可编程控制器组成及原理..优秀PPT.ppt

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1、河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理第第3 3章章 可编程限制器可编程限制器的组成与原理的组成与原理 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学3.1 可编程限制器的基本组成 3.1.1 3.1.1 可编程限制器的系统结构可编程限制器的系统结构 PLCPLC的实质就是工业限制计算机，属于过程限制计的实质就是工业限制计算机，属于过程限制计算机

2、的一个分支。可编程限制器的主机由中心微处算机的一个分支。可编程限制器的主机由中心微处理器理器(CPU)(CPU)、存储器、存储器(RAM(RAM、EPROMEPROM、E2PROM)E2PROM)、输入输入/输出输出(INPUT/OUTPUT)(INPUT/OUTPUT)模块、外设模块、外设I/OI/O接口、接口、I/OI/O通道接口、编程器及电源部分等组成。对于整通道接口、编程器及电源部分等组成。对于整体式体式PLCPLC主要部件都在同一机壳内，对于主要部件都在同一机壳内，对于PLCPLC为模为模块式的机型，各功能单元可独立封装，构成模块，块式的机型，各功能单元可独立封装，构成模块，各模块通

3、过框架或连接电缆组合在一起。编程器是各模块通过框架或连接电缆组合在一起。编程器是可编程限制器的外围设备。可编程限制器的外围设备。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学PLC的基本组成的基本组成PLC主要由CPU模块、输入/输出模块、电源模块和外部设备组成 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学整体式整体式组组合式合式 PLC的基本分的基本

4、分类类小型机常接受整体式小型机常接受整体式中、大型机常接受中、大型机常接受组组合式合式 PLC的硬件组成的硬件组成第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器110V/220V市电PLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示

5、意图 整体式整体式 PLC的基本的基本组组成框成框图图第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 组组合式合式 PLC的基本的基本组组成框成框图图 系系 统统 总总 线线通信通信单单元元 控控 制制 系系 统统 现现 场场 过过 程程CPU单单元元输输出出单单元元 编编程器程器PLC或或上位上位计计算机算机智能智能I/O单单元元输输入入单单元元第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工

6、大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学FX 系列系列PLC的硬件配置的硬件配置图图第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学3.1.2 3.1.2 可编程限制器各部分的功能可编程限制器各部分的功能可编程限制器各部分的功能可编程限制器各部分的功能 CPUCPU由限制器和运算器组成由限制器和运算器组成主要任

7、务：主要任务：(1)(1)诊断功能：诊断诊断功能：诊断PLCPLC电源、内部工作电路的工作状态和所电源、内部工作电路的工作状态和所存储的用户程序中的语法错误。存储的用户程序中的语法错误。(2)(2)接收并存储用户程序。接收并存储用户程序。(3)(3)以扫描方式接收现场输入装置输入的状态或数据，并存入以扫描方式接收现场输入装置输入的状态或数据，并存入相应的数据存储区。相应的数据存储区。(4)(4)执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑运算，执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑运算，产生相应的限制信号，完成用户指令规定的各种操作。产生相应的限制信号，完成用户指令规定的各种操作。(5)

8、(5)响应各种外部设备响应各种外部设备(如编程器、上位机、打印机等如编程器、上位机、打印机等)的工作的工作恳求恳求 1 1 1CPU(CPU(CPU(中心微处理器中心微处理器中心微处理器中心微处理器中心微处理器中心微处理器)第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学可编程限制器接受的可编程限制器接受的CPUCPU单片机芯片：单片机芯片：8031 8031、80968096位片式微处理器：位片式微处理器：AMD-2900 AMD-2900通用微处理器：通用微处理器：808

9、6 8086、8028680286、8038680386小型小型PLCPLC大多接受大多接受8 8位微处理器或单片机作为位微处理器或单片机作为CPUCPU中型中型PLCPLC大多接受大多接受1616位微处理器或单片机作为位微处理器或单片机作为CPUCPU大型大型PLCPLC大多接受位片式微处理器大多接受位片式微处理器FX2FX2可编程限制器运用的微处理器是可编程限制器运用的微处理器是1616位的位的80968096单单片机。片机。有些大中型有些大中型PLCPLC接受了冗余技术，即接受双接受了冗余技术，即接受双CPUCPU或或三三CPUCPU工作方式，进一步提高了系统的牢靠性。接工作方式，进一步

10、提高了系统的牢靠性。接受冗余技术的受冗余技术的PLCPLC平均无故障工作时间可达几十万平均无故障工作时间可达几十万小时以上小时以上 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学2 2 2存储器存储器存储器存储器存储器存储器 PLCPLC的存储器的存储器系统程序存储器系统程序存储器用户程序存储器用户程序存储器（包括用户程序存储区和用户数据存储区）（包括用户程序存储区和用户数据存储区）系统程序存储器通常接受系统程序存储器通常接受ROMROM或或EPROMEPROM芯片存储器芯

11、片存储器(2)(2)用户程序存储区主要存放用户已编制好的程序或正在调用户程序存储区主要存放用户已编制好的程序或正在调试的应用程序为了调试和修改的便利，总是先把用户程试的应用程序为了调试和修改的便利，总是先把用户程序存放在随机存取存储器序存放在随机存取存储器(RAM)(RAM)中，经过运行、考核、中，经过运行、考核、修改、完善、达到设计要求后，再把它固化到修改、完善、达到设计要求后，再把它固化到EPROMEPROM中，替代中，替代RAMRAM运用。运用。(3)(3)用户数据存储区通常接受用户数据存储区通常接受RAMRAM存储器存储器第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组

12、成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学3 3 3输入输入输入输入输入输入/输出接口输出接口输出接口输出接口输出接口输出接口 作用：连接用户输入输出设备和作用：连接用户输入输出设备和PLCPLC限制器，将各输限制器，将各输入信号转换成入信号转换成PLCPLC标准电平供标准电平供PLCPLC处理，再将处理好处理，再将处理好的输出信号转换成用户设备所要求的信号驱动外部负的输出信号转换成用户设备所要求的信号驱动外部负载。载。对输入输出接口的要求：对输入输出接口的要求：良好的抗干扰实力；良好的抗干扰实力；对各类输入输出信号（开关量、模拟量

13、、直流量、沟对各类输入输出信号（开关量、模拟量、直流量、沟通量）的匹配实力。通量）的匹配实力。各种输入接口均实行了抗干扰措施：各种输入接口均实行了抗干扰措施：光耦合器隔离光耦合器隔离RCRC滤波器滤波器第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 PLC与外部与外部设备联设备联系的系的桥桥梁梁 开关量开关量输输入入单单元元 开关量开关量输输出出单单元元 直流直流输输入入单单元元 交流交流输输入入单单元元晶体管晶体管输输出出单单元元晶晶闸闸管管输输出出单单元元继电继电器器输

14、输出出单单元元第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学开关量I/O模块的外部接线方式 开关量开关量I/O模块的点数一般是模块的点数一般是2的的n次方，如次方，如4、8、16点。点。开关量开关量I/O模块的外部接线方式有汇点式、分组式和模块的外部接线方式有汇点式、分组式和分隔式分隔式 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学（1）输入接口电路：

15、接受光电耦合器，防止强电干扰。）输入接口电路：接受光电耦合器，防止强电干扰。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 直流直流输输入入电电路路第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 沟通沟通输输入入电电路路第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南

16、理工大学河南理工大学河南理工大学继电继电器器输输出出（2）输出接口电路：）输出接口电路：以以继电继电器形式器形式为为例：例：PLC内内部部电电路路内内部部电电路路K+沟通电源或沟通电源或直流电源直流电源QL+-第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 晶体管晶体管输输出出电电路路第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 晶晶闸闸管管输输出出电

17、电路路第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 继电继电器器输输出出电电路路特殊应指出的是，由于继电器模式具有实际断点，可以从物理特殊应指出的是，由于继电器模式具有实际断点，可以从物理上切断所限制的回路，同时这种模式既适合于直流状况又适合上切断所限制的回路，同时这种模式既适合于直流状况又适合于沟通状况，因此这种模式在开关频率不太高的状况下是首选于沟通状况，因此这种模式在开关频率不太高的状况下是首选的输出限制方案。的输出限制方案。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组

18、成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学4 4编程器编程器编程器编程器编程器是编程器是PLCPLC的重要外围设备，运用编程器将用户的重要外围设备，运用编程器将用户编写的程序存入用户程序存储区，实现人与编写的程序存入用户程序存储区，实现人与PLCPLC的的对话对话 (1)(1)编程器的类型编程器的类型简简简简易易易易编编编编程器程器程器程器图图图图形形形形编编编编程器程器程器程器计计计计算机算机算机算机编编编编程器程器程器程器第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器

19、的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学(2)(2)简易编程器简介简易编程器简介液晶显示屏液晶显示屏(16字符字符X4行行带后照明带后照明)功能键功能键专用键专用键指令键指令键元件符号键元件符号键数字键数字键 连接用接插件连接用接插件 其他键其他键清除键清除键协助键协助键空格键空格键步序键步序键光标键光标键执行键执行键第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学5 5电源电源电源电源可编程限制器内部有一稳压电源，用来把供电电源可

20、编程限制器内部有一稳压电源，用来把供电电源转换成满足转换成满足PLCPLC的各内部电路的各内部电路(如如CPUCPU、存储、存储、I/OI/O接口等接口等)工作所须要的直流电源。工作所须要的直流电源。FX2FX2系统系统PLCPLC接受接受开关电源，除向开关电源，除向PLCPLC内部电路供电外，还可向外供内部电路供电外，还可向外供应应DC24VDC24V稳压电源用于对外部供电稳压电源用于对外部供电 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学6 6 6扩展接口扩展接口扩展

21、接口扩展接口扩展接口扩展接口若若若若PLCPLCPLCPLC主机板主机板主机板主机板(又称基本单元又称基本单元又称基本单元又称基本单元)的的的的I/OI/OI/OI/O点数不能满足输入点数不能满足输入点数不能满足输入点数不能满足输入/输出设备的须要时，可用扩展电缆将输出设备的须要时，可用扩展电缆将输出设备的须要时，可用扩展电缆将输出设备的须要时，可用扩展电缆将I/OI/OI/OI/O扩展单元与扩展单元与扩展单元与扩展单元与基本单元相连，达到敏捷配置，增加基本单元相连，达到敏捷配置，增加基本单元相连，达到敏捷配置，增加基本单元相连，达到敏捷配置，增加I/OI/OI/OI/O点数的目的点数的目的点

22、数的目的点数的目的 vI/O扩扩展接口展接口接受并行通接受并行通讯讯方式方式v扩扩展展I/O模模块块；v扩扩展位置限制模展位置限制模块块（如（如F2-30GM）；）；v扩扩展通展通讯讯模模块块（如（如FX-232AW等）；等）；v扩扩展模展模拟拟量限制模量限制模块块（如（如FX-2DA、FX-4AD等）。等）。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学3.2 可编程限制器的工作原理 PLC PLC上电后，就在系统程序的监控下，周而复上电后，就在系统程序的监控下，周而复始

23、地按固定依次对系统内部的各种任务进行查询、始地按固定依次对系统内部的各种任务进行查询、推断和执行，这个过程实质上是一个不断循环的依推断和执行，这个过程实质上是一个不断循环的依次扫描过程。一个循环扫描过程称为扫描周期。次扫描过程。一个循环扫描过程称为扫描周期。PLC PLC接受周期扫描机制，简化了程序设计，提接受周期扫描机制，简化了程序设计，提高了系统牢靠性。具体表现在：在一个扫描周期内，高了系统牢靠性。具体表现在：在一个扫描周期内，前面执行的任务结果马上就可被后面将要执行的任前面执行的任务结果马上就可被后面将要执行的任务所用；可以通过设定一个监视定时器来监视每个务所用；可以通过设定一个监视定时

24、器来监视每个扫描周期的时间是否超过规定值，避开某个任务进扫描周期的时间是否超过规定值，避开某个任务进入死循环而引起的故障。入死循环而引起的故障。3.2.1 3.2.1 可编程限制器的工作方式可编程限制器的工作方式可编程限制器的工作方式可编程限制器的工作方式 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学3.2.2 3.2.2 可编程限制器的工作过程可编程限制器的工作过程可编程限制器的工作过程可编程限制器的工作过程 PLCPLC投入运行后，要完成以下操作：投入运行后，要完成以

25、下操作：以故障诊断和处理为主的公共操作以故障诊断和处理为主的公共操作联系现场信号输入联系现场信号输入/输出状态刷新输出状态刷新执行用户程序执行用户程序服务于外设吩咐的操作服务于外设吩咐的操作PLCPLC中的中的CPUCPU接受分时方式去执行这些操作。按依接受分时方式去执行这些操作。按依次每一时刻执行一个操作次每一时刻执行一个操作 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学PLC循循环环扫扫描描工工作作流流程程第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的

26、组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 (1)PLC扫扫描工作各描工作各环节环节的功能的功能 PLC上上电电后，首先后，首先检查检查硬件是否正常。硬件是否正常。按自上而下的依次，逐条按自上而下的依次，逐条读读用用户户程序并程序并执执行。行。对输对输入的数据入的数据进进行行处处理，理，将将结结果存入元件映象寄存器。果存入元件映象寄存器。计计算算扫扫描周期。描周期。若正常，若正常，则进则进行下一步；若不正常，行下一步；若不正常，则报则报警并作警并作处处理。理。I/O刷新刷新阶阶段。段。外外设设端口服端口服务务。读输读输入点的状入点

27、的状态态并写入并写入输输入映像寄存器。入映像寄存器。将元件映像寄存器的状将元件映像寄存器的状态经输态经输出出锁锁存器、存器、输输出出电电路送到路送到输输出点。出点。访问访问外外设设端口端口连连接的外部接的外部设备设备。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学读读读读读读写写写写 执执行用行用户户程序程序 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 (2)PLC执执行用行用户户程序的程序的过过程程第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程

28、控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学(3)PLC限制的原理限制的原理 等效等效电电路路图图SB1SB2ST公共端公共端公共端公共端输输入部分入部分输输出端子出端子输输入端子入端子用用户户程序程序输输出部分出部分主主电电路路KMFUFR M 3 QKMPLCSB1SB2KMSTI0.0I0.1I0.2Q0.01LL+第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学KM线线圈通圈通电电SB1闭闭合合I0

29、.0 闭闭合合接点接点闭闭合合KMFUFR M 3 QKM通通电电KM通通电电触点触点闭闭合合电动电动机机转转触点触点闭闭合合SB2STSB1KMPLCSB2STI0.0I0.1I0.2Q0.01L 1M第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学KM线线圈断圈断电电I0.1断断开开接点断开接点断开KMFUFR M 3 QKM通通电电KM断断电电触点断开触点断开电动电动停停转转触点断开触点断开SB2STSB2闭闭合合PLCSB2STI0.0I0.1I0.2Q0.01L 1

30、MKM第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学集中采样、集中输出、周期性循环集中采样、集中输出、周期性循环集中采样、集中输出、周期性循环集中采样、集中输出、周期性循环 扫描扫描扫描扫描 串行工作方式串行工作方式串行工作方式串行工作方式 3.2.3 PLC的工作特点 由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变更，输入映象寄存器中的内容也不会变更，要到下一周期的输入采样阶段才会变更。留意由于PLC是串行工作方式，所以 PLC的运行结果与梯形图程序的依次有关。这与

31、继电器限制系统“并行”工作有质的区分。避开了触点的临界竞争，削减了繁琐的联锁电路。河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理扫描周期计算扫描周期计算扫描周期除了输入采样、程序执行、输出刷新三个阶扫描周期除了输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设段外，还要进行自诊断、与外设(如编程器、上位计如编程器、上位计算机算机)通信等处理。一般说来，同型号的通信等处理。一般说来，同型号的PLC，其自，其自诊断所需的时间相同如三菱诊断所需的时间相同如三菱FX2系

32、列机自诊断时间为系列机自诊断时间为0.96ms 河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理例：三菱公司例：三菱公司FX240M，配置开关量，配置开关量输输入入24点，开关量点，开关量输输出出16点，用点，用户户程序程序为为1000步，不包含特殊功能指令，步，不包含特殊功能指令，PLC运运行行时时不不连连接上位接上位计计算机等外算机等外设设。I/O的的扫扫描速度描速度为为0.03ms8点，用点，用户户程序的程序的扫扫描速度描速度为为0.74us/步，自步，自诊诊断所需的断

33、所需的时间为时间为0.96ms，试计试计算一个算一个扫扫描周期所描周期所须须要的要的时间为时间为多少多少?解：解：扫扫描描40点点IO所所须须要的要的时间为时间为：T10.03ms8点点40点点=0.15ms扫扫描描1000步程序所步程序所须须要的要的时间为时间为：T20.74us/步步1000步步0.74ms自自诊诊断所断所须须要的要的时间为时间为：T30.96ms因因PLC运行运行时时，不与外，不与外设设通信，所以通信通信，所以通信时间为时间为；T4=0这样这样一个一个扫扫描周期描周期T为为：TT1十十T2十十T3+T4=0.15ms十十0.74ms十十0.96ms1.85ms河南理工大学

34、河南理工大学河南理工大学河南理工大学第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理不能完全精确计算出不能完全精确计算出PLC一次的扫描周期一次的扫描周期(1)在在Fx2系列系列PLC中，当中，当PLC投入运行后，投入运行后，CPU将最大扫描将最大扫描周期、最小扫描周期和当前扫描周期的值分别存入周期、最小扫描周期和当前扫描周期的值分别存入D8012、D8011、D80l0三个特殊数据寄存器中三个特殊数据寄存器中(计时单位：计时单位：1ms)，用户，用户可以通过编程器查阅、监控扫描周期的大小及变更可以通过编程器查阅、监控扫描

35、周期的大小及变更。(2)在在Fx2系列系列PLC中，供应恒定的扫描周期扫描用户程序的中，供应恒定的扫描周期扫描用户程序的运行方式。用户可将通过计算或实际测定的最大扫描周期再运行方式。用户可将通过计算或实际测定的最大扫描周期再留一些余量，作为恒定扫描周期的值存放在特殊数据寄存器留一些余量，作为恒定扫描周期的值存放在特殊数据寄存器D8039中中(计时单位：计时单位：1ms)；当特殊协助继电器；当特殊协助继电器M8039线圈被线圈被接通时，接通时，PLC依据依据D8039中存放的数据以恒定周期扫描用户中存放的数据以恒定周期扫描用户程序。程序。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制

36、器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学输出滞后 从从PLC的外部的外部输输入信号入信号发发生生变变更更至它所限制的外部至它所限制的外部输输出信号出信号发发生生变变更的更的时间间时间间隔。一般隔。一般为为几十几十100ms.引起引起输输出滞后的因素：出滞后的因素：输输入模入模块块的的滤滤波波时间时间、输输出模出模块块的滞后的滞后时间时间、扫扫描方式引起的滞后描方式引起的滞后留意第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理

37、工大学河南理工大学扫描过程的简洁实例扫描过程的简洁实例扫描过程的简洁实例扫描过程的简洁实例 输入输入/输出响应滞后示意图输出响应滞后示意图 (a)(b)(a)(b)第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学3.3 可编程限制器的编程语言可编程限制器的编程语言可编程限制器的编程语言主要有：可编程限制器的编程语言主要有：梯形图语言梯形图语言助记符语言助记符语言功能块图功能块图功能表图功能表图高级语言高级语言第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与

38、原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 梯形图(LAD)编程语言是从继电器限制系统原理图的基础上演化而来的。PLC的梯形图与继电器限制系统的梯形图的基本思想是一样的，只是在运用符号和表达方式上有确定区分。下图是一个典型的梯形图。左右两条垂直的线称作母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。3.3.1 3.3.1 梯形图语言梯形图语言梯形图语言梯形图语言第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学典典型型的的梯

39、梯形形图图在梯形图中，在梯形图中，、分别表示分别表示PLC各种编程元件（也各种编程元件（也称软继电器）的常开触点和常闭触点，称软继电器）的常开触点和常闭触点，则表示则表示PLC各种编程元件的线圈。应留意，它们并非物理实体，不各种编程元件的线圈。应留意，它们并非物理实体，不是真实的物理继电器（即硬件继电器），只是概念上的是真实的物理继电器（即硬件继电器），只是概念上的意义，即只是软件中运用的编程元件。意义，即只是软件中运用的编程元件。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工

40、大学 梯形图的一个关键概念是梯形图的一个关键概念是“能流能流”(Power Flow)，这仅是概，这仅是概念上的念上的“能流能流”。图中，把左边的母线假想为电源。图中，把左边的母线假想为电源“火线火线”，而，而把右边的母线把右边的母线(虚线所示虚线所示)假想为电源假想为电源“零线零线”。假如有。假如有“能流能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励；假如没有从左至右流向线圈，则线圈被激励；假如没有“能流能流”，则线圈，则线圈未被激励。未被激励。“能流能流”可以通过被激励可以通过被激励(ON)的常开接点和未被激励的常开接点和未被激励(OFF)的的常闭接点自左向右流。常闭接点自左向右流。“能流能流”在任

41、何时候都不会通过接点自右在任何时候都不会通过接点自右向左流。如图中，当向左流。如图中，当A、B、C接点都接通后，线圈接点都接通后，线圈M才能接通才能接通(被激励被激励)，只要其中一个接点不接通，线圈就不会接通；而，只要其中一个接点不接通，线圈就不会接通；而D、E、F接点中任何一个接通，线圈接点中任何一个接通，线圈Q就被激励。就被激励。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学 要强调指出的是，引入要强调指出的是，引入“能流能流”的概念，仅仅是为了和继的概念，仅仅是为了和

42、继电接触器限制系统相比较，以对梯形图有一个深化的相识，其电接触器限制系统相比较，以对梯形图有一个深化的相识，其实实“能流能流”在梯形图中是不存在的。在梯形图中是不存在的。有的有的PLC的梯形图有两根母线，但大部分的梯形图有两根母线，但大部分PLC现在只保留现在只保留左边的母线了。在梯形图中，触点代表逻辑左边的母线了。在梯形图中，触点代表逻辑“输入输入”条件，如条件，如开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出输出”结果，结果，如灯、电机接触器、中间继电器等。梯形图语言简洁明白，易如灯、电机接触器、中间继电器等。梯形图语言简洁明白，易于理解，是全部编程

43、语言的首选。于理解，是全部编程语言的首选。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学编写梯形图语言应遵循以下原则：编写梯形图语言应遵循以下原则：(1)(1)梯形图图形符号应放在左右两条垂直母线之间，依梯形图图形符号应放在左右两条垂直母线之间，依据须要在最外层的主母线内可嵌套小母线。据须要在最外层的主母线内可嵌套小母线。(2)(2)梯形图按横行从上到下排列，每一横行由左至右编梯形图按横行从上到下排列，每一横行由左至右编写。可编程限制器也按此编写依次执行程序。写。可编程限制

44、器也按此编写依次执行程序。(3)(3)梯形图左侧梯形图左侧I/OI/O接点和内部继电器接点可以是常开接接点和内部继电器接点可以是常开接点也可以是常闭接点，也可表示定时器点也可以是常闭接点，也可表示定时器/计数器的状态。计数器的状态。第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学(4)(4)梯形图右侧应放置输出元件，相当于继电器限制原梯形图右侧应放置输出元件，相当于继电器限制原理图中的继电器线圈，梯形图右侧放置的输出元件一理图中的继电器线圈，梯形图右侧放置的输出元件一般为般为

45、I/OI/O继电器、内部继电器的线圈或其他相当于线圈继电器、内部继电器的线圈或其他相当于线圈的状态元件。的状态元件。(5)(5)梯形图中对应各种继电器的常开或常闭接点可以不梯形图中对应各种继电器的常开或常闭接点可以不受运用次数的限制随意串联和并联；同一编号的输出受运用次数的限制随意串联和并联；同一编号的输出线圈一般状况下只能在梯形图中出现一次，不同的输线圈一般状况下只能在梯形图中出现一次，不同的输出线圈只能并联不能串联。出线圈只能并联不能串联。(6)(6)输入接点和输出继电器线圈对应的是输入接点和输出继电器线圈对应的是I/OI/O映像寄存映像寄存器的相应状态，不能干脆驱动现场设备。现场设备只器

46、的相应状态，不能干脆驱动现场设备。现场设备只受控于输出继电器状态的接口元件，即通过输出模块受控于输出继电器状态的接口元件，即通过输出模块的输出接口限制现场设备的输出接口限制现场设备 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学3.3.2 3.3.2 助记符语言助记符语言助记符语言助记符语言助记符语言是一种指令编程语言。指令由若干条基助记符语言是一种指令编程语言。指令由若干条基本指令和功能指令构成，若干条指令限制语句组成本指令和功能指令构成，若干条指令限制语句组成PLCPL

47、C的助记符限制程序。不同的生产厂家生产的的助记符限制程序。不同的生产厂家生产的PLCPLC运用的助记符不同。运用的助记符不同。下面以电机正下面以电机正-反转限制为例，用日本三菱公司生反转限制为例，用日本三菱公司生产的产的FX2FX2系列可编程限制器的助记符来说明用助记系列可编程限制器的助记符来说明用助记符语言进行符语言进行PLCPLC编程的格式编程的格式 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学电动机正反转电气限制原理图 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原

48、理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学PLC限制电器外围接线图 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学梯形图及助记符语言程序梯形图及助记符语言程序 第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学其程序清单如下：其程序清单如下：地址地址指令指令数据数据8 8LDLD

49、X002X0029 9ORORY002Y0021010ANBANB1111ANIANIX001X0011212ANIANIY001Y0011313OUTOUTY002Y0021414ENDEND地址地址指令指令数据数据0 0LDILDIX000X0001 1LDLDX001X0012 2ORORY001Y0013 3ANBANB4 4ANIANIX002X0025 5ANIANIY002Y0026 6OUTOUTY001Y0017 7LDILDIX000X000第第第第3 3章章章章 可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理可编程控制器的组成与原理河南理工大学河南理工大学河南理工大学河南理工大学3.3.3 3.3.3 功能块图功能块图功能块图功能块图功能块图功能块图(FBD)(FBD)类似于一般逻辑功能图，它沿用了半类似于一般逻辑功能图，它沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图的表达方式。功能块图是图导体逻辑电路的逻辑框图的表达方式。功能块图是图形化的高级编程语言形化的高级编程语言功能块图(FBD)功能有：功能有：基本基本基本基本逻辑逻辑逻辑逻辑功能功能功能功能计时计时计时计时和和和和计计计计数功能数功能数功能数功能运算和比运算和比运算和比运算和比较较较较功能功能功能功能数据数据数据数据传传传传送功能送功能送功能送功能