第2章可编程序控制器的本知识

1、第2章 可编程序控制器的 基本知识可编程序控制器可编程序控制器(plc)(plc)的历史与的历史与发展发展 2.1plcplc的特点及应用领域的特点及应用领域2.2plcplc的一般构成和基本工作原理的一般构成和基本工作原理2.3可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言2.4plcplc的主要性能指标和分类的主要性能指标和分类2.52.1 可编程序控制器 （plc）的历史与发展 2.1.1 可编程序控制器的定义 在1987年国际电工委员会（iec）颁布的可编程序控制器标准草案第三稿中，对可编程序控制器作如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，是专门为在工业环境下应用而设计

2、的。 它采用可以编制程序的存储器，在其内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计的。 2.1.2 plc的产生与发展 这项新技术在工业界产生了巨大的影响。自诞生以来，plc经过了5个发展时期。 （1）从1969年到20世纪70年代初期。 （2）20世纪70年代初期到末期。 （3）20世纪70年代末期到20世纪80年代中期。 （4）20世纪80年代中期到20世纪90年代中期。 （5）20世纪90年代中期至今。 2.1.3 p

3、lc的发展趋势 1方便灵活和小型化 (1)实现机电一体化的理想控制设备。 (2)在结构上，一些小型机采用框架和模块的组合方式，使用户方便灵活的方式构成所需要的系统。 2高功能和大型化 (1)对钢铁工业，化工业等大型企业实施生产过程的自动控制一般比较复杂。 (2)不久的将来，大型plc会全部使用64位芯片。2.2 plc的特点及应用领域 2.2.1 plc的特点 1可靠性高v (1)大量的开关动体由无触点的半导体集成电路完成。v (2)制造工艺采取了抗干扰措施。v (3)plc具有完善的自诊断功能。v (4)特殊的外壳封装结构。v 2编程简单梯形图语言是面向用户的高级语言。 v 3通用性好v (

4、1)plc是通过软件来实现控制的。v (2)同一系列plc，不同功能机型基本相同，可以互换。 4功能强大 (1)plc最广泛的应用是对开关量进行逻辑运算和顺序控制，同时还可以对模拟量进行控制。 (2)plc可以控制一台单机、一条生产线、还可以控制一个机群，可以现场控制也可以远距离控制。 5体积小、功耗低 (1)采用半导体集成电路。 (2)设计结构紧凑。 6设计施工周期短 2.2.2 plc的应用领域 1.开关量的逻辑控制从十几个到成千上万个点。 2.模拟量控制温度、压力、流量、液面高度等。 3.机械运动控制对伺服电机和步进电机控制。 4.通信、联网及集散控制可使整个工厂实现生产自动化。 5.数

5、据处理较复杂的数据处理一般应用在大、中型控制系统。 2.3 plc的一般构成 和基本工作原理 2.3.1 plc的一般构成 plc生产厂家很多，产品的结构也各不相同，但其基本构成相同，都采用计算机结构，如图2-1所示。 图2-1 plc结构示意图 1cpu它是plc的核心和控制指导中心 (1)cpu通过三总线与存储器、i/o接口电路相连接，完 成信息传递转换等。 (2)cpu的主要功能：接受输入信号并存入存储器，读出执行指令，将结果输出，处理中断请求，准备下一条指令。 2存储器系统程序存储器：系统程序固化在rom中。 (1) 系统程序存储器 (2)用户程序存储器 (3)工作数据存储器v v 3

6、输入、输出接口电路（1）直流输入电路3输入、输出接口电路（2）交流输入电路3输入、输出接口电路（1）晶体管输出电路3输入、输出接口电路（2）双向晶闸管输出电路3输入、输出接口电路（3）继电器输出电路 4电源为保证plc可靠，大多采用开关型稳压电源； 有的plc还向外部提供24v直流电源。 5外设接口 6i/o扩展接口每台plc都有外设端口，对称外设接口、外接接口。它是在主机外壳上与外部设备配接口插座。通过电缆线可配接偏移器、计算机、其他plc、打印机等。 2.3.2 plc的基本工作过程 可编程序控制器的工作过程如图2-4所示。 (1)输入采样：在执行用户程序的过程中，输入映象寄存器的状态不变

7、。 (2)程序执行：执行程序时所需的信号，是在输入寄存器状态和其它一些编程原件状态中取得的。 (3)输出刷新：输出锁存器的内容要等到下一个扫描周期的输出阶段才会被刷新。 图2-4 可编程序控制器的工作过程 2.3.3 plc的i/o滞后现象 从plc工作过程的分析可知，plc由于采用循环扫描的工作方式，而且对输入和输出信号只在每个扫描周期的i/o刷新阶段集中输入并集中输出，所以必然会产生输出信号相对输入信号的滞后现象。 2.4 可编程序控制器的编程语言 2.4.1 梯形图语言 物理继电器plc继电器线圈触点常开常闭sb1sb2kmkm00000010000000101000 2.4.2 助记符

8、语言 ld 00000 助记符语言包括两部分 or 01000 操作码：指令 and not 00001 操作数：地址或设定的值 out 01000 (1)助记符语言类似于计算机的汇编语言。 (2)语句表编程语言不如梯形图形象、直观，但是在使用简易编程器输入用户程序时，必须采用。 (3)助记符语言与梯形图语言相互对应、相互转换。 2.4.3 逻辑功能图 2.4.4 高级语言方便的与计算机通信联网。 2.5 plc的主要性能指标和分类2.5.1 plc的主要性能指标 1i/o点数衡量plc性能的主要指标之一。 (1)i/o点数计plc面板上的输入、输出端子的个数。 (2)plc的i/o点数一般包

9、括主机i/o点数和扩展单元i/o点数。 2程序容量 3.扫描速度指执行程序的速度。一般的扫描字（字节，步）所用的时间来衡量扫描速度。 用户手册一般给出执行各条指令所用的时间， 可以通过比较各种执行相同操作所用的时间来 衡量扫描速度的快慢。 4指令条数变成指令种类及条数越多，功能越强。 5内部继电器和寄存器内部器件包括各种继电器、计数器、定时器、数据存储器等。 6特殊功能及高级模块包括扩展及各种功能模块的功能扩展。 2.5.2 plc的分类1按结构形式分类 (1)整体式结构：小型plc常采用 (2)模块式结构：一般大中型plc采用 (3)分散式结构：cpu、电源、存储器集中放置在控制室 2按i/o点数分类 (1)微型机：i/o点数64点，程序存储量1k字节 (2)小型机：64256点，程序存储量3.6kb (3)中型机：2562048点，程序存储量2048点，程序存储量13kb 3按功能分类 (1)低档机：一般用于单机或小规模生产过程。 (2)中档机：小型连续生产过程的