电气控制与PLC.讲述优秀PPT.ppt

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1、第3章 PLC 概述第第3 3章章 可编程序限制器概述可编程序限制器概述3.1 PLC的产生和定义的产生和定义3.2 PLC的发展与分类的发展与分类3.3 PLC的主要特点的主要特点3.4 PLC的应用领域的应用领域3.5 PLC的系统组成的系统组成3.6 PLC的工作原理的工作原理3.7 PLC的编程语言和程序结构的编程语言和程序结构第3章 PLC 概述n 在可编程序限制器问世以前，工业限制领域中是以继电在可编程序限制器问世以前，工业限制领域中是以继电器限制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一器限制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺发生变更，就必需重新设

2、计，并变更硬件旦生产任务和工艺发生变更，就必需重新设计，并变更硬件结构。结构。n 1968年，美国通用汽车公司年，美国通用汽车公司(GM公司公司)为了在每次汽车改为了在每次汽车改型或变更工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成型或变更工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑依次限制装置，本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑依次限制装置，并提出了并提出了10项招标技术指标。其主要内容如下：项招标技术指标。其主要内容如下：3.1.1 PLC的产生的产生 3.1 PLC的产生和定义的产生和定义 第3章 PLC 概述1、在工厂里能快速便利地对其限制系统进

3、行编程。在工厂里能快速便利地对其限制系统进行编程。2、全部系统单元必需能在工厂内独立运行。全部系统单元必需能在工厂内独立运行。3、系统的修理必需简洁易行。系统的修理必需简洁易行。4、装置的体积、能耗小于继电器限制系统。装置的体积、能耗小于继电器限制系统。5、必需具有通信功能。必需具有通信功能。6、输入开关量可以是已有的沟通输入开关量可以是已有的沟通115 V电压信号。电压信号。7、输出必需设计为能驱动具有输出必需设计为能驱动具有115 V、2 A以上的负载。以上的负载。8、具有敏捷的扩展实力。具有敏捷的扩展实力。9、在购买和安装费用上，应具有较高的性能价格比。在购买和安装费用上，应具有较高的性

4、能价格比。10、用户存储器容量至少在、用户存储器容量至少在4 KB以上。以上。第3章 PLC 概述 依据指标要求，美国数字设备公司（依据指标要求，美国数字设备公司（DECDEC）于）于19691969年研制出年研制出第一台限制器（型号为第一台限制器（型号为PDP-14PDP-14），并在美国，并在美国GMGM公司的汽车自动公司的汽车自动装配生产线上获得试用成功。装配生产线上获得试用成功。它的开创性意义在于引入了程序限制功能，为计算机技术它的开创性意义在于引入了程序限制功能，为计算机技术在工业限制领域的应用开拓了空间。从今，可编程序限制气器在工业限制领域的应用开拓了空间。从今，可编程序限制气器这

5、一新的限制技术快速发展起来，而且，在工业发达国家发展这一新的限制技术快速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。很快。1971 1971年，日本起先生产年，日本起先生产PLCPLC。19731973年，原西德和法国也研制年，原西德和法国也研制出自己的出自己的PLCPLC。随着微电子技术的迅猛发展，到。随着微电子技术的迅猛发展，到2020世纪世纪8080年头中年头中期，期，PLCPLC的处理速度和牢靠性大大提高，不仅增加了多种特殊功的处理速度和牢靠性大大提高，不仅增加了多种特殊功能，而且体积进一步缩小，成本大幅度下降。到能，而且体积进一步缩小，成本大幅度下降。到2020世纪世纪9090年头年头中

6、期之后，中期之后，PLCPLC几乎完全计算机化，其速度更快，功能更强，几乎完全计算机化，其速度更快，功能更强，PLCPLC的各种智能化模块不断被开发出来。为了推动的各种智能化模块不断被开发出来。为了推动PLCPLC的应用，的应用，一些厂家还推出了一些厂家还推出了PLCPLC的计算机协助编程软件。的计算机协助编程软件。第3章 PLC 概述 世界上现有世界上现有200多个厂家生产多个厂家生产PLC产品，可按地域分成三大流派：一个产品，可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品（著名的厂家有流派是美国产品（著名的厂家有AB、GE、MODICON)，一个流派是欧洲，一个流派是欧洲产品产品(德国的德国的S

7、IEMENS，法国的，法国的SCHNEIDER)，一个流派是日本产品，一个流派是日本产品(MISUBISHI、OMRON、FUJI)。美国。美国和欧洲的和欧洲的PLC技术是在相互隔离状况技术是在相互隔离状况下独立探讨开发的，因此美国和欧洲下独立探讨开发的，因此美国和欧洲的的PLC产品有明显的差异性。而日本产品有明显的差异性。而日本的的PLC技术是由美国引进的，对美国技术是由美国引进的，对美国的的PLC产品有确定的继承性，但日本产品有确定的继承性，但日本的主推产品定位在小型的主推产品定位在小型PLC上。美国上。美国和欧洲以大中型和欧洲以大中型PLC而著名，而日本而著名，而日本则以小型则以小型PL

8、C著称。著称。第3章 PLC 概述n国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）19871987年颁布的可编程逻辑年颁布的可编程逻辑限制器的定义如下：限制器的定义如下：n “可编程限制器是专为在工业环境下应用而可编程限制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的限制器。它能够存储和执行吩器、可以编制程序的限制器。它能够存储和执行吩咐，进行逻辑运算、依次限制、定时、计数和算术咐，进行逻辑运算、依次限制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，

9、限制各种类型的机械或生产过程。可编程限制器及限制各种类型的机械或生产过程。可编程限制器及其有关的外围设备，都应按易于工业限制系统形成其有关的外围设备，都应按易于工业限制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计一个整体、易于扩展其功能的原则设计”。3.1.2 PLC的定义的定义 第3章 PLC 概述3.2.1 PLC的发展的发展3.2 PLC的发展与分类的发展与分类 目前，世界上一些著名电器生产厂家几乎都在生产目前，世界上一些著名电器生产厂家几乎都在生产PLC，产，产品功能日趋完善，换代周期越来越短。为了进一步扩大品功能日趋完善，换代周期越来越短。为了进一步扩大PLC在工在工业自动化领域的应用

10、范围，适应大、中、小型企业的不同须要，业自动化领域的应用范围，适应大、中、小型企业的不同须要，PLC产品大致向两个方向发展：小型产品大致向两个方向发展：小型PLC向体积缩小，功能增加，向体积缩小，功能增加，速度加快，价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器速度加快，价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器限制，更便于实现机电一体化；大、中型限制，更便于实现机电一体化；大、中型PLC向高牢靠性、高速向高牢靠性、高速度、多功能、网络化的方向发展，将度、多功能、网络化的方向发展，将PLC系统的限制功能和信息系统的限制功能和信息管理功能融为一体，使之能对大规模、困难系统进行综合性的自管理功

11、能融为一体，使之能对大规模、困难系统进行综合性的自动限制。动限制。第3章 PLC 概述按按I/OI/O点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：小型：小型：I/OI/O点数在点数在256256点以下；点以下；中型：中型：I/OI/O点数在点数在25625620482048点之间；点之间；大型：大型：I/OI/O点数在点数在20482048点以上。点以上。3.2.2 PLC的分类的分类按结构形式可分为整体式、模块式。按结构形式可分为整体式、模块式。第3章 PLC 概述模块式：将模块式：将PLCPLC各部分分成若干个单独的模块，如电源模块、各部分分

12、成若干个单独的模块，如电源模块、CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块和各种功能模块。模块式模块和各种功能模块。模块式PLCPLC由机架和各由机架和各种模块组成。模块插入机架内的插座上。模块式种模块组成。模块插入机架内的插座上。模块式PLCPLC配置敏配置敏捷、装配便利，便于扩展和修理。一般大、中型捷、装配便利，便于扩展和修理。一般大、中型PLCPLC易接受。易接受。整体式：将整体式：将PLCPLC的基本部件，如电源、的基本部件，如电源、CPUCPU、I/OI/O部件都集部件都集中在一个机箱内，组成中在一个机箱内，组成PLCPLC的一个基本单元（主机）。其的一个基本单元（主机）。其结构紧凑、

13、体积小、价格低。一般小型结构紧凑、体积小、价格低。一般小型PLCPLC接受这种结构。接受这种结构。整体式整体式PLCPLC由不同的由不同的I/OI/O点数的基本单元和扩展单元组成。点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有基本单元内有CPUCPU、I/OI/O和电源。扩展单元内只有和电源。扩展单元内只有I/OI/O和电和电源。整体式源。整体式PLCPLC一般配有特殊功能单元，如模拟量单元、一般配有特殊功能单元，如模拟量单元、位置限制单元等，使得位置限制单元等，使得PLCPLC的功能得以扩展。的功能得以扩展。第3章 PLC 概述三菱三菱PLC外形图外形图Q系列系列PLCFX2N系列系列PLCFX

14、1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC第3章 PLC 概述西门子西门子PLC外形图外形图S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLC第3章 PLC 概述欧姆龙欧姆龙PLC外形图外形图C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC第3章 PLC 概述3.3 PLC的主要特点的主要特点（1 1）编程简洁，运用便利。）编程简洁，运用便利。梯形图是运用得最多的梯形图是运用得最多的PLCPLC的编程语言，其电路符号和表的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相像。梯形图语言形象直观，易达方式与继电器电路原理图相像。梯形图语言形象直观，易学易懂，

15、熟悉继电器的电气技术人员只要花几天的时间就可学易懂，熟悉继电器的电气技术人员只要花几天的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。（2 2）限制敏捷，程序可变，具有很好的柔性）限制敏捷，程序可变，具有很好的柔性 。第3章 PLC 概述 l（3 3）功能强，扩充便利，性能价格比高。）功能强，扩充便利，性能价格比高。l 一台小型一台小型PLCPLC内有成百上千个可供用户运用的编程元件，有很内有成百上千个可供用户运用的编程元件，有很强的功能，可以实现困难的限制功能。与相同功能的继电器系统相强的功能，可以实现困难的限制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高

16、的性能价格比。比，具有很高的性能价格比。l（4 4）限制系统设计及施工的工作量少，修理便利）限制系统设计及施工的工作量少，修理便利 。l PLC PLC用软件功能取代了继电器限制系统中大量的中间继电器、用软件功能取代了继电器限制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使限制柜的设计、安装、接线工作量时间继电器、计数器等器件，使限制柜的设计、安装、接线工作量大大削减。大大削减。l PLC PLC程序的设计比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要程序的设计比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少很多，用户程序可以在试验室模拟调试，输入信号用小开关来模少很多，用户程序可以在试验室模拟调试

17、，输入信号用小开关来模拟，通过拟，通过PLCPLC上的发光二极管就可视察输出信号的状态。完成了系上的发光二极管就可视察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发觉的问题一般通过修改统的安装和接线后，在现场的统调过程中发觉的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少很多。程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少很多。第3章 PLC 概述l（5 5）牢靠性高，抗干扰实力强）牢靠性高，抗干扰实力强l PLC PLC实行了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干实行了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰实力，平均无故障时间可达数万小时以上，可以干脆用

18、于有猛扰实力，平均无故障时间可达数万小时以上，可以干脆用于有猛烈干扰的工业生产现场。烈干扰的工业生产现场。l1)1)硬件方面的抗干扰措施硬件方面的抗干扰措施l 对电源变压器、对电源变压器、CPUCPU、编程器等主要部件，均接受严格措、编程器等主要部件，均接受严格措施进行屏蔽，以防外界干扰。施进行屏蔽，以防外界干扰。l 对供电系统及输入电路接受多种形式的滤波，以消退或对供电系统及输入电路接受多种形式的滤波，以消退或抑制高频干扰，也减弱了各部分之间的相互影响。抑制高频干扰，也减弱了各部分之间的相互影响。l 接受光电隔离措施，有效地隔离了内部与外部电路间的干接受光电隔离措施，有效地隔离了内部与外部电

19、路间的干脆电联系，以削减故障和误动作。脆电联系，以削减故障和误动作。第3章 PLC 概述 对对PLCPLC内内部部所所需需的的+5+5 V V电电源源接接受受多多级级滤滤波波，并并用用集集成成电电压压调调整整器器进进行行调调整整，以以消消退退由由于于沟沟通通电电网网的的波波动动引引起起的的过过电压、欠电压的影响。电压、欠电压的影响。接接受受模模块块式式结结构构的的PLCPLC，一一旦旦某某一一模模块块有有故故障障，可可以以快速更换模块，从而尽可能缩短系统的故障停机时间。快速更换模块，从而尽可能缩短系统的故障停机时间。2)2)软件方面的抗干扰措施软件方面的抗干扰措施 PLCPLC通通过过监监控控

20、程程序序定定时时地地对对电电源源及及强强干干扰扰信信号号等等进进行行检检测测。当当检检测测到到故故障障时时，马马上上转转入入故故障障处处理理程程序序，保保存存当当前前状状态态，禁禁止止对对程程序序的的任任何何操操作作，以以防防存存储储信信息息被被破破坏坏。待待故故障解除后，马上复原到故障前的状态，接着执行程序。障解除后，马上复原到故障前的状态，接着执行程序。第3章 PLC 概述PLCPLC设设置置了了监监视视定定时时器器，假假如如程程序序每每次次循循环环的的执执行行时时间间超超过了规定值，表明程序已进入死循环，则马上报警。过了规定值，表明程序已进入死循环，则马上报警。加加强强对对程程序序的的检

21、检查查和和校校验验，发发觉觉错错误误马马上上报报警警，并并停停止止程程序序的执行。的执行。利利用用后后备备电电池池对对用用户户程程序序及及动动态态数数据据进进行行爱爱护护，确确保保停停电电时时信息不丢失。信息不丢失。（6 6）体体积积小小、重重量量轻轻、能能耗耗低低，是是“机机电电一一体体化化”特特有有的的产品产品第3章 PLC 概述3.4 PLC的应用领域的应用领域 假如按应用类型来划分，可编程序限制器的应用可分为以下几个类型：(1)开关逻辑和依次限制：这是可编程序限制器最基本的限制功能，在工业场合应用最广泛，可代替继电器限制系统。开关量逻辑限制不但能用于单台设备，而且可用于生产线上。(2)

22、过程限制：PLC通过模拟量I/O模块，可对温度、流量、压力等连续变更的模拟量进行限制。大中型PLC都具有PID闭环限制功能并已广泛地用于电力、化工、机械、冶金等行业。第3章 PLC 概述 (3)运动限制：PLC可应用于对直线运动或圆周运动的限制，如数控机床、机器人、金属加工、电梯限制等。(4)多级限制网络系统：PLC之间、PLC与计算机之间及其他智能限制设备之间可以联网通信，实现远程数据处理和信息共享，从而构成工厂CIMS系统。第3章 PLC 概述3.5.1 基本组成基本组成3.5 PLC的系统组成的系统组成 第3章 PLC 概述3.5.2 PLC各组成部分的功能各组成部分的功能 与一般的计算

23、机限制系统一样，与一般的计算机限制系统一样，CPU是整个系统的核心，它按是整个系统的核心，它按PLC中系统程序赐予的功能，指挥中系统程序赐予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。其主要有条不紊地进行工作。其主要任务有：限制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描任务有：限制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过输入部件接收现场的状态或数据，并存入输入状态表或数的方式通过输入部件接收现场的状态或数据，并存入输入状态表或数据存储器中；诊断电源、据存储器中；诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；误等；PLC进入运行状态后

24、，从存储器逐条读取用户指令，经过吩咐进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过吩咐说明后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；依据运说明后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；依据运算结果，更新有关标记位的状态和输出寄存器表的内容，再经由输出算结果，更新有关标记位的状态和输出寄存器表的内容，再经由输出部件实现输出限制、制表打印或数据通信等功能。部件实现输出限制、制表打印或数据通信等功能。1中心处理器中心处理器(CPU)第3章 PLC 概述 PLC中存储器的功能与一般微机系统中的存储器功能中存储器的功能与一般微机系统中的存储器功能相像，用来存储系统程序和用户的程序与数据。

25、目前主要相像，用来存储系统程序和用户的程序与数据。目前主要接受的系统程序存储器是指用来存放系统管理、用户指令接受的系统程序存储器是指用来存放系统管理、用户指令说明及标准程序模块、系统调用等程序的存储器，常用说明及标准程序模块、系统调用等程序的存储器，常用ROM构成。用户存储器用来存储用户编制的梯形图程序或构成。用户存储器用来存储用户编制的梯形图程序或用户数据。存储用户程序的叫用户程序存储器，存储用户用户数据。存储用户程序的叫用户程序存储器，存储用户数据的叫用户数据存储器，常用数据的叫用户数据存储器，常用RAM构成，为防止掉电时构成，为防止掉电时信息的丢失，有后备电池作爱护。信息的丢失，有后备电

26、池作爱护。2.存储器存储器第3章 PLC 概述 由于PLC系统程序关系到PLC的性能，不能由用户干脆存取，因而，PLC产品样本或运用手册中所列存储器形式及其容量一般都是指用户存储器而言。PLC中已供应确定容量的存储器供用户运用，但对有些用户，可能还不够用，因此大部分PLC都供应了存储器扩展(EM)功能，用户可以将新增的存储器扩展模板干脆插入CPU 模板中，也有的是插入中心基板中。第3章 PLC 概述 输入部件是输入部件是PLCPLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现场信号进入场信号进入PLCPLC的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元件来的信号。

27、的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元件来的信号。3输入输入/输出部件（输出部件（I/O模块）模块）输入部件输入部件 输入部件均带有光电耦合电路，其目的是把输入部件均带有光电耦合电路，其目的是把PLCPLC与外部电路隔与外部电路隔离开来，以提高离开来，以提高PLCPLC的抗干扰实力。为了与现场信号连接，输入部的抗干扰实力。为了与现场信号连接，输入部件上设有输入接线端子排。为了滤除信号的噪声和便于件上设有输入接线端子排。为了滤除信号的噪声和便于PLCPLC内部对内部对信号的处理，输入部件内部还有滤波、电平转换、信号锁存电路。信号的处理，输入部件内部还有滤波、电平转换、信号锁存电路。各各PLCPLC

28、生产厂家都供应了多种形式的生产厂家都供应了多种形式的I/OI/O部件或模块，供用户选部件或模块，供用户选用。用。第3章 PLC 概述图示为某直流输入模块的内部电路和外部接线图（一路），图示为某直流输入模块的内部电路和外部接线图（一路），COMCOM是同一组是同一组输入点各内部输入电路的公共点。外接的直流电源极性可随意，虚线框内输入点各内部输入电路的公共点。外接的直流电源极性可随意，虚线框内是是PLCPLC内部输入电路，虚线框外为外部用户接线。图中，内部输入电路，虚线框外为外部用户接线。图中，T T为一光电耦合器，为一光电耦合器，发光二极管与光电三极管封装在一个管壳中。当二极管中有电流时其发光，

29、发光二极管与光电三极管封装在一个管壳中。当二极管中有电流时其发光，此时间电三极管导通。此时间电三极管导通。R1R1为限流电阻，为限流电阻，R2R2和和C C构成滤波电路，可滤除输入构成滤波电路，可滤除输入信号中的高频干扰。信号中的高频干扰。LEDLED显示该输入点的状态。显示该输入点的状态。第3章 PLC 概述 PLC的的输输入入电电路路有有共共点点式式、分分组组式式和和隔隔离离式式之之别别。输输入入单单元元只只有有一一个个公公共共端端子子(COM)的的称称为为共共点点式式，外外部部各各输输入入元元件件都都有有一一个个端端子子与与COM相相接接；分分组组式式是是将将输输入入端端子子分分为为若若

30、干干组组，每每组组各各共共用用一一个个公公共共端端子子；隔隔离离式式输输入入电电路路是是具具有有公公共共端端子子的的各各组组输输入入点点之之间间相相互互隔隔离离，可可各各自自运运用用独独立立电源。电源。第3章 PLC 概述 输出部件也是输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是限制现与现场设备之间的连接部件，其功能是限制现场设备进行工作场设备进行工作(如电机的启、停、正如电机的启、停、正/反转，阀门的开、关，设备的反转，阀门的开、关，设备的转动、移动、升降等转动、移动、升降等)。对于。对于PLC，希望它能干脆驱动执行元件，如电，希望它能干脆驱动执行元件，如电磁阀、微电机、接触器、灯和

31、音响等，因此，输出部件中的输出级常磁阀、微电机、接触器、灯和音响等，因此，输出部件中的输出级常是一些大功率器件，如机械触点式继电器、无触点沟通开关是一些大功率器件，如机械触点式继电器、无触点沟通开关(如双向可如双向可控硅控硅)及直流开关及直流开关(如晶体三极管如晶体三极管)等。等。与输入部件类似，输出部件上也有输出状态锁存、显示、电平转与输入部件类似，输出部件上也有输出状态锁存、显示、电平转换和输出接线端子排。输出部件或模块也有多种类型供选用。换和输出接线端子排。输出部件或模块也有多种类型供选用。输出部件输出部件第3章 PLC 概述 (1)在在晶晶体体管管输输出出电电路路中中，负负载载电电源源

32、只只能能是是直直流流，由由用用户户供供应应。输输出出电电路路负负载载实实力力小小(工工作作电电流流仅仅0.30.5A)，为为无无触触点点开开关关。晶晶体体管管输输出出接接口口运运用用寿寿命命长长，响响应应速速度度快快，其延迟一般为其延迟一般为0.51ms。(2)在在双双向向晶晶闸闸管管输输出出电电路路中中，输输出出电电路路接接受受的的开开关关器器件件是是光光控控双双向向晶晶闸闸管管，负负载载电电源源由由用用户户供供应应，选选用用沟沟通通电电源源。输输出出电电路路负负载载实实力力较较大大(工工作作电电流流约约1A左左右右)，响响应应速度较快，一般导通延迟为速度较快，一般导通延迟为12ms，关断延

33、迟为，关断延迟为810ms。按按输输出出电电路路所所用用开开关关器器件件的的不不同同，PLC的的开开关关量量输输出出可可分分为为晶体管输出、双向晶闸管输出和继电器输出三种模式。晶体管输出、双向晶闸管输出和继电器输出三种模式。第3章 PLC 概述 (3)(3)继继电电器器输输出出电电路路(如如图图所所示示）中中，负负载载电电源源由由用用户户供供应应，可可以以是是沟沟通通也也可可以以是是直直流流，视视负负载载状状况况而而定定。输输出出电电路路抗抗干干扰扰实实力力强强，负负载载实实力力大大(工工作作电电流流可可达达2 25A)5A)，但但信信号号响响应应速度较慢，其延迟一般为速度较慢，其延迟一般为8

34、 810 ms10 ms。第3章 PLC 概述 PLCPLC输输出出电电路路也也有有共共点点式式、分分组组式式和和隔隔离离式式之之分分。输输出出只只有有一一个个公公共共端端子子的的称称为为共共点点式式；分分组组式式是是将将输输出出端端子子分分为为若若干干组组，每每组组共共用用一一个个公公共共端端子子；隔隔离离式式是是具具有有公公共共端子的各组输出点之间相互隔离，可各自运用独立的电源。端子的各组输出点之间相互隔离，可各自运用独立的电源。由由于于继继电电器器触触点点电电气气寿寿命命一一般般仅仅为为1030万万次次，因因此此在在须须要要输输出出点点频频繁繁通通断断的的场场合合(如如高高频频脉脉冲冲输

35、输出出)，应应选选用用晶晶体体管管或或晶晶闸闸管管输输出出型型的的PLC。另另外外，继继电电器器从从线线圈圈通通电电到到触触点点动动作作存存在在延延迟迟时时间间，是是造造成成输输出出滞滞后后于于输输入入的的缘缘由由之一。之一。第3章 PLC 概述 编程器的作用是供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视。编程器的作用是供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视。有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信息打印出来或存放在磁带上。磁带上的信息可以重新装入息打印出来或存放在磁带上。磁带上的信息可以重新装入PLC。编程器有简易型和智能型两

36、类。简易型编程器只能联机编程，编程器有简易型和智能型两类。简易型编程器只能联机编程，且往往须要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入，简易编且往往须要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入，简易编程器一般由简易键盘和发光二极管矩阵或其他显示器件组成。智程器一般由简易键盘和发光二极管矩阵或其他显示器件组成。智能编程器又称图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，能编程器又称图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有具有LCD(液晶显示器液晶显示器)或或CRT图形显示功能，可干脆输入梯形图图形显示功能，可干脆输入梯形图和通过屏幕对话。和通过屏幕对话。也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有

37、相应的软件包。也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应的软件包。4.编程器编程器第3章 PLC 概述 电电源源部部件件将将沟沟通通电电源源转转换换成成PLC的的中中心心处处理理器器、存存储储器器等等电电路路工工作作所所须须要要的的直直流流电电源源，使使PLC能能正正常常工工作作。PLC内内部部运运用用的的电电源源是是整整机机的的供供电电中中心心，它它的的优优劣劣干干脆脆影影响响到到PLC的的功功能能和和牢牢靠靠性性，因因此此目目前前大大部部分分PLC接接受受开开关关式式稳稳压压电电源源供供电电。开开关关式式稳稳压压电电源源的的输输入入电电压压范范围围宽宽，体体积积小小，效效率率高高，重重量

38、量轻轻，抗抗干干扰扰性性能能好好。有有的的PLC还还能能向向外外部部供供应应24 V的的直直流流电电源源，给给输输入入单单元元所所连连接的外部开关或传感器供电。接的外部开关或传感器供电。5.电源部件电源部件第3章 PLC 概述 用用PLCPLC替代继电器限制系统就是替代电气限制电路图中替代继电器限制系统就是替代电气限制电路图中的限制电路部分，而主电路部分基本保持不变。限制电路又的限制电路部分，而主电路部分基本保持不变。限制电路又可分为三个组成部分：输入部分、逻辑部分和输出部分。可分为三个组成部分：输入部分、逻辑部分和输出部分。输入部分：由电路中全部的输入信号构成，这些信号来输入部分：由电路中全

39、部的输入信号构成，这些信号来自被控对象上的各种开关信息，如限制按钮、操作开关等。自被控对象上的各种开关信息，如限制按钮、操作开关等。逻辑部分：由各种继电器、接触器等电器的触点和线圈逻辑部分：由各种继电器、接触器等电器的触点和线圈组成，各电器触点之间以固定的方式接线，其限制逻辑就编组成，各电器触点之间以固定的方式接线，其限制逻辑就编制在硬接线中。制在硬接线中。输出部分：由电路中的全部输出元件构成，如接触器线输出部分：由电路中的全部输出元件构成，如接触器线圈、电阀线圈等执行电器及信号灯。圈、电阀线圈等执行电器及信号灯。3.6 PLC的工作原理的工作原理 u可编程限制器是基于电子计算机的工业限制器，

40、从可编程限制器是基于电子计算机的工业限制器，从PLCPLC产生产生的背景来看，的背景来看，PLCPLC系统与继电器限制系统有着极深的渊源，系统与继电器限制系统有着极深的渊源，因此可以比照着继电器系统来学习因此可以比照着继电器系统来学习PLCPLC的工作原理。的工作原理。第3章 PLC 概述3.6.1 PLC对继电器限制系统的仿真 PLCPLC的基本组成也可大致分为三部分：输入部分、逻的基本组成也可大致分为三部分：输入部分、逻辑部分和输出部分，这与继电器限制系统很相像。其辑部分和输出部分，这与继电器限制系统很相像。其输入、输出部分与继电器限制系统所用的电器大致相输入、输出部分与继电器限制系统所用

41、的电器大致相同，不同的是同，不同的是PLCPLC增加了输入、输出部件，多了光耦增加了输入、输出部件，多了光耦合、电平转换、功率放大等功能。合、电平转换、功率放大等功能。PLCPLC的逻辑部分是的逻辑部分是由微处理器、存储器组成，由计算机软件替代继电器由微处理器、存储器组成，由计算机软件替代继电器限制电路，实现了限制电路，实现了“软接线软接线”，可敏捷编程。，可敏捷编程。第3章 PLC 概述 尽管尽管PLCPLC与继电器限制系统的逻辑部分组成不同，但在限与继电器限制系统的逻辑部分组成不同，但在限制系统中所起的逻辑条件作用是一样的。因而我们可以把制系统中所起的逻辑条件作用是一样的。因而我们可以把P

42、LCPLC内部看成有很多内部看成有很多“软继电器软继电器”，这样，就可以模拟继电器限，这样，就可以模拟继电器限制系统的编程方法，仍按设计继电器限制电路的形式来编制制系统的编程方法，仍按设计继电器限制电路的形式来编制程序，这就是梯形图编程法。程序，这就是梯形图编程法。梯形图是与继电器限制电路图相呼应的，运用梯形图是与继电器限制电路图相呼应的，运用起来极为便利。由于起来极为便利。由于PLCPLC的输入、输出部分与继电器的输入、输出部分与继电器限制系统大致相同，因而在安装、运用时也完全可限制系统大致相同，因而在安装、运用时也完全可依据常规的继电器限制设备那样进行。依据常规的继电器限制设备那样进行。第

43、3章 PLC 概述3.6.2 可编程限制器的工作模式（1）RUN模式模式 通过执行反映限制要求的用户程序来实现限制功能。在通过执行反映限制要求的用户程序来实现限制功能。在CPU模块的面板上用模块的面板上用“RUN”LED显示当前的工作模式。显示当前的工作模式。（2）STOP模式模式 CPU不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程不执行用户程序，可以用编程软件创建和编辑用户程序，设置序，设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到到PLC。假如有致命错误，在消退它之前不允许从假如有致命错误，在消退它之前不允许从STOP模式进模式进入入RU

44、N模式。模式。PLC操作系统存储非致命错误供用户检查，但操作系统存储非致命错误供用户检查，但不会从不会从RUN模式自动进入模式自动进入STOP模式。模式。第3章 PLC 概述 变更工作模式的方法：1）用）用CPU模块上的模式开关来手动切换，模式开关有模块上的模式开关来手动切换，模式开关有3个挡位，个挡位，在在STOP或或TERM（终端）位置时，电源通电后（终端）位置时，电源通电后CPU自动进入自动进入STOP模式模式。2）用）用STEP 7-Micro/Win32编程软件变更工作模式，在编程软编程软件变更工作模式，在编程软件与件与PLC之间建立起通信连接后，应首先把主机的模式开关置之间建立起通

45、信连接后，应首先把主机的模式开关置于于TERM或或RUN位置，然后在此软件平台用鼠标单击位置，然后在此软件平台用鼠标单击STOP和和RUN模式按钮或执行相应的菜单吩咐即可。模式按钮或执行相应的菜单吩咐即可。3）在用户程序中用指令由）在用户程序中用指令由RUN模式转换到模式转换到STOP模式。模式。第3章 PLC 概述3.6.3 可编程限制器的工作过程 uPLC的工作过程以循环扫描的方式进行，当的工作过程以循环扫描的方式进行，当PLC处于运行状态处于运行状态时，它的运行周期可以划分为时，它的运行周期可以划分为以下几以下几个基本阶段：个基本阶段：输输入入采采样样阶阶段段；PLCPLC逐逐个个扫扫描

46、描每每个个输输入入端端口口，将将全全部部输输入入设设备备的的当当前前状态保存到相应的输入映像寄存，此时，输入映像寄存器被刷新。状态保存到相应的输入映像寄存，此时，输入映像寄存器被刷新。程程序序执执行行阶阶段段；从从输输入入/输输出出映映像像寄寄存存器器或或别别的的位位元元件件的的映映像像寄寄存存器器读读取取其其状状态态，并并依依据据系系统统程程序序的的指指示示，CPUCPU从从用用户户程程序序存存储储区区逐逐条条取取指指令令，经经说说明明后后执执行行相相应应的的逻逻辑辑运运算算，运运算算的的结结果果写写入入相相应应的的映映像像寄寄存存器器。因因此此，各各映映像像寄寄存存器器的的状状态态（只只读

47、读的的输输入入映映像像寄寄存存器器除除外外）的内容随着程序的执行而变更。的内容随着程序的执行而变更。在在程程序序的的执执行行阶阶段段，即即使使外外部部的的输输入入信信号号的的状状态态发发生生了了变变更更，输输入入过过程程映映像像寄寄存存器器的的状状态态也也不不会会随随之之而而变变，输输入入信信号号的的变变更更只只有有在下一个扫描周期的输入接受阶段才能被读入。在下一个扫描周期的输入接受阶段才能被读入。第3章 PLC 概述通信恳求处理阶段：CPU处理从通信接口和智能模块接收到的信息CPU自诊断测试阶段：检查CPU模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些内部操作。输出刷新阶

48、段：系统程序将输出映像寄存器中的内容传送到输出锁存器中，经过输出接口、输出端子输出，驱动外部负载。第3章 PLC 概述（1）输入处理）输入处理（2）执行程序）执行程序（3）处理通信恳求）处理通信恳求（4）执行）执行CPU自诊断测试自诊断测试（5）写数字输出）写数字输出 第3章 PLC 概述中中断断程程序序处处理理：假假如如在在程程序序中中运运用用了了中中断断，中中断断事事务务发发生生时时，CPUCPU停停止止正正常常的的扫扫描描工工作作模模式式，马马上上执行中断程序。执行中断程序。马马上上I/OI/O处处理理：在在程程序序执执行行的的过过程程中中运运用用马马上上I/OI/O指指令令可可以以干干

49、脆脆存存取取I/OI/O点点。读读输输入入点点的的值值时时，相相应应的的输输入入过过程程映映像像寄寄存存器器的的值值不不会会被被更更新新，写写输输出出点点的的值值时时，相相应应的的输输出出过过程程映映像像寄寄存存器器的的值值会会被被更新。更新。第3章 PLC 概述输入、输出延时响应输入、输出延时响应 由由于于PLCPLC接接受受循循环环扫扫描描的的工工作作方方式式，即即对对信信息息接接受受串串行行处处理理方方式式，必必定定会会导导致致输输入入、输输出出延延时时响响应应。当当PLCPLC的的输输入入端端有有一一个个输输入入信信号号发发生生变变更更到到PLCPLC的的输输出出端端对对该该输输入入变

50、变更更作作出出反反应应，须须要要一一段段时时间间的的，这这段段时时间间称称为为响应时间（滞后时间）。响应时间（滞后时间）。对对于于一一般般工工业业限限制制要要求求，这这种种滞滞后后现现象象是是可可以以允允许许的的，但但是是对对那那些些要要求求响响应应时时间间小小于于一一个个扫扫描描周周期期的的限限制制系系统统则则不不能能满满足足，这这时时可可以以运运用用智智能能输输入入输输出出单单元元或或特地指令，通过与扫描周期脱离的方式来加以解决。特地指令，通过与扫描周期脱离的方式来加以解决。第3章 PLC 概述3.7 PLC的编程语言和程序结构的编程语言和程序结构 IEC（国国际际电电工工委委员员会会）于