1、兩種梯形圖的繼電器符號圖對照兩種梯形圖的繼電器符號圖對照 梯形圖梯形圖（Ladder diagram）編程語言編程語言是一種是一種圖形語言圖形語言 , ,類似于類似于繼繼電器控制線路圖電器控制線路圖的的一種編程語言一種編程語言，它，它面向面向控制過程，控制過程，直觀易懂直觀易懂，是是PLCPLC編程語言中應用編程語言中應用最多的一種語言。最多的一種語言。 物理繼電器物理繼電器 PLC繼電器繼電器常開常開常閉常閉 觸觸 點點線線 圈圈(1)(1)名詞解釋名詞解釋軟繼電器軟繼電器 PC PC的繼電器的繼電器不是不是物理物理的的電器電器，它是，它是PCPC內(nèi)部的內(nèi)部的寄存器位寄存器位，因，因為它具有

2、與物理繼電器為它具有與物理繼電器相似的功能相似的功能，常稱之為，常稱之為“軟繼電器軟繼電器”。 PLCPLC每一個繼電器每一個繼電器都對應著內(nèi)部的都對應著內(nèi)部的一個寄存器位一個寄存器位，該位為，該位為“1”“1”態(tài)態(tài)時，相當于時，相當于繼電器接通繼電器接通；為為“0”“0”態(tài)時態(tài)時，則相當于，則相當于繼繼電器斷開。電器斷開。常閉觸點線圈常開觸點說明：說明：000000100001000PLC控制控制00001SB2KMKM繼電器繼電器 控控 制制SB1線圈線圈線圈線圈常開觸點常開觸點常開觸點常開觸點常閉觸點常閉觸點常閉觸點常閉觸點(2)(2)兩種控制的梯形圖比較兩種控制的梯形圖比較物理繼電器物

3、理繼電器繼電器需硬接線連接繼電器需硬接線連接觸點個數(shù)有限觸點個數(shù)有限PLCPLC繼電器繼電器繼電器用程序軟連接繼電器用程序軟連接觸點個數(shù)無限觸點個數(shù)無限繼電器的接線改變繼電器的接線改變控制功能改變控制功能改變PLCPLC的用戶程序改變的用戶程序改變 控制功能改變控制功能改變 (3) (3) 兩種控制中繼電器的區(qū)別兩種控制中繼電器的區(qū)別用用PLCPLC控制控制外部接線不變，改變用戶程序。外部接線不變，改變用戶程序。用繼電器控制用繼電器控制要改變控制電路的實際接線。要改變控制電路的實際接線。KMQFUKR M 3 SB1SB2KMKHKM 繼電器控制接線繼電器控制接線 PLC PLC控制外部接線控

4、制外部接線輸入設輸入設備備PLCSB1SB2KRKM輸出設輸出設備備 欲改變控制功能：欲改變控制功能：主電路主電路 相同相同例如例如1 1可編程控制器工作過程特點及主要性能指標可編程控制器工作過程特點及主要性能指標 當當PLCPLC運行時，需要進行眾多的操作，運行時，需要進行眾多的操作，而PLCPLC的的CPUCPU不可不可能同時能同時去執(zhí)行多個操作，去執(zhí)行多個操作， 每一刻每一刻只能只能執(zhí)行一個操作。執(zhí)行一個操作。 解決的辦法：解決的辦法：采用采用分時操作分時操作原理原理 掃描工作方式：掃描工作方式：由于由于CPUCPU的的運算處理速度運算處理速度很快，所以很快，所以從從宏觀上宏觀上來看，來

5、看，PLCPLC外部出現(xiàn)外部出現(xiàn)的的結(jié)果似乎結(jié)果似乎是是同時完成的同時完成的，這種這種分時操作分時操作的方法稱為的方法稱為 1.1 1.1 循環(huán)掃描工作方式循環(huán)掃描工作方式 PLC PLC采用采用“順序掃描、不斷循環(huán)順序掃描、不斷循環(huán)”工作方式，這個過程可分工作方式，這個過程可分輸入采樣，程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段輸入采樣，程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，整個過程掃描整個過程掃描并并執(zhí)執(zhí)行一次所需行一次所需的的時間時間稱為稱為掃描周期。掃描周期。 1.2 PLC 1.2 PLC的工作過程分自診斷、與編程器或計算機等通信、的工作過程分自診斷、與編程器或計算機等通信、輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新五個階

6、段。輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新五個階段。 0000201000000010000201000 1.2 PLC 1.2 PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的功能掃描工作各環(huán)節(jié)的功能 PLC PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。上電后，首先檢查硬件是否正常。 按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。對輸入的數(shù)據(jù)進行處理，對輸入的數(shù)據(jù)進行處理， 將結(jié)果存入元件映象寄存器。將結(jié)果存入元件映象寄存器。 計算掃描周期。計算掃描周期。若正常，則進行下一步；若不正常，則報警并作處理。若正常，則進行下一步；若不正常，則報警并作處理。母線母線 I/O I/O刷新階段刷新階段 外設端口服

7、務外設端口服務讀輸入點的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。讀輸入點的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。將元件映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點。將元件映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點。訪問外設端口連接的外部設備。訪問外設端口連接的外部設備。4. PLC4. PLC執(zhí)行用戶程序的特點執(zhí)行用戶程序的特點 按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序 執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于：執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于：輸入映像寄存器輸入映像寄存器元件映像寄存器元件映像寄存器 輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù)輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù)元件映像寄存器：在一

8、個掃描周期中可讀可寫元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變 每個掃描周期每個掃描周期I/OI/O刷新階段刷新階段集中集中讀入讀入/ /讀出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)讀讀讀讀讀讀寫寫寫寫 執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新010010100000000 00001 01000輸輸入入端端子子輸輸入入電電路路用戶輸入設備用戶輸入設備輸入映像寄存器輸入映像寄存器輸輸出出電電路路輸輸出出端端子子元件映像寄存器元件映像寄存器輸出鎖存器輸出鎖存器 用戶輸出設備用戶輸出設備從輸入端子到輸

9、出端子的信號傳遞過程從輸入端子到輸出端子的信號傳遞過程(3)PC(3)PC的循環(huán)掃描工作過程（信號傳遞過程）的循環(huán)掃描工作過程（信號傳遞過程）3. PLC3. PLC控制的原理控制的原理 等效電路圖等效電路圖SB1SB2ST公共端公共端公共端公共端輸入部分輸入部分輸出端子輸出端子輸入端子輸入端子用戶程序用戶程序輸出部分輸出部分主電路主電路KMFUKH M 3 QKM01000PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM0000100002PLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMKM線圈通電線圈

10、通電SB1閉合閉合00000 閉閉合合接點閉合接點閉合KMFUKH M 3 QKM通電通電KM通電通電觸點閉合觸點閉合電動機轉(zhuǎn)電動機轉(zhuǎn)觸點閉合觸點閉合PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMKM線圈斷電線圈斷電00001 斷斷開開接點斷開接點斷開KMFUKH M 3 QKM通電通電KM斷電斷電觸點斷開觸點斷開電動停轉(zhuǎn)電動停轉(zhuǎn)觸點斷開觸點斷開PLCCOM000000000000001000020000001000

11、000010000201000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMSB2閉合閉合1.31.3掃描周期和掃描周期和I/OI/O滯后時間滯后時間 I/O I/O滯后時間又稱為滯后時間又稱為系統(tǒng)響應時間系統(tǒng)響應時間，是指，是指PLCPLC外部輸外部輸入信號發(fā)生變化的時刻起至它控制的有關外部輸出信入信號發(fā)生變化的時刻起至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的間隔。號發(fā)生變化的時刻之間的間隔。 PLC PLC在運行工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次掃描操作所需要的在運行工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次掃描操作所需要的時間稱為掃描周期。其

12、典型值為時間稱為掃描周期。其典型值為1-100ms1-100ms。 1. 1. 產(chǎn)生產(chǎn)生I/OI/O滯后現(xiàn)象的原因滯后現(xiàn)象的原因（1 1） 由于由于PLCPLC采用循環(huán)掃描的工作方式。采用循環(huán)掃描的工作方式。 PLC PLC只在每個掃描周期的只在每個掃描周期的I/OI/O刷新階段集中輸入刷新階段集中輸入/ /輸出，導致輸輸出，導致輸出信號相對輸入信號滯后。出信號相對輸入信號滯后。（2 2） 輸入濾波器對信號的延遲作用。輸入濾波器對信號的延遲作用。濾波器時間常數(shù)越大，對輸入信號的延遲作用越強。濾波器時間常數(shù)越大，對輸入信號的延遲作用越強。有的有的PLCPLC其輸入電路濾波器的時間常數(shù)可以調(diào)整。其

13、輸入電路濾波器的時間常數(shù)可以調(diào)整。輸出輸出ONON延時。延時。（3 3） 輸出繼電器的動作延遲（繼電器輸出型輸出繼電器的動作延遲（繼電器輸出型PLCPLC）。）。從輸出鎖存器從輸出鎖存器ONON、到輸出觸點、到輸出觸點ONON經(jīng)歷一定時間經(jīng)歷一定時間（4 4）用戶程序的長短及語句編排。）用戶程序的長短及語句編排。要求有較快響應的場合要求有較快響應的場合最好不要使用繼電器輸出型最好不要使用繼電器輸出型PLCPLC。I/OI/O滯后現(xiàn)象，對慢速控制系統(tǒng)影響不大。滯后現(xiàn)象，對慢速控制系統(tǒng)影響不大。要求快速響應的場合，需要解決要求快速響應的場合，需要解決I/OI/O速度問題。速度問題。2. I/O2.

14、 I/O響應時間的估算響應時間的估算以以2020點的繼電器輸出型點的繼電器輸出型CPM1ACPM1A為例。為例。設輸入設輸入ONON延時為延時為8 8毫秒毫秒公共處理和公共處理和I/OI/O刷新時間為刷新時間為2 2毫秒毫秒執(zhí)行用戶程序時間為執(zhí)行用戶程序時間為1414毫秒毫秒輸出輸出ONON延時為延時為1515毫秒毫秒輸入狀態(tài)經(jīng)過一個掃描周期后在輸出得到響應輸入狀態(tài)經(jīng)過一個掃描周期后在輸出得到響應 最小最小I/OI/O響應時間響應時間輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個掃描周期后在輸出得到響應輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個掃描周期后在輸出得到響應 最大最大I/OI/O響應時間響應時間最小最小I/OI/O響應時間的計算響應時間的

15、計算最小最小I/O響應時間響應時間 = 輸入輸入ON延時延時 + （公共處理公共處理 + I/O刷新時間刷新時間） + 執(zhí)行程序時間執(zhí)行程序時間 + 輸出輸出ON延時延時 = 8 + 2 + 14 + 15 = 39 ms輸入輸入觸點觸點輸入輸入濾波濾波輸出輸出鎖存鎖存輸出輸出觸點觸點刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 掃描周期掃描周期(Ts) 掃描周期掃描周期(Ts)輸入輸入ON延時延時輸出輸出ON延時延時I/O響應時間響應時間輸入輸入ON延時延時最大最大I/O響應時間響應時間 = 輸入輸入ON延時延時+ (公共處理公共處理+ I/O刷新刷新+執(zhí)行程序執(zhí)行程序

16、)2 + 輸出輸出ON延時延時 = 8 +（2 +14） 2 + 15 = 55 ms。 最大最大I/OI/O響應時間的計算響應時間的計算輸入輸入觸點觸點輸入輸入濾波濾波輸出輸出鎖存鎖存輸出輸出ON延時延時輸出輸出觸點觸點I/O響應時間響應時間刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他掃描周期掃描周期(Ts) 掃描周期掃描周期(Ts)刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他掃描周期掃描周期(Ts)程序語句安排對程序語句安排對I/OI/O響應時間的影響舉例響應時間的影響舉例200000000001000200002000001001PLCPLCSBKM10000000000010

17、01010010100001000COMCOMCOMCOMKM2當當SBSB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設第一個掃描周期閉合，經(jīng)過輸入濾波，設第一個掃描周期I/OI/O刷新時刷新時 0000000000的映像寄存器的映像寄存器ONON。第一個掃描周期結(jié)束時，第一個掃描周期結(jié)束時，0100001000為為OFFOFF。0100001000只能在第二個掃描周期結(jié)束后才能只能在第二個掃描周期結(jié)束后才能ONON。000002000020000010002000001001當當SBSB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設第一個掃描周期閉合，經(jīng)過輸入濾波，設第一個掃描周期 0000000000的映的映像寄存器像寄存器 ONON

18、。01000 01000 在第一個掃描周期結(jié)束后就能在第一個掃描周期結(jié)束后就能ON ON 。如果將梯形圖的第一與第二梯級交換，如下圖：如果將梯形圖的第一與第二梯級交換，如下圖：顯然，程序語句的安排對顯然，程序語句的安排對I/OI/O響應的影響很大響應的影響很大 。PLCPLCSBKM1000000000001001010010100001000COMCOMCOMCOMKM23 3、PLCPLC的掃描時間計算的掃描時間計算1 1 上電后初始處理上電后初始處理2 2 共同處理時間：共同處理時間：程序自檢。程序自檢。 Tc=2.6ms Tc=2.6ms3 3 上位鏈接服務（上位鏈接服務（處理微機與處

19、理微機與PLCPLC的通訊的通訊）Tl Tl Tl = PLC Tl = PLC與微機構(gòu)成網(wǎng)絡與微機構(gòu)成網(wǎng)絡 08ms 08ms 4 4 運算處理運算處理TP : TP : 執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序 TP= TP= 平均速度平均速度X X指令條數(shù)指令條數(shù) Tl = PLC Tl = PLC與微機不構(gòu)成網(wǎng)絡與微機不構(gòu)成網(wǎng)絡 0ms0ms5 I/O5 I/O刷新刷新Tr = Tr = 主機與近程擴展機主機與近程擴展機： 輸入輸入 0.07ms/8 0.07ms/8個個輸出輸出 0.04ms/80.04ms/8個個遠程擴展機：以通道數(shù)計算，擴展機：以通道數(shù)計算，1.3ms+nX0.2ms6 6 外設

20、服務（外設服務（裝有外設時裝有外設時）To To=0.8ms To=0.8ms （T=Tc+Tl+Tp+Tr13ms)T=Tc+Tl+Tp+Tr13ms)To=0.06 To=0.06 T T（T=Tc+Tl+Tp+Tr 13ms)T=Tc+Tl+Tp+Tr 13ms)7 7、共同處理、上位鏈接服務、外設服務、運算處理、共同處理、上位鏈接服務、外設服務、運算處理、I/OI/O刷新時間構(gòu)成了刷新時間構(gòu)成了PLCPLC的掃描時間的掃描時間TsTsPLCPLC的掃描時間的掃描時間 Ts=Tc+Tl+To+Tp+Tr Ts=Tc+Tl+To+Tp+Tr有關結(jié)論有關結(jié)論 1 1、PLCPLC的掃描周期和

21、用戶程序的長短與系統(tǒng)構(gòu)成有關，的掃描周期和用戶程序的長短與系統(tǒng)構(gòu)成有關，用用戶程序越短、系統(tǒng)構(gòu)成越簡單，掃描周期越短。戶程序越短、系統(tǒng)構(gòu)成越簡單，掃描周期越短。 2 2、PLCPLC的掃描周期一般在的掃描周期一般在10ms10ms級，級，這樣普通輸入點的信號這樣普通輸入點的信號頻率應不大于頻率應不大于50HZ50HZ（在使用時一般在（在使用時一般在10HZ10HZ以下）。以下）。例例 1 1 某某C200HC200H型型PLCPLC系統(tǒng)，由系統(tǒng)，由主機和遠程擴展機主機和遠程擴展機構(gòu)成。主機上裝有構(gòu)成。主機上裝有3 3個個1616點輸入點輸入模塊，模塊，2 2個個1212點輸出點輸出模塊。模塊。遠程擴展機遠程擴展機上裝有上裝有3 3個個1616點輸入模塊，一個點輸入模塊，一個1212點輸出點輸出模塊。程序有模塊。程