分和输出部分，这与继电器控制系统很相似。其输入、输出部分与继电器控制系统所用的电器大致相输入、输出部分与继电器控制系统所用的电器大致相同，不同的是同，不同的是PLCPLC增加了输入、输出部件，多了光耦增加了输入、输出部件，多了光耦合、电平转换、功率放大等功能。合、电平转换、功率放大等功能。PLCPLC的逻辑部分是的逻辑部分是由微处理器、存储器组成，由计算机软件替代继电器由微处理器、存储器组成，由计算机软件替代继电器控制电路，实现了控制电路，实现了“软接线软接线”，可灵活编程。，可灵活编程。第3章 PLC 概述 尽管尽管PLCPLC与继电器控制系统的逻辑部分组成不同，与继电器控制系统的逻辑部分组成不同，但在控制系统中所起的逻辑条件作用是一致的。因而我但在控制系统中所起的逻辑条件作用是一致的。因而我们可以把们可以把PLCPLC内部看成有许多内部看成有许多“软继电器软继电器”，这样，就，这样，就可以模拟继电器控制系统的编程方法，仍按设计继电器可以模拟继电器控制系统的编程方法，仍按设计继电器控制电路的形式来编制程序，这就是梯形图编程法。控制电路的形式来编制程序，这就是梯形图编程法。梯形图是与继电器控制电路图相呼应的，使用梯形图是与继电器控制电路图相呼应的，使用起来极为方便。由于起来极为方便。由于PLCPLC的输入、输出部分与继电器的输入、输出部分与继电器控制系统大致相同，因而在安装、使用时也完全可控制系统大致相同，因而在安装、使用时也完全可按照常规的继电器控制设备那样进行。按照常规的继电器控制设备那样进行。第3章 PLC 概述3.6.2 可编程控制器的工作模式（1）RUN模式模式 通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。在通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。在CPU模块的面板上用模块的面板上用“RUN”LED显示当前的工作模式。显示当前的工作模式。（2）STOP模式模式 CPU不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，设置设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC。如果有致命错误，在消除它之前不允许从如果有致命错误，在消除它之前不允许从STOP模式进入模式进入RUN模式。模式。PLC操作系统存储非致命错误供用户检查，但不操作系统存储非致命错误供用户检查，但不会从会从RUN模式自动进入模式自动进入STOP模式。模式。第3章 PLC 概述 改变工作模式的方法改变工作模式的方法：1）用）用CPU模块上的模式开关来手动切换，模式开关有模块上的模式开关来手动切换，模式开关有3个挡位，个挡位，在在STOP或或TERM（终端）位置时，电源通电后（终端）位置时，电源通电后CPU自动进入自动进入STOP模式模式。2）用用STEP 7-Micro/Win32编编程程软软件件改改变变工工作作模模式式，在在编编程程软软件件与与PLC之之间间建建立立起起通通信信连连接接后后，应应首首先先把把主主机机的的模模式式开开关关置置于于TERM或或RUN位位置置，然然后后在在此此软软件件平平台台用用鼠鼠标标单单击击STOP和和RUN模式按钮或执行相应的菜单命令即可。模式按钮或执行相应的菜单命令即可。3）在用户程序中用指令由）在用户程序中用指令由RUN模式转换到模式转换到STOP模式。模式。第3章 PLC 概述3.6.3 可编程控制器的工作过程 uPLC的工作过程以循环扫描的方式进行，当的工作过程以循环扫描的方式进行，当PLC处于运行状态处于运行状态时，它的运行周期可以划分为时，它的运行周期可以划分为以下几以下几个基本阶段：个基本阶段：输输入入采采样样阶阶段段；PLC逐个扫描每个输入端口，将所有输入设备的当前状态保存到相应的输入映像寄存，此时，输入映像寄存器被刷新。程程序序执执行行阶阶段段；从输入/输出映像寄存器或别的位元件的映像寄存器读取其状态，并根据系统程序的指示，CPU从用户程序存储区逐条取指令，经解释后执行相应的逻辑运算，运算的结果写入相应的映像寄存器。因此，各映像寄存器的状态（只读的输入映像寄存器除外）的内容随着程序的执行而变化。在程序的执行阶段，即使外部的输入信号的状态发生了变化，输入过程映像寄存器的状态也不会随之而变，输入信号的变化只有在下一个扫描周期的输入采用阶段才能被读入。第3章 PLC 概述通通信信请请求求处处理理阶阶段段：CPU处理从通信接口和智能模块接收到的信息CPUCPU自自诊诊断断测测试试阶阶段段：检查CPU模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些内部操作。输输出出刷刷新新阶阶段段：系统程序将输出映像寄存器中的内容传送到输出锁存器中，经过输出接口、输出端子输出，驱动外部负载。第3章 PLC 概述（1）输入处理）输入处理（2）执行程序）执行程序（3）处理通信请求）处理通信请求（4）执行）执行CPU自诊断测试自诊断测试（5）写数字输出）写数字输出 第3章 PLC 概述中中断断程程序序处处理理：如如果果在在程程序序中中使使用用了了中中断断，中中断断事事件件发发生生时时，CPUCPU停停止止正正常常的的扫扫描描工工作作模模式式，立立即即执行中断程序。执行中断程序。立立即即I/OI/O处处理理：在在程程序序执执行行的的过过程程中中使使用用立立即即I/OI/O指指令令可可以以直直接接存存取取I/OI/O点点。读读输输入入点点的的值值时时，相相应应的的输输入入过过程程映映像像寄寄存存器器的的值值不不会会被被更更新新，写写输输出出点点的的值值时时，相相应应的的输输出出过过程程映映像像寄寄存存器器的的值值会会被被更新。更新。第3章 PLC 概述输入、输出延时响应输入、输出延时响应 由由于于PLCPLC采采用用循循环环扫扫描描的的工工作作方方式式，即即对对信信息息采采用用串串行行处处理理方方式式，必必定定会会导导致致输输入入、输输出出延延时时响响应应。当当PLCPLC的的输输入入端端有有