1、 Date: 4/13/2022 Page: 1 第四章 PLC基礎知識第四章第四章 PLCPLC基礎知識基礎知識基本內容：基本內容： PLCPLC簡介、基本功能、特點、應用范圍、工作方式。簡介、基本功能、特點、應用范圍、工作方式。難點：難點： 工作方式、掃描時間。工作方式、掃描時間。 重點：重點： 定義、基本功能、工作方式。定義、基本功能、工作方式。 Date: 4/13/2022 Page: 2 第四章 PLC基礎知識第一節第一節 PLCPLC基礎知識基礎知識一、一、 PLCPLC的產生與歷史的產生與歷史二、二、 可編程控制器的定義可編程控制器的定義三、三、 PLCPLC的現狀及發展趨勢的

2、現狀及發展趨勢四、四、PLCPLC的特點的特點五五 、PLCPLC的基本功能的基本功能六、六、 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 Date: 4/13/2022 Page: 3 第四章 PLC基礎知識n 世界上第一臺世界上第一臺PLCPLC 19691969年由美國數字設備公司（年由美國數字設備公司（DECDEC）根據美國通用汽車根據美國通用汽車公司（公司（G GE E）的要求研制成功的要求研制成功。 n 背景：背景： 19681968年美國通用汽車公司（年美國通用汽車公司（G GE E），），為了適應汽車型號為了適應汽車型號的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現

3、小批量、多的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現小批量、多品種生產，希望能有一種新型工業控制器，它能做到盡可品種生產，希望能有一種新型工業控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換電器控制系統及接線，以降低成本，能減少重新設計和更換電器控制系統及接線，以降低成本，縮短周期?？s短周期。 Date: 4/13/2022 Page: 4 第四章 PLC基礎知識n 設計思想：設計思想： 吸取繼電器和計算機兩者的優點吸取繼電器和計算機兩者的優點 繼電器控制系統體積大、可靠性低、接線復雜、不繼電器控制系統體積大、可靠性低、接線復雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產工藝變化的適應易更改、查找和排除故障困

4、難，對生產工藝變化的適應性差，性差，但簡單易懂、價格便宜；但簡單易懂、價格便宜； 計算機計算機功能強大、靈活（可編程）、通用性好功能強大、靈活（可編程）、通用性好，但但編程困難；編程困難； 采用采用面向控制過程、面向問題的面向控制過程、面向問題的“自然語言自然語言”進行進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。（梯形編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。（梯形圖）圖） Date: 4/13/2022 Page: 5 第四章 PLC基礎知識7070年代初期：年代初期： 僅有邏輯運算、定時、計數等順序控制功能僅有邏輯運算、定時、計數等順序控制功能，只是用來取代傳統的繼電器控制只是用來取代傳

5、統的繼電器控制, ,通常稱為可編程邏輯控制通常稱為可編程邏輯控制器（器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller）7070年代中期：年代中期： 微處理器技術微處理器技術應用到應用到PLCPLC中，使中，使PLCPLC不僅具有不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術運算、數據傳送和數據處理等邏輯控制功能，還增加了算術運算、數據傳送和數據處理等功能功能 8080年代以后：年代以后：隨著隨著大規模、超大規模集成電路大規模、超大規模集成電路等微電子技術等微電子技術的迅速發展，的迅速發展，1616位和位和3232位微處理器應用于位微處

6、理器應用于PLCPLC中，使中，使PLCPLC得到得到迅速發展。迅速發展。PLCPLC不僅不僅控制功能增強控制功能增強，同時，同時可靠性提高可靠性提高，功耗、功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且更加靈活方便，而且具有具有通信和聯網、數據處理和圖象顯示通信和聯網、數據處理和圖象顯示等功能。等功能。 Date: 4/13/2022 Page: 6 第四章 PLC基礎知識n 近年來近年來PLCPLC發展迅速發展迅速 PLCPLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價格集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價格比高、高可靠性的特點，比高、高可靠

7、性的特點，已成為自動化工程的核心設備。已成為自動化工程的核心設備。 PLCPLC成為具備計算機功能的一種通用工業控制裝置，其使成為具備計算機功能的一種通用工業控制裝置，其使用量高居首位。用量高居首位。 PLCPLC成為現代工業自動化的三大技術支柱（成為現代工業自動化的三大技術支柱（PLCPLC、機器、機器人、人、CAD/CAMCAD/CAM）之一。之一。 Date: 4/13/2022 Page: 7 第四章 PLC基礎知識n 定義：定義： 國際電工委員會（國際電工委員會（IECIEC）于于19871987年頒布了可編程控制器年頒布了可編程控制器標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下：

8、標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下： “可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外可編程控制器及其有關外圍設備，都應按易于與工業系統聯成一個整體

9、，易于擴充其圍設備，都應按易于與工業系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計功能的原則設計”。二、二、 可編程控制器的定義可編程控制器的定義 Date: 4/13/2022 Page: 8 第四章 PLC基礎知識三、三、 PLCPLC的現狀及發展趨勢的現狀及發展趨勢 19691969年美國數據設備公司（年美國數據設備公司（DECDEC）研制了第一臺）研制了第一臺PLCPLC，從此從此PLCPLC發展迅猛。發展迅猛。 我國改革開放后，美國我國改革開放后，美國ABAB、GEGE、MODICONMODICON、TITI，日本，日本OMRONOMRON、三菱、富士，德國西門子等廠家的產品不斷進入、三

10、菱、富士，德國西門子等廠家的產品不斷進入我國，并在各行各業的工控系統中占據重要地位。我國，并在各行各業的工控系統中占據重要地位。 Date: 4/13/2022 Page: 9 第四章 PLC基礎知識n PLCPLC三大流派三大流派 歐洲：歐洲：德國的西門子德國的西門子(SIEMENS)(SIEMENS)、AEGAEG及法國的及法國的TITI公司公司 美國：美國：A-BA-B（Allen-BradlyAllen-Bradly）( (其產品約占美國其產品約占美國PLCPLC市場市場5050的份額。的份額。 ) )、GEGE（General ElectricGeneral Electric）、莫迪

11、康、莫迪康(MODICON)(MODICON)公司、德州儀器公司、德州儀器(T1)(T1)公司、公司、 歌德歌德(Gould)(Gould)公司、西屋公司公司、西屋公司 日本：日本：三菱電機（三菱電機（Mitsubishi ElectricMitsubishi Electric）、）、 歐姆龍（歐姆龍（OMRONOMRON）、）、 FUJI FUJI （日本主要發展中小型日本主要發展中小型PLCPLC，在世界小型在世界小型PLCPLC市場上，市場上， 日日本產品約占有本產品約占有7070的份額。在中國，的份額。在中國，OMRONOMRON產品的銷量居首位。）產品的銷量居首位。） 目前國內市場還

12、有目前國內市場還有韓國、臺灣韓國、臺灣等等PLCPLC產品；現在市場上出現了產品；現在市場上出現了系列系列化的國產化的國產PLCPLC，其價格相對低廉，性價比較高。，其價格相對低廉，性價比較高。 Date: 4/13/2022 Page: 10 第四章 PLC基礎知識西門子西門子PLCPLC外形圖外形圖S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLC Date: 4/13/2022 Page: 11 第四章 PLC基礎知識Q系列系列PLCFX2N系列系列PLCFX1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC Date: 4/13/2022 Page: 12 第四章 P

13、LC基礎知識歐姆龍歐姆龍PLCPLC外形圖外形圖C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC Date: 4/13/2022 Page: 13 第四章 PLC基礎知識PLCPLC的國內外狀況的國內外狀況 19741974年我國開始仿制美國的第二代年我國開始仿制美國的第二代PLCPLC產品，但因元器件產品，但因元器件質量和技術問題等原因未能推廣。直到質量和技術問題等原因未能推廣。直到19771977年，我國才研制年，我國才研制出第一臺具有實用價值的出第一臺具有實用價值的PLCPLC，并開始批量生產和應用于工業，并開始批量生產和應用于工業過程的控制。過程的控制。 主要廠家有：主要廠

14、家有：北京和利時，科迪納，張前蘇。洛陽易達，北京和利時，科迪納，張前蘇。洛陽易達，無錫信捷，南京嘉華，蘭州全志，廣州科賽恩，中山智達，無錫信捷，南京嘉華，蘭州全志，廣州科賽恩，中山智達，恒日等。恒日等。 Date: 4/13/2022 Page: 14 第四章 PLC基礎知識 Date: 4/13/2022 Page: 15 第四章 PLC基礎知識 （1 1）向高速度、大存儲容量方向發展）向高速度、大存儲容量方向發展 （CPUCPU處理速度處理速度nSnS級；內存級；內存2 2M M字節）字節） （2 2）向多品種方向發展和提高可靠性）向多品種方向發展和提高可靠性 （超大型和超小型）（超大型和

15、超小型） （3 3）產品更加規范化、標準化）產品更加規范化、標準化（硬件、軟件兼容的（硬件、軟件兼容的PLCPLC） （4 4）分散型、智能型、與現場總線兼容的）分散型、智能型、與現場總線兼容的I I0 0 （5 5）加強聯網和通信的能力）加強聯網和通信的能力 （6 6）控制的開放和模塊化的體系結構）控制的開放和模塊化的體系結構OMACOMAC（open Modular open Modular Architecture for ControlArchitecture for Control）PLCPLC的發展趨勢的發展趨勢 Date: 4/13/2022 Page: 16 第四章 PLC基礎

16、知識 就全世界就全世界自動化市場的過去、現在和可以預見的未來而言，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。仍然處于一種核心地位。在最近出現在美國、歐洲和國內在最近出現在美國、歐洲和國內有關探討有關探討PLCPLC發展的論文中，發展的論文中，這個結論是眾口一詞的，盡管對這個結論是眾口一詞的，盡管對PLCPLC的未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；PCPC控制控制有了引人注目的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；產品形成競

17、爭；小型、超小型小型、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PCPC控制在今后可能控制在今后可能相互相互融合。融合。 Date: 4/13/2022 Page: 17 第四章 PLC基礎知識 通用性強，使用方便通用性強，使用方便 功能強，適應面廣功能強，適應面廣 可靠性高，抗干擾能力強可靠性高，抗干擾能力強 控制程序可變具有很好的柔性控制程序可變具有很好的柔性 編程方法簡單，容易掌握編程方法簡單，容易掌握 PLC PLC控制系統的設計、安裝、調試和維修工作少控制系統的設計、安裝、調試和維修工作少. .極為方極為方便?？刂瞥绦蜃兓奖惚??？刂瞥绦蜃兓?/p>

18、便. .具有很好的柔性。具有很好的柔性。 體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低 四、四、PLCPLC的特點的特點 Date: 4/13/2022 Page: 18 第四章 PLC基礎知識五五、PLCPLC的基本功能的基本功能1 1 邏輯控制功能邏輯控制功能2 2 定時控制功能定時控制功能3 3 計數控制功能計數控制功能4 4 步進控制功能步進控制功能5 5 數據處理功能數據處理功能6 6 回路控制功能回路控制功能7 7 通訊聯網功能通訊聯網功能8 8 監控功能監控功能9 9 停電記憶功能停電記憶功能10 10 故障診斷功能故障診斷功能 Date: 4/13/2022 Page: 19

19、第四章 PLC基礎知識PLC應用于步進電機控制 Date: 4/13/2022 Page: 20 第四章 PLC基礎知識1 1 邏輯控制功能邏輯控制功能 邏輯控制功能是邏輯控制功能是PLCPLC最基本功能之一最基本功能之一, ,是是PLCPLC最基本最基本的的應用領域應用領域，可，可取代傳統的繼電取代傳統的繼電器控制系統器控制系統，實現，實現邏輯控制和順序邏輯控制和順序控制。控制。 在在單機控制、多機群控和自動生產線控單機控制、多機群控和自動生產線控制制方面都有很多成功的應用實例。方面都有很多成功的應用實例。 例如：例如：機床電氣控制、起重機、皮帶運機床電氣控制、起重機、皮帶運輸機和包裝機械的

20、輸機和包裝機械的控制控制、注塑機、注塑機控制控制、電梯、電梯控制控制、飲料灌裝、飲料灌裝生產線生產線、家用電器、家用電器( (電視機、電視機、冰箱、洗衣機等冰箱、洗衣機等) )自動裝配線控制自動裝配線控制、汽車、汽車、化工、造紙、軋鋼化工、造紙、軋鋼自動生產線控制等。自動生產線控制等。 Date: 4/13/2022 Page: 21 第四章 PLC基礎知識2 2 定時控制功能定時控制功能 定時控制功能是定時控制功能是PLCPLC的的最基本功能之一最基本功能之一。 PLCPLC中有許多可中有許多可供用戶使用供用戶使用的的定時器定時器，功能類似于繼電器，功能類似于繼電器線路中的線路中的時間繼電器

21、。時間繼電器。 定時器的定時器的設定值設定值( (定時時間定時時間) )可以在可以在編程時設定編程時設定，也可以，也可以在在運動過程中根據需要進行修改運動過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。，使用方便靈活。 同時同時PLCPLC還提供了還提供了高精度高精度的的時鐘脈沖時鐘脈沖，用于，用于準確實時控制。準確實時控制。 Date: 4/13/2022 Page: 22 第四章 PLC基礎知識3 3 計數控制功能計數控制功能 計數控制功能是計數控制功能是PLCPLC的的最基本功能之一。最基本功能之一。 PLCPLC為用戶提供為用戶提供許多計數器許多計數器，計數器，計數器計數到某一數值計數到某一數值

22、時，產生一時，產生一個個狀態信號狀態信號( (計數值到計數值到) )，利用該狀態信號，利用該狀態信號實現對某個操作的計數控實現對某個操作的計數控制。制。 計數器的計數器的設定值設定值可以在可以在編程時設定編程時設定，也可以在運行過程中，也可以在運行過程中根據根據需要進行修改。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000000000100002 Date: 4/13/2022 Page: 23 第四章 PLC基礎知識5 5 數據處理功能數據處理功能 PLC PLC大部分都具有大部分都具有數據處理功能數據處理功能，可以實現，可以實現算術運算、

23、數據比較、數據算術運算、數據比較、數據傳送、數據移位、數制轉換譯碼編碼傳送、數據移位、數制轉換譯碼編碼等操作。等操作。中、大型中、大型PLCPLC數據處理功能數據處理功能更更加齊全，可完成加齊全，可完成開方、開方、PIDPID運算、浮點運算運算、浮點運算等操作，還可以等操作，還可以和和CRTCRT、打印機打印機相聯，實現程序、數據的顯示和打印。相聯，實現程序、數據的顯示和打印。 Date: 4/13/2022 Page: 24 第四章 PLC基礎知識8 8 監控功能監控功能 PLCPLC設置了較強的設置了較強的監控功能。監控功能。 利用利用編程器或監視器編程器或監視器，操作人員操作人員可以對可

24、以對PLCPLC有關部分有關部分的的運行狀態進行監視。運行狀態進行監視。 利用利用編程器編程器，可以，可以調整調整定時器、計數器的設定值和當前定時器、計數器的設定值和當前值，并可以值，并可以根據需要根據需要改變改變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，為的數據內容，為調整和維護調整和維護提供了極大的方便。提供了極大的方便。 Date: 4/13/2022 Page: 25 第四章 PLC基礎知識9 9 停電記憶功能停電記憶功能 PLC PLC內部的內部的部分存儲器部分存儲器所使用的所使用的RAMRAM設置了停電保持器設置了停電保持器件（備用電池等）件（備用

25、電池等），以，以保證斷電保證斷電后后這部分存儲器中這部分存儲器中的的信息信息能夠長期保存。能夠長期保存。 利用某些利用某些記憶指令記憶指令，可以對，可以對工作狀態工作狀態進行進行記憶記憶，以，以保保持持PLCPLC斷電后斷電后的的數據內容不變。數據內容不變。 PLCPLC電源恢復后，電源恢復后，可以在可以在原工作基礎原工作基礎上繼續工作。上繼續工作。 Date: 4/13/2022 Page: 26 第四章 PLC基礎知識10 10 故障診斷功能故障診斷功能 PLC PLC可以對可以對系統構成、某些硬件狀態、指令的合法性系統構成、某些硬件狀態、指令的合法性等等進行進行自診斷自診斷，發現，發現異

26、常異常情況，發出情況，發出報警報警并并顯示錯誤類型顯示錯誤類型，如屬嚴重錯誤則如屬嚴重錯誤則自動中止運行。自動中止運行。 PLCPLC的的故障自診斷功能故障自診斷功能，大大，大大提高提高了了PLCPLC控制系統的控制系統的安全安全和可維護性。和可維護性。 Date: 4/13/2022 Page: 27 第四章 PLC基礎知識六、六、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

27、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。 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

28、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境中，工業控制機則更能發揮其專長。機則更能發揮其專長。 Date: 4/13/2022 Page: 28 第四章 PLC基礎知識第二節第二節 PLCPLC基本原理基本原理2.1 2.1 PLCPLC內部硬件框圖及各部分作用內部硬件框圖及各部分作用2.2 2.2 PLCPLC工作過程特點及主要性能指標工作過程特點及主要性能指標2.42.4

29、PLCPLC分類分類 Date: 4/13/2022 Page: 29 第四章 PLC基礎知識2.1 PLC2.1 PLC內部硬件框圖及各部分作用內部硬件框圖及各部分作用2.1.1 PLC2.1.1 PLC的組成的組成 PLCPLC由四部分組成由四部分組成 ：中央處理單元（：中央處理單元（CPUCPU板）、輸入輸出（板）、輸入輸出（I/OI/O）部件和電源部件。部件和電源部件。 Date: 4/13/2022 Page: 30 第四章 PLC基礎知識 PLCPLC的基本組成與一般的微機系統類似：的基本組成與一般的微機系統類似：是一種是一種特殊計算機特殊計算機 PLCPLC的基本組成的基本組成包

30、括包括兩部分兩部分中央處理器（中央處理器（CPUCPU）、）、存儲器、輸入接口、存儲器、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源等輸出接口、通信接口、電源等系統程序和用戶程序系統程序和用戶程序 Date: 4/13/2022 Page: 31 第四章 PLC基礎知識2.1.2 PLC2.1.2 PLC內部主要部件功能內部主要部件功能1. PLC1. PLC中的中的CPUCPU作用及分類作用及分類CPUCPU的作用：的作用：按系統程序賦予的功能，指揮按系統程序賦予的功能，指揮PLCPLC有條不紊地進行工作。有條不紊地進行工作。歸納起來主要有以下五個方面：歸納起來主要有以下五個方面：1 1）接收并存儲編

31、程器或其它外設輸入的用戶程序或數據）接收并存儲編程器或其它外設輸入的用戶程序或數據2 2）診斷電源、）診斷電源、PLCPLC內部電路故障和編程中的語法錯誤等內部電路故障和編程中的語法錯誤等3 3）接收并存儲從輸入單元（接口）得到現場輸入狀態或數據）接收并存儲從輸入單元（接口）得到現場輸入狀態或數據4 4）逐條讀取并執行存儲器中的用戶程序，將運算結果存入存儲器）逐條讀取并執行存儲器中的用戶程序，將運算結果存入存儲器5 5）根據運算結果，更新有關標志位和輸出內容，通過輸出接口實）根據運算結果，更新有關標志位和輸出內容，通過輸出接口實現控制、制表打印或數據通訊等功能現控制、制表打印或數據通訊等功能

32、Date: 4/13/2022 Page: 32 第四章 PLC基礎知識 PLCPLC中常采用的中常采用的CPUCPU有三類：有三類： 1) 1) 通用微處理器（如通用微處理器（如Z80Z80、80868086、8028680286等）等） 2) 2) 單片微處理器（如單片微處理器（如80318031、80968096等）等） 3) 3) 位片式微處理器位片式微處理器( (如如AMD29WAMD29W等等) ) 小型小型PLCPLC：大多采用大多采用8 8位通用微處理器和單片微處理器；位通用微處理器和單片微處理器； 中型中型PLCPLC：大多采用大多采用1616位通用微處理器或單片微處理器；位

33、通用微處理器或單片微處理器； 大型大型PLCPLC：大多采用高速位片式微處理器（大多采用高速位片式微處理器（3232位）；位）； 小型小型PLCPLC為單為單CPUCPU系統；系統； 中、大型中、大型PLCPLC則則大多為雙大多為雙CPUCPU或多或多CPUCPU系統；系統； 對于雙對于雙CPUCPU系統，一個為系統，一個為字處理字處理器，一般采用器，一般采用8 8位、位、1616位或位或3232位處位處理器理器；另一個為；另一個為位處理器，采用由各廠家設計制造的專用芯片。位處理器，采用由各廠家設計制造的專用芯片。 Date: 4/13/2022 Page: 33 第四章 PLC基礎知識u存儲

34、器的作用：存儲器的作用： PLCPLC中，存儲器主要用于中，存儲器主要用于系統程序、用戶程序、數據系統程序、用戶程序、數據u存儲器的類型：存儲器的類型： 可讀可讀/ /寫操作的隨機存儲器寫操作的隨機存儲器RAMRAM 只讀存儲器只讀存儲器ROMROM、PROMPROM、EPROMEPROM、E E2 2PROMPROM2.2.系統程序存貯器系統程序存貯器 Date: 4/13/2022 Page: 34 第四章 PLC基礎知識4. 4. 輸入輸入/ /輸出接口（輸出接口（I/OI/O模塊）模塊） 輸入輸入/ /輸出接口通常也稱輸出接口通常也稱I / O I / O 單元或單元或I / O I

35、/ O 模塊，是模塊，是PLCPLC與工業與工業生產現場之間的連接通道。生產現場之間的連接通道。 PLCPLC輸入接口輸入接口-用戶設備需用戶設備需輸入輸入PLCPLC的各種控制信號，如的各種控制信號，如限位限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關以及其它一些傳感器輸出開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關以及其它一些傳感器輸出的的開關量或模擬量開關量或模擬量( (要通過模數變換進入機內要通過模數變換進入機內) )等，通過等，通過輸入接口輸入接口電路將電路將這些信號這些信號轉換成轉換成中央處理單元中央處理單元能夠能夠接收和處理接收和處理的的信號信號，用用這些這些數據數據作為作為PLCPLC對被對被控

36、制對象進行控制控制對象進行控制的的依據。依據。 PLCPLC輸出接口輸出接口-路將路將中央處理單元送出中央處理單元送出的的弱電控制信號弱電控制信號轉換成轉換成現場需要現場需要的的強電信號輸出強電信號輸出，以，以驅動電磁閥、接觸器、電機驅動電磁閥、接觸器、電機等被控等被控設備的執行元件。設備的執行元件。 Date: 4/13/2022 Page: 35 第四章 PLC基礎知識 電平轉換功能：電平轉換功能：由于由于外部輸入設備外部輸入設備和和輸出設備輸出設備所需的所需的信號信號電平電平是是多種多樣的，多種多樣的，而而PLCPLC內部內部CPUCPU的的處理的信號處理的信號是是標準電標準電平信號。平

37、信號。 光電隔離和濾波功能光電隔離和濾波功能，以，以提高提高PLCPLC的的抗干擾能力抗干擾能力，通常還，通常還有有狀態指示狀態指示，工作狀況直工作狀況直觀觀，便于維護便于維護。 I / O I / O 接口的類型：接口的類型： 開關量輸入開關量輸入/ /輸出接口輸出接口 模擬量輸入模擬量輸入/ /輸出接口輸出接口 Date: 4/13/2022 Page: 36 第四章 PLC基礎知識 輸入輸入/ /輸出（輸出（I/OI/O）點數：點數：是指是指PLCPLC的的I/OI/O接口接口所能接受所能接受的的輸入信號個數輸入信號個數和和輸出信號個數輸出信號個數的的總和?？偤?。是是選擇選擇PLCPLC

38、的的重要依據之一重要依據之一。 當當I/OI/O點數不夠點數不夠時，可通時，可通過過PLCPLC的的I/OI/O擴展接口擴展接口對對系統進行系統進行擴展擴展。 Date: 4/13/2022 Page: 37 第四章 PLC基礎知識5.PLC5.PLC編程器及作用編程器及作用 編程器的作用：編程器的作用：是編輯、調試、輸入用戶程序，也可在是編輯、調試、輸入用戶程序，也可在線監控線監控PLCPLC內部狀態和參數，與內部狀態和參數，與PLCPLC進行人機對話。進行人機對話。 它是開發、應用、維護它是開發、應用、維護PLCPLC不可缺少的設備。不可缺少的設備。 Date: 4/13/2022 Pag

39、e: 38 第四章 PLC基礎知識6. PLC6. PLC中的電源及作用中的電源及作用 PLCPLC配有配有開關式開關式穩壓電源穩壓電源，以提供，以提供內部電路內部電路使用。使用。 與與普通電源普通電源相比，相比，PLCPLC電源的電源的穩定性好、抗干擾能力強。穩定性好、抗干擾能力強。因此，對于因此，對于電網提供電網提供的的電源穩定度要求不高電源穩定度要求不高，一般，一般允許電允許電源電壓源電壓在其在其額定值額定值15%15%的的范圍內波動。范圍內波動。 許多許多PLCPLC還還向外提供直流向外提供直流2424V V穩壓電源穩壓電源，用于對，用于對外部傳感外部傳感 器供電。器供電。 電源的容量

40、。電源的容量。 Date: 4/13/2022 Page: 39 第四章 PLC基礎知識 與與打印機打印機連接，可將過程信息、系統參數等輸出打印連接，可將過程信息、系統參數等輸出打印 與與監視器監視器連接，可將控制過程圖像顯示出來連接，可將控制過程圖像顯示出來 與與PLCPLC連接，組成多機系統或連成網絡，實現更大規?？刂七B接，組成多機系統或連成網絡，實現更大規?？刂?與與計算機計算機連接，組成多級分布式控制系統，控制與管理相結合連接，組成多級分布式控制系統，控制與管理相結合 與與人機界面（觸摸屏）人機界面（觸摸屏）連接連接 與與智能接口模塊智能接口模塊連接。連接。智能接口模塊智能接口模塊是一

41、是一獨立獨立的計算機系統，的計算機系統，它有自己的它有自己的CPUCPU、系統程序、存儲器以及與系統程序、存儲器以及與PLCPLC系統系統總線相連的總線相連的接口接口。PLCPLC的智能接口模塊種類很多的智能接口模塊種類很多，如：，如：高速計數模塊、閉環高速計數模塊、閉環控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。等。 與與編程器編程器連接連接 Date: 4/13/2022 Page: 40 第四章 PLC基礎知識PLC主機1號擴展機主機PLCA）近程擴展方式2號擴展機1號近程擴展機遠程從站擴展機遠程從站PLCPLCPLCPLCPLCB）遠程擴展方式C）連網方

42、式PLCPLC的擴展構成的擴展構成 Date: 4/13/2022 Page: 41 第四章 PLC基礎知識A A）近程擴展方式）近程擴展方式 Date: 4/13/2022 Page: 42 第四章 PLC基礎知識B B）遠程擴展方式）遠程擴展方式 Date: 4/13/2022 Page: 43 第四章 PLC基礎知識C C）連網方式）連網方式 Date: 4/13/2022 Page: 44 第四章 PLC基礎知識編編 程程 器器 編程器是編程器是PLCPLC最常用的外設，也是最常用的外設，也是PLCPLC中中唯一不唯一不需要需要通過功能模塊通過功能模塊而而直直接與總線相聯接接與總線相聯

43、接的的外設。外設。 它通過它通過主機上主機上的的編程器接口直接編程器接口直接與主機相連。與主機相連。 編程器編程器上有上有一個方式選擇開關，一個方式選擇開關，用于用于控制控制PLCPLC主機主機的的工作方式。工作方式。 Date: 4/13/2022 Page: 45 第四章 PLC基礎知識掌上電腦編程器掌上電腦編程器 可編程終端可編程終端 Date: 4/13/2022 Page: 46 第四章 PLC基礎知識高檔可編程終端高檔可編程終端 Date: 4/13/2022 Page: 47 第四章 PLC基礎知識8 8、其它功能模塊功能模塊、其它功能模塊功能模塊 模擬量輸入模塊（即模擬量輸入模

44、塊（即A/DA/D模塊）模擬量模塊）模擬量數字量數字量 模擬量輸出模塊（即模擬量輸出模塊（即D/AD/A模塊）數字量模塊）數字量模擬量模擬量 動態輸入動態輸入/ /輸出模塊輸出模塊 自帶動態掃描功能自帶動態掃描功能 溫度傳感器模塊溫度傳感器模塊 溫度溫度模擬量模擬量數字量數字量 高速計數模塊高速計數模塊 高頻脈沖信號高頻脈沖信號 PID PID模塊模塊 遠程遠程I/OI/O模塊模塊 擴展擴展I/OI/O點的距離點的距離 通訊模塊通訊模塊 與其它與其它PLCPLC、微機、互連網通訊、微機、互連網通訊 Date: 4/13/2022 Page: 48 第四章 PLC基礎知識u系統程序系統程序: :

45、 系統程序，系統程序，完成完成系統診斷、命令解釋、功能子程序調系統診斷、命令解釋、功能子程序調用、管理、邏輯運算、通信及各種參數設定用、管理、邏輯運算、通信及各種參數設定等功能。等功能。 系統程序，系統程序，由由PLCPLC的制造廠家編寫的，在的制造廠家編寫的，在PLCPLC使用過程使用過程中不會變動，中不會變動，它和它和PLCPLC的硬件組成有關的硬件組成有關，它關系到，它關系到PLCPLC的性的性能。能。 系統程序，系統程序，由由制造廠家直接固化在只讀存儲器制造廠家直接固化在只讀存儲器ROMROM、PROMPROM或或EPROMEPROM中，中，用戶不能訪問和修改。用戶不能訪問和修改。2.

46、1.4 PLC2.1.4 PLC的軟件系統的軟件系統1 1 系統程序系統程序；2 2 用戶程序用戶程序；3 3 編程語言編程語言 Date: 4/13/2022 Page: 49 第四章 PLC基礎知識 用戶程序用戶程序: : 用戶程序用戶程序是用戶根據是用戶根據控制對象生產工藝控制對象生產工藝及及控制的要求控制的要求而而編制編制的應用程序的應用程序。它是由。它是由PLCPLC控制對象控制對象的的要求而定的。要求而定的。 為為便于讀出、檢查和修改便于讀出、檢查和修改，用，用戶程序戶程序一般一般存于存于CMOSCMOS靜態靜態RAMRAM中中，用，用鋰電池鋰電池作為作為后備電源后備電源，以，以保

47、證掉電保證掉電時時不會丟失信息。不會丟失信息。 為為防止干擾對防止干擾對RAMRAM中中程序程序的的破壞破壞，當，當用戶程序用戶程序經過經過運行正常運行正常，不需要改變，不需要改變，可將其固化在可將其固化在EPROMEPROM中。中。 現在有許多現在有許多PLCPLC直接采用直接采用EEPROMEEPROM作為作為用戶存儲器。用戶存儲器。 Date: 4/13/2022 Page: 50 第四章 PLC基礎知識PLCPLC的編程語言的編程語言 在在PLCPLC系統結構不斷發展系統結構不斷發展的同時，的同時，PLCPLC的編程語言的編程語言也也越來越豐越來越豐富富，功能也不斷提高。功能也不斷提高

48、。 程序的表達方式基本有四種：程序的表達方式基本有四種：梯形圖、指令表、邏輯功能圖梯形圖、指令表、邏輯功能圖和高級語言。梯形圖和高級語言。梯形圖是當前使用是當前使用最廣泛的一種編程方法。最廣泛的一種編程方法。 除了的除了的梯形圖語言外梯形圖語言外，為了，為了適應各種控制要求適應各種控制要求，出現了，出現了面向面向順序控制順序控制的的步進編程語言步進編程語言、面向過程控制面向過程控制的的流程圖語言流程圖語言、與計、與計算機兼容的算機兼容的高級語言（高級語言（BASICBASIC、C C語言等）語言等）等。等。 多種編程語言多種編程語言的的并存、互補與發展并存、互補與發展是是PLCPLC進步的一種

49、趨勢。進步的一種趨勢。 Date: 4/13/2022 Page: 51 第四章 PLC基礎知識 1. 1. 梯形圖編程語言梯形圖編程語言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 Date: 4/13/2

50、022 Page: 52 第四章 PLC基礎知識(1)(1)名詞解釋名詞解釋軟繼電器軟繼電器 PCPC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內部的內部的寄存器位寄存器位，因，因為它具有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部的都對應著內部的一個寄存器位一個寄存器位，該位為，該位為“1”1”態態時，相當于時，相當于繼電器接通繼電器接通；為為“0”0”態時態時，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： Date: 4/13/2022 P

51、age: 53 第四章 PLC基礎知識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 Date: 4/13/2022 Page: 54 第四章 PLC基礎知識物理繼電器物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有限觸點個數有限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無限觸點個數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

52、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別兩種控制中繼電器的區別 Date: 4/13/2022 Page: 55 第四章 PLC基礎知識用用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 PLCPLC控制外部接線控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 Date: 4/13/2022 Pa

53、ge: 56 第四章 PLC基礎知識2 2、語句表編程語言、語句表編程語言 用助記符表示指令的功能用助記符表示指令的功能 多條指令語句的組合構成了語句表多條指令語句的組合構成了語句表 程序程序 指令語句是指令語句是PLCPLC用戶程序的基礎元素用戶程序的基礎元素LD 00000，表示邏輯操表示邏輯操作開始作開始OR 01000 ；表示常開觸點表示常開觸點01000與前面的觸點并聯與前面的觸點并聯 AND NOT 00001； 表示常閉觸點表示常閉觸點00101與前面的觸點串聯與前面的觸點串聯OUT 01000；表示前面的邏輯運算結果輸出給表示前面的邏輯運算結果輸出給01000END ;表示程序

54、結束表示程序結束梯形圖程序梯形圖程序 語句表程序語句表程序 00000010000100000001END Date: 4/13/2022 Page: 57 第四章 PLC基礎知識（3 3）順序功能圖）順序功能圖 順序功能圖常用來編制順序順序功能圖常用來編制順序控制程序，它包括步、動作、轉控制程序，它包括步、動作、轉換三個要素。順序功能圖法可以換三個要素。順序功能圖法可以將一個復雜的控制過程分解為一將一個復雜的控制過程分解為一些小的工作狀態。對于這些小狀些小的工作狀態。對于這些小狀態的功能依次處理后再把這些小態的功能依次處理后再把這些小狀態依一定順序控制要求連接成狀態依一定順序控制要求連接成組

55、合整體的控制程序。組合整體的控制程序。 步步1 1步步2 2步步3 3動作動作1 1動作動作2 2轉換轉換1 1轉換轉換2 2圖圖 順序功能圖順序功能圖 Date: 4/13/2022 Page: 58 第四章 PLC基礎知識ORANDSRS1 Q1RI1I2I3I4I5Q1圖圖 功能塊圖功能塊圖（4 4）功能塊圖）功能塊圖 功能塊圖是一種類似于數字邏輯電路的編程語言，用類功能塊圖是一種類似于數字邏輯電路的編程語言，用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方塊左側為邏輯似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方塊左側為邏輯運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓運算的輸入變量，右側

56、為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓點表示點表示“非非”運算，信號自左向右流動。運算，信號自左向右流動。 類似于電路一樣，方框被類似于電路一樣，方框被“導線導線”連接在一起。連接在一起。 Date: 4/13/2022 Page: 59 第四章 PLC基礎知識2.2 2.2 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行多個操作，去執行多個操作， 每一刻每一刻只能只能執行一個操作。執行一個操作。 解決的辦法：解決的辦法：采用采用分時操作分時操

57、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很快，所以所以從從宏觀上宏觀上來看來看，PLCPLC外部出現外部出現的的結果似乎結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 2.2.1 2.2.1 循環掃描工作方式循環掃描工作方式 Date: 4/13/2022 Page: 60 第四章 PLC基礎知識 PLCPLC采用采用“順序掃描、不斷循環順序掃描、不斷循環”工作方式，這個過程可分工作方式，這個過程可分輸入采樣，程序執行、輸出刷新三個階段輸入采樣，程序執行、輸出刷新三個階段，整個過程掃描整個過程掃描并并執執行一次所

58、需行一次所需的的時間時間稱為稱為掃描周期。掃描周期。 Date: 4/13/2022 Page: 61 第四章 PLC基礎知識 2.2.2 PLC2.2.2 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、程序執行和輸出刷新五個階段。輸入采樣、程序執行和輸出刷新五個階段。 Date: 4/13/2022 Page: 62 第四章 PLC基礎知識0000201000000010000201000 2.2.22.2.2 PLC PLC掃描工作各環節的功能掃描工作各環節的功能 PLCPLC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

59、常。 按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執行。按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執行。對輸入的數據進行處理，對輸入的數據進行處理， 將結果存入元件映象寄存器。將結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 Date: 4/13/2022 Page: 63 第四章 PLC基礎知識 I/OI/O刷新階段刷新階段 外設端口服務外設端口服務讀輸入點的狀態并寫入輸入映像寄存器。讀輸入點的狀態并寫入輸入映像寄存器。將元件映像寄存器的狀態經輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點。將元件映像寄存器的狀態經

60、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。 Date: 4/13/2022 Page: 64 第四章 PLC基礎知識4. PLC4. PLC執行用戶程序的特點執行用戶程序的特點 按梯形圖自左向右、自上而下逐次執行程序按梯形圖自左向右、自上而下逐次執行程序 執行程序時所需數據取自于：執行程序時所需數據取自于：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據輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數據元件映像寄存器：在一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