PLC基础知识培训1

1、Page: Page: 1 1/70/70 PLCPLC基础知识基础知识 1.1.基本内容：基本内容：PLCPLC简介、基本功能、特点、简介、基本功能、特点、 应用范围、工作方式。应用范围、工作方式。 2.2.重点：重点：定义、基本功能、工作方式。定义、基本功能、工作方式。 Page: Page: 2 2/70/70 第一节第一节 PLCPLC基础知识基础知识 一、一、 PLCPLC的产生与历史的产生与历史 二、二、 可编程控制器的定义可编程控制器的定义 三、三、 PLCPLC的特点的特点 四四 、PLCPLC的基本功能的基本功能 Page: Page: 3 3/70/70 n 世界上第一台世

2、界上第一台PLCPLC 19691969年由美国数字设备公司（年由美国数字设备公司（DECDEC）根据美国通用汽车根据美国通用汽车 公司（公司（G GE E）的要求研制成功的要求研制成功。 n 背景：背景： 19681968年美国通用汽车公司（年美国通用汽车公司（G GE E），），为了适应汽车型号为了适应汽车型号 的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多 品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可 能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，能减少重新设计和更换电器控

3、制系统及接线，以降低成本， 缩短周期。缩短周期。 Page: Page: 4 4/70/70 n 近年来近年来PLCPLC发展迅速发展迅速 PLCPLC集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格 比高、高可靠性的特点，比高、高可靠性的特点，已成为自动化工程的核心设备。已成为自动化工程的核心设备。 PLCPLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使 用量高居首位。用量高居首位。 PLCPLC成为现代工业自动化的三大技术支柱（成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLCPLC、机器、机器 人、人、CAD/C

4、AMCAD/CAM）之一。之一。 Page: Page: 5 5/70/70 n PLCPLC三大流派三大流派 欧洲：欧洲：德国的西门子德国的西门子(SIEMENS)(SIEMENS)、AEGAEG及法国的及法国的TITI公司公司 美国：美国：A-BA-B（Allen-BradlyAllen-Bradly）( (其产品约占美国其产品约占美国PLCPLC市场市场5050的份额。的份额。 ) )、GEGE（General ElectricGeneral Electric）、莫迪康、莫迪康(MODICON)(MODICON)公司、德州仪器公司、德州仪器 (T1)(T1)公司、公司、 歌德歌德(Gou

5、ld)(Gould)公司、西屋公司公司、西屋公司 日本：日本：三菱电机（三菱电机（Mitsubishi ElectricMitsubishi Electric）、）、 欧姆龙（欧姆龙（OMRONOMRON）、）、 FUJIFUJI（日本主要发展中小型日本主要发展中小型PLCPLC，在世界小型在世界小型PLCPLC市场上，日本产市场上，日本产 品约占有品约占有7070的份额。在中国，的份额。在中国，OMRONOMRON产品的销量居首位。）产品的销量居首位。） 目前国内市场还有目前国内市场还有韩国、台湾韩国、台湾等等PLCPLC产品产品；现在市场上出现了现在市场上出现了系列系列 化的国产化的国产P

6、LCPLC，其价格相对低廉，性价比较高。，其价格相对低廉，性价比较高。 Page: Page: 6 6/70/70 西门子西门子PLCPLC外形图外形图 S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLC S7-400系列系列PLC Page: Page: 7 7/70/70 Q系列系列PLC FX2N系列系列PLC FX1N系列系列PLC FX1S系列系列PLC Page: Page: 8 8/70/70 欧姆龙欧姆龙PLCPLC外形图外形图 C200H系列系列PLC CPM1A、CPM2A系列系列PLC Page: Page: 9 9/70/70 PLCPLC的国内外状况的国内外状况 1

7、9741974年我国开始仿制美国的第二代年我国开始仿制美国的第二代PLCPLC产品，但因元器件产品，但因元器件 质量和技术问题等原因未能推广。直到质量和技术问题等原因未能推广。直到19771977年，我国才研制年，我国才研制 出第一台具有实用价值的出第一台具有实用价值的PLCPLC，并开始批量生产和应用于工业，并开始批量生产和应用于工业 过程的控制。过程的控制。 主要厂家有：主要厂家有：北京和利时，科迪纳，张前苏。洛阳易达，北京和利时，科迪纳，张前苏。洛阳易达， 无锡信捷，南京嘉华，兰州全志，广州科赛恩，中山智达，无锡信捷，南京嘉华，兰州全志，广州科赛恩，中山智达， 恒日等。恒日等。 Page

8、: Page: 1010/70/70 Page: Page: 1111/70/70 通用性强，使用方便通用性强，使用方便 功能强，适应面广功能强，适应面广 可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强 控制程序可变具有很好的柔性控制程序可变具有很好的柔性 编程方法简单，容易掌握编程方法简单，容易掌握 PLCPLC控制系统的设计、安装、调试和维修工作少控制系统的设计、安装、调试和维修工作少. .极为方极为方 便。控制程序变化方便便。控制程序变化方便. .具有很好的柔性。具有很好的柔性。 体积小、重量轻、功耗低体积小、重量轻、功耗低 二、二、PLCPLC的特点的特点 Page: Page: 121

9、2/70/70 三、三、PLCPLC的基本功能的基本功能 1 1 逻辑控制功能逻辑控制功能 2 2 定时控制功能定时控制功能 3 3 计数控制功能计数控制功能 4 4 步进控制功能步进控制功能 5 5 数据处理功能数据处理功能 6 6 回路控制功能回路控制功能 7 7 通讯联网功能通讯联网功能 8 8 监控功能监控功能 9 9 停电记忆功能停电记忆功能 10 10 故障诊断功能故障诊断功能 Page: Page: 1313/70/70 第二节第二节 PLCPLC基本原理基本原理 2.1 2.1 PLCPLC内部硬件框图及各部分作用内部硬件框图及各部分作用 2.2 2.2 PLCPLC工作过程特

10、点及主要性能指标工作过程特点及主要性能指标 Page: Page: 1414/70/70 2.1 PLC2.1 PLC内部硬件框图及各部分作用内部硬件框图及各部分作用 2.1.1 PLC2.1.1 PLC的组成的组成 PLCPLC由四部分组成由四部分组成 ：中央处理单元（：中央处理单元（CPUCPU板）、板）、存储部件、存储部件、输入输入 输出（输出（I/OI/O）部件和电源部件部件和电源部件。 Page: Page: 1515/70/70 PLCPLC的基本组成与一般的微机系统类似：的基本组成与一般的微机系统类似：是一种是一种 特殊计算机特殊计算机 PLCPLC的基本组成的基本组成包括包括两

11、部分两部分 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）、）、存储器、输入存储器、输入 接口、输出接口、通信接口、电源等接口、输出接口、通信接口、电源等 系统程序和用户程序系统程序和用户程序 Page: Page: 1616/70/70 2.1.2 PLC2.1.2 PLC内部主要部件功能内部主要部件功能 1. PLC1. PLC中的中的CPUCPU作用及分类作用及分类 CPUCPU的作用：的作用：按系统程序赋予的功能，指挥按系统程序赋予的功能，指挥PLCPLC有条不紊地进有条不紊地进 行工作。归纳起来主要有以下五个方面：行工作。归纳起来主要有以下五个方面： 1 1）接收并存储编程器或其它外设输入的

12、用户程序或数据）接收并存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据 2 2）诊断电源、）诊断电源、PLCPLC内部电路故障和编程中的语法错误等内部电路故障和编程中的语法错误等 3 3）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据 4 4）逐条读取并执行存储器中的用户程序，将运算结果存入存储器）逐条读取并执行存储器中的用户程序，将运算结果存入存储器 5 5）根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接口实）根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接口实 现控制、制表打印或数据通讯等功能现控制、制表打印或数据通讯等功能 Page:

13、 Page: 1717/70/70 u存储器的作用：存储器的作用： PLCPLC中，存储器主要用于中，存储器主要用于系统程序、用户程序、数据系统程序、用户程序、数据 u存储器的类型：存储器的类型： 可读可读/ /写操作的随机存储器写操作的随机存储器RAMRAM 只读存储器只读存储器ROMROM、PROMPROM、EPROMEPROM、E E2 2PROMPROM 2.2.系统程序存贮器系统程序存贮器 Page: Page: 1818/70/70 u系统程序系统程序: : 系统程序系统程序，完成完成系统诊断、命令解释、功能子程序调系统诊断、命令解释、功能子程序调 用、管理、逻辑运算、通信及各种参

14、数设定用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。等功能。 系统程序系统程序，由由PLCPLC的制造厂家编写的，在的制造厂家编写的，在PLCPLC使用过程使用过程 中不会变动，中不会变动，它和它和PLCPLC的硬件组成有关的硬件组成有关，它关系到，它关系到PLCPLC的性的性 能。能。 系统程序系统程序，由由制造厂家直接固化在只读存储器制造厂家直接固化在只读存储器ROMROM、 PROMPROM或或EPROMEPROM中，中，用户不能访问和修改。用户不能访问和修改。 2.1.3 2.1.3 PLCPLC的软件系统的软件系统 1 1 系统程序系统程序；2 2 用户程序用户程序；3 3 编程语言

15、编程语言 Page: Page: 1919/70/70 用户程序用户程序: : 用户程序用户程序是用户根据是用户根据控制对象生产工艺控制对象生产工艺及及控制的要求控制的要求而而编制编制 的应用程序的应用程序。它是由。它是由PLCPLC控制对象控制对象的的要求而定的要求而定的。 为为便于读出、检查和修改便于读出、检查和修改，用，用户程序户程序一般一般存于存于CMOSCMOS静态静态RAMRAM 中中，用，用锂电池锂电池作为作为后备电源后备电源，以，以保证掉电保证掉电时时不会丢失信息。不会丢失信息。 为为防止干扰对防止干扰对RAMRAM中中程序程序的的破坏破坏，当，当用户程序用户程序经过经过运行正

16、常运行正常， 不需要改变，不需要改变，可将其固化在可将其固化在EPROMEPROM中。中。 现在有许多现在有许多PLCPLC直接采用直接采用EEPROMEEPROM作为作为用户存储器。用户存储器。 Page: Page: 2020/70/70 PLCPLC的编程语言的编程语言 在在PLCPLC系统结构不断发展系统结构不断发展的同时，的同时，PLCPLC的编程语言的编程语言也也越来越丰越来越丰 富富，功能也不断提高。功能也不断提高。 程序的表达方式基本有四种：程序的表达方式基本有四种：梯形图（梯形图（Ladder diagram） 、 指令表指令表（STLSTatement List）、逻辑功能

17、块、逻辑功能块（FBD Function Block Diagram）和高级语言。和高级语言。梯形图是当前使用最广泛梯形图是当前使用最广泛 的一种编程方法。的一种编程方法。 除了的除了的梯形图语言外梯形图语言外，为了，为了适应各种控制要求适应各种控制要求，出现了，出现了面向面向 顺序控制顺序控制的的步进编程语言步进编程语言、面向过程控制面向过程控制的的流程图语言流程图语言、与计、与计 算机兼容的算机兼容的高级语言（高级语言（BASICBASIC、C C语言等）语言等）等等。与、或、非、异与、或、非、异 与、异或，加减乘除、各种移位指令与、异或，加减乘除、各种移位指令 多种编程语言多种编程语言的

18、的并存、互补与发展并存、互补与发展是是PLCPLC进步的一种趋势。进步的一种趋势。 Page: Page: 2121/70/70 1. 1. 梯形图编程语言梯形图编程语言 两种梯形图的继电器符号图对照两种梯形图的继电器符号图对照 梯形图梯形图（Ladder diagram）编程语言编程语言是一种是一种图形语言图形语言 , ,类似于类似于继继 电器控制线路图电器控制线路图的的一种编程语言一种编程语言，它，它面向面向控制过程，控制过程，直观易懂直观易懂， 是是PLCPLC编程语言中应用编程语言中应用最多的一种语言。最多的一种语言。 物理继电器物理继电器 PLC继电器继电器 常开常开 常闭常闭 触

19、触 点点 线线 圈圈 Page: Page: 2222/70/70 (1)(1)名词解释名词解释软继电器软继电器 PCPC的继电器的继电器不是不是物理物理的的电器电器，它是，它是PCPC内部的内部的寄存器位寄存器位，因，因 为它具有与物理继电器为它具有与物理继电器相似的功能相似的功能，常称之为，常称之为“软继电器软继电器”。 PLCPLC每一个继电器每一个继电器都对应着内部的都对应着内部的一个寄存器位一个寄存器位，该位为，该位为 “1”1”态态时，相当于时，相当于继电器接通继电器接通；为为“0”0”态时态时，则相当于，则相当于继继 电器断开。电器断开。 常闭触点线圈常开触点 说明：说明： Pa

20、ge: Page: 2323/70/70 00000 01000 01000 PLC控制控制 00001 SB2 KM KM 继电器继电器 控控 制制 SB1线圈线圈 线圈线圈 常开触点常开触点常开触点常开触点 常闭触点常闭触点常闭触点常闭触点 (2)(2)两种控制的梯形图比较两种控制的梯形图比较 Page: Page: 2424/70/70 （3 3）顺序功能图）顺序功能图 顺序功能图常用来编制顺序顺序功能图常用来编制顺序 控制程序，它包括控制程序，它包括步、动作、转步、动作、转 换换三个要素。顺序功能图法可以三个要素。顺序功能图法可以 将一个复杂的控制过程分解为一将一个复杂的控制过程分解为

21、一 些小的工作状态。对于这些小状些小的工作状态。对于这些小状 态的功能依次处理后再把这些小态的功能依次处理后再把这些小 状态依一定顺序控制要求连接成状态依一定顺序控制要求连接成 组合整体的控制程序。组合整体的控制程序。 步步1 1 步步2 2 步步3 3 动作动作1 1 动作动作2 2 转换转换1 1 转换转换2 2 图图 顺序功能图顺序功能图 Page: Page: 2525/70/70 OR AND SR S1 Q1 R I1 I2 I3 I4 I5 Q1 功能块图功能块图 （4 4）功能块图）功能块图 功能块图是一种类似于功能块图是一种类似于数字逻辑电路数字逻辑电路的编程语言，用类似的编

22、程语言，用类似与门、与门、 或门或门的方框来表示逻辑运算关系，方块左侧为逻辑运算的输入变量，的方框来表示逻辑运算关系，方块左侧为逻辑运算的输入变量， 右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆点表示右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆点表示“非非”运算，信号运算，信号 自左向右流动。自左向右流动。 类似于电路一样，方框被类似于电路一样，方框被“导线导线”连接在一起。连接在一起。 Page: Page: 2626/70/70 PLC基本指令编程举例 振荡电路振荡电路 当输入当输入X000X000接通时，输接通时，输 出出Y000Y000闪烁，接通与断开闪烁，接通与断开 交替运行，接通时间为交替运行，接

23、通时间为1s1s 由定时器由定时器T0T0设定，断开时设定，断开时 间为间为2s2s由定时器由定时器T1T1设定设定。 保持电路保持电路 当当X000接通一下接通一下，辅助继电器，辅助继电器 M500接通并保持，接通并保持，Y000有输出。有输出。 停电后再通电停电后再通电，Y000仍有输出，仍有输出， 只有只有X001接通，其常闭触点断开，接通，其常闭触点断开， 才能使才能使M500自保持清除，使自保持清除，使Y000 无输出。无输出。 Page: Page: 2727/70/70 2.2 2.2 可编程控制器工作过程特点及主要性能指标可编程控制器工作过程特点及主要性能指标 当当PLCPLC

24、运行时，需要进行众多的操作运行时，需要进行众多的操作，而PLCPLC的的CPUCPU不可不可 能同时能同时去执行多个操作，去执行多个操作， 每一刻每一刻只能只能执行一个操作。执行一个操作。 解决的办法：解决的办法：采用采用分时操作分时操作原理原理 扫描工作方式扫描工作方式：由于由于CPUCPU的的运算处理速度运算处理速度很快很快，所以所以从从 宏观上宏观上来看来看，PLCPLC外部出现外部出现的的结果似乎结果似乎是是同时完成的同时完成的， 这种这种分时操作分时操作的方法称为的方法称为 2.2.1 2.2.1 循环扫描工作方式循环扫描工作方式 Page: Page: 2828/70/70 PLC

25、PLC采用采用“顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环”工作方式，这个过程可分工作方式，这个过程可分 输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描整个过程扫描并并执执 行一次所需行一次所需的的时间时间称为称为扫描周期。扫描周期。 Page: Page: 2929/70/70 2.2.2 PLC2.2.2 PLC的工作过程分的工作过程分自诊断、与编程器或计算机等通信、自诊断、与编程器或计算机等通信、 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五个阶段。五个阶段。 Page: Page: 3030/70/70 00002 01000 0000

26、1 00002 01000 2.2.22.2.2 PLC PLC扫描工作各环节的功能扫描工作各环节的功能 PLCPLC上电后，首先检查硬件是否正常。上电后，首先检查硬件是否正常。 按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。 对输入的数据进行处理，对输入的数据进行处理， 将结果存入元件映象寄存器。将结果存入元件映象寄存器。 计算扫描周期。计算扫描周期。 若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。 母线母线 Page: Page: 3131/70/70 读读 读读 读读 写写 写写 执行用户程序执行用户程序

27、 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 I/O刷新刷新 01001 01000 00000 00001 01000 输输 入入 端端 子子 输输 入入 电电 路路 用户输入设备用户输入设备 输入映像寄存器输入映像寄存器 输输 出出 电电 路路 输输 出出 端端 子子 元件映像寄存器元件映像寄存器 输出锁存器输出锁存器 用户输出设备 用户输出设备 从输入端子到输出端子的信号传递过程从输入端子到输出端子的信号传递过程 (3)PC(3)PC的循环扫描工作过程（信号传递过程）的循环扫描工作过程（信号传递过程） Page: Page: 3232/70/70 v输入继电器（输入继电器（X）（西门

28、子用）（西门子用I）类似于按钮）类似于按钮 在在PLCPLC内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继 电器，采用电器，采用八进制八进制编号，用无数个常开和常闭触点。编号，用无数个常开和常闭触点。 输入继电器不能用程序驱动输入继电器不能用程序驱动。 三菱三菱PLC 软元件（逻辑元件）软元件（逻辑元件） Page: Page: 3333/70/70 v输出继电器（输出继电器（Y）（西门子用）（西门子用Q）类似于）类似于 线圈线圈 输出继电器采用输出继电器采用八进制八进制编号，有内部触点和外编号，有内部触点和外 部输出触点（部输出触点（继电

29、器触点、继电器触点、双向可控硅、晶体双向可控硅、晶体 管管等输出元件）之分，由程序驱动。等输出元件）之分，由程序驱动。 在在PLCPLC内部，外部输出触点与输出端子相连，向内部，外部输出触点与输出端子相连，向 外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一 个常开型外部输出触点。个常开型外部输出触点。 输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编 程时可随意使用。程时可随意使用。 Page: Page: 3434/70/70 v辅助继电器（辅助继电器（M）（类似于中间继电器）（类似于中间继电器） 由内部软元件的触点驱动由内部

30、软元件的触点驱动, ,常开和常闭触点使用常开和常闭触点使用 次数不限，但不能直接驱动外部负载次数不限，但不能直接驱动外部负载, ,采用采用十进十进 制制编号。编号。 1.1.通用辅助继电器通用辅助继电器M0M0M499M499（500500点）点） 2.2.掉电保持辅助继电器掉电保持辅助继电器M500M500M1023M1023（524524点）点） 3.3.特殊辅助继电器特殊辅助继电器M8000M8000M8255M8255（256256点）点） 只能利用其触点的特殊辅助继电器只能利用其触点的特殊辅助继电器 可驱动线圈的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器 1.通用辅助继电器与2.掉电保持用辅助继电器的 比例，可通过外设设定参数进行调整。