《三菱可编程控制器PLC应用技术》.ppt

绪论绪论绪论绪论绪论EXIT三菱可编程控制器PLC应用技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 一、一、可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义6060年代年代继电接触控制系统继电接触控制系统接线复杂接线复杂 改变设计困难改变设计困难简单简单 易懂易懂 价格便宜价格便宜 1969 1969年美国数字设备公司（年美国数字设备公司（DECDEC），），研制研制出世界出世界上第一台上第一台可编程序控制器可编程序控制器，并在，并在GMGM公司汽车生产线上公司汽车生产线上首次应用首次应用成功成功。2022/11/62一、一、一、一、可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义 2020世纪世纪7070年代中末期，年代中末期，PLCPLC进入了实用化发展阶段进入了实用化发展阶段 2020世纪世纪8080年代初，年代初，PLCPLC在先进工业国家广泛应用在先进工业国家广泛应用 2020世纪末期，世纪末期，PLCPLC已适应现代工业控制的需要已适应现代工业控制的需要 2121世纪初的几年，随着计算机通讯技术的发展，世纪初的几年，随着计算机通讯技术的发展，PLCPLC重点发展重点发展了网络通讯能力，并广泛应用于工业控制系统的各个领域了网络通讯能力，并广泛应用于工业控制系统的各个领域2022/11/63一、一、一、一、可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义 19801980年美国电气制造商协会（年美国电气制造商协会（NEMANEMA）正式将其命名为可编程正式将其命名为可编程序控制器（序控制器（Programmable ControllerProgrammable Controller），），简称简称 PCPC。为了和个人计算机（为了和个人计算机（PCPC）相区别，将最初用于逻辑控制的相区别，将最初用于逻辑控制的可编可编程控制器程控制器称为称为 PLCPLC（ProgrammableProgrammable logic Controllerlogic Controller）。）。19851985年年1 1月国际电工委员会（月国际电工委员会（IECIEC）制定了可编程控制器的标准，）制定了可编程控制器的标准，并定义了并定义了 PLCPLC。可编程控制器是以微机技术为核心的通用工业自动控可编程控制器是以微机技术为核心的通用工业自动控制装置制装置 ，简称，简称 PLCPLC。2022/11/64一、一、一、一、可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义可编程控制器的简史及定义 目前世界上目前世界上生产品牌生产品牌PLCPLC的著名公司的著名公司：美国艾伦美国艾伦-布拉德利公司布拉德利公司（A-B A-B：Allen-BradleyAllen-Bradley）德国西门子公司（德国西门子公司（SiemensSiemens）法国的施耐德公司法国的施耐德公司（TE TE：TelemecaniqueTelemecanique）日本三菱公司（日本三菱公司（MITSUBISHIMITSUBISHI）日本欧姆龙公司（日本欧姆龙公司（OMRONOMRON）日本富士电机公司（日本富士电机公司（Fuji ElectricFuji Electric）日本东芝公司（日本东芝公司（TOSHIBATOSHIBA）日本松下电工公司（日本松下电工公司（MEWMEW）等等2022/11/65二、二、可编程控制器的特点可编程控制器的特点可编程控制器的特点可编程控制器的特点 可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强 通用性强，使用方便通用性强，使用方便 模块化结构，组合灵活模块化结构，组合灵活 编程简单，易学易用编程简单，易学易用 体积小，重量轻，能耗低体积小，重量轻，能耗低 系统设计、建造工作量小，改造容易系统设计、建造工作量小，改造容易2022/11/66三、三、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应用可编程控制器的应用 开关逻辑控制开关逻辑控制 运动控制运动控制 闭环过程控制闭环过程控制 数据处理数据处理 通讯及联网通讯及联网2022/11/67四、四、可编程控制器的发展前景可编程控制器的发展前景可编程控制器的发展前景可编程控制器的发展前景速度更快、存储容量更大、可靠性更高速度更快、存储容量更大、可靠性更高向超小型和超大型方向发展向超小型和超大型方向发展规范化、标准化，出现通用编程语言规范化、标准化，出现通用编程语言通讯、联网能力更强，与工业控制计算机组网通讯、联网能力更强，与工业控制计算机组网出现出现PLCPLC品牌垄断国际市场的局面品牌垄断国际市场的局面技技 术术规规 模模产产 品品通通 讯讯市市 场场2022/11/68四、四、四、四、可编程控制器的发展前景可编程控制器的发展前景可编程控制器的发展前景可编程控制器的发展前景2022/11/69课程性质可编程控制器应用技术可编程控制器应用技术是是电类电类和和机电类机电类专业的专业的专业基础课专业基础课2022/11/610课程目的和要求1 1了解可编程控制器的基本结构、特点和应用场合了解可编程控制器的基本结构、特点和应用场合2 2明确可编程控制器的硬件配置、工作原理和工作过程明确可编程控制器的硬件配置、工作原理和工作过程3 3掌握可编程控制器基本逻辑指令及编程方法，掌握编程软件的使用掌握可编程控制器基本逻辑指令及编程方法，掌握编程软件的使用4 4熟悉可编程控制器功能指令及编程方法熟悉可编程控制器功能指令及编程方法5 5能正确使用可编程控制器并完成能正确使用可编程控制器并完成I/OI/O设备的接线设备的接线6 6掌握程序设计的思想和方法掌握程序设计的思想和方法7 7掌握程序运行和调试的方法，会分析实验与实训现象掌握程序运行和调试的方法，会分析实验与实训现象8 8具备阅读和分析实际应用程序与梯形图的能力具备阅读和分析实际应用程序与梯形图的能力9 9能借助产品说明书和技术手册，查阅有关数据和功能，正确使用能借助产品说明书和技术手册，查阅有关数据和功能，正确使用PLCPLC1010能在生产现场进行简单的程序设计，运行、调试、维护能在生产现场进行简单的程序设计，运行、调试、维护PLCPLC控制系统控制系统 2022/11/611学习方法认真听课，注意老师对问题的分析，通过案认真听课，注意老师对问题的分析，通过案例分析和实训环节获得编程的思想和方法例分析和实训环节获得编程的思想和方法理论联系实际，带着问题学，学深入理论联系实际，带着问题学，学深入注重实训环节，训练应用注重实训环节，训练应用PLC的技能的技能注意对知识的记忆和回味，几分耕耘、几分注意对知识的记忆和回味，几分耕耘、几分收获收获2022/11/612第第1 1章章 可编程控制器的硬件可编程控制器的硬件 构成构成及工作原理及工作原理1.11.1 可编程控制器的硬件构成可编程控制器的硬件构成1.21.2 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理2022/11/6131.1 1.1 可编程控制器的硬件构成可编程控制器的硬件构成1.1.1 CPU模块模块1.1.2 输入输出接口电路输入输出接口电路1.1.3 电源电源1.1.4 外部设备外部设备2022/11/614 1.1 可编程控制器的硬件构成可编程可编程控制器控制器主机主机可编程可编程控制器控制器编程器编程器图图1.1 1.1 可编程控制器及编程器可编程控制器及编程器2022/11/6151.11.1 可编程控制器的硬件构成可编程控制器的硬件构成图图1.2 PLC1.2 PLC的硬件结构的硬件结构 PLCPLC由由CPUCPU、存储器、输入存储器、输入/输出接口、内输出接口、内部电源和编程部电源和编程设备几部分构设备几部分构成成2022/11/6161 1.1.1.1.1 CPUCPU模块模块 接受、存储用户程序；接受、存储用户程序；按扫描工作方式接收来自输入单元的数据和信息，并存入相按扫描工作方式接收来自输入单元的数据和信息，并存入相应的数据存储区；应的数据存储区；执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理，产执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理，产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作；生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作；响应外部设备的请求。响应外部设备的请求。CPUCPU是是PLCPLC的运算控制中心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运的运算控制中心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分的工作，其具体作用是：算、数学运算、协调系统内部各部分的工作，其具体作用是：CPUCPU模块（中央处理器模块（中央处理器+存储器）存储器）2022/11/6171 1.1.1.1.1 CPUCPU模块模块RAM：随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。ROM：只读存储器，只读，不能写。只读存储器，只读，不能写。RAM存放用户程序存放用户程序ROM存放系统程序存放系统程序 存储器存储器用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读存储器存储器(ROM)和随机存取存储器和随机存取存储器(RAM)。EPROM：可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。EEPROM：可电擦除的只读存储器，兼有可电擦除的只读存储器，兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的随机存取的优点。的随机存取的优点。2022/11/618 输入输出接口输入输出接口是是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。与工业控制现场各类信号连接的部分。1 1.1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口 输入接口输入接口用来用来接受接受生产过程的各种参数（生产过程的各种参数（输入信号输入信号）。）。输输出出接接口口用用来来送送出出可可编编程程控控制制器器运运算算后后得得出出的的控控制制信信息息（输输出出信信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。为为了了适适应应可可编编程程控控制制器器在在工工业业生生产产现现场场的的工工作作，对对输输入入输输出出接接口口有二个主要的要求：有二个主要的要求：良好的抗干扰能力良好的抗干扰能力 能满足工业现场各类信号的匹配要求能满足工业现场各类信号的匹配要求2022/11/619可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元：可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元：开开关关量量输输入入接接口口 其其作作用用是是把把现现场场的的开开关关量量信信号号变变成成可可编编程程控控制制器器内部处理的标准信号。内部处理的标准信号。开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为直流输直流输入单元入单元和和交流输入单元交流输入单元。开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为继电器继电器型型、晶体管型晶体管型和和可控硅型可控硅型。1 1.1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口 开关量输出接口开关量输出接口 其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。机构所需的开关量信号。2022/11/6201 1开关量输入接口开关量输入接口图图1.3 1.3 直流开关量输入单元直流开关量输入单元1 1.1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口2022/11/6211 1开关量输入接口开关量输入接口图图1.3 1.3 交流开关量输入单元交流开关量输入单元1 1 1 1.1.2 .1.2 .1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口2022/11/622输入接口的接线方式（输入接口的接线方式（汇点式汇点式）图图1.4 1.4 输入电路的连接输入电路的连接1 1 1 1.1.2 .1.2 .1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口2022/11/623 开关量输出接口，其作用是把开关量输出接口，其作用是把PLC的内部信号转换成现场执行机的内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号。构的各种开关信号。考虑负载的驱动电源时，还需选择输出器件的类型。考虑负载的驱动电源时，还需选择输出器件的类型。继电器型继电器型的输出接口，可用于的输出接口，可用于交流及直流两种电源交流及直流两种电源，接通和断开的，接通和断开的频率低，带负载能力强；频率低，带负载能力强；晶体管型晶体管型的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱直流驱动动的场合；的场合；可控硅型可控硅型的输出接口仅用于的输出接口仅用于交流驱动交流驱动的场合，适用快速、频繁动作的场合，适用快速、频繁动作和大电流的场合。和大电流的场合。开关量输出接口开关量输出接口1 1.1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口2022/11/624图图1.6 1.6 继电器型输出单元继电器型输出单元1.1.继电器型输出接口继电器型输出接口1 1 1 1.1.2 .1.2 .1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口2022/11/625输出接口输出接口接线方式（接线方式（分组式分组式）图图1.7 PLC1.7 PLC的输出接口的输出接口1 1.1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口2022/11/626 模拟量输入接口（模拟量输入接口（AD模块模块）模模拟拟量量输输入入接接口口把把现现场场连连续续变变化化的的模模拟拟量量信信号号转转换换成成适适合合可可编编程控制器内部处理的程控制器内部处理的二进制数字信号二进制数字信号。模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行AD转换，再转换，再经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。1 1 1 1.1.2 .1.2 .1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口图图1.8 1.8 模拟量输入单元框图模拟量输入单元框图2022/11/627 模拟量输出接口（模拟量输出接口（DA模块模块）模拟量输出接口将模拟量输出接口将PLC运算处理后的数字信号转换为相应的模运算处理后的数字信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量模拟量输出接口一般由光电隔离、输出接口一般由光电隔离、D DA A转换和信号驱动等环节组成转换和信号驱动等环节组成。图图1.9 1.9 模拟量输出单元框图模拟量输出单元框图1 1.1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口2022/11/628 为了适应更复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控为了适应更复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控制单元，如制单元，如PID单元、高速计数器单元、温度控制单元、通信单元、定位单元、高速计数器单元、温度控制单元、通信单元、定位单元等。单元等。特殊功能模块特殊功能模块都是独立的工作单元，它们和普通输入输出接口都是独立的工作单元，它们和普通输入输出接口的区别在于都的区别在于都带有独立的带有独立的CPU，有专门的处理能力有专门的处理能力。智能输入输出接口（智能输入输出接口（特殊功能模块特殊功能模块）1 1 1 1.1.2 .1.2 .1.2 .1.2 输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口2022/11/6291 1.1.3.1.3 电源电源可编程控制器的电源包括可编程控制器的电源包括:*为可编程控制器各工作单元供电的为可编程控制器各工作单元供电的开关电源开关电源*为掉电保护电路供电的为掉电保护电路供电的后备电源后备电源，一般为电池，一般为电池 2022/11/6301 1 1 1.1.4.1.4.1.4.1.4 外部设备外部设备外部设备外部设备 可编程控制器一般可配备的外部设备：可编程控制器一般可配备的外部设备：编程器编程器 盒式磁带机，用以记录程序或信息盒式磁带机，用以记录程序或信息 打印机，用以打印程序或制表打印机，用以打印程序或制表 EPROM写入器，用以将程序写入用户写入器，用以将程序写入用户EPROM中中 高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部分的运行状态分的运行状态编程器编程器2022/11/6311.2 1.2 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理1.2.1 1.2.1 扫描工作方式扫描工作方式1.2.2 1.2.2 程序执行过程程序执行过程1.2.3 1.2.3 输入输出的处理规则输入输出的处理规则1.2.4 1.2.4 信息刷新方式信息刷新方式1.2.5 1.2.5 输入输出滞后时间输入输出滞后时间 2022/11/632 1.2.1 1.2.1 扫描工作方式扫描工作方式扫描：扫描：从从00000000号存贮地址开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存贮号存贮地址开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存贮地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序直到程序结束。地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序直到程序结束。完成一次扫描程序后，再从头开始扫描，并周而复始地重复。完成一次扫描程序后，再从头开始扫描，并周而复始地重复。一一个循环扫描过程称为扫描周期。个循环扫描过程称为扫描周期。扫描过程分为三个阶段进行：即输扫描过程分为三个阶段进行：即输入采样（输入处理）阶段，程序执行（程序处理）阶段，输出刷新入采样（输入处理）阶段，程序执行（程序处理）阶段，输出刷新（输出处理）阶段。（输出处理）阶段。输入采样输入采样程序执行程序执行输出刷新输出刷新2022/11/633输入采样输入采样程序执行程序执行输出处理输出处理一个扫描周期一个扫描周期Y0Y1Yn输输入入映映像像寄寄存存器器采样采样元元件件映映像像寄寄存存器器写写写写读读X0Y0Y0M0输输出出锁锁存存电电路路输输出出端端子子输输入入端端子子1.2.2 1.2.2 程序执行过程程序执行过程读读图图1.11 1.11 PLC PLC 的扫描工作过程的扫描工作过程X0X1Xn刷新刷新2022/11/6341.2.2 1.2.2 程序执行过程程序执行过程输入采样阶段：输入采样阶段：PLCPLC以以扫扫描描方方式式按按顺顺序序将将所所有有输输入入端端的的输输入入信信号号状状态态（开开或或关关、即即ON或或OFF、“1”或或“0”）读读入入到到输输入入映映像像寄寄存存器器中中寄存起来，称为对输入信号的寄存起来，称为对输入信号的采样采样，或称，或称输入刷新输入刷新。接接着着转转入入程程序序执执行行阶阶段段，在在程程序序执执行行期期间间，即即使使输输入入状状态态变变化化，输输入入映映像像寄寄存存器器的的内内容容也也不不会会改改变变。输输入入状状态态的的变变化化只只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。2022/11/6351.2.2 1.2.2 程序执行过程程序执行过程程序执行阶段：程序执行阶段：程序执行阶段，程序执行阶段，PLCPLC对程序按顺序进行扫描；对程序按顺序进行扫描；如果程序用梯形图表示，则总是按先左后右、先上后下的顺序进行扫如果程序用梯形图表示，则总是按先左后右、先上后下的顺序进行扫描；描；每扫描到一条指令时，所需要的输入元件状态或其它元件的状态分别每扫描到一条指令时，所需要的输入元件状态或其它元件的状态分别由输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出，而将执行结果写入到由输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出，而将执行结果写入到元件映像寄存器中；元件映像寄存器中；元件映像寄存器中寄存的内容，随程序执行的进程而动态变化元件映像寄存器中寄存的内容，随程序执行的进程而动态变化。2022/11/6361.2.2 1.2.2 程序执行过程程序执行过程 输出刷新阶段：输出刷新阶段：程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，将元件映像寄存器中所有程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，将元件映像寄存器中所有输出继电器的状态转存到输出锁存寄存器，再去驱动用户输出设备（负载）输出继电器的状态转存到输出锁存寄存器，再去驱动用户输出设备（负载），这就是，这就是PLCPLC的实际输出。的实际输出。扫描周期：扫描周期：PLC重复执行上述三个过程，每重复一次的时间就是一个工作周期重复执行上述三个过程，每重复一次的时间就是一个工作周期（或扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短、指令的种类和（或扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短、指令的种类和CPU执执行的速度有关。一个扫描过程中，执行指令程序的时间占了绝大部分。行的速度有关。一个扫描过程中，执行指令程序的时间占了绝大部分。PLC在每次扫描中，对输入信号采样一次，对输出信号刷新一次。这在每次扫描中，对输入信号采样一次，对输出信号刷新一次。这就保证了就保证了PLC在执行程序阶段，输入映像寄存器和输出锁存寄存器的内容在执行程序阶段，输入映像寄存器和输出锁存寄存器的内容或数据保持不变。或数据保持不变。2022/11/6371.2.1 1.2.1 1.2.1 1.2.1 扫描工作方式扫描工作方式扫描工作方式扫描工作方式 扫描工作方式的特点：扫描工作方式的特点：简单直观，简化了程序的设计，并为简单直观，简化了程序的设计，并为PLC的可靠运行提供了的可靠运行提供了保证；保证；所扫描到的指令被执行后，其结果马上就可以被将要扫描所扫描到的指令被执行后，其结果马上就可以被将要扫描到的指令所利用；到的指令所利用；系统监视定时器系统监视定时器WDT可可监视每次扫描的时间，并在每个扫监视每次扫描的时间，并在每个扫描周期内都要对描周期内都要对WDT进行复位操作。如果系统的硬件或用进行复位操作。如果系统的硬件或用户软件发生了故障，户软件发生了故障，WDT就会就会超时自动报警，并停止超时自动报警，并停止PLCPLC的的运行，从而避免了程序进入死循环的故障。运行，从而避免了程序进入死循环的故障。2022/11/6381.2.3 1.2.3 输入输出的处理规则输入输出的处理规则输入映像寄存器的数据，取决于输入端子在输入采样阶段所刷新输入映像寄存器的数据，取决于输入端子在输入采样阶段所刷新的状态；的状态；输出映像寄存器的状态，由程序中输出指令的执行结果决定；输出映像寄存器的状态，由程序中输出指令的执行结果决定；输出锁存寄存器中的数据，由上一个工作周期输出刷新阶段存入输出锁存寄存器中的数据，由上一个工作周期输出刷新阶段存入到输出锁存电路中的数据来确定；到输出锁存电路中的数据来确定；输出端子的输出状态，由输出锁存寄存器中的数据来确定；输出端子的输出状态，由输出锁存寄存器中的数据来确定；程序执行中所需的输入、输出状态（数据），从输入映像寄存器程序执行中所需的输入、输出状态（数据），从输入映像寄存器或输出映像寄存器中读出。或输出映像寄存器中读出。2022/11/6391.2.4 1.2.4 信息刷新方式信息刷新方式 信信息息刷刷新新的的方方式式有有多多种种。一一般般来来说说，输输入入刷刷新新是是在在输输入入采采样样阶段进行，输出刷新是在输出采样阶段进行。阶段进行，输出刷新是在输出采样阶段进行。有有的的PLC其其信信息息刷刷新新的的方方式式则则与与上上述述不不同同，输输入入刷刷新新除除了了在在输输入入采采样样阶阶段段进进行行外外，在在程程序序执执行行阶阶段段每每隔隔一一定定时时间间还还要要刷刷新新一一次次。同同样样，输输出出刷刷新新除除了了在在输输出出处处理理阶阶段段进进行行外外，在在程程序序执执行行阶阶段段，凡凡是是程程序序中中有有输输出出指指令令的的地地方方，该该指指令令执执行行后后又又立立即即进进行行一一次次输输出出刷刷新新。这这种种形形式式的的PLC尤尤其其适适合合于于输输入入输输出出要要求求快快速速响响应应的场合。的场合。2022/11/6401.2.5 1.2.5 输入输出滞后时间输入输出滞后时间 输输入入输输出出滞滞后后时时间间又又称称为为系系统统响响应应时时间间，是是指指从从PLC外外部部输输入入信信号号发发生生变变化化的的时时刻刻起起至至它它所所控控制制的的有有关关外外部部输输出出信信号号发发生生变化的时刻止之间的时间间隔。变化的时刻止之间的时间间隔。输输入入输输出出滞滞后后时时间间由由输输入入电电路路的的滤滤波波时时间间、输输出出模模块块的的滞滞后后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。输输入入模模块块的的RC滤滤波波电电路路用用来来滤滤除除由由输输入入端端引引起起的的干干扰扰噪噪声声，消消除除因因外外接接输输入入触触点点动动作作时时产产生生抖抖动动引引起起的的不不良良影影响响。滤滤波波时时间常数决定了输入滤波时间的长短间常数决定了输入滤波时间的长短,其典型值为其典型值为10ms10ms左右。左右。2022/11/6411.2.5 1.2.5 输入输出滞后时间输入输出滞后时间 输出模块的滞后时间与模块开关元件的类型有关：输出模块的滞后时间与模块开关元件的类型有关：继电器型输出电路继电器型输出电路的滞后时间一般最大值在的滞后时间一般最大值在10ms10ms左右。左右。双双向向可可控控硅硅型型输输出出电电路路的的滞滞后后时时间间在在负负载载被被接接通通时时的的滞滞后后时时间约为间约为1ms1ms，负载由导通到，负载由导通到断开断开时的最大滞后时间为时的最大滞后时间为10ms10ms。晶体管型输出电路晶体管型输出电路的滞后时间一般在的滞后时间一般在1ms1ms左右。左右。2022/11/642第第第第2 2 2 2章章章章 可编程序控制器的软件构成可编程序控制器的软件构成可编程序控制器的软件构成可编程序控制器的软件构成2.1 2.1 可编程序控制器的系统软件可编程序控制器的系统软件2.2 2.2 可编程序控制器的应用软件可编程序控制器的应用软件2.3 2.3 可编程序控制器的用户工作环境可编程序控制器的用户工作环境2.4 2.4 可编程序控制器的编程软件可编程序控制器的编程软件2022/11/643第第2 2章章 可编程控制器的软件构成可编程控制器的软件构成PLCPLC软件软件系统软件系统软件系统软件系统软件应用软件应用软件应用软件应用软件系统管理程序系统管理程序用户指令解释程序用户指令解释程序专用标准程序模块专用标准程序模块2022/11/644 系系统统软软件件包包括括系系统统管管理理程程序序，用用户户指指令令解解释释程程序序和和供供系系统统调调用用的专用标准程序块等。的专用标准程序块等。系统管理程序系统管理程序用于运行管理、存储空间分配管理和系统的自检，用于运行管理、存储空间分配管理和系统的自检，控制整个系统的运行；控制整个系统的运行；用户指令解释程序用户指令解释程序是把应用程序（梯形图）的输入翻译成机器能是把应用程序（梯形图）的输入翻译成机器能够识别的机器语言；够识别的机器语言；专用标准程序模块专用标准程序模块是由许多独立的程序块组成，各自能完成不同是由许多独立的程序块组成，各自能完成不同的功能。的功能。系统程序由系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能中，用户不能直接读写。直接读写。2.1 2.1 可编程序控制器的系统软件可编程序控制器的系统软件2022/11/6452.2 2.2 可编程序控制器的应用软件可编程序控制器的应用软件1、应用软件、应用软件 是用户为达到某种控制目的，采用是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的厂家提供的编程语言自主编制的程序。编程语言自主编制的程序。使用使用PLC实现某种控制目的，用存储在计算机中的实现某种控制目的，用存储在计算机中的程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。应用程序是一定控制功能的表述。同一台应用程序是一定控制功能的表述。同一台PLC用于用于不同的控制目的时就需要编制不同的应用软件。不同的控制目的时就需要编制不同的应用软件。用户软件存入用户软件存入PLC后如需改变控制目的可多次改写。后如需改变控制目的可多次改写。2、继电接触器与、继电接触器与PLC控制方案的比较控制方案的比较2022/11/646例例1 1 用继电接触器实现电动机用继电接触器实现电动机启停控制启停控制QSFRFUKMM3 工作原理工作原理工作原理工作原理:合刀开关合刀开关QS按按SB1 KM线圈线圈得电得电按按SB2 KM线圈线圈失电失电M3M3 KM辅助触头闭合辅助触头闭合自自锁锁 KM主触头闭合主触头闭合 M运转运转 KM辅助触头解除辅助触头解除自自锁锁 KM主触头断开主触头断开 M停转停转KMSB1KMSB2FR主电路主电路控制电路控制电路2022/11/647QSFRFUKMM3M3M3 KMFRX0X1COMCOMY0COM1COM1Y0X0Y0 220 VSB1SB2PLCX1例例例例2 2 2 2 用用用用PLCPLCPLCPLC实现电动机启停控制实现电动机启停控制实现电动机启停控制实现电动机启停控制主电路主电路控制电路控制电路用户程序用户程序2022/11/648例例例例3 3 用继电接触器实现电动机用继电接触器实现电动机用继电接触器实现电动机用继电接触器实现电动机 正反正反正反正反转控制转控制转控制转控制 U V WQSFRFUM3 KM1KM2KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM12022/11/649QSFRFUM3 KM2按按SB1KM1得电得电 KM1常开触头闭合常开触头闭合M运转运转误按误按SB2KM2得电得电若去掉若去掉互锁互锁互锁互锁 合合QS，KM2常开触头闭合常开触头闭合 U V W则电源则电源U、W相间相间短路短路短路短路M3 熔断器熔断器 FUFUFUFU烧毁！烧毁！烧毁！烧毁！KM1 互锁设计互锁设计 KM2SB1SB3KRSB2KM1KM2KM1KM2KM1加互锁加互锁防止短路防止短路KM1KM22022/11/650 采用电气和机械双重互锁的电动机正反转控制电路采用电气和机械双重互锁的电动机正反转控制电路采用电气和机械双重互锁的电动机正反转控制电路采用电气和机械双重互锁的电动机正反转控制电路 利用复合按钮利用复合按钮SB1、SB2，实实现机械互锁现机械互锁 正转正转反转反转 直接转换直接转换KMKMKMKM1 11 1和和和和 KMKMKMKM2 22 2的的的的电气互锁必电气互锁必电气互锁必电气互锁必不可少！不可少！不可少！不可少！QsKRFUM3 KM1KM2KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM1 U V W2022/11/651例例例例4 4 用用用用PLCPLC实现电动机实现电动机实现电动机实现电动机 正、反转控制正、反转控制正、反转控制正、反转控制PLCPLC内部用内部用户程序户程序Y0X0Y0X2Y1X1Y1X2X1X0 Y0Y1QSFRFUM3 KM1KM2 U V WKM1FRX0X1COMCOMY0COM1COM1SB1SB2PLCSB3X2KM2KM1Y1KM2 220 V2022/11/6522.2 2.2 2.2 2.2 可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件 3 3、应用软件编程语言表达方式、应用软件编程语言表达方式（1 1）梯形图梯形图（Ladder diagramLadder diagram）梯形图语言是一种以图形符号）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，是从继及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电接触器控制电路演变过来的。电接触器控制电路演变过来的。（2 2）指令表指令表 （Instruction listInstruction list）指令表也叫做语句表。它和）指令表也叫做语句表。它和单片机程序中的汇编语言有点类似，由语句指令依一定的顺序排单片机程序中的汇编语言有点类似，由语句指令依一定的顺序排列而成。列而成。（3 3）顺序功能图顺序功能图（Sequential function chartSequential function chart）顺序功能图常）顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。2022/11/6532.2 2.2 2.2 2.2 可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件（4 4）功功能能块块图图（Function Function block block diagramdiagram）功功能能块块图图是是一一种种类类似似于于数数字字逻逻辑辑电电路路的的编编程程语语言言，熟熟悉悉数数字字电电路路的的人人比比较较容容易易掌掌握握。该该编编程程语语言言用用类类似似与与门门、或或门门的的方方框框来来表表示示逻逻辑辑运运算算关关系系，方方框框的的左左侧侧为为逻逻辑辑运运算算的的输输入入变变量量，右右侧侧为为输输出出变变量量，输输入入端端、输输出出端端的的小小圆圆点点表表示示“非非”运运算算，信信号号自自左左向向右右流流动动。就就像像电电路路图图一一样，它们被样，它们被“导线导线”连接在一起，如下图所示。连接在一起，如下图所示。2022/11/6542.2 2.2 2.2 2.2 可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件（5 5）结结构构文文本本（Structured Structured texttext）随随着着PLCPLC技技术术的的飞飞速速发发展展，如如果果许许多多高高级级功功能能还还使使用用梯梯形形图图来来表表示示，会会很很不不方方便便。为为了了增增强强PLCPLC的的数数学学运运算算、数数据据处处理理、图图表表显显示示、报报表表打打印印等等功功能能，方方便便用用户户的的使使用用，许许多多大大中中型型PLCPLC都都配配备备了了PASCALPASCAL、BASICBASIC、C C等等高高级级编编程程语语言言。这这种种编编程程方方式式叫叫结结构构文文本本。与与梯梯形形图图相相比比，结结构构文文本本有有两两个个很很大大的的优优点点，其其一一是是能能实实现现复复杂杂的的数数学学运运算算，其其二二是是非非常常简简洁洁和和紧紧凑凑，用用结结构构文文本本编编制制极极其其复复杂杂的的数数学学运运算算程程序序可可能能只只占占一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。2022/11/655 PLC PLC 可看成是由各种功能元器件（可看成是由各种功能元器件（软元件软元件）组成的工业控制器。）组成的工业控制器。利用编程语言，按照一定的逻辑关系对这些软元件进行编程（利用编程语言，按照一定的逻辑关系对这些软元件进行编程（调用调用），），就可实现某种控制要求。就可实现某种控制要求。PLC PLC 的编程软元件实质上是存储器单元的编程软元件实质上是存储器单元，每个单元都有惟一的地，每个单元都有惟一的地址。为了满足不同的功用，址。为了满足不同的功用，存储器单元作了分区，因此，也就有了不存储器单元作了分区，因此，也就有了不同类型的编程软元件。同类型的编程软元件。在在系系统统软软件件的的安安排排下下，不不同同的的软软元元件件具具有有不不同同的的功功能能。FXFX2N2N系系列列PLC PLC 编程软元件如下表所示。编程软元件