可编程逻辑控制器(PLC).ppt

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1、可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(PLC)训练训练生技部黄明新生技部1可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(PLC)训练课程训练课程一PLC简介二PLC构成及工作原理三PLC的软件系统四PLC的软元件介绍五PLC的编程指令基本介绍生技部2一一 PLC简介简介生技部3PLC简介 可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称（PLC），是在继电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。生技部4v定义：国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草

2、案中对可编程控制器定义如下：“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辑运算、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，易于扩充其功能的原则设计”。生技部5vPLC的产生的产生1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GM）的要求研制成第一台可编程序控制器。产生背景：1）继电控制系统的缺点：通用性和灵活通用性和灵活性差、可靠性低性差、可靠性低。继电器控制系统体积大、耗电多、可

3、靠性低、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、价格便宜生技部62）1968年，美国通用汽车公司（GM公司）为适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取代继电接触器控制装置。拟订了十项公开招标的技术要求：编程方便，可现场修改程序；维修方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制盘；数据可直接送入管理计算机；成本可与继电器控制盘竞争；输入可为市电；输出可为市电，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器等；扩展时原系统改变最少；用户存储器大于4KB。生技部7vPLC的发展的发展1)70年代初期

4、：可编程序控制器仅具有逻辑运算、定时、计数等一些功能。2）70年代中期：70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，PLC还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。3）80年代以后：随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速发展。PLC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。4）近年来PLC发展迅速 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技术支柱（PLC技术、机器人、CAD/CAM）之一。生技部8PL

5、C的分类（1）按IO点数分类；IO点数在256以下为微型PLC；IO点九在2561024为中型PLC；IO点数大于1024为大型PLC；IO点数在4000以上为超大型PLC。以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限不是固定不变的。生技部9（2）按结构形式分类1.整体式PLC：又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。2.模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。

6、生技部10整体式生技部11模块式电源模块CPU模块IO模块底 板生技部12PLC的优点可靠性高(平均无故障时间3-5万小时）编程简单通用性强体积小、结构紧凑、安装、维护方便PLC的缺点各公司的PLC编程语言互不兼容。生技部13PLCPLC的主要生产厂家的主要生产厂家v欧洲：西门子（Siemens）；法国的TE（Telemecanique）公司v美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric）公司v日本：三菱电机（Mitsubishi Electric）、欧姆龙（OMRON）、富士(FUJI)、基恩士(KEYENCE)、松下(PANASONIC)v台湾：台达(D

7、ELTA)v韩国:LG生技部14三菱部分PLC图片(工厂使用)生技部15三菱部分PLC图片(工厂使用)生技部16松下部分PLC图片(工厂使用)生技部17三菱和台达部分PLC图片(工厂使用)生技部18OMRON和KEYENCE部分PLC图片(工厂使用)生技部19LG、富士和西门子部分PLC图片(工厂使用)生技部20二二 PLC构成及工作原理构成及工作原理生技部21PLC硬件组成示意图 PLC中央处理器中央处理器存储器存储器输入输出单元输入输出单元电源电源编程设备编程设备生技部22PLC结构框图生技部23中央处理器(CPU)n中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在

8、一个芯片上。nCPU的主要功能：u从存储器中读取指令u执行指令u顺序取指令u处理中断生技部24存储器v只读存储器ROM：存放监控程序和用户已调存放监控程序和用户已调试好的程序试好的程序v随机存储器RAM：存储各种暂存数据、中间存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序结果、用户正调试的程序生技部25输入输出(I/O)单元采用光电隔离，实现了采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰的电气隔离，减小了电磁干扰v1)输入接口电路输入接口电路：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。v2)输出接口电路输出接口电路：将主机向外输

9、出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离v3)输出三种形式：输出三种形式：继电器-低速大功率可控硅-高速大功率晶体管-高速小功率生技部26外接实物图外接实物图按钮按钮传感器传感器行程开关行程开关接触器接触器发光管发光管指示灯指示灯蜂鳴器蜂鳴器电磁阀电磁阀生技部27输入接口电路输入接口电路l开关量输入接口直流输入单元交流输入单元交直流输入单元l作用：把现场的开关量信号变成内部处理的标准信号生技部28直流输入电路图PLC输入端,开关类元件工作电流流向生技部29交流输入电路图上上“”下下“”下下“”上上“”生技部30输入接口电路l

10、模拟量输入接口电压信号电流信号l作用：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合内部处理的由若干位二进制数字表示的信号生技部31模拟量输入接口的内部电路框图锁锁存存器器光电光电隔离隔离总线总线逻辑逻辑多路多路转换转换开关开关现场现场装置装置现场现场装置装置滤波滤波电平电平转换转换滤波滤波电平电平转换转换数数据据总总路路线线生技部32输出接口电路l开关量输出接口开关量输出接口1)继电器型2)晶体管型3)可控硅型作用：把内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号l模拟量输出接口模拟量输出接口作用：将PLC运算处理后的数字量信号转换为模拟量输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求生技部33继电

11、器型内部电路晶体管型内部电路可控硅型内部电路输出接口电路生技部34电源v交流直流v后备电池（锂）供用户存贮器（数据）开关电源开关电源开关电源开关电源供PLC供外部（DC24V）生技部35外部设备v编程器v其他外部设备生技部36编程器液晶显示屏液晶显示屏模式键模式键指令参数键指令参数键控制键控制键生技部37其他外部设备COM2COM3COM1生技部38PLC工作原理一、工作方式一、工作方式 周期循环扫描周期循环扫描二二、工工作作过过程程自自诊诊断断、输输入入采采样样、程程序序扫扫描、输出刷新几个外阶段。描、输出刷新几个外阶段。三、扫描周期三、扫描周期 T T=自自检检时时间间+读读入入一一点点时

12、时间间输输入入点点数数+程程序步数序步数运算速度运算速度+输出一点时间输出一点时间输出点数。输出点数。生技部39PLC工作原理生技部40三PLC的软件系统生技部41PLC软件系统组成软件系统组成系统监控程序系统监控程序 运行管理运行管理 生成用户元件生成用户元件系统内部自检系统内部自检管理程序管理程序 解释程序解释程序标准程序模块、系统调用标准程序模块、系统调用用户程序用户程序自动化系统控制程序自动化系统控制程序数据表格数据表格软件系统软件系统生技部42PLC的软件1系统软件系统软件v管理程序v解释程序v程序块2应用软件应用软件应用软件也叫用户软件，是用户为达到某种控制目的，采用专用编程语言自

13、住编制的程序生技部43应用软件常用的编程语言l梯形图编程（梯形图编程（LD）采用继电器电气工程原理逻辑图，各种软元件被表示为触点和线圈，图形上各个触点和线圈之间的电路连接关系就是它们的控制逻辑关系l指令列表编程（指令列表编程（IL）所有的逻辑和运算都使用指令和操作数的方式输入l顺序功能图编程（顺序功能图编程（SFC）顺序功能图是根据机械设备的流程或者工序，将控制分成了多个步和步到步之间转换的一种语言。一个标准的顺序功能图由初始步、一般步、步间的转换条件、跳转和重置组成、每一步就是机械设备的一个处理工序，一个步中可以有内置梯形图，也就是这一步需要完成的处理工序。生技部44v指令软元件指令说明LD

14、X0/装载输入点X0的值作为当前能流点的值ORX1/装载输入点X1的值，和当前能流点的值进行或运/算后作为当前能流点的值ANDX2/装载输入点X2的值，和当前能流点的值进行或运/算后作为当前能流点的值OUTY0/根据当前能流点的值，确定输出点的值生技部45梯形图u梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言相互关系表示控制关系的编程语言,是从继电器图是从继电器图演变过来的演变过来的继继电电器器图图形形符符号号梯梯形形图图图图形形符符号号生技部46指令表v指令表也叫做语句表v助记符助记符操作数操作数生技部47PLC数据结构

15、数据结构v十进制数（十进制数（DEC:DECimalDEC:DECimal number number），），常用于：常用于：定时器/计数器的设定值；辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）、状态（S）等软元件的地址号；应用指令的数值型操作数及指令动作常数（K）。v十六进制数（十六进制数（HEX:HEXdecimalHEX:HEXdecimal number number）与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作数及指令动作常数（H）。生技部48v二进制数（二进制数（BIN:BINaryBIN:BINary number number）PLC内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件的

16、数值自动变换为十进制数或十六进制数。v八进制数（八进制数（OCT:OCTalOCT:OCTal number number）用于输入继电用于输入继电器和输出继电器的软元件编号。器和输出继电器的软元件编号。输入继电器用X00X07、X10X17、X20X27等八进制格式进行编号(三菱PLC)；输出继电器用Y00Y07、Y10Y17、Y20Y27等八进制格式进行编号(三菱PLC)。PLC数据结构数据结构生技部49vBCDBCD码（码（BCD:BINaryBCD:BINary Code Decimal Code Decimal）用二进制用二进制形式表示的十进制数，常采用形式表示的十进制数，常采用84

17、21BCD8421BCD码。码。常用BCD码编码开关将BCD码数据送入PLC；PLC常以BCD码格式将输出数据送数码显示器显示。v浮点数据（标绘值）浮点数据（标绘值）二进制浮点数常用于高精度浮点运算；十进制浮点数用于实施监视。PLC数据结构数据结构生技部50PLC的软元件介绍的软元件介绍生技部51软元件分类软元件分类u输入继电器输入继电器(如三菱如三菱PLC X开头开头)u输出继电器输出继电器(如三菱如三菱PLC Y开头开头)u辅助继电器辅助继电器(如三菱如三菱PLC M开头开头)u状态继电器状态继电器(如三菱如三菱PLC S开头开头)u计数器计数器(如三菱如三菱PLC C开头开头)u计时器计

18、时器(如三菱如三菱PLC T开头开头)u数据寄存器数据寄存器(如三菱如三菱PLC D开头开头)生技部52PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)l输入继电器（输入继电器（X X）在在PLCPLC内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电器，采用八进制编号，用无数个常开和常闭触点。器，采用八进制编号，用无数个常开和常闭触点。输入继电器不能用程序驱动输入继电器不能用程序驱动。生技部53l输出继电器（输出继电器（Y Y）输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外部输出触点（继电器触点、双向可控硅、晶体部

19、输出触点（继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之分，由程序驱动。管等输出元件）之分，由程序驱动。在在PLCPLC内部，外部输出触点与输出端子相连，向内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点。个常开型外部输出触点。输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编程时可随意使用。程时可随意使用。PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)生技部54l辅助继电器（辅助继电器（M M）由内部软元件的触点驱动由内部软元件的触点驱动,常开和常闭触点使用次数不限，常开和常闭触点使用

20、次数不限，但不能直接驱动外部负载但不能直接驱动外部负载,采用十进制编号。采用十进制编号。通用辅助继电器通用辅助继电器掉电保持辅助继电器掉电保持辅助继电器特殊辅助继电器特殊辅助继电器只能利用其触点的特殊辅助继电器只能利用其触点的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通过外设设定参数进行调整。PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)生技部55l状态继电器（状态继电器（S S）状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件，采状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件，采用十进制编号。与步进指令用十进制编号。与步进指令STL

21、STL配合使用；配合使用；状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可由状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可由外设设定。外设设定。PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)生技部56l定时器（定时器（T T）定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms1ms、10ms10ms和和100ms100ms时钟脉冲进行加计数，当达到用户时钟脉冲进行加计数，当达到用户设

22、定值时，触点动作。设定值时，触点动作。定时器可以用用户程序存储器内的常数定时器可以用用户程序存储器内的常数k k或或H H作为作为设定值，也可以用数据寄存器设定值，也可以用数据寄存器D D的内容作为设定的内容作为设定值。值。PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)生技部57加法计数器加法计数器设定值设定值K、H或或D触点动作触点动作TxTx时钟脉冲时钟脉冲驱动驱动T10K123X0T10Y1相等相等比较器比较器普通定时器的工作原理普通定时器的工作原理T10T10生技部58l计数器（计数器（C C）计数器可分为通用计数器和高速计数器。16位通用加计数器32位通用加/减计数器。高速计数器16位计数器

23、工作过程示意图位计数器工作过程示意图PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)生技部59l数据寄存器（数据寄存器（D D）通用数据寄存器通用数据寄存器,只要不写入其它数据，已写入只要不写入其它数据，已写入的数据不会变化。但是的数据不会变化。但是PLCPLC状态由运行状态由运行停止时，停止时，全部数据均清零。全部数据均清零。断电保持数据寄存器，只要不改写，原有数据不断电保持数据寄存器，只要不改写，原有数据不会丢失。会丢失。特殊数据寄存器特殊数据寄存器,这些数据寄存器供监视这些数据寄存器供监视PLCPLC中各中各种元件的运行方式用。种元件的运行方式用。文件寄存器。文件寄存器。PLC软元件软元件(逻辑元件逻辑元件)生技部60