可编程控制器概述.ppt

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1、第三章第三章 可编程控制器概述可编程控制器概述1 1、什么是可编程序控制器？、什么是可编程序控制器？可编程序控制器（可编程序控制器（Programmable Programmable ControllerController）简称（）简称（PLCPLC），），是在继电器控制技是在继电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。通信技术融为一体的新型工业控制装置。它具有结构简单、可靠性高、通用性强、易于编它具有结构

2、简单、可靠性高、通用性强、易于编程、使用方便等优点。程、使用方便等优点。第一节第一节 可编程控制器的定义可编程控制器的定义 一、什么是可编程序控制器？一、什么是可编程序控制器？2 2、定义：、定义：国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）于）于19871987年颁布了可编年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下：制器定义如下：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻

3、辑运算、程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计易于扩充其功能的原则设计”。注：注：注：注：近年来，可编程控制器发展很快，几乎每近年来，可编程控制器发展很快，几乎每年都推出不少新系列产品，其功能已超出了上述年都推出不少新系列产品

4、，其功能已超出了上述定义的范围。定义的范围。二、二、PLCPLC的产生与发展的产生与发展1 1、PLCPLC的产生的产生 1969 1969年美国数字设备公司（年美国数字设备公司（DECDEC）根据美国通）根据美国通用汽车公司（用汽车公司（GMGM）的要求研制成第一台可编程序）的要求研制成第一台可编程序控制器。发展极为迅速。控制器。发展极为迅速。产生背景：产生背景：1 1）继电控制系统的缺点：）继电控制系统的缺点：通用性和灵活性差、通用性和灵活性差、通用性和灵活性差、通用性和灵活性差、可靠性低可靠性低可靠性低可靠性低。继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性低、继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性

5、低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，但简单易懂、价格便宜产工艺变化的适应性差，但简单易懂、价格便宜 2 2）19681968年，美国通用汽车公司（年，美国通用汽车公司（GMGM公司）为适公司）为适应汽车型号不断翻新（小批量、多品种、多规格、应汽车型号不断翻新（小批量、多品种、多规格、低成本和高质量），提出要用一种新型的控制装置低成本和高质量），提出要用一种新型的控制装置取代继电取代继电接触器控制装置。拟订了十项公开招标接触器控制装置。拟订了十项公开招标的技术要求：的技术要求：编程方便，可现场修改程序；编程方便，可现场

6、修改程序；维修方便，采用插件式结构；维修方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制装置；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制盘；体积小于继电器控制盘；数据可直接送入管理计算机；数据可直接送入管理计算机；成本可与继电器控制盘竞争；成本可与继电器控制盘竞争；输入可为市电；输入可为市电；输出可为市电，容量要求在输出可为市电，容量要求在 2A 2A 以上，可直以上，可直接驱动接触器等；接驱动接触器等；扩展时原系统改变最少；扩展时原系统改变最少；用户存储器大于用户存储器大于 4KB 4KB。2 2、可编程序控制器的发展、可编程序控制器的发展、可编程序控制器的发展、可编程序控制器的发展 1)70

7、1)70年代初期：年代初期：可编程序控制器仅具有逻辑运算、定时、计数等可编程序控制器仅具有逻辑运算、定时、计数等一些功能，因此称为可编程序逻辑控制器，简称一些功能，因此称为可编程序逻辑控制器，简称PLCPLC。2 2）7070年代中期：年代中期：70 70年代后随着电子技术和计算机技术的发展，微年代后随着电子技术和计算机技术的发展，微处理技术应用，处理技术应用，PLCPLC还增加了算术运算、数据传送和还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。数据处理等功能。3 3）8080年代以后：年代以后：随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，迅速发

8、展，1616位和位和3232位微处理器应用于位微处理器应用于PLCPLC中，使中，使PLCPLC得到迅速发展。得到迅速发展。PLCPLC不仅控制功能增强，可靠性不仅控制功能增强，可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。和图象显示等功能。三、三、PLCPLC的主要生产厂家的主要生产厂家4 4）近年来）近年来PLCPLC发展迅速发展迅速具备了计算机功能的一种通用工业控制装置，成具备了计算机功能的一种通用工业控制装置，成为现代工业自动化的三大

9、技术支柱（为现代工业自动化的三大技术支柱（PLCPLC技术、技术、机器人、机器人、CAD/CAMCAD/CAM）之一。）之一。欧洲：西门子（欧洲：西门子（SiemensSiemens）；）；法国的法国的TETE（TelemecaniqueTelemecanique）公司）公司美国：美国：A-BA-B（Allen-BradlyAllen-Bradly）、）、GE GE（General ElectricGeneral Electric）公司）公司日本：三菱电机（日本：三菱电机（Mitsubishi ElectricMitsubishi Electric）、）、欧姆龙（欧姆龙（OMRONOMRON）

10、、）、FUJIFUJI注：日本主要发展中小型注：日本主要发展中小型PLCPLC，其小型机性能先进，其小型机性能先进，结构紧凑，价格便宜。结构紧凑，价格便宜。第二节第二节 可编程控制器的特可编程控制器的特点与应用点与应用 PLC PLC PLC PLC是综合继电是综合继电是综合继电是综合继电接触器控制技术和计算机控接触器控制技术和计算机控接触器控制技术和计算机控接触器控制技术和计算机控制技术而开发的，是以微处理器为核心，集计算机制技术而开发的，是以微处理器为核心，集计算机制技术而开发的，是以微处理器为核心，集计算机制技术而开发的，是以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术、通信技术于一体的控

11、制装置，技术、自动控制技术、通信技术于一体的控制装置，技术、自动控制技术、通信技术于一体的控制装置，技术、自动控制技术、通信技术于一体的控制装置，PLCPLCPLCPLC具有其他控制器无法比拟的特点：具有其他控制器无法比拟的特点：具有其他控制器无法比拟的特点：具有其他控制器无法比拟的特点：一、可编程控制器的特点一、可编程控制器的特点 1 1 1 1、可靠性高，抗干扰能力强。、可靠性高，抗干扰能力强。、可靠性高，抗干扰能力强。、可靠性高，抗干扰能力强。PLC PLC是专门为工业环境下应用而设计的，在硬件和软是专门为工业环境下应用而设计的，在硬件和软件上都采用了以下可抗干扰措施：件上都采用了以下可

12、抗干扰措施：（1 1 1 1）硬件措施）硬件措施）硬件措施）硬件措施 1 1）屏蔽：屏蔽：屏蔽：屏蔽：对对PLCPLC的电源变压器、内部的电源变压器、内部CPUCPU的主要的部的主要的部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，防止外界的电件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，防止外界的电 磁干扰。磁干扰。2 2）滤波：滤波：滤波：滤波：对供电电源及对供电电源及I/OI/O线路采用多中形式的滤线路采用多中形式的滤波，以消除、抑制高频干扰。波，以消除、抑制高频干扰。3 3）隔离：隔离：隔离：隔离：I/O I/O线路采用光电隔离，有效地抑制了线路采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源的影响；外部干扰源的影响

13、；4 4）模块化结构模块化结构模块化结构模块化结构：便于系统修复，减少停机时间。：便于系统修复，减少停机时间。（2 2 2 2）软件措施）软件措施）软件措施）软件措施 1 1）采用）采用扫描工作方式扫描工作方式扫描工作方式扫描工作方式：减少了外界的干扰；：减少了外界的干扰；2 2）设有）设有故障检测和自诊断程序故障检测和自诊断程序故障检测和自诊断程序故障检测和自诊断程序：能对系统硬件电：能对系统硬件电路等故障实现检测和判断；当由干扰引起故障时，能路等故障实现检测和判断；当由干扰引起故障时，能立即将当前重要信息加以封存，禁止任何不稳定的读立即将当前重要信息加以封存，禁止任何不稳定的读写操作，一旦

14、正常后，便可恢复到故障发生前的状态，写操作，一旦正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的工作。继续原来的工作。3 3）设置警戒时钟设置警戒时钟设置警戒时钟设置警戒时钟WDTWDTWDTWDT：PLCPLC程序循环执行时间超过程序循环执行时间超过WDTWDT规定的时间，预示程序出错，立即进行报警。规定的时间，预示程序出错，立即进行报警。4 4）对程序进行检查和检验。对程序进行检查和检验。对程序进行检查和检验。对程序进行检查和检验。采取以上的抗干扰措施，采取以上的抗干扰措施，一般一般一般一般PLCPLCPLCPLC的平均无故障时间可达几十的平均无故障时间可达几十的平均无故障时间可达几十的平均

15、无故障时间可达几十万小时以上。万小时以上。万小时以上。万小时以上。2 2 2 2、编程简单，使用方便、编程简单，使用方便、编程简单，使用方便、编程简单，使用方便 PLC PLC编程语言：梯形图、指令语句、功能图。编程语言：梯形图、指令语句、功能图。大多数大多数PLCPLC采用梯形图的编程语言。梯形图与电器控制线路采用梯形图的编程语言。梯形图与电器控制线路图相似，具有形象、直观、易学的特点。当生产流程需要改变时，图相似，具有形象、直观、易学的特点。当生产流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活。同时，可以现场改变程序，使用方便、灵活。同时，PLCPLC编程器的操作编程器的操作和使用也很简

16、单。这也是和使用也很简单。这也是PLCPLC获得普及和推广的主要原因之一。获得普及和推广的主要原因之一。许多许多PLCPLC还针对具体问题，设计了各种专用编程指令及编程还针对具体问题，设计了各种专用编程指令及编程方法，进一步简化编程。方法，进一步简化编程。3 3 3 3、功能完善、通用性强、功能完善、通用性强、功能完善、通用性强、功能完善、通用性强 现代现代PLCPLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有制等功能，而且还具有A/DA/D和和D/AD/A转换、数值运算、数据转换、数值运算、数据处理、处理、PIDPID控制、通信联网以等许多功

17、能。控制、通信联网以等许多功能。PLC PLC产品已系列化、模块化，品种齐全的各种硬产品已系列化、模块化，品种齐全的各种硬件装置可供用户选用和组成满足各种要求的控制系件装置可供用户选用和组成满足各种要求的控制系统。统。4 4 4 4、设计安装简单、维护方便、设计安装简单、维护方便、设计安装简单、维护方便、设计安装简单、维护方便 PLC PLC用软件代替了传统电气控制系统的硬件，使用软件代替了传统电气控制系统的硬件，使得控制柜的设计、安装的接线工作量大为减少。得控制柜的设计、安装的接线工作量大为减少。PLC PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩

18、短了应用设计和调试周期。缩短了应用设计和调试周期。在维修方面，由于在维修方面，由于PLCPLC的故障率极低，维修工作的故障率极低，维修工作量很小；而且量很小；而且PLCPLC具很强的自诊断功能，如果出现故具很强的自诊断功能，如果出现故障，可根据障，可根据PLCPLC上指示或编程器上提供的故障信息，上指示或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因，维修极为方便。迅速查明原因，维修极为方便。5 5 5 5、体积小、重量轻、能耗低、体积小、重量轻、能耗低、体积小、重量轻、能耗低、体积小、重量轻、能耗低 由于由于PLCPLC采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、能耗低。能

19、耗低。二、可编程控制器的应用二、可编程控制器的应用 PLC PLC具有体积小、可靠性高、功能强、程序设计具有体积小、可靠性高、功能强、程序设计方便、通用性强、维护方便等优点，在各个行业中方便、通用性强、维护方便等优点，在各个行业中有着广泛的应用，以成为现代工业控制的三大支柱有着广泛的应用，以成为现代工业控制的三大支柱（PLCPLC、机器人和、机器人和CAD/CAMCAD/CAM）。）。1 1 1 1、逻辑控制、逻辑控制、逻辑控制、逻辑控制 利用利用PLCPLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能最基本的逻辑运算、定时、计数等功能可实现对机床、自动生产线、电梯等的扩展。可实现对机床、自动生产线、电

20、梯等的扩展。2 2 2 2、位置控制、位置控制、位置控制、位置控制 较高档次的较高档次的PLCPLC具有单轴或多轴位置控制模块，具有单轴或多轴位置控制模块，可实现对步进电动机或伺服电动机的速度和加速度可实现对步进电动机或伺服电动机的速度和加速度的控制，确保运行平滑。的控制，确保运行平滑。3 3 3 3、过程控制、过程控制、过程控制、过程控制 PLC PLC的模拟量输入输出和的模拟量输入输出和PIDPID控制，可构成闭环控制，可构成闭环控制系统，可应用于冶金、化工等行业控制系统，可应用于冶金、化工等行业4 4 4 4、监控系统、监控系统、监控系统、监控系统 PLC PLC能记忆某些异常情况，并可

21、进行数据采集。能记忆某些异常情况，并可进行数据采集。操作人员还可利用监控命令进行生产过程的监控，操作人员还可利用监控命令进行生产过程的监控，及时调整相关参数。及时调整相关参数。5 5 5 5、集散控制、集散控制、集散控制、集散控制 PLC PLC与与PLCPLC，PLCPLC与与上位机之间上位机之间的联网，可的联网，可构成工厂自构成工厂自动化网络系动化网络系统。统。第三节第三节 可编程控制器的组成可编程控制器的组成 可编程控制器由可编程控制器由CPUCPUCPUCPU、存储器（、存储器（、存储器（、存储器（RAMRAMRAMRAM、ROMROMROMROM）、）、）、）、输入输出单元（输入输出

22、单元（输入输出单元（输入输出单元（I/OI/OI/OI/O）、）、）、）、I/OI/OI/OI/O扩展接口、电源和编程扩展接口、电源和编程扩展接口、电源和编程扩展接口、电源和编程器器器器等组成。等组成。一、一、PLCPLC的硬件结构的硬件结构 PLC PLC是一种是一种工控计算机，与工控计算机，与计算机的组成十计算机的组成十分相似，但具有分相似，但具有更强的与工业过更强的与工业过程相连接的接口。程相连接的接口。其结构框图如右其结构框图如右图：图：（一）（一）（一）（一）CPUCPUCPUCPU CPU CPU CPU CPU是整个是整个是整个是整个PLCPLCPLCPLC系统的核心，指挥系统的

23、核心，指挥系统的核心，指挥系统的核心，指挥PLCPLCPLCPLC有条不有条不有条不有条不紊地进行各种工作。紊地进行各种工作。紊地进行各种工作。紊地进行各种工作。1 1、CPUCPU类型：类型：1 1）通用微处理器（）通用微处理器（80808080、80868086、8028680286、8038680386等）等）2 2）单片机（）单片机（80318031、80968096等）等）3 3）位片式微处理器（）位片式微处理器（AM2900AM2900、AM2901AM2901、AM2903AM2903等）等）小型小型PLCPLC：单：单CPUCPU系统。系统。中、大型中、大型PLCPLC：双：双

24、CPUCPU系统（字处理器、位处理器）系统（字处理器、位处理器）2 2、CPUCPU的作用：的作用：CPU CPU是是PLCPLC系统的核心，其主要作用：系统的核心，其主要作用：1 1 1 1）接收并存储用户程序和数据。）接收并存储用户程序和数据。）接收并存储用户程序和数据。）接收并存储用户程序和数据。2 2 2 2）检查、校验用户程序。）检查、校验用户程序。）检查、校验用户程序。）检查、校验用户程序。对正在输入的用户程序进行检查，发现语法错误对正在输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错立即报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错 误，则立即报警或

25、停止程序的执行。误，则立即报警或停止程序的执行。3 3 3 3）接收现场的状态或数据并存储。）接收现场的状态或数据并存储。）接收现场的状态或数据并存储。）接收现场的状态或数据并存储。将接收到现场输入的数据保存起来，在需要改数据将接收到现场输入的数据保存起来，在需要改数据的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。4 4 4 4）PLCPLCPLCPLC进入运行后，执行用户程序，存储执行结果，进入运行后，执行用户程序，存储执行结果，进入运行后，执行用户程序，存储执行结果，进入运行后，执行用户程序，存储执行结果，并将执行结果输出。并将执行结果输出。并将执行结果输

26、出。并将执行结果输出。当当PLCPLC进入运行状态，进入运行状态，CPU CPU 根据用户程序存放的先根据用户程序存放的先后顺序，逐条读取、解释和执行程序，完成用户程序中后顺序，逐条读取、解释和执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端口，规定的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端口，以驱动可编程控制器的外部负载。以驱动可编程控制器的外部负载。5 5 5 5）诊断电源、）诊断电源、）诊断电源、）诊断电源、PLCPLCPLCPLC内部电路的工作故障。内部电路的工作故障。内部电路的工作故障。内部电路的工作故障。诊断电源、可编程控制器内部电路的故障，根据故诊断电源、可编程

27、控制器内部电路的故障，根据故障或错误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提障或错误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误。示用户及时排除故障或纠正错误。（二）存储器（二）存储器（二）存储器（二）存储器1 1、存储器为记忆性部件。、存储器为记忆性部件。2 2、PLCPLC存储器的分类存储器的分类 PLC PLC的存储器可以分为：的存储器可以分为：系统程序存储器、用户程系统程序存储器、用户程系统程序存储器、用户程系统程序存储器、用户程序存储器、工作数据存储器序存储器、工作数据存储器序存储器、工作数据存储器序存储器、工作数据存储器。1 1）系统程序存储器系统程序存储器

28、 存放由可编程控制器生产厂家编写的存放由可编程控制器生产厂家编写的系统监控程系统监控程系统监控程系统监控程序序序序，并固化在，并固化在 ROM ROM 内，用户不能直接更改。内，用户不能直接更改。2 2 2 2）用户程序存储器）用户程序存储器）用户程序存储器）用户程序存储器 根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。小型的小型的小型的小型的PLCPLCPLCPLC的存储容量一般在的存储容量一般在的存储容量一般在的存储容量一般在8K8K8K8K字节以下。字节以下。字节以下。字节以下。（三）输入（三）输入（三）输入（三）输入/输出接口单元输出接口单元输出接

29、口单元输出接口单元 输入输入输入输入/输出单元：输出单元：输出单元：输出单元：PLCPLCPLCPLC与被控对象之间传送输入与被控对象之间传送输入与被控对象之间传送输入与被控对象之间传送输入 输出信号的接口部件，输入输出信号的接口部件，输入输出信号的接口部件，输入输出信号的接口部件，输入/输出单元有良好的电隔输出单元有良好的电隔输出单元有良好的电隔输出单元有良好的电隔离和滤波功能。离和滤波功能。离和滤波功能。离和滤波功能。1 1 1 1、I/OI/OI/OI/O单元的作用：单元的作用：单元的作用：单元的作用：1 1 1 1）电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所）电平转换功能：由于外部输入

30、设备和输出设备所）电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所）电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而需的信号电平是多种多样的，而需的信号电平是多种多样的，而需的信号电平是多种多样的，而PLCPLCPLCPLC内部内部内部内部CPUCPUCPUCPU的处理的的处理的的处理的的处理的信息只能是标准电平信息只能是标准电平信息只能是标准电平信息只能是标准电平 2 2 2 2）光电隔离和滤波功能：以提高）光电隔离和滤波功能：以提高）光电隔离和滤波功能：以提高）光电隔离和滤波功能：以提高PLCPLCPLCPLC的抗干扰能力的抗干扰能力的抗干扰能力的抗干扰能力 3 3 3 3

31、）状态指示：工作状况直观，便于维护）状态指示：工作状况直观，便于维护）状态指示：工作状况直观，便于维护）状态指示：工作状况直观，便于维护2 2 2 2、开关量输入、开关量输入、开关量输入、开关量输入/输出接口输出接口输出接口输出接口 1 1 1 1）开关量输入接口）开关量输入接口）开关量输入接口）开关量输入接口 开关量输入器件：按钮、选择开关、数字拨码开开关量输入器件：按钮、选择开关、数字拨码开开关量输入器件：按钮、选择开关、数字拨码开开关量输入器件：按钮、选择开关、数字拨码开关、行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点等。关、行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点等。关、行程开关、接近开关

32、、光电开关、继电器触点等。关、行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点等。作用：现场的数字（开关）量信号变成可编程控作用：现场的数字（开关）量信号变成可编程控作用：现场的数字（开关）量信号变成可编程控作用：现场的数字（开关）量信号变成可编程控制器内部处理的标准信号。制器内部处理的标准信号。制器内部处理的标准信号。制器内部处理的标准信号。分类分类：按可接纳的外部信号电源的类型不同分为直流输入接口单元和交流输入接口单元。如图1、图2、图3所示。图 1 直流输入接口单元电路 图 2 交/直流输入接口单元电 图 3 交流输入电路 一般单元式一般单元式一般单元式一般单元式PLCPLCPLCPLC中输入接

33、口单元都使用可编程本机中输入接口单元都使用可编程本机中输入接口单元都使用可编程本机中输入接口单元都使用可编程本机的直流电源供电，不再需要外接电源。的直流电源供电，不再需要外接电源。的直流电源供电，不再需要外接电源。的直流电源供电，不再需要外接电源。2 2 2 2）开关量输出接口）开关量输出接口）开关量输出接口）开关量输出接口 开关量输出器件开关量输出器件开关量输出器件开关量输出器件：接触器线圈、电磁阀、电磁铁、接触器线圈、电磁阀、电磁铁、接触器线圈、电磁阀、电磁铁、接触器线圈、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备指示灯、数字显示装置和

34、报警装置等输出设备指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备。作用：作用：作用：作用：将将PLCPLC内部的标准信号转换成现场执行机构内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。所需的开关量信号。开关量输出接口类型：开关量输出接口类型：开关量输出接口类型：开关量输出接口类型：（1 1）继电器输出（电磁隔离）继电器输出（电磁隔离）说明：说明：说明：说明：用于交流、直流负载，但接通断开的频率低。用于交流、直流负载，但接通断开的频率低。（2 2）晶体管输出（光电隔离）晶体管输出（光电隔离）说明：说明：说明：说明：有较高的接通断开频率，用于直流负载。有较高的接通断开频率，用于直流负载。（3 3）晶

35、闸管输出（光触发型进行电气隔离）晶闸管输出（光触发型进行电气隔离）说明说明说明说明：仅适用于交流负载。：仅适用于交流负载。开关量输出电路说明：说明：说明：说明：a a）输出电路的负载电源由外部提供。）输出电路的负载电源由外部提供。b b）负载电流一般不超过）负载电流一般不超过2A2A。使用中，输出电流。使用中，输出电流额定值与负载性质有关系。额定值与负载性质有关系。PLC输入/输出接口等效电路图 3 3 3 3）输出端子的接线方式）输出端子的接线方式）输出端子的接线方式）输出端子的接线方式 输出端子有两种接线方式：输出端子有两种接线方式：a)输出各自独立（无公共点）输出各自独立（无公共点）b)

36、每48个输出点构成一组，公用一个公共点。注注注注：1 1）输出公用一个公共点时，同组用同一电压类）输出公用一个公共点时，同组用同一电压类型和等级，不同组之间可以用不同类型和等的电压。型和等级，不同组之间可以用不同类型和等的电压。2 2）PLCPLC的输入接口个数和输出接口个数之和称的输入接口个数和输出接口个数之和称为为PLCPLC的点数。的点数。3 3 3 3、模拟量输入、模拟量输入、模拟量输入、模拟量输入/输出接口输出接口输出接口输出接口 1 1 1 1）模拟量输入接口）模拟量输入接口）模拟量输入接口）模拟量输入接口 作用：作用：作用：作用：将现场的模拟量标准信号转换成将现场的模拟量标准信号

37、转换成PLCPLC内部内部处理的的信号。处理的的信号。模拟量输入接口接受标准模拟信号，标准模拟模拟量输入接口接受标准模拟信号，标准模拟信号可以是电压信号或电流信号。信号可以是电压信号或电流信号。标准信号：标准信号：标准信号：标准信号：符合国际标准的通用交互用电压电符合国际标准的通用交互用电压电流信号值，如流信号值，如 4 4 20mA 20mA 的直流电流信号，的直流电流信号，1 1 10V 10V 的直流电压信号等。的直流电压信号等。工业现场中模拟量信号的变化范围一般是不标工业现场中模拟量信号的变化范围一般是不标准的，在送入模拟量接口时一般都需经变送处理才准的，在送入模拟量接口时一般都需经变

38、送处理才能使用，模拟量输入接口的内部电路框图：能使用，模拟量输入接口的内部电路框图：图 4 模拟量输入电路框图 模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行 A/D 转换，再经光电耦合后转换为PLC能识别数字量信号。2 2 2 2）模拟量输出接口）模拟量输出接口）模拟量输出接口）模拟量输出接口 作用：作用：作用：作用：将将PLCPLC运算处理后的数字量信号转换模拟量运算处理后的数字量信号转换模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。组成：组成：组成：组成：光电隔离、光电隔离、D/A D/A 转换和信号驱动等。转换和信号驱动等。其原理框图

39、：其原理框图：模拟量输出电路框图 模拟量输入输出接口一般安装在专门的模拟量工作单元上。4 4 4 4、智能输入输出接口、智能输入输出接口、智能输入输出接口、智能输入输出接口 PLC PLC智能控制单元：智能控制单元：PID PID PID PID 工作单元、高速计数器工工作单元、高速计数器工工作单元、高速计数器工工作单元、高速计数器工作单元、温度控制单元作单元、温度控制单元作单元、温度控制单元作单元、温度控制单元等。等。智能控制单元大多是独立的工作单元，有单独的智能控制单元大多是独立的工作单元，有单独的 CPU CPU，有专门的处理能力。在工作中，每个扫描周期智，有专门的处理能力。在工作中，每

40、个扫描周期智能单元和主机的能单元和主机的 CPU CPU 交换一次信息，共同完成控制任交换一次信息，共同完成控制任务。务。从近期的发展来看，不少新型的可编程控制器本身从近期的发展来看，不少新型的可编程控制器本身也带有也带有 PID PID 功能及高速计数器接口，但它们的功能一功能及高速计数器接口，但它们的功能一般比专用智能输入输出单元的功能稍弱。般比专用智能输入输出单元的功能稍弱。（四）（四）（四）（四）通信接口：通信接口：通信接口：通信接口：通过各种通信接口，通过各种通信接口，PLCPLC可与监视器、可与监视器、打印机、打印机、PLCPLC或计算机相连，实现数据和信息的交换或计算机相连，实现

41、数据和信息的交换。（五）扩展接口：（五）扩展接口：（五）扩展接口：（五）扩展接口：扩展接口用于将扩展单元与基本单元相扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连连,使使PLCPLC的配置更加灵活。的配置更加灵活。（六）智能（六）智能（六）智能（六）智能 I/O I/O I/O I/O 接口：接口：接口：接口：闭环控制模板，高速计数模板闭环控制模板，高速计数模板等。等。（七）电源（七）电源（七）电源（七）电源1 1、电源一般为单相交流电源（、电源一般为单相交流电源（AC100 240VAC100 240V，50/60Hz50/60Hz），也有用直流），也有用直流24V24V供电的。供电的。2 2、对电源

42、的稳定、对电源的稳定性要求不是太高，允许在额定电源电压值的性要求不是太高，允许在额定电源电压值的10%10%15%15%范围波动。范围波动。3 3、小型、小型PLCPLC，电源与，电源与CPUCPU合为一体，中大合为一体，中大型型PLCPLC，用单独的电源模块。，用单独的电源模块。（八）编程器（八）编程器（八）编程器（八）编程器 1 1、作用：供用户进行程序的编制，编辑，调试和监、作用：供用户进行程序的编制，编辑，调试和监视。视。2 2、编程器分类：、编程器分类：1 1）简易型：只能联机编程，且往往需要将梯形图）简易型：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（指令表）后，才能输入

43、。它一转化为机器语言助记符（指令表）后，才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。2 2）智能型两类（图形编程器）：可以联机，也可）智能型两类（图形编程器）：可以联机，也可二、可编程序控制器的软件组成二、可编程序控制器的软件组成以脱机编程，具有以脱机编程，具有 LCD LCD 或或 CRT CRT 图形显示功能，可以图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话直接输入梯形图和通过屏幕对话.说明：说明：说明：说明：配有相应的编程软件包微机也可作为编程配有相应的编程软件包微机也可作为编程器，如要直接与器，如要直接与PLCPLC通信，还应

44、配有通信电缆。通信，还应配有通信电缆。（九）其他部件：（九）其他部件：（九）其他部件：（九）其他部件：盒式磁带机，盒式磁带机，EPROMEPROM写入器存储器卡写入器存储器卡等其他外部设备等其他外部设备 1 1 1 1、系统程序、系统程序、系统程序、系统程序 诊断程序、键盘输入处理程序、翻译程序、信息诊断程序、键盘输入处理程序、翻译程序、信息诊断程序、键盘输入处理程序、翻译程序、信息诊断程序、键盘输入处理程序、翻译程序、信息传送程序、监控程序传送程序、监控程序传送程序、监控程序传送程序、监控程序 2 2 2 2、用户程序、用户程序、用户程序、用户程序 用户程序是用户根据设备控制的要求编制的控制

45、用户程序是用户根据设备控制的要求编制的控制用户程序是用户根据设备控制的要求编制的控制用户程序是用户根据设备控制的要求编制的控制程序，相当于继电器控制系统的控制电路。程序，相当于继电器控制系统的控制电路。程序，相当于继电器控制系统的控制电路。程序，相当于继电器控制系统的控制电路。常见的常见的常见的常见的PLCPLCPLCPLC的编程语言有梯形图，语句表，功能的编程语言有梯形图，语句表，功能的编程语言有梯形图，语句表，功能的编程语言有梯形图，语句表，功能表图。表图。表图。表图。系统监控程序：系统监控程序：系统监控程序：系统监控程序：a)a)a)a)、系统运行管理程序、系统运行管理程序、系统运行管理

46、程序、系统运行管理程序(控制控制控制控制PLCPLCPLCPLC的运行，使整的运行，使整的运行，使整的运行，使整个个个个PLCPLCPLCPLC按部就班地工作按部就班地工作按部就班地工作按部就班地工作)b)b)b)b)、用户指令解释程序（将、用户指令解释程序（将、用户指令解释程序（将、用户指令解释程序（将PLCPLCPLCPLC的编程语言变为的编程语言变为的编程语言变为的编程语言变为机器语言指令）机器语言指令）机器语言指令）机器语言指令）c)c)c)c)、标准程序模块与系统调用程序（子程序及、标准程序模块与系统调用程序（子程序及、标准程序模块与系统调用程序（子程序及、标准程序模块与系统调用程序

47、（子程序及其调用管理程序等）其调用管理程序等）其调用管理程序等）其调用管理程序等）第四节第四节 可编程控制器的基本可编程控制器的基本工作原理工作原理一、一、PLCPLC的扫描工作方式的扫描工作方式1 1、原因：、原因：1 1）PLCPLC在运行时需要处理许多操作；在运行时需要处理许多操作；2 2）PLCPLC的的CPUCPU却不能同时执行多个操作，每一刻只能却不能同时执行多个操作，每一刻只能执行一个操作。执行一个操作。2 2、解决方法：采用分时操作即、解决方法：采用分时操作即扫描扫描扫描扫描的工作方式的工作方式 由于由于CPUCPU的运算速度很高，从宏观上而言似乎的运算速度很高，从宏观上而言似

48、乎所有的操作都是及时、迅速地完成的。所有的操作都是及时、迅速地完成的。3 3、PLCPLC的一个扫描过程包含五个阶段的一个扫描过程包含五个阶段 1 1）内部处理内部处理内部处理内部处理：检查：检查CPUCPU等内部硬件是否正常，等内部硬件是否正常，对监对监视定时器复位，其它内部处理。视定时器复位，其它内部处理。2 2）通信服务通信服务通信服务通信服务：与其它智能装置：与其它智能装置（编程器、计算机）通信。如：响（编程器、计算机）通信。如：响应编程器键入的命令，更新编程器应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。的显示内容。3 3）输入采样输入采样输入采样输入采样 以扫描方式按顺序采样所有输以扫

49、描方式按顺序采样所有输入端的状态，并存入输入映象寄存入端的状态，并存入输入映象寄存器中。（输入寄存器被刷新）。器中。（输入寄存器被刷新）。4 4）程序执行程序执行程序执行程序执行 PLC PLC梯形图程序扫描原则：先梯形图程序扫描原则：先左后右、先上后下的步序，逐句扫左后右、先上后下的步序，逐句扫描。并将结果存入相应的寄存器。描。并将结果存入相应的寄存器。5 5 5 5）输出刷新）输出刷新）输出刷新）输出刷新：输出状态寄存器：输出状态寄存器（Y Y）中的内容转存到输出锁存器）中的内容转存到输出锁存器输出，驱动外部负载。输出，驱动外部负载。扫描周期：整个过程扫描一次所需的时间。扫描周期：整个过程

50、扫描一次所需的时间。扫描周期扫描周期扫描周期扫描周期：与：与CPUCPU时钟频率、指令类型（扫描速时钟频率、指令类型（扫描速 度）、程序长短有关。度）、程序长短有关。扫描周期是扫描周期是扫描周期是扫描周期是PLCPLCPLCPLC一个很重要的指标一个很重要的指标一个很重要的指标一个很重要的指标 一般小型一般小型一般小型一般小型PLCPLCPLCPLC的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。注：注：注：注：当当PLCPLC处于处于STOPSTOP状态时，只完成内部处理和通信状态时，只完成内部处理和通信服务工作