1、PLC軟硬件基礎知識主講人：張曉東PLC的分類（按功能分） 具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機系統 具有低檔PLCPLC功能外，具有較強的模擬量輸入/ /輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/OI/O、子程序、通信聯網等功能。有些還增設中斷、PIDPID控制等功能 具有中檔機功能外，增加帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數運算、制表及表格傳送等。高檔PLCPLC機具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制或構成分布式

2、網絡控制系統，實現工廠自動化。PLC的分類（按規模分）輸入輸出的總路數，又稱為I/OI/O點數，是表征PLCPLC控制規模的重要參數。因此，按控制規模對PLCPLC分類時，可分為：1.1.小型PLCPLC：I/OI/O點數較少，在256256點以下的PLCPLC。2.2.中型PLCPLC：I/OI/O點數較多，在256256點以上、20482048點以下的PLCPLC。3.3.大型PLCPLC：I/OI/O點數較多，在20482048點以上的PLCPLC。但大中小型PLCPLC的劃分并無嚴格的界限，PLCPLC的I/OI/O點數可以依據需要靈活配置。PLC的分類（按結構分）可分為單體式、模塊式

3、、組合式可分為單體式、模塊式、組合式 電源單元DIN導軌CPU單元模塊式PLC的分類（按結構分） 組合式組合式PLCPLC是由一些標準模塊單元組成，采用總線結構，是由一些標準模塊單元組成，采用總線結構，不同功能的模塊（如不同功能的模塊（如CPUCPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等）通過總線連接起來。塊等）通過總線連接起來。 組合式組合式PLCPLC的特點是可以根據功能需要靈活配置，構成具的特點是可以根據功能需要靈活配置，構成具有不同功能和不同控制規模的有不同功能和不同控制規模的PLCPLC，多用于大型和中型，多用于大型和中型PLCPLC。 3 3）疊裝式P

4、LC PLC 還有一些PLCPLC將整體式和模塊式的特點結合起來。 疊裝式PLCPLC其CPUCPU、電源、I/OI/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統可以靈活配置，還可做得體積小巧。PLCPLC的分類的分類（按產地分）（按產地分）1 1）微型機）微型機OMRON公司的公司的SP系列系列PLC圖片2 2）小型機）小型機OMRON公司的公司的CPM1A、CQM系列系列松下公司的松下公司的FP1系列系列3 3）中型機）中型機西門子公司的西門子公司的S7-3004 4）大型機）大型機OMRON公司的公司的C1000H松下公司的松下公司的

5、FP3COMCOMRONRON公司的公司的2000H2000H5 5）超大型機）超大型機 美國美國GEGE公司的公司的90709070機，其點數可達機，其點數可達2400024000點，另外還點，另外還有有80008000路的模擬量。路的模擬量。3入3出 就全世界自動化市場的過去、現在和可以預見的未來而言，就全世界自動化市場的過去、現在和可以預見的未來而言，PLCPLC仍然處于一種核心地位。在最近出現在美國、歐洲和國內仍然處于一種核心地位。在最近出現在美國、歐洲和國內有關探討有關探討PLCPLC發展的論文中，這個結論是眾口一詞的，盡管對發展的論文中，這個結論是眾口一詞的，盡管對PLCPLC的未

6、來發展有著許多不同的意見。的未來發展有著許多不同的意見。 近年來近年來PLCPLC的市場銷售一直堅挺；的市場銷售一直堅挺；DCSDCS控制有了引人注目的控制有了引人注目的進展，但畢竟只能對高端的進展，但畢竟只能對高端的PLCPLC產品形成競爭；小型、超小型產品形成競爭；小型、超小型PLCPLC的發展勢頭令人刮目相看；的發展勢頭令人刮目相看；PLCPLC和和DCSDCS控制在今后可能相互控制在今后可能相互融合。融合。 PLC 硬件系統結構圖硬件系統結構圖電電 源源I/O擴擴展展單單元元輸入設備輸入設備輸出設備輸出設備輸輸出出接接口口外外部部設設備備接接口口輸輸入入接接口口I/O擴擴展展接接口口主

7、機主機PLC編程器編程器打印機打印機磁帶機磁帶機計計算機算機掃描儀掃描儀CPU存儲器存儲器用戶用戶程序程序系統系統程序程序數數據據按鈕按鈕行程行程開關開關觸點觸點PLCPLC的內部資源與基本功能的內部資源與基本功能1、邏輯控制功能2、定時控制功能3、計數控制功能4、數據處理功能5、監控功能6、斷電記憶功能7、故障診斷功能8、聯網通信功能1 1 邏輯控制功能邏輯控制功能 PLC PLC 可軟件實現邏輯控制功能，用以取代可軟件實現邏輯控制功能，用以取代電路連接的繼電器控制系統，實現邏輯控電路連接的繼電器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。制和順序控制。 在單機控制、多機群控和自動生產線控在單機控制、

8、多機群控和自動生產線控制方面都有很多成功的應用實例。制方面都有很多成功的應用實例。 例如：機床電氣控制、起重機、皮帶運例如：機床電氣控制、起重機、皮帶運輸機和包裝機械的控制、注塑機控制、電輸機和包裝機械的控制、注塑機控制、電梯控制、飲料灌裝生產線、汽車、化工、梯控制、飲料灌裝生產線、汽車、化工、造紙、軋鋼自動生產線控制等。造紙、軋鋼自動生產線控制等。 2 2 定時控制功能定時控制功能 PLC PLC中有許多可供用戶使用的定時器，功能類似于繼電器中有許多可供用戶使用的定時器，功能類似于繼電器電路中的時間繼電器。電路中的時間繼電器。 定時器的設定值定時器的設定值( (定時時間定時時間) )可以在編

9、程時設定，也可以可以在編程時設定，也可以在運動過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。在運動過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。 同時同時PLCPLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準確實時控制。還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準確實時控制。 3 3 計數控制功能計數控制功能 PLCPLC為用戶提供許多計數器，計數器計數到某一數值時，為用戶提供許多計數器，計數器計數到某一數值時，產生一個狀態信號產生一個狀態信號( (計數值到計數值到) )，利用該狀態信號可實現對某個，利用該狀態信號可實現對某個操作的計數控制。操作的計數控制。 計數器的設定值可以在編程時設定，也可計數器的設定值可以在編程時設定，也可

10、以在運行過程中根據需要進行修改。以在運行過程中根據需要進行修改。傳感器傳感器旋轉編碼器旋轉編碼器變頻器等變頻器等計數輸入計數輸入輸入復位輸入復位0000000001000024 4 數據處理功能數據處理功能 PLC PLC一般都具有數據處理功能，可以實現算術運算、數據比較、數據傳一般都具有數據處理功能，可以實現算術運算、數據比較、數據傳送、數據移位、數制轉換譯碼編碼等操作。送、數據移位、數制轉換譯碼編碼等操作。中、大型中、大型PLCPLC數據處理功能數據處理功能更加更加齊全，可完成開方、齊全，可完成開方、PIDPID運算、浮點運算等操作，還可以和運算、浮點運算等操作，還可以和CRTCRT、打印

11、機相打印機相聯，實現程序、數據的顯示和打印。聯，實現程序、數據的顯示和打印。5 5 監控功能監控功能 PLC PLC設置了較強的監控功能。設置了較強的監控功能。 利用編程器或監視器，操作人員可以對利用編程器或監視器，操作人員可以對PLCPLC有關部分的有關部分的運行狀態進行監視。運行狀態進行監視。 利用編程器，可以調整定時器、計數器的設定值和當前利用編程器，可以調整定時器、計數器的設定值和當前值，并可以根據需要改變值，并可以根據需要改變PLCPLC內部邏輯信號的狀態及數據區內部邏輯信號的狀態及數據區的數據內容，為調整和維護提供了極大的方便。的數據內容，為調整和維護提供了極大的方便。6 6 斷電

12、記憶功能斷電記憶功能 PLC PLC內部的部分存儲器所使用的內部的部分存儲器所使用的RAMRAM設置了停電保持器設置了停電保持器件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲器中的信息件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲器中的信息能夠長期保存。能夠長期保存。 利用某些記憶指令，可以對工作狀態進行記憶，以保利用某些記憶指令，可以對工作狀態進行記憶，以保持持PLCPLC斷電后的數據內容不變。斷電后的數據內容不變。 PLCPLC電源恢復后，可以在原工作基礎上繼續工作。電源恢復后，可以在原工作基礎上繼續工作。7 7 故障診斷功能故障診斷功能 PLC PLC可以對系統構成、某些硬件狀態、指令的合法性等可以

13、對系統構成、某些硬件狀態、指令的合法性等進行自診斷，發現異常情況，發出報警并顯示錯誤類型，進行自診斷，發現異常情況，發出報警并顯示錯誤類型，如屬嚴重錯誤則自動中止運行。如屬嚴重錯誤則自動中止運行。 PLCPLC的故障自診斷功能，大大提高了的故障自診斷功能，大大提高了PLCPLC控制系統的安全控制系統的安全和可維護性。和可維護性。8 8 聯網通信功能聯網通信功能 隨著被控對象規模的擴大和結構的復雜化，往往需要多隨著被控對象規模的擴大和結構的復雜化，往往需要多臺臺 PLC PLC 或或 PLC PLC 與其它控制設備協調工作，互相之間必須與其它控制設備協調工作，互相之間必須實現信息共享，實現信息共

14、享，PLC PLC 聯網通訊功能的需求越來越多。聯網通訊功能的需求越來越多。PLCPLC與其他工業控制系統的比較與其他工業控制系統的比較 PLC與繼電器控制系統比較與繼電器控制系統比較 繼電器控制采用硬接線方式裝配而繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的功能。成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改變程序并改動少量控制只要改變程序并改動少量的接線端子，就可適應生產工藝的的接線端子，就可適應生產工藝的改變。改變。從適應性、可靠性及設計、安裝、從適應性、可靠性及設計、安裝、維護等各方面進行比較。傳統的繼維護等各方面進行比較。傳統的繼電器控制大多數將被電器控制大多數將被PLC所取代。所取代

15、。 與工業計算機比較與工業計算機比較工業控制機控制要求開發人員具有工業控制機控制要求開發人員具有較高的計算機專業知識和微機軟件較高的計算機專業知識和微機軟件編程的能力。編程的能力。PLC采用了采用面向控制過程、面采用了采用面向控制過程、面向問題的向問題的“自然語言自然語言”進行編程，進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用使用 ，便于推廣應用。，便于推廣應用。PLC是專為工業現場應用而設計的，是專為工業現場應用而設計的，具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。在模型復雜、計算量大且較難、實在模型復雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環境中，工業控制時性要求較高的環

16、境中，工業控制機則更能發揮其專長。機則更能發揮其專長。PLC的輸入、輸出接口：的輸入、輸出接口： 采用光電隔離，實現了采用光電隔離，實現了PLC的內部電路與外部電路的的內部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾，提高了系統的安全。電氣隔離，減小了電磁干擾，提高了系統的安全。 2)輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉換成可以驅輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉換成可以驅動外部執行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器動外部執行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。 1) 輸入接口作用：將按鈕、行程開關或傳

17、感器等產生的信輸入接口作用：將按鈕、行程開關或傳感器等產生的信號，轉換成數字信號送入主機。號，轉換成數字信號送入主機。各種接口、高功能模塊：各種接口、高功能模塊：小型機：有接口可擴展。小型機：有接口可擴展。 輸入電路濾波時間，它由輸入電路濾波時間，它由RC濾波電路的時間常數決定。濾波電路的時間常數決定。改變時間常數可調整輸入延遲時間。改變時間常數可調整輸入延遲時間。 輸出電路的滯后時間，它與輸出電路的輸出方式有關。繼輸出電路的滯后時間，它與輸出電路的輸出方式有關。繼電器輸出方式的滯后時間為電器輸出方式的滯后時間為10ms左右；雙向晶閘管輸出方式，左右；雙向晶閘管輸出方式，在接通負載時滯后時間約為在接通負載時滯后時間約為1ms，切斷負載時滯后時間小于，切斷負載時滯后時間小于10ms；晶體管輸出方式的滯后時間小于；晶體管輸出方式的滯后時間小于1ms PLC循環掃描的工作方式循環掃描的工作方式 PLC對輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式對輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式 用戶程序中語句的安排用戶程序中語句的安排PLC編程入門編程入門梯形圖和助記符梯形圖和助記符梯形圖編程方便，但必須配置高級編程器才能輸入。梯形圖編程方便，但必須配置高級編程器才能輸入。助記符語言只要簡易編程器就可輸入，但不直