可编程序控制器(PLC)原理及应用课件.ppt

可编程序控制器可编程序控制器(PLC)原理及应用原理及应用 第第1章章可编程序控制器概述可编程序控制器概述 1.1可编程序控制器的定义可编程序控制器的定义1.2可编程序控制器的由来可编程序控制器的由来1.3PLC的发展阶段的发展阶段1.4PLC的特点的特点1.5PLC的分类的分类1.6PLC的应用的应用1.7可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势1.8PLC与与继电器、计算机继电器、计算机控制系统的比较控制系统的比较1.1可编程序控制器的定义可编程序控制器的定义可可编编程程序序控控制制器器是是一一种种专专为为在在工工业业环环境境下下应应用用而而设设计计的的数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统。它它采采用用可可编编程程序序的的存存储储器器，用用来来在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、定定时时、计计数数和和算算术术运运算算等等功功能能的的面面向向用用户户的的操操作作指指令令，并并通通过过数数字字式式或或模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出，控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产产过过程程。可可编编程程序序控控制制器器及及其其相相关关外外部部设设备备，都都应应按按易易于于与与工工业业控控制制系系统统形形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。1987年IEC制定 可编程序控制器可编程序控制器(Programmable Controller)是以微处理器是以微处理器或单片机为核心的一种工业控制专用微机，简称为或单片机为核心的一种工业控制专用微机，简称为PC。它的早期产品它的早期产品可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)是是60年代末开始发展的工业控制装置，简称年代末开始发展的工业控制装置，简称为为PLC。为避免与个人计算机为避免与个人计算机PC名称相混淆，可编程控制器名称相混淆，可编程控制器（Programmable Controller)沿用简称为沿用简称为PLC。自自1969年第一台年第一台PLC面世以来，它已成为一种最重要、最面世以来，它已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器，与普及、应用场合最多的工业控制器，与机器人机器人、CAD/CAM并称并称为当今工业生产自动化领域的为当今工业生产自动化领域的三大支柱三大支柱。1968年年 美国通用汽车公司提出的美国通用汽车公司提出的替代继替代继电器电器控制系统的新型控制器的控制系统的新型控制器的十项指标十项指标：1 1）编程简单、现场可编程简单、现场可修改程序；修改程序；2 2）维护方便、采用模块）维护方便、采用模块化结构；化结构；3 3）可靠性高于继电器）可靠性高于继电器控制系统；控制系统；4 4）体积小于继电器控）体积小于继电器控制系统；制系统；5 5）数据可以直接送入）数据可以直接送入计算机；计算机；6 6）成本可与继电器系）成本可与继电器系统竞争；统竞争；7 7）输入可为市电；）输入可为市电；8 8）输出可为市电，能）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交直接驱动电磁阀、交流接触器等；流接触器等；9 9）通用性强、易于扩）通用性强、易于扩展；展；1010）用户存储器大于）用户存储器大于4K4K。1969年，美国数字设备公司（年，美国数字设备公司（DEC）研制出世界第一台）研制出世界第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，实实际上就是计算机技术的应用。际上就是计算机技术的应用。很快地在美国其他工业领域推很快地在美国其他工业领域推广应用。到广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。的高度重视。1971年日本从美国引进了这项新技术，很快研年日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的年，西欧国家也研制出它们的第一台第一台PLC。我国从我国从1974年开始研制。于年开始研制。于1977年开始工业应用。年开始工业应用。可编程控制器是一台可编程控制器是一台专为工业环境专为工业环境应应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入入/输出接口、较强的驱动能力。输出接口、较强的驱动能力。可编程控制器产品并不针对某一具体可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，工业应用，具有通用性。具有通用性。实际应用时，其实际应用时，其硬件应根据实际需要进行选用配置，其软硬件应根据实际需要进行选用配置，其软件根据控制要求进行设计编制。件根据控制要求进行设计编制。1、早期的、早期的PLC（60年代末年代末70年代中期）年代中期）早期的早期的PLC一般称为可编程一般称为可编程逻辑逻辑控制器，是继电器控制装置的替代物。控制器，是继电器控制装置的替代物。主要功能是执行由继电器完成的顺序控制，定时等。主要功能是执行由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现。在它在硬件上以准计算机的形式出现。在I/OI/O接口电路上作了改进以适应工接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。存储器。采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用电气工程技术人员熟悉易于掌握的继电器控制线路在软件编程上，采用电气工程技术人员熟悉易于掌握的继电器控制线路方式方式梯形图梯形图。早期的早期的PLC具有简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，具有简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，能重复使用等性能优点。其能重复使用等性能优点。其PLC特有的编程语言特有的编程语言梯形图一直沿用至今。梯形图一直沿用至今。2、中期的、中期的PLC（70年代中期年代中期80年代中、后期）年代中、后期）超大规模集成电路的出现，超大规模集成电路的出现，16位微处理器和位微处理器和51单片机单片机的应用，使的应用，使PLC发生了巨大的变化，功能大大增强。发生了巨大的变化，功能大大增强。PLC在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。通讯、自诊断等功能。PLC在硬件方面，除保持原有的开关模块外，还增加在硬件方面，除保持原有的开关模块外，还增加了模拟量模块、远程了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用范围得以扩大。的应用范围得以扩大。1.4PLC的特点的特点 1、高可靠性、高可靠性（1）严格筛选使用的器件，采用性能优良的开关电源，合理设）严格筛选使用的器件，采用性能优良的开关电源，合理设计系统结构。计系统结构。（2）所有的）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与与PLC内部电路之间电气上隔离。内部电路之间电气上隔离。（3）各）各I/O端均采用端均采用R-C滤波、数字滤波器。滤波、数字滤波器。（4）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（5）软件设计具有良好的自诊断功能，一旦电源或软、硬件发）软件设计具有良好的自诊断功能，一旦电源或软、硬件发生异常情况，生异常情况，CPU可立即采取有效措施，停止运行并保护数据可立即采取有效措施，停止运行并保护数据和程序。和程序。（6）大型）大型PLC还可以采用由双还可以采用由双CPU构成冗余系统，进一步提高构成冗余系统，进一步提高可靠性。可靠性。4、编程简单易学、编程简单易学PLC编程多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，程编程多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，程序易编易读、使用维护方便，很容易被一般工程技术人员所理序易编易读、使用维护方便，很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。解和掌握。5、安装简单、维修方便、安装简单、维修方便PLC不需要专门的机房，可在各种工业环境下直接运行。不需要专门的机房，可在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的相应的I/O端相连接，即端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。了解运行情况和查找故障。采用模块化结构，一旦某模块发生故障，用户可以通过更采用模块化结构，一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。换模块的方法，使系统迅速恢复运行。6、功能丰富完善、功能丰富完善PLC基本功能有逻辑运算、定时、计数、数制换基本功能有逻辑运算、定时、计数、数制换算、数值计算、步进控制。扩展功能有算、数值计算、步进控制。扩展功能有A/D、D/A转转换、换、PID闭环回路控制、高速计数、通信联网、中断闭环回路控制、高速计数、通信联网、中断控制以及特殊函数运算等。控制以及特殊函数运算等。1、开关量控制；开关量控制；7、定位控制；、定位控制；2、模拟量控制；模拟量控制；8、数据处理；、数据处理；3、定时控制；定时控制；9、自诊断功能；、自诊断功能；4、条件控制；条件控制；10、通讯与联网；、通讯与联网；5、步进控制；步进控制；11、冗余控制；、冗余控制；6、计数控制；计数控制；12、监控、显示、打印等功能。、监控、显示、打印等功能。2、小型、小型PLC 1）至多有至多有128个个I/O点数；点数；2）8位微处理器；位微处理器；3）存储容量为存储容量为2KB；4）数字量数字量I/O接口；接口；5）只有本地只有本地I/O接口；接口；6）定时器、计数器和移位寄存器（定时器、计数器和移位寄存器（TCS）；）；7）主控继电器（主控继电器（MCR）指令；）指令；8）便携式编程器编程；便携式编程器编程；9）可代替大多数继电器；可代替大多数继电器；10）编程语言有梯形图或布尔语言；）编程语言有梯形图或布尔语言；11）磁鼓定时器或顺序发生器。）磁鼓定时器或顺序发生器。3、中型、中型PLC（1/2）1）至多有至多有1024个个I/O点数；点数；2）8位处理器；位处理器；3）存储容量达存储容量达4KB，可扩展至，可扩展至8KB；4）数字量数字量I/O接口；接口；5）本地和远地本地和远地I/O接口；接口；6）主控继电器（主控继电器（MCR）指令；）指令；7）定时器、计数器和移位寄存器（定时器、计数器和移位寄存器（TCS）；）；8）CRT编程器编程；编程器编程；9）继电器置换和模拟控制；。继电器置换和模拟控制；。10）编程语言有梯形图或布尔语言；）编程语言有梯形图或布尔语言；11）磁鼓定时器或顺序发生器；）磁鼓定时器或顺序发生器；3、中型、中型PLC（2/2）12）模拟模拟I/O接口；接口；13）功能模块与高级语言；功能模块与高级语言；14）跳转指令跳转指令JUMP；15）数学运算功能有加减乘除；数学运算功能有加减乘除；16）有限的数据处理功能，包括比较、数据有限的数据处理功能，包括比较、数据转换、移位寄存器与文件、矩阵功能；转换、移位寄存器与文件、矩阵功能；17）特殊功能特殊功能I/O模块；模块；18）RS-232通信接口；通信接口；19）局部网络（局部网络（LAN）。）。4、大型、大型PLC（1/2）1）至多有至多有2048个个I/O点数；点数；2）8位处理器或位处理器或16位处理器；位处理器；3）存储容量达存储容量达12KB，可扩展至，可扩展至32KB；4）数字量数字量I/O接口；接口；5）本地和远地本地和远地I/O接口；接口；6）主控继电器（主控继电器（MCR）指令；）指令；7）定时器、计数器和移位寄存器（定时器、计数器和移位寄存器（TCS）；）；8）CRT编程器编程；编程器编程；9）继电器置换和模拟控制；。继电器置换和模拟控制；。10）编程语言有梯形图或布尔语言；）编程语言有梯形图或布尔语言；11）磁鼓定时器或顺序发生器；）磁鼓定时器或顺序发生器；4、大型、大型PLC（2/2）12）模拟模拟I/O接口；接口；13）功能模块与高级语言；功能模块与高级语言；14）跳转指令跳转指令JUMP；15）数学运算功能有加减乘除、平方根、双精度；数学运算功能有加减乘除、平方根、双精度；16）扩充数据处理功能包括比较、数据转换、移位寄存器与扩充数据处理功能包括比较、数据转换、移位寄存器与文件、矩阵、块传送、二进制表、文件、矩阵、块传送、二进制表、ASC码表；码表；17）特殊功能特殊功能I/O模块；模块；18）一个或多个一个或多个RS-232通信接口；通信接口；19）局域网（局域网（LAN)；20）子程序与中断功能；子程序与中断功能；21)PID模块或系统软件模块或系统软件PID;22)22）主机通信模块。主机通信模块。5、超大型、超大型PLC（2/3）12）模拟模拟I/O接口；接口；13）功能模块与高级语言；功能模块与高级语言；14）跳转指令跳转指令JUMP；15）数学运算功能有加减乘除、平方根、双精数学运算功能有加减乘除、平方根、双精度、浮点、度、浮点、COS函数；函数；16）数据处理功能强大，有比较、数据转换、移）数据处理功能强大，有比较、数据转换、移位寄存器与文件、矩阵、块传送、二进制表、位寄存器与文件、矩阵、块传送、二进制表、ASC码表、码表、LIFO(堆栈堆栈)、FIFO(队列队列)；17）特殊功能特殊功能I/O模块；模块；18）两个或多个两个或多个RS-232通信接口；通信接口；5、超大型、超大型PLC（3/3）19）局域网（局域网（LAN)；20）子程序与中断功能；子程序与中断功能；21)PID模块或系统软件模块或系统软件PID;22)22）主机通信模块。主机通信模块。23)23）远程模拟远程模拟I/O；24)24）远程特殊模块；远程特殊模块；25)25）机器诊断。机器诊断。按按结构结构分有：整体（单体）式、模块式。分有：整体（单体）式、模块式。PCFP1-C16CPU POWER单体小型机：单体小型机：中、大型机中、大型机1.7 可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势 1向高性能、高速度、大容量发展向高性能、高速度、大容量发展2大力发展微型、高机能可编程序控制器大力发展微型、高机能可编程序控制器3.大力开发智能型大力开发智能型l/O模块和分布式模块和分布式I/O子系统子系统4基于个人计算机编程语言及软件的标准化、基于个人计算机编程语言及软件的标准化、高级化高级化5可编程序控制器通信的易用化和可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化傻瓜化”6可编程序控制器与现场总线相结合可编程序控制器与现场总线相结合1.8PLC控制系统与控制系统与继电器继电器控制系统的比较控制系统的比较比较项目比较项目继电器控制系统继电器控制系统PLC控制系统控制系统控制功能的实现控制功能的实现由许多继电器，采用接线的由许多继电器，采用接线的方式来完成控制功能。并行方式来完成控制功能。并行工作工作各种控制功能是通过编制的程各种控制功能是通过编制的程序来完成的。循环扫描工作序来完成的。循环扫描工作对生产工艺过程变更对生产工艺过程变更的适应性的适应性适应性差。需要重新设计，适应性差。需要重新设计，改变继电器和接线改变继电器和接线适应性强。只需进行程序修改适应性强。只需进行程序修改控制速度控制速度低。靠机械动作实现低。靠机械动作实现极快。靠微处理器进行处理极快。靠微处理器进行处理计数及其他特殊功能计数及其他特殊功能一般没有一般没有有有安装，施工安装，施工连线多，施工繁连线多，施工繁安装容易，施工方便安装容易，施工方便可靠性可靠性差，触点多，故障多差，触点多，故障多高。因元器件严格筛选和老化高。因元器件严格筛选和老化等可靠性措施等可靠性措施寿命寿命短短长长可扩展性可扩展性困难困难容易容易维护维护工作量大，故障不易查找工作量大，故障不易查找有自诊断能力，维护工作量小有自诊断能力，维护工作量小第第2章章可编程序控制器的原理可编程序控制器的原理 2.1可编程序控制器的基本结构可编程序控制器的基本结构2.2可编程序控制器基本工作原理可编程序控制器基本工作原理2.1可编程序控制器的基本结构可编程序控制器的基本结构原理结构图电源电源存储器存储器中央处理器中央处理器输输出出接接口口继晶继晶电体电体器管器管或或或或晶晶管闸管闸输输入入接接口口光光电电耦耦合合其它接口其它接口外存接口外存接口PLC可编程序控制器的基本组成可编程序控制器的基本组成中央处理器（中央处理器（CPU）存储器存储器输入输出单元（输入输出单元（I/O单元）单元）电源电源编程器编程器1.中央处理器中央处理器CPU芯片芯片CPU模模块块由由控控制制电电路路、运运算算器器和和寄寄存存器器组组成成，它它通通过过地地址址总总线线、控控制制总总线线、数数据据总总线线与存储器、与存储器、I/O接口电路连接。接口电路连接。功功能能作作用用：CPU使使用用周周期期性性巡巡回回扫扫描描方方式式，采采集集输输入入信信号号，执执行行用用户户程程序序，刷刷新新系系统统的输出。的输出。接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误；用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来；PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。CPU主要类型：主要类型：通用微处理器，如8080、6800、Z80A、8086等。通用微处理器的价格便宜，通用性强。单片机，如8051等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很适合在小型PC上使用，也广泛地用于PC的智能I/O模块。位片式微处理器，如AMD2900系列等。它是独立于微型机的另一分支，运算速度快，以4位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的微处理器。2.存储器存储器(1)只读存储器只读存储器(ROM)ROM存存放放PLC的的系系统统程程序序，由由制制造造厂厂家家写写入入，包包括括检查、翻译、监控程序等检查、翻译、监控程序等。(2)随机存取存储器随机存取存储器(RAM)RAM用用于于存存放放用用户户程程序序、逻逻辑辑变变量量（输输入入输输出出继继电电器器、定定时时器器、计计数数器器、内内部部辅辅助助继继电电器器、保保持持继继电电器器等等）、内内部部程程序序使使用用工工作作单单元元。PLC电电源源中中断断后后，采采用用（锂）电池供电，保持储存的信息不变。（锂）电池供电，保持储存的信息不变。(3)可可电电擦擦除除可可编编程程的的只只读读存存储储器器(EEPROM或或E2PROM)它是非易失性的，但是可以用编程装置它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程兼有对它编程兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比间比RAM长得多。长得多。EEPROM用来存放用户用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。程序和需长期保存的重要数据。系系统统RAM存存储储区区：系系统统RAM存存储储区区包包括括I/O映映象象区区以以及及各各类类软软设设备备，如如：逻逻辑辑线线圈圈；数数据据寄寄存存器器；计计时时器器；计计数数器器；变址寄存器；累加器等存储器。变址寄存器；累加器等存储器。1）I/O映映象象区区：PLC投投入入运运行行后后，只只是是在在输输入入采采样样阶阶段段才才依依次次读读入入各各输输入入状状态态和和数数据据，在在输输出出刷刷新新阶阶段段才才将将输输出出的的状状态态和和数数据据送送至至相相应应的的外外设设。因因此此，它它需需要要一一定定数数量量的的存存储储单单元元(RAM)以以存存放放I/O的的状状态态和和数数据据，这这些些单单元元称称作作I/O映象区。映象区。一一个个开开关关量量I/O占占用用存存储储单单元元中中的的一一个个位位（bit），一一个个模模拟拟量量I/O占占用用存存储储单单元元中中的的一一个个字字（16个个bit）。故故整整个个I/O映映象象区区可可看看作作两两个个部部分分组组成成：开关量开关量I/O映象区；模拟量映象区；模拟量I/O映象区，地址码一一对应。映象区，地址码一一对应。2）系系统统软软设设备备存存储储区区：PLC内内部部各各类类软软设设备备（逻逻辑辑线线圈圈、计计时时器器、计计数数器器、数数据据寄寄存存器器和和累累加加器器等等）的的存存储储区区。该该存存储储区区又又分分为为具具有有失失电电保保持持的的存存储储区区域域和和无无失失电电保保持持的的存存储储区区域域，前前者者在在PLC断断电电时时，由由内内部部的的锂锂电电池池供供电电，数据不会遗失；后者当数据不会遗失；后者当PLC断电时，数据被清零。断电时，数据被清零。（1）逻辑线圈）逻辑线圈与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器。作用类似于电器控制线路中的继电器。另外，不同的另外，不同的PLC还还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。（2）数据寄存器）数据寄存器与模拟量与模拟量I/O一样，每个数据寄存器占用系统一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中存储区中的一个字的一个字(16bits)。另外，另外，PLC还提供数量不等的特殊数据还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同的功能。寄存器，具有不同的功能。（3）定时器）定时器断电复位断电复位（4）计数器）计数器断电保持断电保持不同类型的不同类型的PLC，其存储容量各不相同，一般给出与，其存储容量各不相同，一般给出与用户编程使用相关的指标。用户编程使用相关的指标。输入映象寄存器输入映象寄存器/输出映象寄存器输出映象寄存器/输出锁存器的概念输出锁存器的概念1、输输入入映映象象寄寄存存器器-外外部部输输入入（采采样样）参参数数存存放放区区域域。其其存存储储单单元元与与输输入入端端点点（地地址址编编码码）一一一一对对应应，端端点点接接线线一一旦旦确确定定，程程序序编编制制中中就就要用该端点的地址码。若改端点接线后，必须改相应的程序指令。要用该端点的地址码。若改端点接线后，必须改相应的程序指令。2、输输出出映映象象寄寄存存器器-程程序序运运算算结结果果（且且用用于于输输出出控控制制）的的数数据据存存放放区区域域。其其存存储储单单元元与与输输出出端端点点（地地址址编编码码）一一一一对对应应，端端点点接接线线一一旦旦确确定定，程程序序编编制制中中就就要要用用该该端端点点的的地地址址码码。若若改改端端点点接接线线后后，必必须须改改相相应的程序指令。其所存数据随运算过程而被刷新。应的程序指令。其所存数据随运算过程而被刷新。3、输输出出锁锁存存器器-保保持持用用于于输输出出控控制制的的数数据据（输输出出映映象象寄寄存存器器的的数数据据）至至下下一一输输出出刷刷新新周周期期（且且在在这这一一期期间间内内保保持持外外部部的的控控制制状状态态）。其其所所存数据在输出刷新阶段时被刷新。存数据在输出刷新阶段时被刷新。3.I/O模块模块作作用用：是是系系统统的的眼眼、耳耳、手手、脚脚，是是联联系系外外部部现现场场和和CPU模模块块的的桥桥梁。梁。一一般般采采用用光光电电隔隔离离，以以减减小小电电磁磁干干扰扰。这这是是提提高高PLC可可靠靠性性的的重重要要措施之一。措施之一。1）输入模块）输入模块作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。输入电路：设有输入电路：设有RC滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。2）输出模块）输出模块作用：控制输出设备，驱动执行装置。作用：控制输出设备，驱动执行装置。输出电路：晶体管输出电路：晶体管、双向晶闸管、小型继电器。双向晶闸管、小型继电器。继电器继电器-低速大功率低速大功率晶闸管晶闸管-高速大功率高速大功率晶体管晶体管-高速小功率高速小功率常用的常用的I/O单元单元 开关量输入单元开关量输入单元（1）直流输入单元直流输入单元(CLICKHERE)（2）交流输入单元交流输入单元(CLICKHERE)开关量输出单元开关量输出单元（1）晶体管输出单元晶体管输出单元(CLICKHERE)（2）双向晶闸管输出单元双向晶闸管输出单元(CLICKHERE)（3）继电器输出单元继电器输出单元(CLICKHERE)，4、编程装置、编程装置 作用：作用：生成用户程序，并进行编辑、检查和修改。生成用户程序，并进行编辑、检查和修改。1）手手持持式式编编程程器器：不不能能直直接接输输入入和和编编辑辑梯梯形形图图，只只能能输输入入和和编辑指令表程序，又称做指令编程器。编辑指令表程序，又称做指令编程器。欧姆龙欧姆龙 PRO15编程器编程器2）编程软件编程：计算机直接生成和编辑梯形图、指令表、）编程软件编程：计算机直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。互转换。欧姆龙欧姆龙SYSMACC28P欧姆龙欧姆龙 PRO15编程器编程器欧姆龙欧姆龙 SYSMAC C28P 及及PRO15编程器编程器欧姆龙欧姆龙 CQM1H-CPU51CQM1H-CPU515.PLC的电源的电源 指为指为CPU、存储器、存储器、I/O接口等内部电子电路接口等内部电子电路工作所配备的工作所配备的直流开关稳压电源，用直流开关稳压电源，用锂电池锂电池作作后后备电源。备电源。PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作的电源在整个系统中起着十分重要得作用。若没有一个良好的、可靠的电源系统是无法用。若没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，故正常工作的，故PLC的制造商对电源的设计和制的制造商对电源的设计和制造十分重视。一般交流电压波动在造十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接直接连接到交流电网上去。到交流电网上去。6.通信口通信口PLC产产品品一一般般带带有有多多个个多多种种功功能能的的通通信信口口，可可与与手手持持式式编编程程器器、上上位位计计算算机机或或其其他他外外围围设设备备相相连连。配配有有通通信信用用适适配配器器PC/PPI电电缆缆、RS-458、RS-232;专专门门与与以以太太网网、控控制制网网、设设备备网网、DH+等等网网络络连连接接的的接接口口等等。以以实实现现编编程程、调调试试、运运行行、遥遥控控、监监视、打印和数据传送等功能。视、打印和数据传送等功能。2.2可编程序控制器的基本工作原理可编程序控制器的基本工作原理1.继电器控制继电器控制按下启动按钮按下启动按钮SB1，电机，电机M1开始运转，过开始运转，过10秒钟后，电机秒钟后，电机M2开始运转；开始运转；按下停止按钮按下停止按钮SB2，电机，电机M1、M2同时停止运转。同时停止运转。2.PLC控制控制按下启动按钮按下启动按钮SB1，电机，电机M1开始运转，过开始运转，过10秒钟后，电机秒钟后，电机M2开始运转；开始运转；按下停止按钮按下停止按钮SB2，电机，电机M1、M2同时停止运转。同时停止运转。3.PLC控制等效电路图控制等效电路图4.PLC的工作方式的工作方式继电器继电器：并行方式，只要得电，几个继电器可同时动作。：并行方式，只要得电，几个继电器可同时动作。计算机：中断等待命令。计算机：中断等待命令。PLC：顺序扫描、不断循环。：顺序扫描、不断循环。5.PLC的工作过程的工作过程系统上电，系统上电，CPU初始化，而后完成如下任务初始化，而后完成如下任务:（1）监督处理）监督处理(硬件检查、异常报警硬件检查、异常报警ALARM、ERROR)（2）程序执行）程序执行（3）扫描周期计算处理）扫描周期计算处理（4）I/O刷新刷新（5）外设端口服务）外设端口服务从第一条指令开始执行，遇到结束符又返回第一条，不从第一条指令开始执行，遇到结束符又返回第一条，不断循环。分为断循环。分为输入采样、程序执行和输出刷新输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，进三个阶段，进行周期性循环。行周期性循环。6.PLC的扫描周期的扫描周期 PLC周而复始扫描执行监督过程、执行用户程序、计算周而复始扫描执行监督过程、执行用户程序、计算扫描周期、扫描周期、I/O刷新、外设端口服务（刷新、外设端口服务（RS-232C连接处理、连接处理、上位机链接服务、外围设备服务、通信板服务、上位机链接服务、外围设备服务、通信板服务、SYSMACLINK和和NET链接单元服务）。每执行一次上述过程的时间链接单元服务）。每执行一次上述过程的时间称为称为扫描周期扫描周期。(P22)系统上电，系统上电，CPU初始化，从第一条指令开始执行，遇到初始化，从第一条指令开始执行，遇到结束符又返回第一条，不断循环。主要为结束符又返回第一条，不断循环。主要为输入采样、程序执输入采样、程序执行和输出刷新行和输出刷新三个阶段，进行周期性循环。三个阶段，进行周期性循环。C200HPLC预置最小扫描周期为预置最小扫描周期为130ms一个扫描周期一个扫描周期O刷新刷新I刷新刷新执行指令执行指令I/O刷新刷新I/O刷新阶段刷新阶段-将输出映像寄存器的状态写入输将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递到输出端子，从出锁存电路，再经输出电路传递到输出端子，从而控制外接器件动作。而控制外接器件动作。信号传递过程信号传递过程(从输入到输出从输入到输出)PLC内部设置一个监视定时器内部设置一个监视定时器（WatchDogTimer），其定），其定时时间可由用户设置为大于用户程序的扫描周期，时时间可由用户设置为大于用户程序的扫描周期，PC在每个扫在每个扫描周期的公共处理阶段将监视定时器复位描周期的公共处理阶段将监视定时器复位。C200H默认系统扫描周期为默认系统扫描周期为130MS。扫描周期的计算扫描周期的计算扫描周期扫描周期=监督时间监督时间+用户程序执行时间用户程序执行时间+I/O刷新时间刷新时间+外围设备服务时间外围设备服务时间 基本指令平均执行时间为基本指令平均执行时间为0.156s/地址。见地址。见P24响应时间响应时间PLC接收到一个输入信号（如输入触点闭合）以后，到控制接收到一个输入信号（如输入触点闭合）以后，到控制信号输出（如输出触点闭合）所需的时间，称为信号输出（如输出触点闭合）所需的时间，称为I/O响应时间。响应时间。PLC的的I/O滞后现象及原因滞后现象及原因（1）输入滤波器对信号的延迟（与时间常数有关）输入滤波器对信号的延迟（与时间常数有关）输入端输入端ON到输入滤波器输出到输入滤波器输出ON所经历的时间为输入延迟（所经历的时间为输入延迟（1.5ms。）。）（2）输出继电器动作延迟）输出继电器动作延迟输出锁存器输出锁存器ON到输出触点输出到输出触点输出ON所经历的时间为输出延迟（所经历的时间为输出延迟（1.5ms。）。）（3）PLC循环操作时，公共监督处理、循环操作时，公共监督处理、I/O刷新和执行用户程刷新和执行用户程序等产生的扫描时间。序等产生的扫描时间。（4）程序语句的安排恰当与否，也影响响应时间。）程序语句的安排恰当与否，也影响响应时间。最小最小I/O响应时间响应时间=扫描时间扫描时间+输入延迟时间输入延迟时间+输出延迟时间输出延迟时间最大最大I/O响应时间响应时间=扫描时间扫描时间X2+输入延迟时间输入延迟时间+输出延迟时间输出延迟时间见见P26图图2-7、2-8第第3章章C200HPLC的硬件系统的硬件系统3.1C200H属于中型模块式属于中型模块式PLC。3.2C200H系统特点与组成系统特点与组成处理速度处理速度:基本指令基本指令0.104us/条，高级指令条，高级指令0.417us/条条程序容量程序容量:432KB指令丰富指令丰富:基本指令、特殊指令、多种数据处理功能基本指令、特殊指令、多种数据处理功能编程方式多样编程方式多样助记符、梯形图、计算机助记符、梯形图、计算机CX-PI/O点数：扩展点数：扩展1184点。点。定时定时/计数器计数器:512个个数据存储器数据存储器:6KW抗干挠能力抗干挠能力:滤波、光电隔离滤波、光电隔离可配置特殊可配置特殊I/O单元及智能单元单元及智能单元n基本配置（基本配置（CPU机架）机架）母板母板+CPU单元单元+编程设备接口编程设备接口+标准标准I/O单元单元(若干若干)nI/O扩展配置（扩展配置（I/O扩展机架）扩展机架）本地扩展本地扩展 CPU母板母板(1块块)+I/O扩展母板扩展母板(最多最多3块块)远程扩展远程扩展 CPU母板或本地母板或本地I/O扩展母板扩展母板+远程远程I/O从站单元从站单元 3.2 C200H的系统组成的系统组成C200H的I/O扩展配置及I/O点编号编程工具的系统构成 C200H构成总览构成总览nCPU单元图单元图 nI/O扩展单元图扩展单元图n通信通信板及板及高功能单元高功能单元图图n特殊特殊I/O单元单元图图n标准标准I/O单元单元图图n编程工具的系统构成图编程工具的系统构成图 1.C200H的CPU单元、电源及母板nCPU单元（主机）单元（主机）click here!click here!n电源电源单元单元 click here!click here!nCPUCPU母板母板 click here!click here!nI/OI/O扩展母板扩展母板 click here!click here!2.C200H的标准I/O单元I/O单元：PC与外部设备交换信息的接口单元n标准I/O单元n特殊I/O单元n组-2高密度I/O单元n标准B7A接口单元n远程I/O主从站单元n光缆I/O单元nPC LINK单元C200H的标准I/O单元nI/O点数16点的开关量输入输出单元n共有28种型号n常用的标准I/O单元 输入单元输入单元 输出单元输出单元输出规格输出规格n继电器输出规格继电器输出规格 click here！n晶体管输出规格晶体管输出规格 click here！n双向可控硅输出规格双向可控硅输出规格 click here！3.C200H的特殊I/O单元n高密度I/O单元n高速计数单元n位置控制单元n模拟量I/O单元n温度传感器单元nASC单元n语言单元模糊逻辑单元ID传感器单元温度控制单元凸轮位置控制单元PID控制单元热/冷温度控制单元数据设定器常用特殊常用特殊I/O单元举例单元举例nA/D输入单元输入单元C200H-AD003nD/A输出单元输出单元C200H-DA003n高速计数单元高速计数单元C200H-CT021C200H的I/O扩展配置及I/O点编号编程工具的系统构成总结：总结：第第3章章 C200HPLC的硬件系统的硬件系统n类型类型n系统特点与组成系统特点与组成nCPU单元、电源及母板配置单元、电源及母板配置n标准标准I/O单元单元n特殊特殊I/O单元单元第第4章章C200HPLC的存储器系统的存储器系统4.1PLC存储器概述存储器概述4.2C200H PLC数据区结构数据区结构4.3PLC的发展阶段的发展阶段4.4PLC的