[工学]PLC课件第三章-3-1_2.ppt

工学工学PLC课件第三章课件第三章-3-1_22掌握主要内容：掌握主要内容： 1.1.掌握可编程控制器的原理、组成及编程语言。掌握可编程控制器的原理、组成及编程语言。 2.2.掌握欧姆龙掌握欧姆龙C C系列及其指令系统。系列及其指令系统。 3.3.掌握三菱掌握三菱FXFX2N2N系列可编程序控制器及其基本指令。系列可编程序控制器及其基本指令。第三章第三章 可编程序控制器的结构及工作原理可编程序控制器的结构及工作原理 可编程序控制器是近年来发展起来的一种可编程序控制器是近年来发展起来的一种新型工业新型工业用控制装置。用控制装置。 它可以取代传统的继电器控制系统实现逻辑控制、它可以取代传统的继电器控制系统实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数，数字运算、数据处理，模拟顺序控制、定时、计数，数字运算、数据处理，模拟量调节以及联网通信等各种功能。量调节以及联网通信等各种功能。 它具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程它具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握，体积小、维修工作少、现场连简便易学、易于掌握，体积小、维修工作少、现场连接安装方便等一系列优点，已广泛应用于各行各业。接安装方便等一系列优点，已广泛应用于各行各业。 在自动化领域，可编程序控制器在自动化领域，可编程序控制器(PC)(PC)与数控机床、与数控机床、工业机器人并称为加工业自动化的三大支柱，尤其在工业机器人并称为加工业自动化的三大支柱，尤其在机械加工、机床控制上的应用越来越广泛。机械加工、机床控制上的应用越来越广泛。 第三章第三章 可编程序控制器的结构及工作原理可编程序控制器的结构及工作原理3-1 3-1 可编程序控制器可编程序控制器(PLC)(PLC)的基本结构及工作方式的基本结构及工作方式3-2 3-2 可编程序控制器的编程元件及编程语言可编程序控制器的编程元件及编程语言3-3 3-3 欧姆龙欧姆龙C C系列系列PLCPLC及其指令系统简介及其指令系统简介3-4 3-4 三菱三菱FXFX2N2N系列可编程序控制器及其基本指令简介系列可编程序控制器及其基本指令简介第三章第三章 可编程序控制器的结构及工作原理可编程序控制器的结构及工作原理可编程序控制器的产生可编程序控制器的产生传统继电器控制系统的优点：传统继电器控制系统的优点： 1 1）结构简单；）结构简单； 2 2）容易掌握；）容易掌握； 3 3）价格便宜；）价格便宜； 4 4）在一定范围内能满足控制要求。）在一定范围内能满足控制要求。3.1.1 3.1.1 概概 述述3-1 3-1 可编程序控制器可编程序控制器(PLC)(PLC)的基本结构及工作方式的基本结构及工作方式 传统继电器控制系统传统继电器控制系统, ,要完成一个控制任务，支要完成一个控制任务，支配控制系统工作的配控制系统工作的“程序程序”是由各分立元件（继是由各分立元件（继电器、接触器、电子元件等）用导线连接起来加电器、接触器、电子元件等）用导线连接起来加以实现的，这样的控制系统称为硬接线程序控制以实现的，这样的控制系统称为硬接线程序控制系统，其程序就在接线之中，或者说其工作过程系统，其程序就在接线之中，或者说其工作过程就在接线之中。就在接线之中。7可编程序控制器的产生可编程序控制器的产生 继电器控制系统有明显的缺点：继电器控制系统有明显的缺点： 1 1）设备体积大；）设备体积大； 2 2）可靠性差；）可靠性差； 3 3）动作速度慢；）动作速度慢； 4 4）功能少，难于实现较复杂的控制；）功能少，难于实现较复杂的控制； 5 5）通用性和灵活性较差。）通用性和灵活性较差。3.1.1 3.1.1 概概 述述3-1 3-1 可编程序控制器可编程序控制器(PLC)(PLC)的基本结构及工作方式的基本结构及工作方式 1968 1968年美国年美国GMGM公司招标，对控制系统提出具体要公司招标，对控制系统提出具体要求，归纳起来是：求，归纳起来是： 1)1)编程方便，可现场修改程序；编程方便，可现场修改程序；2)2)维修方便，采用插件式结构；维修方便，采用插件式结构；3)3)可靠性高于继电器控制装置；可靠性高于继电器控制装置；4)4)体积小于继电器控制盘；体积小于继电器控制盘；5)5)数据可直接送入管理计算机；数据可直接送入管理计算机；6)6)成本可与继电器控制盘竞争；成本可与继电器控制盘竞争；7)7)输入为市电；输入为市电；8)8)输出为市电，容量要求在输出为市电，容量要求在2A2A以上，可直接驱动接以上，可直接驱动接触器等；触器等；9)9)扩展时原系统改变最小；扩展时原系统改变最小；10)10)用户存储器大于用户存储器大于4kB4kB。以上就是著名的以上就是著名的“GMGM十条十条”。 这些要求实际上提出了将继电器控制的简单易这些要求实际上提出了将继电器控制的简单易懂、使用方便、价格低的优点，与计算机的功能完懂、使用方便、价格低的优点，与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电器善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电器控制的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的控制的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想。设想。 19691969年美国数字设备公司年美国数字设备公司(DEC)(DEC)根据上述要求，根据上述要求，研制开发出世界上第一台可编程序控制器，并在研制开发出世界上第一台可编程序控制器，并在GMGM公司汽车生产线上首次应用成功。公司汽车生产线上首次应用成功。 当 时 人 们 把 它 称 为 可 编 程 序 逻 辑 控 制 器当 时 人 们 把 它 称 为 可 编 程 序 逻 辑 控 制 器(Programmable Logical Controller)(Programmable Logical Controller)，简称，简称PLCPLC。 它主要用来取代继电器逻辑控制，系统功能仅它主要用来取代继电器逻辑控制，系统功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等。限于执行继电器逻辑、计时、计数等。 123123 随着微电子技术的发展，随着微电子技术的发展，2020世纪世纪7070年代中期出现年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到PLCPLC中，使它更多地发挥计算机的功能，不但用逻辑中，使它更多地发挥计算机的功能，不但用逻辑编程取代硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送和处编程取代硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设理等功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。备。 国外工业界在国外工业界在19801980年正式命名为可编程序控制器年正式命名为可编程序控制器(Programmable Controller)(Programmable Controller)，简称，简称PCPC。 但由于它和个人计算机但由于它和个人计算机(Personal Computer)(Personal Computer)的简的简称容易混淆，所以现在仍把可编程序控制器简称为称容易混淆，所以现在仍把可编程序控制器简称为PLCPLC。 进入进入2020世纪世纪8080年代以来，随着大规模和超大规年代以来，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以1616位和位和3232位微处理器构成的微机化位微处理器构成的微机化PLCPLC得到了惊人的发展，使得到了惊人的发展，使PLCPLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。新的突破。 不仅控制功能增强，功耗、体积减小，成本下不仅控制功能增强，功耗、体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程而且远程I/OI/O和通讯网络、数据处理以及图像显示也和通讯网络、数据处理以及图像显示也有了长足的发展，所有这些已经使有了长足的发展，所有这些已经使PLCPLC应用于连续生应用于连续生产的过程控制系统，成为今天自动化技术的三大支产的过程控制系统，成为今天自动化技术的三大支柱之一。柱之一。可编程控制器定义：可编程控制器定义： 可编程控制器是专为工业环境下应用而设计可编程控制器是专为工业环境下应用而设计的一种以微处理为核心数字式电子控制装置。的一种以微处理为核心数字式电子控制装置。 它采用了可编程序的存储器，把执行逻辑运它采用了可编程序的存储器，把执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等控制功算、顺序控制、定时、计数和算术运算等控制功能，以一系列操作指令形式存储在存储器中，然能，以一系列操作指令形式存储在存储器中，然后根据存储的程序，通过数字量和模拟量的输入后根据存储的程序，通过数字量和模拟量的输入和输出部件对各种类型机械的生产过程进行控制和输出部件对各种类型机械的生产过程进行控制。 可编程序控制器及其有关外围设备，都应按可编程序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。的原则设计。 可编程序控制器的产可编程序控制器的产生生 定义强调了可编程序控制器直接应用于工业环定义强调了可编程序控制器直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。力和应用范围。 这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。征。 同时也强调了可编程序控制器是同时也强调了可编程序控制器是“以微处理为以微处理为核心数字式电子装置核心数字式电子装置”，它也是一种计算机。它是，它也是一种计算机。它是“专为在工业环境下应用而设计的专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。工业计算机。这种工业计算机采用这种工业计算机采用“面向用户的指令面向用户的指令”，因此编，因此编程方便。程方便。 它能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和它能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，它还具有算术运算等操作，它还具有“数字量和模拟量输入数字量和模拟量输入和输出和输出”的能力，并且非常容易与的能力，并且非常容易与“工业控制系统工业控制系统联成一体联成一体”，易于，易于“扩充扩充”。 应该强调的是，可编程序控制器与以往所讲的应该强调的是，可编程序控制器与以往所讲的鼓式、机械式的顺序控制器在鼓式、机械式的顺序控制器在“可编程可编程”方面有质方面有质的区别。的区别。 由于由于PLCPLC引入了微处理机及半导体存储器等新引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，所以能一代电子器件，并用规定的指令进行编程，所以能灵活地修改，即它是用软件方式来实现灵活地修改，即它是用软件方式来实现“逻辑控制逻辑控制”目的。目的。 可编程序控制器的产可编程序控制器的产生生可编程控制器的特点可编程控制器的特点1 1可靠性高、能适应各种应用环境可靠性高、能适应各种应用环境 可编程控制器在恶劣工作环境中应用的高可可编程控制器在恶劣工作环境中应用的高可靠性，由以下设计得到保证：靠性，由以下设计得到保证：(1)(1)硬接线元件少，且采用精选、集成化、模块化等硬接线元件少，且采用精选、集成化、模块化等措施，使元件寿命长、故障少，故障易于查找。措施，使元件寿命长、故障少，故障易于查找。(2)(2)采用多层次的抗干扰措施，如对采用多层次的抗干扰措施，如对CPUCPU模块的电磁模块的电磁屏蔽、在电源电路和屏蔽、在电源电路和I/OI/O模块中设置滤波电路和模块中设置滤波电路和在输入输出电路中采用信号光电耦合，使在输入输出电路中采用信号光电耦合，使PLCPLC可可与强电设备在同一环境下可靠工作。与强电设备在同一环境下可靠工作。(3)(3)因编程简单、操作方便而使失误减少。因编程简单、操作方便而使失误减少。(4)(4)设置了掉电保护、监控、报警、故障检测等电路设置了掉电保护、监控、报警、故障检测等电路和程序，能够及时发现和排除故障。和程序，能够及时发现和排除故障。 采用以上措施后，一般可编程控制器的抗干扰采用以上措施后，一般可编程控制器的抗干扰能力可达能力可达1000V1000V、1us1us的窄脉冲的冲击，平均无故障的窄脉冲的冲击，平均无故障工作时间可高达工作时间可高达(5(510)10)万小时。万小时。 可见，可见，PLCPLC具有极高的可靠性，这也是具有极高的可靠性，这也是PLCPLC得到得到用户认可的首要因素。用户认可的首要因素。 2 2使用灵活、通用性强（柔性好）使用灵活、通用性强（柔性好）可编程控制器使用灵活、通用性强表现为两点：可编程控制器使用灵活、通用性强表现为两点：(1)(1)由于采用程序控制方式，所以在因产品改型而由于采用程序控制方式，所以在因产品改型而改变工艺流程或更换生产设备时，只需通过程改变工艺流程或更换生产设备时，只需通过程序的编制和更改即可适应生产要求，而不必改序的编制和更改即可适应生产要求，而不必改变控制装置。、变控制装置。、 这一特点使这一特点使PLCPLC成为柔性制造系统成为柔性制造系统(FMS)(FMS)中中必不可少的控制装备。必不可少的控制装备。(2)(2)模块式结构具有扩展的灵活性，用户可根据实模块式结构具有扩展的灵活性，用户可根据实际控制要求选用和组合模块，方便地进行系统际控制要求选用和组合模块，方便地进行系统设计、修改和安装。设计、修改和安装。3 3功能强大功能强大 可编程控制器不但具有开关量控制、模拟量控可编程控制器不但具有开关量控制、模拟量控制、数据通信、中断控制等完善的功能，还能根制、数据通信、中断控制等完善的功能，还能根据需要实现容量和功能的扩展，形成各种专门的据需要实现容量和功能的扩展，形成各种专门的智能控制功能。智能控制功能。 这是这是PLCPLC得到各行各业广泛应用的另一个重要得到各行各业广泛应用的另一个重要原因。原因。 4 4使用方便使用方便 可编程控制器的使用方便表现为两方面：可编程控制器的使用方便表现为两方面：(1)(1)编程方便编程方便 PLCPLC提供了多种面向用户的编程语言：梯形图提供了多种面向用户的编程语言：梯形图、指令语句表、功能图等，其中梯形图语言的表、指令语句表、功能图等，其中梯形图语言的表达方式与继电器控制系统的电气线路图类似，极达方式与继电器控制系统的电气线路图类似，极易被工厂电气技术人员接受和掌握。易被工厂电气技术人员接受和掌握。 这样，即使不懂计算机原理和语言的人，也这样，即使不懂计算机原理和语言的人，也能使用能使用PLCPLC。 (2)(2)操作方便操作方便 对对PLCPLC的操作是指程序的输入和程序的更改。的操作是指程序的输入和程序的更改。 通常采用手持式编程器和个人计算机通常采用手持式编程器和个人计算机(PC)(PC)进进行。行。 编程器直接或由电缆插入编程器直接或由电缆插入PLCPLC的相应插座，程的相应插座，程序由键盘输入并有液晶显示，可工作在编程、运序由键盘输入并有液晶显示，可工作在编程、运行和监控的不同状态下，用于现场调试和在线修行和监控的不同状态下，用于现场调试和在线修改是非常方便的。改是非常方便的。 通过通过PLCPLC厂商提供的编程软件及通信接口，用厂商提供的编程软件及通信接口，用户还可以使用个人计算机对户还可以使用个人计算机对PLCPLC编程，并对系统编程，并对系统进行仿真、测试、监视和控制。进行仿真、测试、监视和控制。5 5体积小、功耗低体积小、功耗低 集成电路模块使可编程控制器达到小型化或超集成电路模块使可编程控制器达到小型化或超小型化，使其易于装入机械电子设备内部，这是产小型化，使其易于装入机械电子设备内部，这是产品实现机电一体化的关键环节。品实现机电一体化的关键环节。6 6编程语言有待于标准化编程语言有待于标准化 尽管各个厂家生产的可编程控制器均采用面向尽管各个厂家生产的可编程控制器均采用面向用户的梯形图和指令语句表等编程语言，形式上大用户的梯形图和指令语句表等编程语言，形式上大同小异，但尚未达到完全统一。同小异，但尚未达到完全统一。 目前美、英、日、法、德等在其国内已基本实目前美、英、日、法、德等在其国内已基本实现梯形图等编程语言的标准化，但全球标准化尚有现梯形图等编程语言的标准化，但全球标准化尚有待时日，这为用户使用不同品牌待时日，这为用户使用不同品牌PLCPLC时带来不便。时带来不便。 可编程控制器的功能可编程控制器的功能 可编程控制器有丰富的功能指令和功能模块可编程控制器有丰富的功能指令和功能模块，主要功能有，主要功能有: :1 1逻辑运算和定时计数功能逻辑运算和定时计数功能开关量控制功能开关量控制功能 PLCPLC设置有设置有“与与”、“或或”、“非非”等逻辑等逻辑运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、复合串并联等各种连接关系，还为用户提供了若复合串并联等各种连接关系，还为用户提供了若干个定时器和计数器，并设置了定时和计数指令干个定时器和计数器，并设置了定时和计数指令。 定时值和计数值可由用户编程时设定，并可定时值和计数值可由用户编程时设定，并可在运行中被读出或修改。因此可以取代继电器进在运行中被读出或修改。因此可以取代继电器进行逻辑组合与顺序控制。行逻辑组合与顺序控制。2 2数据处理和数字量与模拟量的转换功能数据处理和数字量与模拟量的转换功能模拟量模拟量控制功能控制功能 PLCPLC设置有数据传送、比较、运算、移位、设置有数据传送、比较、运算、移位、位操作、数制转换等数据处理指令和打印输出指位操作、数制转换等数据处理指令和打印输出指令，并可对存储器间接寻址。令，并可对存储器间接寻址。 PLCPLC可配有模数转换可配有模数转换(A/D)(A/D)和数模转换和数模转换(D/A)(D/A)模块，能实现对模拟量的测量与控制。模块，能实现对模拟量的测量与控制。 3 3数据发送和接收功能数据发送和接收功能通信功能通信功能 PLCPLC设置有数据发送和接收指令，可与计算设置有数据发送和接收指令，可与计算机、其它机、其它PLCPLC和外设之间建立链接，具有通信联和外设之间建立链接，具有通信联网功能。网功能。4 4中断处理功能中断处理功能 PLCPLC设置有中断指令，通过中断响应，及时设置有中断指令，通过中断响应，及时得到所输入状态的变化信息，能够进行故障检测得到所输入状态的变化信息，能够进行故障检测和提高运行速度。和提高运行速度。5 5监控和自诊断功能监控和自诊断功能 PLCPLC设置有报警和运行信息的显示。它在系设置有报警和运行信息的显示。它在系统发生异常时自动停止运行并发出报警信号，能统发生异常时自动停止运行并发出报警信号，能够保护和恢复现场，还能通过软件进行故障检测够保护和恢复现场，还能通过软件进行故障检测和程序校验。和程序校验。6 6扩展功能扩展功能 PLCPLC主机上设有输入输出扩展接口，通过主机上设有输入输出扩展接口，通过专用模块配置可扩大信息处理范围和实现功能专用模块配置可扩大信息处理范围和实现功能扩展。例如，配置扩展扩展。例如，配置扩展I/OI/O模块，可增加输入输模块，可增加输入输出点数，配置智能出点数，配置智能I/OI/O模块可使模块可使PLCPLC增加伺服电增加伺服电机控制、闭环过程控制、温度控制、远程通信机控制、闭环过程控制、温度控制、远程通信等专项特殊功能。等专项特殊功能。可编程控制器的应用可编程控制器的应用 可编程控制器的功能决定了应用，其主要的应可编程控制器的功能决定了应用，其主要的应用范围归纳如下：用范围归纳如下：1 1开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制 这是可编程控制器最基本的应用。这是可编程控制器最基本的应用。 用用PLCPLC取代传统的继电器控制，完成开关量逻取代传统的继电器控制，完成开关量逻辑运算和逻辑控制。可用于机床电控、食品加工机辑运算和逻辑控制。可用于机床电控、食品加工机、印刷机械、高炉上料、电梯、货物存取、装配生、印刷机械、高炉上料、电梯、货物存取、装配生产线等机械设备和生产线的逻辑动作控制。产线等机械设备和生产线的逻辑动作控制。2 2模拟量的过程控制模拟量的过程控制 可编程控制器能够实现模拟量的控制，配上可编程控制器能够实现模拟量的控制，配上闭环控制闭环控制(PID)(PID)模块后即可对温度、压力、流量、模块后即可对温度、压力、流量、液面高度等连续变化的模拟量进行闭环过程控制液面高度等连续变化的模拟量进行闭环过程控制，使变量保持在设定值上。可用于加热炉、轧钢，使变量保持在设定值上。可用于加热炉、轧钢、反应堆、酿酒等生产流程和工艺过程的控制。、反应堆、酿酒等生产流程和工艺过程的控制。3 3机械运动控制机械运动控制 可编程控制器的运动控制模块可实现对伺服可编程控制器的运动控制模块可实现对伺服电机和步进电机的速度与位置的控制，用于数控电机和步进电机的速度与位置的控制，用于数控机床、工业机器人等。机床、工业机器人等。4 4建立自动化控制网络建立自动化控制网络 把可编程控制器作为下位机，与上位计算机把可编程控制器作为下位机，与上位计算机或同级的或同级的PLCPLC进行通信，完成数据处理和信息交换进行通信，完成数据处理和信息交换，可构成，可构成“集中管理、分散控制集中管理、分散控制”的集散式控制的集散式控制系统系统( (又称分布式控制系统又称分布式控制系统) )，实现对整个生产过，实现对整个生产过程的信息管理和功能控制。程的信息管理和功能控制。 PLCPLC是柔性制造系统是柔性制造系统(FMS)(FMS)和工厂自动化网络和工厂自动化网络中的基本组成，广泛应用于机械、石油、电力、中的基本组成，广泛应用于机械、石油、电力、化工等行业。化工等行业。5 5信号锁与报警信号锁与报警 安全生产需要的信号锁与报警系统可由安全生产需要的信号锁与报警系统可由PLCPLC实现，如交通信号控制、状态监视和报警实现，如交通信号控制、状态监视和报警系统等。系统等。可编程控制器与继电器的比较可编程控制器与继电器的比较相同点相同点: :1 1）可编程控制器与继电器控制系统都是典型的工业控）可编程控制器与继电器控制系统都是典型的工业控制装置。制装置。2 2）从基本控制目标看）从基本控制目标看: : 两者的开关量控制功能和信号的输入输出形式两者的开关量控制功能和信号的输入输出形式是相同的，能实现开关量的逻辑和顺序控制。输入是相同的，能实现开关量的逻辑和顺序控制。输入信号是按钮、限位开关、光电开关和开关式传感器信号是按钮、限位开关、光电开关和开关式传感器等，输出信号可直接控制外部负载，如电机、电磁等，输出信号可直接控制外部负载，如电机、电磁阀、接触器和指示灯等。阀、接触器和指示灯等。3 3）从设计表达形式看）从设计表达形式看: : PLC PLC的梯形图与继电器的控制线路图是相似的，的梯形图与继电器的控制线路图是相似的，都采用电气元件符号表示，且十分易于掌握。都采用电气元件符号表示，且十分易于掌握。 可编程控制器系统与继电器系统在以下几方面的不可编程控制器系统与继电器系统在以下几方面的不同，表现了两者性能的明显差异。同，表现了两者性能的明显差异。 1 1组成器件不同组成器件不同 继电器系统由许多真正的继电器继电器系统由许多真正的继电器“硬继电器硬继电器”组成，一般一个中间继电器有组成，一般一个中间继电器有4 48 8对机械触点；对机械触点； PLCPLC梯形图中的继电器是梯形图中的继电器是“软继电器软继电器”。 这些软继电器实质上是存储器中每一位触发器这些软继电器实质上是存储器中每一位触发器，因其内容，因其内容( (状态状态0 0或或1)1)可读取任意次数，所以可读取任意次数，所以“软软继电器继电器”能提供的触点数是无限的，而且不存在机能提供的触点数是无限的，而且不存在机械触点的电蚀问题。械触点的电蚀问题。 2 2控制技术不同控制技术不同 继电器控制系统针对固定的生产机械和生产工艺继电器控制系统针对固定的生产机械和生产工艺而设计，以硬接线方式安装而成，各个继电器中触点而设计，以硬接线方式安装而成，各个继电器中触点的通断状态的通断状态(1(1、0)0)经电路组合而构成一种固定的逻辑经电路组合而构成一种固定的逻辑运算关系。这样构建的控制系统不但体积庞大，而且运算关系。这样构建的控制系统不但体积庞大，而且只有重新配线安装才能适应哪怕是生产工艺的微小改只有重新配线安装才能适应哪怕是生产工艺的微小改变。变。 PLCPLC以集成电路模块组成，采用计算机技术，由程以集成电路模块组成，采用计算机技术，由程序实现控制，各种逻辑运算和算术运算均可通过编制序实现控制，各种逻辑运算和算术运算均可通过编制修改程序来实现，即不必改变系统硬件就可以实现不修改程序来实现，即不必改变系统硬件就可以实现不同生产过程的控制以及进行在线修改。同生产过程的控制以及进行在线修改。 与继电器系统相比，可编程控制器系统具有很高的与继电器系统相比，可编程控制器系统具有很高的可靠性和极好的适应性和灵活性。可靠性和极好的适应性和灵活性。3 3工作方式不同工作方式不同 在继电器系统中，当电源接通时，线路中各在继电器系统中，当电源接通时，线路中各个继电器都处于受制约状态：或吸合，或断开。个继电器都处于受制约状态：或吸合，或断开。这种工作方式被称作并行工作方式。这种工作方式被称作并行工作方式。 在在PLCPLC中，程序处于周期性循环扫描中，受中，程序处于周期性循环扫描中，受同一条件制约的各部分的状态变化次序取决于程同一条件制约的各部分的状态变化次序取决于程序扫描顺序，这种工作方式称作串行工作方式。序扫描顺序，这种工作方式称作串行工作方式。 若将表达形式相同的若将表达形式相同的PLCPLC梯形图与继电器控梯形图与继电器控制线路图相比较，会发现由于分别工作在串行与制线路图相比较，会发现由于分别工作在串行与并行方式下，两者的控制结果却不一定相同。并行方式下，两者的控制结果却不一定相同。4 4功能范围不同功能范围不同 继电器控制系统只能进行开关量的控制，实现继电器控制系统只能进行开关量的控制，实现既定的逻辑、顺序、定时和计数的简单功能；既定的逻辑、顺序、定时和计数的简单功能； PLCPLC不但有逻辑运算能力，还有算术运算能力不但有逻辑运算能力，还有算术运算能力，因此，既可进行开关量控制，又能进行模拟量控，因此，既可进行开关量控制，又能进行模拟量控制，还能实现网络通信，具有十分完善的功能。制，还能实现网络通信，具有十分完善的功能。 可编程控制器系统以可靠性高、适应性和灵活可编程控制器系统以可靠性高、适应性和灵活性好、功能强、体积小、系统易于开发、扩展、安性好、功能强、体积小、系统易于开发、扩展、安装和维护的优势取代了继电器控制系统的绝大多数装和维护的优势取代了继电器控制系统的绝大多数应用场合。应用场合。 而继电器系统因其容易掌握、元件便宜的优点而继电器系统因其容易掌握、元件便宜的优点，目前在工艺定型、控制简单的生产过程中仍有使，目前在工艺定型、控制简单的生产过程中仍有使用。用。可编程控制器的结构可编程控制器的结构: : 整体箱式和模块组合式整体箱式和模块组合式整体箱式整体箱式PLC:PLC: 是把各组成部分安装在少数几块印制电路板上并是把各组成部分安装在少数几块印制电路板上并连同电源一起装配在一个壳体内形成一个整体。连同电源一起装配在一个壳体内形成一个整体。特点：特点： PLCPLC结构简单，节省材料，体积小。结构简单，节省材料，体积小。模块组合式模块组合式PLC:PLC: 是把是把PLCPLC划分为相对独立的几部分制成标准划分为相对独立的几部分制成标准尺寸的模块，主要有尺寸的模块，主要有CPUCPU模块模块( (包括存储器包括存储器) )、输、输入模块，输出模块、电源模块等几种类型的模入模块，输出模块、电源模块等几种类型的模块，然后把各模块组装到一个机架内构成一个块，然后把各模块组装到一个机架内构成一个PLCPLC系统。系统。特点：特点： 结构形式可根据用户需要方便灵活地组合，结构形式可根据用户需要方便灵活地组合，对现场的应变能力强，同时还便于维修。对现场的应变能力强，同时还便于维修。可编程序控制器的分类可编程序控制器的分类 通常把可编程序控制器按照通常把可编程序控制器按照I/OI/O点数的多少分成小点数的多少分成小型、中型、大型三类；型、中型、大型三类； 1)1)小型小型PLC PLC 其其I/OI/O点数在少于点数在少于256256点。点。 2)2)中型中型PLC PLC 其其I/OI/O点数在点数在25620482562048点之间。点之间。 3)3)大型大型PLC PLC 其其I/OI/O点数大于点数大于20482048点。点。 I/0I/0总点数称为总点数称为PLCPLC的容量。的容量。 容量的大小不仅在数量上被划分为三种类型，在容量的大小不仅在数量上被划分为三种类型，在性能指标上也存在很大差异。性能指标上也存在很大差异。 PLC PLC的发展速度非常快，问世的发展速度非常快，问世3030多年来产品己多年来产品己发展到第发展到第4 4代，其发展过程可大致划分如下：代，其发展过程可大致划分如下： 第第1 1代：代：19691969年年19721972年。特点是：年。特点是： 1)CPU1)CPU由集成电路组成，使用磁芯存储器；由集成电路组成，使用磁芯存储器；2)2)功能简单，主要是逻辑运算、定时、计数及顺序功能简单，主要是逻辑运算、定时、计数及顺序控制；控制；3)3)机种单一，没有形成系列；机种单一，没有形成系列；4)4)与继电器控制装置相比可靠性有一定提高。与继电器控制装置相比可靠性有一定提高。第第2 2代：代：19731973年年19751975年。特点是年。特点是: :1)1)存储器采用存储器采用EPROMEPROM；2)2)功能增加，有数字运算、传送、比较等功能，功能增加，有数字运算、传送、比较等功能，可进行模拟量控制；可进行模拟量控制；3)3)品种增加，初步形成系列；品种增加，初步形成系列；4)4)可靠性进一步提高，开始具备自诊断功能。可靠性进一步提高，开始具备自诊断功能。 第第3 3代：代：19761976年年19831983年。特点是：年。特点是：1 1）引入微处理器及）引入微处理器及LSILSI芯片并向多微处理器发展，芯片并向多微处理器发展，使使PLCPLC的功能和处理速度大大增强；的功能和处理速度大大增强；2)2)增加了特殊功能，如浮点数运算、开方、三角函增加了特殊功能，如浮点数运算、开方、三角函数、相关数、查表、列表、脉宽调制变换等；数、相关数、查表、列表、脉宽调制变换等；3)3)具有通信功能和远程具有通信功能和远程I/OI/O能力；能力；4)4)自诊断功能和容错技术发展完善。自诊断功能和容错技术发展完善。第第4 4代：代：19831983年现在。特点是：年现在。特点是：1)1)大型大型PLCPLC采用采用3232位微处理器位微处理器( (如如NS16032NS16032芯片芯片) )，按，按功能分设布尔处理器和字处理器，可以将多台功能分设布尔处理器和字处理器，可以将多台PLCPLC连接起来与大系统联网，资源共享；连接起来与大系统联网，资源共享；2)2)能完成对整个车间的监控，可在能完成对整个车间的监控，可在CRTCRT上显示多种上显示多种多样的现场图像，多样的现场图像，CRTCRT的画面可以代替仪表盘作的画面可以代替仪表盘作各种控制和管理操作，十分灵活方便；各种控制和管理操作，十分灵活方便；3)3)编程语言除了梯形图、语句表、流程图以外还有编程语言除了梯形图、语句表、流程图以外还有用于算术运算的用于算术运算的BASICBASIC语言，用于机床数控的数语言，用于机床数控的数控语言等。控语言等。PLCPLC的组成：的组成： （链接） PLCPLC是由硬件和软件两大部分的。是由硬件和软件两大部分的。 3.1.2 PLC3.1.2 PLC的基本组成的基本组成一、一、PLCPLC的硬件的硬件 PLCPLC的硬件的硬件: : 包括基本组成部分包括基本组成部分( (主机主机) )、I/OI/O扩展部分和外部扩展部分和外部设备三大部分。设备三大部分。（一）基本组成部分（一）基本组成部分: : 构成构成PLCPLC的最小系统，包括中央处理器的最小系统，包括中央处理器(CPU)(CPU)、存储器、输入接口、输出接口、电源等。存储器、输入接口、输出接口、电源等。各部件功能如下：各部件功能如下： 1 1CPUCPU CPUCPU是是PLCPLC的核心部件，在的核心部件，在PLCPLC系统中的作用类似系统中的作用类似于人体的中枢神经，是于人体的中枢神经，是PLCPLC的运算、控制中心。的运算、控制中心。2 2存储器存储器 PLCPLC配有系统程序存储器和用户程序存储器。配有系统程序存储器和用户程序存储器。(1)(1)系统程序存储器系统程序存储器 主要存放系统管理程序、监控程序及对用户主要存放系统管理程序、监控程序及对用户程序做编译处理的程序，还可存放模块化应用功程序做编译处理的程序，还可存放模块化应用功能子程序及其调用管理。能子程序及其调用管理。 系统程序关系到系统程序关系到PLCPLC的性能，由制造厂家写的性能，由制造厂家写入到入到ROMROM中，不能由用户直接存取。中，不能由用户直接存取。 (2)(2)用户程序存储器：用户程序存储器： 主要存放用户根据生产过程和工艺要求编主要存放用户根据生产过程和工艺要求编制的程序。制的程序。 可通过编程器写入和改变。为防止掉电后可通过编程器写入和改变。为防止掉电后RAMRAM中的内容丢失，中的内容丢失，PLCPLC使用对使用对RAMRAM的电池供电的电池供电电路，使得电路，使得PLCPLC断电后断电后RAMRAM中的信息保持不变。中的信息保持不变。 PLCPLC产品中所列存储器形式及其容量，系产品中所列存储器形式及其容量，系指用户程序存储器而言，通常以字指用户程序存储器而言，通常以字(16(16位位/ /字字) )为单位表示。为单位表示。I/OI/O模块模块: : 是是CPUCPU与现场与现场I/OI/O装置或其它外部设备之间装置或其它外部设备之间的连接部件。的连接部件。 PLCPLC提供了各种操作电平和驱动能力的提供了各种操作电平和驱动能力的I/OI/O模板和各种用途的模板和各种用途的I/OI/O功能。功能。 模板供用户选用，如输入模板供用户选用，如输入/ /输出电平转换，输出电平转换，电气隔离。电气隔离。 高档高档PLCPLC具有串具有串/ /并行变换、数据传送、误并行变换、数据传送、误码校验、码校验、A/DA/D或或D/AD/A变换以及其它功能控制等。变换以及其它功能控制等。 I/OI/O模板既可与模板既可与CPUCPU放置在一起，又可远距放置在一起，又可远距离放置。离放置。 3 3输入、输出接口电路输入、输出接口电路(I/O(I/O模块模块) )（链接） 通常通常I/OI/O模板还具有模板还具有I/OI/O状态显示和状态显示和I/OI/O接线端接线端子排。子排。 根据不同的控制需要，用户还可选用中断控根据不同的控制需要，用户还可选用中断控制、通信控制、高精度定位控制、阀位控制、远制、通信控制、高精度定位控制、阀位控制、远程程I/OI/O控制以及控制以及ASCII/BASICASCII/BASIC操作运算和其它专用操作运算和其它专用控制功能的模板，也可配设盒式磁带机、打印机控制功能的模板，也可配设盒式磁带机、打印机、EPROMEPROM写入器、高分辨率大屏幕彩色图形监控写入器、高分辨率大屏幕彩色图形监控系统等外部设备。系统等外部设备。 为了现场人员方便地操作为了现场人员方便地操作PLCPLC，在某些，在某些PLCPLC中中还备有人机接口单元。还备有人机接口单元。PLCPLC系统中电源分为两种系统中电源分为两种: : 一种是外部电源或称为用户电源，用于传送现一种是外部电源或称为用户电源，用于传送现场信号或驱动现场执行机构，通常由用户另备；场信号或驱动现场执行机构，通常由用户另备； 一种称为