第09章 可编程控制器

1、机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC第九章 可编程控制器PLC9.1 9.1 可编程控制器概述可编程控制器概述9.2 9.2 PLCPLC的编程语言及指令系统的编程语言及指令系统9.3 9.3 梯形图设计规则及方法梯形图设计规则及方法9.4 9.4 PLCPLC在机械控制中的应用在机械控制中的应用目录机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC9.1 9.1 可编程控制器概述可编程控制器概述 可编程控制器是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，目前它已被广泛应用于各个领域。早期的可编程控制器只能进行计数、定时以及对开关

2、量的逻辑控制。因此，它被称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。后来，可编程控制器采用微处理器作为其控制核心，它的功能已经远远超过逻辑控制的范畴，于是人们又将其称为Programmable Controller，简称PC。但个人计算机(Personal Computer)也常简称PC，为了避免混淆，可编程控制器仍被称为PLC。 9.1 可编程控制器概述机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC一、一、PLCPLC的结构和工作原理的结构和工作原理1 1、PLCPLC的基本结构的基本结构 根据结构形式的不同，PLC可分为整体

3、式(也称箱体式)和组合式(也称模块式)两类。 PLC实际上一种工业控制微机，因而它的硬件结构与一般微机控制系统相似，其主体由中央处理单元(CPU) 、存储器、输入单元（模块）、输出单元（模块）、电源及编程器组件构成、通信端口、IO扩展端口等组装在一个箱体内构成主机 一、PLC结构和工作原理机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC图91 PLC的系统构成 系统构成9-1 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC1 1）电源单元）电源单元 将交流电转换为PLC内部所需的直流电，电源组件具有高的抗干扰能力，适合工业现场使用，供电稳定、安全可靠。电源组件内还装有

4、备用电池（锂电池），以保证在断电时，存放在读写存储器（RAM）中的信息仍能保持。PLC中一般配有开关式稳压电源为内部电路供电。开关电源的输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。有的PLC能向外部提供24V的直流电源，可给输入单元所连接的外部开关或传感器供电。 1）电源单元机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2 2）存储器）存储器 存储器可以分为以下3种。 系统程序存储器。系统程序存储器是只读存储器，用户不能更改其内容 。 用户程序存储器。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。 工作数据存储器。用来存储工作数据的区域叫工作数据区。工作数据是经常变化、经常

5、存取的，所以这种存储器必须可读写。 2）存储器机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC3 3）输入模块（单元）输入模块（单元） 输入输出单元是PLC与外部设备相互联系的窗口。输入单元接收现场设备向PLC提供的信号，例如由按钮、操作开关、限位开关、继电器触点、接近开关、拨码器等提供的开关量信号或连续变化的模拟量信号（经A/DA转换）。这些信号经过输入电路的滤波、光电隔离、电平转换等处理，变成CPU能够接收和处理的信号。包括光电耦合输入接口、输入状态寄存器和输入数据寄存器。 按照输入端电源类型的不同，开关量输入单元可分为直流输入单元和交流输入单元。 3）输入模块机械电气控制及自

6、动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC直流输入单元 直流输入机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC交流输入单元 交流输入机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC4 4）输出单元）输出单元 输出单元将经过CPU处理的微弱电信号通过光电隔离、功率放大等处理，转换成外部设备所需要的强电信号，以驱动各种执行元件，如接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等。包括输出状态（映象）寄存器。输出锁存器，光电耦合器和功率放大器。 按输出电路所用开关器件的不同，PLC的开关量输出单元可分为晶体管输出单元、晶闸管输出单元和继电器输出单元。 4）输出单元机械电气控制及

7、自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC晶体管输出单元 晶体管输出机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC双向晶闸管输出单元 晶闸管输出机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC 继电器输出单元 继电器输出机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLCMASTER-K80SMASTER-K80S 应用例题应用例题FOR EASY STARTLG Industrial Systems机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLCA 相相 : P000B相相 : P001编码器BUILT_IN CNETONROM MODEOF

8、FP00P01P02P03P04 A相脉冲，B相脉冲Preset input24GCOM024VP12P0CP1AP0BP09P05I05 : P000 : A: P000 : A相相 输入输入 : P001 : B: P001 : B相相 输入输入 : P002 : : P002 : 预设预设 输入输入 : : 公用端子公用端子3. 高速计数器简单使用办法机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC5 5）中央处理单元）中央处理单元(CPU)(CPU) CPU是PLC的核心部件，它类似人的大脑，能指挥PLC按照预先编好的系统程序完成各种任务。其作用有以下几点： 接收、存储由编

9、程工具输入的用户程序和数据，并可通过显示器显示出程序的内容和存储地址。 检查、校验用户程序。 接收、调用现场信息。 执行用户程序。 故障诊断。5）中央处理单元机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC6 6）编程工具）编程工具 编程工具是开发应用和检查维护PLC以及监控系统运行不可缺少的外部设备。编程工具的主要作用是用来编辑程序、调试程序和监控程序的执行，还可以在线测试PLC的内部状态和参数，与PLC进行人机对话等。编程工具可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机。 专用编程器 专用编程器是生产厂家提供的与本公司PLC配套的编程工具。专用编程器分为简易编程器和

10、图形编程器两种。 计算机辅助编程6）编程工具机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC编程工具机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC编程工具机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC编程工具机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC产品概要 NC-ML单元 （ CJ1W -NCF71） or MC-ML单元 （ CJ1/CS1W-MCH71 ） CPU 电源模块 外部输入 （极限输入以外） 伺服驱动器 (形R88D-WN-ML2) 伺服驱动器 (形R88M-W) CX工具 （） MECHATROLINK - NCF工具

11、 MCH工具 监控软件WMON-ML2 MECHATROLINK 的系统配置的系统配置机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC捕捉到的捕捉到的数据可数据可以以用用通通信信在在电电脑脑里里取得取得录像电子电子部部品品 基基板板检查检查装装置置机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLCL G In d u stria l S ys te m sL G In d u stria l S ys te m s内置通讯功能内置通讯功能机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLCCNETCNET通讯功能通讯功能机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九

12、章第九章 PLCFNETFNET通讯功能通讯功能机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2 2、PLCPLC内部的等效继电器系统内部的等效继电器系统 虽然PLC是以微处理器为基础的装置，但应用时不必从计算机的角度去深入了解，因为PLC的工作酷似一个继电器系统。只不过组成PLC的继电器、定时器和计数器等是用编程方式来实现的软继电器，PLC内部的等效继电器系统如图92。 2、等效继电器系统机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC图92图92 PLC的等效继电器系统 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC输入端子输入端子是PLC从外部输入

13、信号的端口输出端子输出端子是PLC驱动外部负载的端口输入继电器输入继电器由外部信号通过输入端子驱动。输入继电器可提供无限多对常开、常闭的软触点供内部使用输出继电器输出继电器其触点与输出端子相连，通过输出端子驱动外部负载。输出端子除了提高一对常开触头驱动外部负载外，还可以提供无限多对常开、常闭的软触点供内部使用编程继电器编程继电器PLC内部的多种元器件如定时器、计数器、辅助继电器等，都是用软件实现的，它们都有许多用软件实现的常开、常闭触点。这些触点只能在PLC内部（即编程时）使用，又叫软继电器软继电器。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC下表列出了物理的继电器与PLC输出

14、继电器的梯形图符号 表机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC1) 1) 两种继电器的区别两种继电器的区别 继电器控制电路中使用的继电器都是物理的电器，通过硬接线来完成；PLC的继电器不是物理的电器，是PLC内部的寄存器位，常称之为“软继电器”。通过编程序来实现的“软接线”。 PLC的每一个继电器都是内部的一个寄存器位，由于可以无限次地读取某位寄存器的内容，所以，可以认为PLC的继电器有无数个常开、常闭触点可供用户使用。而物理继电器的触点个数是有限的。 PLC的输入继电器是由外部信号驱动的，在梯形图中只能使用它的触点，而不出现它的线圈。而物理继电器触点的状态取决于其线圈中有

15、无电流通过。 1）继电器区别机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2) 2) 两种梯形图的区别两种梯形图的区别 PLC梯形图左右的两根线也叫母线，但与继电器控制电路的两根母线不同。继电器控制电路的母线与电源连接，其每一行(也称梯级)在满足一定条件时将通过两条母线形成电流通路，从而使电器动作：而PLC梯形图的母线并不接电源，它只表示每一个梯级的起始和终了， PLC的每一个梯级中并没有实际的电流通过。通常说PLC的线圈接通了，这只不过是为了分析问题方便而假设的概念电流通路，而且概念电流只能从左向右流，这是PLC梯形图与继电器控制电路本质的区别。 2）梯形图区别机械电气控制及自

16、动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC3) 3) 实现控制功能的手段不同实现控制功能的手段不同 继电器控制是靠改变电器间的硬接线来实现各种控制功能的，而PLC是通过编程序来实现控制的 3）手段机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC3 3、PLCPLC的周期工作方式的周期工作方式 在继电器控制电路中，当某些梯级同时满足导通条件时，这些梯级中的继电器线圈会同时通电，也就是说，继电器控制电路是一种并行工作方式。PLC是采用循环扫描的工作方式，在PLC执行用户程序时，CPU对梯形图自上而下、自左向右地逐次进行扫描，程序的执行是按语句排列的先后顺序进行的。这样，PLC梯形图中

17、各线圈状态的变化在时间上是串行的，不会出现多个线圈同时改变状态的情况，这是PLC控制与继电器控制最主要的区别。 3、周期工作方式机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC1 1）PLCPLC的循环扫描工作方式的循环扫描工作方式 PLC采用循环扫描的周期工作方式，它可以看成是一种由系统软件支持的扫描设备，不论用户程序运行与否，都周而复始地进行循环扫描，并执行系统程序规定的任务。每一个循环所经历的时间称为一个扫描周期。每个扫描周期又分为几个工作阶段，包括输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段 1）循环扫描方式机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC周期方式图93

18、图9一3 PLC的周期工作方式图机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC 输入采样阶段输入采样阶段 当PLC开始周期工作时，控制器首先以扫描方式顺序读入所有的输入端子的信号状态，并逐一存入输入状态寄存器。输入状态寄存器的位数与输入端子的数目相对应，因而输入状态寄存器又可称为输入映象寄存器 自此输入映像寄存器就与外界隔离，无论输入点的状态怎样变化，输入映像寄存器的内容都保持不变，一直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才会写进新内容。这就是说，各输入映像寄存器的状态要保持一个扫描周期不变 输入采样阶段的时间长短取决于输入点数的多少 输入采样阶段机械电气控制及自动化机械电气控制及自

19、动化第九章第九章 PLC 程序执行阶段程序执行阶段 PLC的用户程序决定了输入信号与输出信号之间的具体关系 执行用户程序阶段的扫描时间不是固定的，其原因主要取决以下几方面因素： 用户程序中所用语句条数的多少。 每条指令的执行时间不同。 程序中有改变程序流向的指令。 由此可见，执行用户程序的扫描时间是影响扫描周期时间长短的主要因素。而且，在不同时段执行用户程序的扫描时间也不尽相同。 程序执行阶段机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC 输出刷新阶段输出刷新阶段 在所有的指令执行完毕后，输出状态寄存器中的状态（即输出继电器的状态）在输出刷新阶段转存到输出锁存器，驱动输出线圈，形

20、成PLC的实际输出 将所有输出继电器的元件映像寄存器的状态传送到相应的输出锁存电路中，再经输出电路的隔离和功率放大部分传送到PLC的输出端，驱动外部执行元件动作 输出刷新阶段的时间长短取决于输出点数的多少 在一个周期执行完毕后，地址计数器恢复到初始值，重复执行以上三个阶段构成的工作周期 输出刷新阶段机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC信号传递过程图PLC信号的传递过程 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2 2）PLCPLC的的I IO O滞后现象滞后现象 由于PLC采用循环扫描的工作方式厂而且对输入和输出信号只在每个扫描周期的IO刷新阶段集中输

21、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。扫描周期越长，滞后现象越严重。但是一般扫描周期只有十几毫秒，最多几十毫秒，因此在慢速控制系统中，可以认为输入信号一旦变化就立即能进入输入映像寄存器中，其对应的输出信号也可以认为是及时的，而在要求快速响应的控制中就成了需要解决的问题。 PLC产生的IO滞后现象，除了上述原因以外，还与下面的因素有关： 2）I/O滞后机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC输入滤波器对信号的延迟作用 由于PLC的输入电路中设置了滤波器，滤波器的时间常数越大，对输入信号的延迟作用越强。从输入端ON到输入滤波器输出ON所经历的时间为输入ON

22、延时(CPMlA系列缺省设置时为8ms)。有的PLC其输入电路滤波器的时间常数可以调整。输出继电器的动作延迟 对继电器输出型的PLC，把从输出锁存器ON到输出触点 ON所经历的时间称为输出ON延时，一般需十几个毫秒。所以，在要求输入输出有较快响应的场合，最好不要使用继电器输出型的PLC。用户程序的语句编排 在学习了PLC的编程以后就会知道，用户程序的语句编排不当也会影响IO滞后的时间。 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC3 3）PLCPLC输入输出处理规则输入输出处理规则 输入状态寄存器的内容，由上一个输入采样器件输入端子的状态决定。 输出状态寄存器的状态，由程序执行

23、器件输出指令的执行结果所决定，它是随程序执行而改变的。 输出锁存电路的状态，由程序执行期间输出状态寄存器的最后状态来确定。 输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存电路来确定程序如何执行，取决于输入输出状态寄存器的状态。 3）I/O处理规则机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC二、二、PLCPLC的特点与应用领域的特点与应用领域1 1、PLCPLC的特点的特点l l）通用性强）通用性强 2 2）硬件设计和接线简单）硬件设计和接线简单 3 3）可靠性高、抗干扰能力强）可靠性高、抗干扰能力强 (1)硬件方面采取的措施 (2)软件方面采取的措施 4 4）体积小、功耗小、性能价格比

24、高）体积小、功耗小、性能价格比高 二、特点与应用机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2 2、PLCPLC的应用领域的应用领域 个人计算机个人计算机：数据处理能力强，要附加专用的I/O，抗干扰力差。 单板机单板机：开发能力弱，功能有限，需二次接口开发 单片机单片机：需附加配套的集成电路和I/O接口，用户工作量大 工业控制计算机工业控制计算机：功能强、价格高，适用于复杂控制 PLCPLC是专门为工业控制设计的一种计算机系统，是一种通用的控制产品。主要用于：1 1）开关量逻辑控制）开关量逻辑控制 2 2）运动控制）运动控制3 3）闭环过程控制）闭环过程控制 4 4）数据处理）

25、数据处理 5 5）通讯）通讯 2、应用领域机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC三、三、PLCPLC的发展的发展 从20世纪70年代初至今的30年时间里，PLC生产已发展成为一个产业，主要厂商集中在一些欧美国家和日本。美国与欧洲一些国家的PLC是在互相封闭的情况下发展起来的，因此差异较大。日本的PLC是在引进美国PLC技术的基础上发展起来的。欧美国家的PLC是以大型的PLC而闻名，而日本则以高性价比的小型机著称。 三、发展机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC1 1美国的美国的PLCPLC产品产品 美国是PLC生产大国，在美国注册的PLC厂商已超过百

26、家。其中A-B公司、通用电气(GE)公司、莫迪康(MODICON)公司、德州仪器(T1)公司、 歌德(Gould)公司、西屋公司等都是著名的大公司。A-B公司是美国最大的PLC制造商，其产品约占美国PLC市场50的份额。该公司产品规格齐全，特殊功能模块和智能模块种类丰富。A-B公司主推的大、中型PLC产品是PLC-5系列。在我国引进的大型PLC中，美国A-B公司的产品几乎占一半。 1、美国机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2 2欧洲的欧洲的PLCPLC产品产品 德国的西门子(SIEMENS)、AEG及法国的TI公司是欧洲著名的PLC制造商。 西门子的产品有S5系列，其

27、中S5-90U、S5-95U属于微型整体式PLC；S5-100U是小型模块式PLC(提供3种CPU模块)，最多可配置到256个IO点：S5-115U是中型PLC(提供5种CPU模块)，最多可配置到1024个IO点；S5-115UH是中型机，它是由两台S5-115U组成的双机冗余系统；S5-155U为大型机(提供4种CPU模块)，最多可配置到4096个IO点，模拟量可达300多路；S5-155H是大型机，它是由两台S5-155U组成的双机冗余系统。西门子近期推出了S7系列机，有S7-200(小型)、S7-300(中型)及S7-400(大型) 。 2、欧洲机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第

28、九章第九章 PLC3 3日本的日本的PLCPLC产品产品 日本的小型PLC很有特色，在小型机领域中颇具盛名。某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，用日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如欧姆龙、三菱、松下、富士、日立、东芝等。在世界小型PLC市场上， 日本产品约占有70的份额。在中国，OMRON产品的销量居首位。 3、日本机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC 4 4我国的我国的PLCPLC产品产品 我国有许多厂家、院所从事PLC的研制与开发，但与国外比较还有相当差距。如中国科学院自动化研

29、究所的PLC-0088，北京联想计算机集团公司的GK-40，上海机床电器厂的CKY-40，上海起重电器厂的CF-40MRER，苏州电子计算机厂的YZ-PC-00lA，原机电部北京机械工业自动化研究所的 MPC-00120、KB-2040，杭州机床电器厂的DKK02，天津中环自动化仪表公司的 DJK-S-8486480，上海自立电子设备厂的KKI系列，上海香岛机电制造有限公司的 ACMY-S80、ACMY-S256、无锡华光电子工业有限公司(合资)的SR-10、SR-2021等。 4、中国机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC四、四、PLCPLC的主要性能指标及分类的主要性

30、能指标及分类1 1PLCPLC的主要性能指标的主要性能指标 在描述PLC的性能时，经常用到以下术语：位(Bit)、数字(Digit)、字节(Byte)及字 (Word)。位指二进制数的一位，仅有1、0两种取值。一个位对应PLC的一个继电器，某位的状态为1或0，分别对应该继电器线圈得电(ON)或失电(OFF)。4位二进制数构成一个数字，这个数字可以是0000-1001(十进制数)，也可是00001111(十六进制数)。2个数字或8位二进制数构成一个字节，2个字节构成一个字。在PLC术语中，字也称为通道。一个字含16位，或者说一个通道含16个继电器。 PLC的主要性能指标有以下几个方面： 四、性能

31、指标及分类机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC1 1）存储容量）存储容量 系统程序存放在系统程序存储器中。这里说的存储容量指的是用户程序存储器的容量。用户程序存储器容量决定了PLC可以容纳用户程序的长短，一般以字为单位来计算。每1024个字为1K字。中、小型PLC的存储容量一般在8K以下，大型PLC的存储容量可达到256K一 2M。也有的PLC用存放用户程序的指令条数来表示容量。 2 2）输入输出点数）输入输出点数 IO点数即PLC面板上的输入、输出端子的个数。IO点数越多，外部可接的输入器件和输出器件就越多，控制规模就越大。因此IO点数是衡量PLC性能的重要指标之一。

32、 1）存储容量机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC3 3）扫描速度）扫描速度 扫描速度是指PLC执行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。一般以扫描1K字所用的时间来衡量扫描速度。PLC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PLC执行相同的操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢4 4）编程指令的种类和条数）编程指令的种类和条数 这也是衡量PLC能力强弱的主要指标。编程指令种类及条数越多，其功能就越强，即处理能力、控制能力越强5 5）内部器件的种类和数量）内部器件的种类和数量 内部器件包括各种继电器、计数器定时器、数据存储器等。其种类越多、数量越大，储各

33、种信息的能力和控制能力就越强3）扫描速度机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC6 6）扩展能力）扩展能力 PLC的扩展能力表现在以下几个方面。大部分PLC可以用IO扩展单元进行IO点数的扩展；有的PLC可以使用各种功能模块进行功能扩展等7 7）智能单元的数量）智能单元的数量 PLC不仅能完成开关量的逻辑控制，而且利用智能单元可完成模拟量控制、位置和速度控制以及通信联网等功能。智能单元种类的多少和功能的强弱是衡量PLC产品水平高低的一个重要指标。各个生产厂家都非常重视智能单元的开发，近年来智能单元的种类日益增多，功能越来越强 6）扩展能力机械电气控制及自动化机械电气控制及自

34、动化第九章第九章 PLC2 2PLCPLC的分类的分类 PLC的种类很多，其实现的功能，内存容量，控制规模，外型等方面均存在较大差异。因此，PLC的分类没有一个严格的统一标准，一般是按照结构形式、控制规模、实现的功能进行大致地分类。1 1）按结构分类）按结构分类 PLC按照硬件的结构形式可以分为整体式和组合式。整体式PLC外观上是一个长方形箱体，又称箱体式PLC。组合式PLC在硬件构成上具有较高的灵活性，其模块可以像拼积木似的进行组合，构成具有不同控制规模和功能的PLC，因此这种PLC又称为模块式或积木式PLC。 2、分类机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC整体式整体式

35、PLCPLC 整体式PLC的CPU、存储器、IO单元、电源安装在同一机体内，构成主机。整体式PLC的特点是结构紧凑、体积小，重量轻、价格低，输入、输出点数固定，实现的功能和控制规模固定，灵活性较低。小型PLC常采用这种结构，适应于工业生产中的单机控制。组合式组合式PLCPLC 组合式(模块式)PLC为总线结构，其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个PLC模块，不同的模块实现不同的功能。特点是：系统配置灵活，可构成具有不同控制规模和功能的PLC，但它的价格较高。一般大、中型PLC采用这种结构。 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLCMK120S 系列L

36、G LG 产电株式会社产电株式会社机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC主单元主单元数字数字 I/O : 最多最多3 模块模块AD/DA 模块模块 : 最多最多 3 模块模块通讯通讯 I/F : 最多最多 1 模块模块模拟定时器模拟定时器 : 最多最多 3 模块模块RTC 模块模块存储模块存储模块扩展模块扩展模块6 输入输入(24Vdc)/4 输出输出(继电器继电器) , 12 输入输入/ 8 输出输出, 10输出输出AD/DA 模块模块模拟量输入模拟量输入 2CH, 0-10Vdc, 0-20mA, 12bit (0- 4,000), 精确度精确度 : 0.5% (fu

37、ll scale) / 4CH, 0-10Vdc, 0-20mA, 12bit (0- 4,000), 精确度精确度 : 0.5% (full scale) 模拟输出模拟输出 1CH, 0-10Vdc, 0-20mA, 12bit(0-4,000), 精确度精确度 : 0.5%(full scale)/4CH, 0-20mA(420mA), 12bit(0-4,000), 精确度精确度 : 0.5% (full scale)模拟定时器模拟定时器4CH(范围范围 : 0-200) ,变阻器设定变阻器设定通讯通讯 I/F 模块模块RS-422, RS-232C(modem), MODBUS(Mas

38、ter/Slave, RTU, ASCII Mode),用户自定义协议用户自定义协议(参数设置参数设置)总共总共3个模块个模块扩展扩展I/O模块模块9 / 279 / 274. 4. 系统结构系统结构扩展扩展. I/O(特殊通讯特殊通讯)模块模块机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLCLG Smart I/O4. 系统配置系统配置 LG PLCLG PLC界面界面POWERCPURUEAI/OI/OI/OSmart I/O 1站站Smart I/O 2#站站Smart I/O 3站站GLOFA/Master-KGLOFA/Master-K( (主机主机 ) )RNET (1

39、Mbps, 双绞线双绞线)Smart I/O N站站POWERCPUCUEAI/OI/OI/OGLOFA/Master-K(主机主机)GM7/K80S (主机主机)CPU主机模块远程 I/OGM1/2/3/R, K1000SG3L-RUEAGRL-D22AGRL-D24AGRL-TR2AGRL-TR4AGRL-RY2AGRL-DT2AGM4, K300SG4L-RUEAGM6G6L-RUEASmart I/O 1站站Smart I/O 2站站Smart I/O 3站站Modbus (RS-485, 最大最大 38.4kbps)Smart I/O N站站CPU主机模块远程 I/OGM1/2/3/

40、R, K1000SG3L-CUEAGSL-D22AGSL-D24AGSL-TR2AGSL-TR4AGSL-RY2AGSL-DT2AGM4, K300SG4L-CUEAGM6G6L-CUECGM7, K80SG7L-CUEC机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLCLG Smart I/OSmart I/O 1站站Smart I/O 2站站Smart I/O 3站站Modbus (RS-485, 最大最大38.4kbps)Smart I/O N站站制造商CPU (主机模块)远程 I/OSchneiderModicon 系列Telemechanic 系列Squae D 系列GSL

41、-D22AGSL-D24AGSL-TR2AGSL-TR4AGSL-RY2AGSL-DT2AMitsuishiAnA/AnU(AJ71UC24-S2)AnS(A1SJ71UC24-S2)其他PLC其他制造商其他制造商 PLCPLC( (主机主机 ) ) 其他制造商其他制造商PLCPLC界面界面机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2 2）按控制规模分类）按控制规模分类 控制规模主要是指控制开关量的输入、输出点数及模拟量的输入、输出路数。但主要以开关量计数，模拟量的路数可折合算成开关量的点数，一般一路相当于8点-16

42、点。根据IO点数的不同，PLC大致可分为：微型机微型机: : 控制点数仅几十点，如OMRON公司的SP系列；松下电工的FPO系列等。小型机小型机: : 控制点数100500点左右。中型机中型机: : 控制点数500-1000点左右。大型机大型机: : 控制点数1000点以上。超大型机超大型机: : 控制点数可达上万点，甚至于几万点。 2）按控制规模分类机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC 9.2 PLC9.2 PLC的编程语言及指令系统的编程语言及指令系统 一、一、PLCPLC的程序表达方式的程序表达方式 1 1、继电器梯形图、继电器梯形图 这种表达方式与传统的继电器电

43、路图非常非常相似：直观、形象，也是使用最广的编程语言。9.2编程语言及指令系统机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC x 250 x 250 x 50 x 50 x 50 x 50附录附录2. 2. 程序处理时间的比较程序处理时间的比较 x 50 x 5041 / 4341 / 43机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2 2、逻辑功能图、逻辑功能图 沿用了半导体逻辑电路的逻辑图来表达。该方式易于描述较为复杂的控制功能。表达直观。查错查漏都比较容易 2、逻辑功能图机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC3 3、功能流程图、功能流程

44、图 类似于计算机常用的程序框图，但它有自己的规则。该方式容易构思。4 4、逻辑代数表达式、逻辑代数表达式 是一种辅助的程序时间方法。 3、功能流程图401)100400(100XMXM100430MY机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC5 5、指令语句程序、指令语句程序 类似于汇编语言语句来编程。 这种编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能。对同样功能的指令，不同厂家的PLC使用的助记符一般不同。 LDX400ORM100ANIX401OUTM100LDM100OUTY4305、指令语句机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC二、

45、二、PLCPLC的编程元件的编程元件 三菱公司的小型PLC： F-40M为例，采用8进制。1 1、输入继电器（、输入继电器（X X）2424点点 X400X407，X500X507， X410X413，X510X5132 2、输出继电器（、输出继电器（Y Y）1616点点 Y430X437，Y530X5373 3、辅助继电器（、辅助继电器（M M）192192点点 M100M277 128点为普通型 M100M177，M200M277 M300M377 64点为断电保持型 二、PLC编程元件机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC4 4、移位寄存器、移位寄存器 由辅助继电器

46、构成，可组成8位或16位的移位寄存器。第一个辅助继电器的代号就是这个移位寄存器的代号。4、移位寄存器机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC说明如下：1）该移位寄存器的代号为M300，是一个16位的移位寄存器2）输入：是指置第一个辅助继电器的状态。它由接在输入端的X400的状态所确定。3）复位：当复位端的信号X402接通时，M300M317全部处于复位状态。4）移位：当移位输入端的置X401接通一次，每个辅助继电器的状态向右移一位。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC5 5、定时器（、定时器（T T） 1616点点 T450T457，T550T557

47、 定时时间K为0.1999.9秒 定时器为延时接通定时器。输入断开复位即定时值清零 当定时时间到后，则定时器对应的触点动作。输入断开后，触点恢复原始状态。 5、定时器机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC需要延时断开定时器时 延时断开型机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC6 6、计数器（、计数器（C C） 1616点点 C460C467，C560C567 计数值K为1999秒 具有断电保持功能，在电源中断时，当前的计数值仍保持着。用复位端对计数值进行复位，恢复到计数初值 6、计数器机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC 计数器

48、也可作为定时器使用。只有在计数输入端接入一个标准的时钟脉冲信号。 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC7 7、特殊辅助继电器、特殊辅助继电器1）M70：运行监视、当PLC处于运行状态时，M70接通。2）M71：初始化脉冲。3）M72：100ms时钟。4）M76：电池电压下降。5）M77：禁止全部输出。切断全部输出（Y） 7、特殊辅助继电器机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC三、三、PLCPLC的指令系统的指令系统1 1、输入、输出指令、输入、输出指令 LD取指令。取与母线连接的常开触点 LDI取反指令。取与母线连接的常闭触点 OUT输出指令。用于

49、驱动输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器，但不能用于输入继电器三、PLC指令系统机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC2 2、“与与”指令指令 AND常开触点串连接指令。 ANI常闭触点串连接指令。 2、与指令机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC3 3、“或或”指令指令 OR常开触点并连接指令。 ORI常闭触点并连接指令。 3、或指令机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC4 4、块电路、块电路“或或”指令指令 ORB二个以上触点串联的支路与前面支路并联。各个支路的起点必须使用LD、LDI指令。1）多个支路组成的并联电路，每写

50、一条并联支路紧跟一条ORB2）对多个并联支路，也可以在最后集中写若干个ORB，但并联支路不能超过8条。 4、块或指令机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC5 5、块电路、块电路“与与”指令指令 ANDB二个以上触点并联的支路与前面支路串联。各个支路的起点必须使用LD、LDI指令。5、块与指令机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC1）先组成块后串联。2）在每一电路块开始时，必须使用LD、LDI指令3）许多电路块组成的串联电路，在组成一个电路块后，紧跟一条ANDB指令，则串联电路块的个数没有限制。也可以在所有的电路块组成后，集中写若干条ANDB指令，但串联电路块数不能超过8个。 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC6 6、复位指令、复位指令 RST用于计数器、移位寄存器的复位。 6、复位指令机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC7 7、移位指令、移位指令 SFT移位寄存器移位输入指令。 7、移位指令机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九章第九章 PLC8 8、脉冲指令、脉冲指令 PLS用于产生脉冲信号。只用于M100M377 8、脉冲指令机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化第九