可编程逻辑控制器总览讲述

1、PLC原理及应用原理及应用 Programmable Logic Controller Principles and Applications 教教 学学 目目 的的 掌握掌握PLC的组成及工作原理，熟悉的组成及工作原理，熟悉PLC 的指令系统，掌握的指令系统，掌握PLC的各种功能。具备的各种功能。具备 PLC控制系统硬件设计、软件编程和调试的控制系统硬件设计、软件编程和调试的 基本能力，为走向工作岗位做好准备。基本能力，为走向工作岗位做好准备。 先修课程及必要准备 先修课程：电路、电子技术、自动控制原理、传感器技术等课程 必要准备：复习一下电子电路的基本知识，了解可编程序控制器的发展及其特点

2、， 初步理解工业控制网络及现场总线技术，下载三菱PLC的编程软件，在自己的电脑上 安装，熟悉PLC编程环境。 3 教材及教学资源 教材：可编程逻辑控制器原理与应用（第5版）丑武胜等译，电子工业出版 社年，2005年。 参考书： 1）可编程序控制器原理及应用，孙平编著，高等教育出版社， 2002 2）PLC及工业控制网络，殷华文等编著，西安地图出版社，2001 网络资源： 1）http:/ 2）http:/ 3）http:/ 课程成绩考核方法 本课程是实践性很强的一门课程，因此，本课程成绩考核主要综合评定学生成绩考 核，考察学生的实际动手能力和自学能力，同时辅以平时考勤和作业，成绩按优、良、 中

3、、及格、不及格五级分制记分，权重分配如下： 5 试验（50 %）+课程论文（ 30 %）+平时考 勤与作业（20 %） 6 课课 程程 简简 介介 PLC是什么意思？ P：Programmable 可编程 L：Logic 逻辑 C：Controller 控制器 7 西门子PLC外形图 S7-300系列系列PLC S7-400系列系列PLC S7-200系列系列PLC S7-1500系列系列PLC 8 三菱PLC外形图 FX1N系列系列PLC FX1S系列系列PLC Q系列系列PLC FX2N系列系列PLC 9 欧姆龙PLC外形图 CPM1A、CPM2A系列系列PLCC200H系列系列PLC 1

4、0 台达台达DVPDVP系列系列PLCPLC DVP-32ES DVP-PM DVP-14SS(加电源等模块加电源等模块) DVP-EH2 PLC的工作流程 11 PLC所应用的行业领域 12 PLC所能完成的工作 13 14 第一章第一章 可编程控制器总览可编程控制器总览 教学要求：教学要求： 1 1、 了解可编程序控制器的由来及其特点了解可编程序控制器的由来及其特点 2 2、 熟悉熟悉PLCPLC的应用领域及发展趋势的应用领域及发展趋势 3 3、 掌握掌握PLCPLC的系统组成（的系统组成（重点重点） 4 4、 掌握掌握PLCPLC的工作原理（的工作原理（重点、难点重点、难点） 15 1.

5、1 1.1 概述概述 可编程控制器是一种数字运算操作的电子可编程控制器是一种数字运算操作的电子 系统，专为在工业环境下应用而设计。系统，专为在工业环境下应用而设计。 采用可编程序的存储器，用来在其内部存采用可编程序的存储器，用来在其内部存 储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令。运算等操作的指令。 通过数字的、模拟的输入和输出，控制各通过数字的、模拟的输入和输出，控制各 种类型的机械或生产过程。种类型的机械或生产过程。 总之，可编程控制器是专为工业环境应用总之，可编程控制器是专为工业环境应用 而设计制造的计算机。而设计制造的计算机

6、。 一一. PLC. PLC定义定义 （1987年年 国际电工委员会）国际电工委员会） 16 什么时间？ 谁提出要造 PLC？ 二十世纪六十年代末期，美国二十世纪六十年代末期，美国 汽车制造工业竞争十分激烈，为了汽车制造工业竞争十分激烈，为了 适应市场适应市场从少品种大批量生产向多从少品种大批量生产向多 品种小批量生产的转变品种小批量生产的转变，为了尽可，为了尽可 能减少转变过程中控制系统的设计能减少转变过程中控制系统的设计 制造时间，减少经济成本，制造时间，减少经济成本，19681968年年 美国通用汽车公司美国通用汽车公司GMGM （GenerlMotorsGenerlMotors）公开招

7、标，要求）公开招标，要求 用新的控制装置取代生产线上的继用新的控制装置取代生产线上的继 电接触器控制系统。电接触器控制系统。 二、二、PLCPLC的产生与发展的产生与发展 什么时间？谁最 先造出世界上的第 一台PLC？ 19691969年美国数字设备公司年美国数字设备公司DECDEC（DIGTALDIGTAL）根据）根据 上述要求，首先研制出了世界上第一台可编程控上述要求，首先研制出了世界上第一台可编程控 制器制器PDP-14PDP-14，用于通用汽车公司的生产线，取得，用于通用汽车公司的生产线，取得 了满意的效果。了满意的效果。 18 a a）控制方式）控制方式 继电器控制采用硬件接线实现，

8、利用其机械继电器控制采用硬件接线实现，利用其机械 触点的串并联以及延时继电器的滞后动作等组合触点的串并联以及延时继电器的滞后动作等组合 形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。 PLCPLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存 储在内存，只需改变程序即可改变控制逻辑，称储在内存，只需改变程序即可改变控制逻辑，称 之为软接线。之为软接线。 b b）控制速度）控制速度 继电器控制依靠触点的机械动作实现控制，工作频继电器控制依靠触点的机械动作实现控制，工作频 率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。

9、PLCPLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速 度快，微秒级，严格同步，无抖动。度快，微秒级，严格同步，无抖动。 c c）延时控制）延时控制 继电器控制靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而继电器控制靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而 时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。 PLCPLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡 器产生，精度高，调整方便，不受环境影响。器产生，精度高，调整方便，不受环境影响。 三三. .为什么学习为什

10、么学习PLCPLC？（？（WhyWhy） 1. PLC1. PLC与继电器控制系统的比较与继电器控制系统的比较 重点重点 19 继电器面板继电器面板 PLC逻辑控制逻辑控制 a a）开关量的逻辑控制）开关量的逻辑控制 -开关量的逻辑控制使开关量的逻辑控制使PLCPLC的最基本控制功能。的最基本控制功能。 目前，目前，PLCPLC首用的目标，就是用于开关量的控制。首用的目标，就是用于开关量的控制。 b b）模拟量的闭环控制）模拟量的闭环控制 -PLCPLC具有具有A/DA/D、D/AD/A转换及算术运算等功能，转换及算术运算等功能， 因此可以实现模拟量控制。因此可以实现模拟量控制。 c c）数字

11、量的智能控制）数字量的智能控制 -利用利用PLCPLC能接受和输出高速脉冲的功能，在配备了能接受和输出高速脉冲的功能，在配备了 相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环型相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环型 分配器、功放、步进电机）就能实现数字量的智能控制。分配器、功放、步进电机）就能实现数字量的智能控制。 d d）数据采集与监控）数据采集与监控 -利用利用PLCPLC自检信号多的特点实现自诊断式的监控，减少系统的故障，提自检信号多的特点实现自诊断式的监控，减少系统的故障，提 高累计平均无故障运行时间，同时可减低故障修复时间，提高系统的可靠性。高累计平均无故障运行时间，同

12、时可减低故障修复时间，提高系统的可靠性。 e e）通信、联网及集散控制）通信、联网及集散控制 -利用利用PLCPLC的强大的通信联网功能，把的强大的通信联网功能，把PLCPLC分布到控制现分布到控制现 场，并实现各站间的通信，上下层间的通信，达到分散控场，并实现各站间的通信，上下层间的通信，达到分散控 制、集中管理，即构成了现在的制、集中管理，即构成了现在的DCS(DCS(分散控制系统）。分散控制系统）。 2. PLC2. PLC的广泛应用的广泛应用 21 3.PLC3.PLC的重要性的重要性 PLCPLC已成为现代工业控制的三大支柱之一已成为现代工业控制的三大支柱之一( (CAD/CAMCA

13、D/CAM，机器人技术和，机器人技术和 PLCPLC) )，成为系统自动化、信息化及智能化的重要支柱。，成为系统自动化、信息化及智能化的重要支柱。 通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。 市场需求市场需求 专业需求专业需求 工作需求工作需求 22 a a）硬件要做的工作）硬件要做的工作 针对应用需要，确定需要的功能和规模；针对应用需要，确定需要的功能和规模； 选择选择PLCPLC品牌、型号，做好系统配置；品牌、型号，做好系统配置； 以合适价格采购以合适价格采购PLCPLC； 做好电气设计，按设计要求安装、接线；做

14、好电气设计，按设计要求安装、接线； 遵照规定使用遵照规定使用PLCPLC，做好日常维护。，做好日常维护。 b b）软件要做的工作）软件要做的工作 弄清工艺过程；弄清工艺过程； 把把I/OI/O点分配给各个器件，分配时既要考虑防干点分配给各个器件，分配时既要考虑防干 扰及接线的节省，又要照顾编程时地址使用的方便；扰及接线的节省，又要照顾编程时地址使用的方便； 设计算法、编写、下载及调试程序；设计算法、编写、下载及调试程序； 程序定型与存档；程序定型与存档； 程序改进与完善。程序改进与完善。 2. 2. 用好用好PLCPLC包括软件和硬件两方面包括软件和硬件两方面 三三. .怎样学好、用好怎样学好

15、、用好PLCPLC？（？（HowHow） 1.1. 本课程是一门应用型课程本课程是一门应用型课程 以理论为基础，重在以理论为基础，重在实践能力实践能力的培养。的培养。 23 第二代第二代PLC（19731975年）：采用了年）：采用了8位微处理器及位微处理器及 半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实 现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。 从从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基 本可分为：本可分为： 第一代第一代

16、PLC（19691972年）：大多用一位机开发，年）：大多用一位机开发， 用磁芯存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种用磁芯存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种 单一，没有形成系列化。单一，没有形成系列化。 四四. PLC. PLC的发展史的发展史 PLC从产生到现在经从产生到现在经 历了几代的发展过程？历了几代的发展过程？ 第四代第四代PLCPLC（19831983年现在）：不仅全面使用年现在）：不仅全面使用1616位、位、3232 位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC(reduced RISC(reduced instructi

17、on set computer)instruction set computer)精简指令系统精简指令系统CPUCPU等高级等高级CPUCPU， 而且在一台而且在一台PLCPLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同中配置多个微处理器，进行多通道处理，同 时生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代时生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代PLCPLC产产 品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、 数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制 器。器。 第三代第三代

18、PLCPLC（1976197619831983年）：随着高性能微处理器及年）：随着高性能微处理器及 位片式位片式CPUCPU在在PLCPLC中大量的使用，中大量的使用，PLCPLC的处理速度大大提高，的处理速度大大提高， 从而促使它向多功能及联网通信方向发展，增加了多种特殊从而促使它向多功能及联网通信方向发展，增加了多种特殊 功能，如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输出功能，如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输出 等，自诊断功能及容错技术发展迅速。等，自诊断功能及容错技术发展迅速。 25 五五. PLC. PLC的发展趋势的发展趋势 1 1向高速度、大存储容量方向发展向高速度、

19、大存储容量方向发展 CPUCPU处理速度进一步加快、存储容量进一步扩大。处理速度进一步加快、存储容量进一步扩大。 2 2控制系统将分散化控制系统将分散化 分散控制、集中管理的原则。分散控制、集中管理的原则。 3 3可靠性进一步提高可靠性进一步提高 随着随着PCPC进入过程控制领域，对可靠性的要求进进入过程控制领域，对可靠性的要求进 一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。 4 4控制与管理功能一体化控制与管理功能一体化 PLCPLC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通将广泛采用计算机信息处理技术、网络通 信技术和图形显示技术，使信技术和图形显示技术，

20、使PLCPLC系统的生产控制功系统的生产控制功 能和信息管理功能融为一体。能和信息管理功能融为一体。 26 六、六、 PLCPLC的的分类分类 按按I/OI/O点数通常可以定义为：点数通常可以定义为： 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25625610241024点之间；点之间； 大型：大型：I/OI/O点数在点数在10241024点以上。点以上。 按 安 装 结 构 分 模块式 一体式 叠装式 按 点 数 功 能 分 中型机 小型机 大型机 27 1.3 制造和组装 在工业环境，在工业环境，PLCPLC系统用于自动化制造和组

21、装过程。系统用于自动化制造和组装过程。 在在RehgRehg和和KraebberKraebber的书的书“Computer-lntegrated ManufacturingComputer-lntegrated Manufacturing”第二版中，第二版中，PEPE 计划包含计划包含7 7个部分：个部分： 1 1工艺规划工艺规划 2 2生产机械编程生产机械编程 3 3工具和工件夹具使用工具和工件夹具使用 4 4工作和生产标准工作和生产标准 5 5工厂工程建设工厂工程建设 6 6生产和组装分析生产和组装分析 7 7制造成本估算制造成本估算 Product Engineering, 产品工程 2

22、8 图图1.3 1.3 典型加工过程典型加工过程 29 1.1.灵活、通用灵活、通用 -PCPC是通过存储在存储器中的是通过存储在存储器中的 程序实现控制功能的，如果控制程序实现控制功能的，如果控制 功能需要改变的话，只需要修改功能需要改变的话，只需要修改 程序以及改动极少量的接线即可。程序以及改动极少量的接线即可。 2.2.可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强 平均无故障时间一般可达平均无故障时间一般可达1010万小时左右万小时左右 -PC-PC采用的是微电子技术，大量的开关动作是由采用的是微电子技术，大量的开关动作是由 无触点的半导体电路来完成的，因此不会出现继电器无触点的半导体电

23、路来完成的，因此不会出现继电器 控制系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象。控制系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象。 -PC -PC还采取了以下主要措施来提高其可靠性。还采取了以下主要措施来提高其可靠性。 1)1)硬件措施：硬件措施： 对电源变压器、对电源变压器、CPUCPU、编程器等主要部件，、编程器等主要部件， 均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰；均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰； 2)2)软件措施软件措施 监控程序定期地监测外界环境；死循环报警；监控程序定期地监测外界环境；死循环报警； 停电时利用后备电池供电。停电时利用后备电池供电。 “专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机专为

24、适应恶劣的工业环境而设计的计算机” 3.3.编程简单、使用方便编程简单、使用方便 -用微机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使用者具用微机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使用者具 有一定水平的计算机硬件和软件知识。而有一定水平的计算机硬件和软件知识。而PLCPLC采用面向控制过程、面向采用面向控制过程、面向 问题的问题的“自然语言自然语言”编程，容易掌握编程，容易掌握 。 4.4.接线简单接线简单 5.5.功能强功能强 6.6.体积小体积小, ,重量轻重量轻, ,易于实现机电一体化易于实现机电一体化 1.4 PLC1.4 PLC的基本特点的基本特点 30 1.1.新技术的接受

25、新技术的接受。 使一些操作人员的思维从梯形图和继电器转向使一些操作人员的思维从梯形图和继电器转向PLCPLC计计 算机并不是一件很容易的事。算机并不是一件很容易的事。 2.2.固定的编程固定的编程。 一些一些PLCPLC编程功能单一。编程功能单一。 3.3.考虑环境因素考虑环境因素。 PLCPLC需要工作在一定的环境下。需要工作在一定的环境下。 4.4.故障保护故障保护。 在一些在一些PLCPLC系统中，必须提供一个输入电压来停止设系统中，必须提供一个输入电压来停止设 备。这些系统是没有故障保护的，需通过在备。这些系统是没有故障保护的，需通过在PLCPLC系统中加系统中加 装安全继电器来克服。

26、装安全继电器来克服。 5.5.固定回路操作固定回路操作。 如果系统工作时控制序列不变，固定不变的控制系统如果系统工作时控制序列不变，固定不变的控制系统 （机械鼓）比（机械鼓）比PLCPLC成本要低。当系统要做周期性更新时，成本要低。当系统要做周期性更新时， 用用PLCPLC系统更有效。系统更有效。 PLCPLC的不足：的不足： 31 1.5 PLC1.5 PLC系统组成和工作原理系统组成和工作原理 硬件硬件 软件软件 存储器存储器CPUCPU I/OI/O口口编程器编程器 电源电源 系统程序系统程序 用户程序用户程序 一一. PLC. PLC系统组成系统组成 32 PLCPLC系统设计和连接图

27、系统设计和连接图 33 1.中央处理器（CPU） CPUCPU操作开关的典型设置：操作开关的典型设置： 关。关。系统不能运行或编程。系统不能运行或编程。 运行。运行。许可系统运行，但不能修改程序。许可系统运行，但不能修改程序。 禁能。禁能。关闭所有输出或者将它们设置在不能操作状态。关闭所有输出或者将它们设置在不能操作状态。 监视。监视。打开屏幕，显示操作信息。打开屏幕，显示操作信息。 运行运行/ /程序。程序。系统能够运行，程序可以修改。系统能够运行，程序可以修改。 在这种模式下，程序不能完全删除（安全起见），在这种模式下，程序不能完全删除（安全起见）， 而只能修改。要删除所有程序，该键必须处

28、于禁能而只能修改。要删除所有程序，该键必须处于禁能 状态。状态。 谨慎谨慎 使用使用 34 2.2.编程器编程器/ /监视器（监视器（PMPM） 分分 类：专用的手持式监视器、工业类：专用的手持式监视器、工业 终端、电脑终端、电脑+ +编程软件。编程软件。 作作 用：编程，调试，监控。用：编程，调试，监控。 用来同用来同PLCPLC电路进行通信的设备。电路进行通信的设备。 手持式编程用监视器手持式编程用监视器 35 3.3.输入输出（输入输出（I/OI/O）模块）模块 输入接口输入接口 输出接口输出接口 输入输出（输入输出（I/OI/O）模块是）模块是CPUCPU与现场与现场I/OI/O装置或

29、其他装置或其他 外部设备之间的连接部件。外部设备之间的连接部件。 36 4.其它单元其它单元 打印机打印机: :打印程序、操作信息指令、梯形图等，打印程序、操作信息指令、梯形图等， 以便存档管理。以便存档管理。 程序记录器程序记录器/ /播放器播放器: :辅助存储。辅助存储。 支架和底座支架和底座: :需要安装需要安装PLCPLC支架，支架，CPUCPU、PMPM和和I/OI/O模块模块 要有护罩。要有护罩。 37 继电器控制系统：继电器控制系统： 硬逻辑并行运行的方式硬逻辑并行运行的方式 计算机控制系统：计算机控制系统： 采用采用等待命令等待命令的工作方式，如键盘扫描方式的工作方式，如键盘扫

30、描方式 或或I/OI/O扫描方式扫描方式 可编程控制器控制系统：可编程控制器控制系统： 循环扫描工作方式循环扫描工作方式，即系统工作任务管理及，即系统工作任务管理及 应用程序执行都是按循环扫描方式完成的应用程序执行都是按循环扫描方式完成的 1.5 PLC1.5 PLC系统组成和工作原理系统组成和工作原理 二二. . PLC工作原理工作原理 可编程控制器是如何工作的？可编程控制器是如何工作的？ 38 1.1.工作原理工作原理 开机开机 内部处理内部处理 通讯服务通讯服务 输入刷新输入刷新 程序执行程序执行 输出刷新输出刷新 可编程控制器在开可编程控制器在开 机后，完成内部处理、机后，完成内部处理

31、、 通信处理、输入刷新、通信处理、输入刷新、 程序执行、输出刷新五程序执行、输出刷新五 个工作阶段，称为一个个工作阶段，称为一个 扫描周期。完成一次扫扫描周期。完成一次扫 描后，又重新执行上述描后，又重新执行上述 过程，可编程控制器这过程，可编程控制器这 种周而复始的循环工作种周而复始的循环工作 方式称为扫描工作方式。方式称为扫描工作方式。 39 输入端输入端 输入电路输入电路 输入映像寄存输入映像寄存 器器 a.a.输入刷新阶段输入刷新阶段-CPU-CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输 入映像寄存器；入映像寄存器； X0X0 X1X1

32、 b.b.程序执行阶段程序执行阶段 - CPU- CPU从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元 件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据 此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映 像寄存器中；像寄存器中； c. c. 紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段-将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路， 再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。 X0X0Y0Y0 Y0Y0Y1Y1 元件映像寄存元件映像寄存 器器 读读 写写

33、 输出锁存器输出锁存器 输出电路输出电路 输入端输入端 Y0Y0 Y1Y1 读读 写写 40 3.3.扫描周期和扫描周期和I/OI/O滞后时间滞后时间 I/OI/O滞后时间又称为系统响应时间，是滞后时间又称为系统响应时间，是 指可编程控制器外部输入信号发生变化的时指可编程控制器外部输入信号发生变化的时 刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化 的时刻之间的间隔。的时刻之间的间隔。 可编程控制器在运行工作状态时，执行一可编程控制器在运行工作状态时，执行一 次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。其典次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。其典 型值为型值为1-100m

34、s1-100ms。 41 （1 1）输入滤波器有时间常数）输入滤波器有时间常数 （2 2）输出继电器有机械滞后）输出继电器有机械滞后 （3 3）PLCPLC循环操作时，进行公共处理、循环操作时，进行公共处理、I/OI/O刷新和执行用户程序等产生扫刷新和执行用户程序等产生扫 描周期描周期 （4 4）程序语句的安排，也影响响应时间）程序语句的安排，也影响响应时间 42 5.PLC输入输出响应时间 说明:输入信号在第一个扫描周期的输入采样阶段之后才出现，故在第一 个扫描周期内，各映像寄存器的均为“0”状态，使Y0、Y1、Y2输出端 的状态为OFF（“0”）状态 Y1 Y0 X0 Y1 Y0 Y2 输

35、入信号输入信号 X0 Y1 Y2 Y0 输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理 出现信号出现信号 第一周期第一周期 输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理 第二周期第二周期 说明说明:在第二个扫描周期的输入采样阶段，输入继电器在第二个扫描周期的输入采样阶段，输入继电器X0的状态为的状态为ON（“1”） 状态，程序执行阶段，状态，程序执行阶段，Y1、Y2依次接通，故依次接通，故Y1、Y2输出端的状态为输出端的状态为ON （“1”）状态。）状态。 输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理 第三周期第三周期 说明说明:在第三个扫描周期的程序执行阶段，由于的接通

36、使接通，可见在第三个扫描周期的程序执行阶段，由于的接通使接通，可见 从外部输入触点接通到驱动的负载接通，程序执行阶段，响应延迟达两个从外部输入触点接通到驱动的负载接通，程序执行阶段，响应延迟达两个 多扫描周期多扫描周期 43 1.6 PLC1.6 PLC输入输出模块输入输出模块 通过输入输出模块可以了解进出通过输入输出模块可以了解进出PLCPLC的信息。输的信息。输 入模块终端从那些与输入传感器和交换器相连的线入模块终端从那些与输入传感器和交换器相连的线 路上获取信号，输出模块终端提供一定的输出电压路上获取信号，输出模块终端提供一定的输出电压 来激励执行器和指示设备。来激励执行器和指示设备。

37、一般来讲，每个模块有一般来讲，每个模块有4 4路、路、 8 8路、路、1212路或路或1616路终端，路终端，PLCPLC的的 I/OI/O模块可以有不同数量的输入模块可以有不同数量的输入 输出终端。输出终端。 在小型系统中，输入输出终端也像在小型系统中，输入输出终端也像CPUCPU一样放在一样放在 同一个机柜里面，图同一个机柜里面，图1.91.9显示的就是这种单元。在大显示的就是这种单元。在大 型型PLCPLC系统中，输入输出模块相互分离。在这种系统系统中，输入输出模块相互分离。在这种系统 中，各模块都放在架子上面，见图中，各模块都放在架子上面，见图1.101.10。支架通过。支架通过 适当

38、的多触点连接电缆与适当的多触点连接电缆与CPUCPU系统相连。系统相连。 图图1.9 1.9 具有具有CPUCPU的的I/OI/O终端终端 1.10 1.10 大型系统大型系统I/OI/O模块模块 在一个控制柜里如果有多个模块，有必要在一个控制柜里如果有多个模块，有必要 设置模块开关。这些设置规定了每个模块的操设置模块开关。这些设置规定了每个模块的操 作序号。另外，对于控制柜里作序号。另外，对于控制柜里256256个输入和个输入和256256 个输出，有个输出，有9-249-24根连接线与根连接线与CPUCPU相连。通过设置相连。通过设置 单排开关系统，每一个控制柜组都可确定某一单排开关系统，

39、每一个控制柜组都可确定某一 模块来响应给定的信号。模块来响应给定的信号。 一些一些PLCPLC系统的系统的I/OI/O模块的组态使用编程方模块的组态使用编程方 式而不是使用开关。一些小系统的式而不是使用开关。一些小系统的I/OI/O模块不需模块不需 要地址设定。插入模块的顺序取决于这些小系要地址设定。插入模块的顺序取决于这些小系 统的地址号。对于其他的大系统，设定地址时统的地址号。对于其他的大系统，设定地址时 要在要在PMPM上进行编程。上进行编程。 46 输入输出（输入输出（I/OI/O）模块的波特率）模块的波特率 为了正确操作，为了正确操作，PLCPLC系统的不同部分要求有不同系统的不同部

40、分要求有不同 的运行速率，该速率称为的运行速率，该速率称为波特率波特率。 波特：波特：信号传输速度单位，指数据通信线路上每信号传输速度单位，指数据通信线路上每 秒所进行的状态改变的次数。秒所进行的状态改变的次数。 波特率因不同厂家和不同的波特率因不同厂家和不同的PLCPLC系统而不同。系统而不同。 当当PLCPLC通电时，波特率就自动设定好了。通电时，波特率就自动设定好了。 47 I/OI/O模块要考虑的最重要的事情是模块工模块要考虑的最重要的事情是模块工 作电压和工作电流的范围。作电压和工作电流的范围。工作电压和电流应该工作电压和电流应该 同那些与模块相连的系统电力要求相匹配。同那些与模块相

41、连的系统电力要求相匹配。24V24V 直流的输入模块不能工作在直流的输入模块不能工作在120V120V交流状态，此时交流状态，此时 模块的保险丝如果不能迅速反应将造成模块的损模块的保险丝如果不能迅速反应将造成模块的损 坏。坏。4.5A4.5A的输出设备不能由的输出设备不能由2A2A的输出模块来启动，的输出模块来启动， 因为这样保险丝将烧断。因为这样保险丝将烧断。PLCPLC生产厂家有许多输生产厂家有许多输 入输出设备可供选择。模块电压和电流比由生产入输出设备可供选择。模块电压和电流比由生产 厂家选好，能覆盖大部分通用应用领域。厂家选好，能覆盖大部分通用应用领域。 I/OI/O模块的工作电流和电

42、压模块的工作电流和电压 48 3.输入输出（输入输出（I/O）模块）模块 在连接线距离较长时，需要远距离放大单元。在连接线距离较长时，需要远距离放大单元。 相距相距1英里英里 一根接地线一根接地线 两根控制信号线两根控制信号线 PLC I/O模模 块编码器块编码器 来自来自PLC的带式电缆的带式电缆 PLC I/O信信 号解码器号解码器 输出终端输出终端输入终端输入终端 至输入设备至输入设备至输出设备至输出设备 数字数字 电脉冲电脉冲 解码解码 信号信号 49 小结：小结： 1 1、 PLCPLC由来及其特点由来及其特点 2 2、 PLCPLC应用领域及发展趋势应用领域及发展趋势 3 3、 P

43、LCPLC系统组成（系统组成（重点重点） 4 4、 PLCPLC工作原理（工作原理（重点重点） 教教 学学 目目 的的 掌握掌握PLC的组成及工作原理，熟悉的组成及工作原理，熟悉PLC 的指令系统，掌握的指令系统，掌握PLC的各种功能。具备的各种功能。具备 PLC控制系统硬件设计、软件编程和调试的控制系统硬件设计、软件编程和调试的 基本能力，为走向工作岗位做好准备。基本能力，为走向工作岗位做好准备。 51 课课 程程 简简 介介 PLC是什么意思？ P：Programmable 可编程 L：Logic 逻辑 C：Controller 控制器 52 台达台达DVPDVP系列系列PLCPLC DV

44、P-32ES DVP-PM DVP-14SS(加电源等模块加电源等模块) DVP-EH2 53 五五. PLC. PLC的发展趋势的发展趋势 1 1向高速度、大存储容量方向发展向高速度、大存储容量方向发展 CPUCPU处理速度进一步加快、存储容量进一步扩大。处理速度进一步加快、存储容量进一步扩大。 2 2控制系统将分散化控制系统将分散化 分散控制、集中管理的原则。分散控制、集中管理的原则。 3 3可靠性进一步提高可靠性进一步提高 随着随着PCPC进入过程控制领域，对可靠性的要求进进入过程控制领域，对可靠性的要求进 一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。 4 4控制与管理功能一体化控制与管理功能一体化 PLCPLC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通将广泛采用计算机信息处理技术、网络通 信