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1、111 PLC的的历史背景历史背景 可编程序控制器可编程序控制器(Programmable Controller)简称简称为为PC 可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Cntroller)。简称为。简称为PLC 一一、可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史 20世纪世纪70年代前年代前 继电器接触器控制系统继电器接触器控制系统 优点：结构简单、价格低廉优点：结构简单、价格低廉 缺点：灵活性差、可靠性低缺点：灵活性差、可靠性低、耗电多、耗电多、 寿命短寿命短2 1968年美国最大的汽车制造厂家年美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司通用汽车公司(GM)为了适

2、应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置，术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本设想，提出了研制可编程序控制器的基本设想，其核心为以下四其核心为以下四点，点，即即 (1) 用计算机代替继电器控制盘。 (2) 用程序代替硬件接线。 (3) 输入/输出电平可与外部装置直接连接。 (4) 结构易于扩展 美国数字设备公司（DEC）中标并于1969年研出 了世界上第一台可编程序控制器，型号为PDP-14并应用于通用汽车公司的生产线上。312 PLC的的分类分类 （1）按

3、控制规模分类为了适应不同工业生产过程的应用要求，可编程序控制器能够处理的输入/输出信号数是不一样的。一般将一路信号叫做一个点，将输入点数和输出点数的总和称为机器的点。按照I/O点数的多少，可将PLC分为超小(微)、小、中、大、超大等五种类型。以上分类是基于习惯，所以上述分类并不严格。按按I/O点数分类点数分类4小型机：一体机小型机：一体机，有接口可扩展。有接口可扩展。5中、大型机：模块式中、大型机：模块式，可可按按需要在主板上随意组合。需要在主板上随意组合。电源模块CPU模块底 板IO模块6 整体式整体式PLC： 又称单元式或箱体式。整体式又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、是将电源、C

4、PU、I0部件都集中装在一个机箱部件都集中装在一个机箱内。一般小型内。一般小型PLC采用这种结构。采用这种结构。 模块式模块式PLC：将：将PLC各部分分成若干个单独的模各部分分成若干个单独的模块，如块，如 CPU模块、模块、I0模块、电源模块和各种功模块、电源模块和各种功能模块。模块式能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结采用模块式结构，有的小型构，有的小型PLC也采用这种结构。也采用这种结构。 有的有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为将整体式和模块式结合起来，称为叠装叠装式式PLC。 （

5、1）按结构分类7 按功能分类可分为低档机、中档机、高档机。 （1）按功能分类8 优点： 1编程方法简单易学编程方法简单易学 2可靠性高可靠性高,抗干扰能力强抗干扰能力强 3通用性强通用性强 4系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少 5维修工作量小，维修方便维修工作量小，维修方便 6体积小，能耗低体积小，能耗低13 PLC的的特点特点9 1.主要是主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。模板不通用，甚至连机柜、电源

6、模板亦各不相同。 2.编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。互不兼容。 SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，等公司已经开发出以个人计算机为基础，在在Windows平台下，结合平台下，结合IEC11313国际标准国际标准的新一代开放体系结构的新一代开放体系结构的PLC。1014 PLC的的组成组成 工业控制计算机，其硬件系统都大体相同，主要由中央处理器模块、存储器模块、输入输出模块、编程器和电源等几部分构成。 111.中央处理器(1)从程序存储器读取程序指令，编译、执

7、行指令从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令(2)将各种输入信号取入将各种输入信号取入(3) 把运算结果送到输出端把运算结果送到输出端(4) 响应各种外部设备的请求响应各种外部设备的请求 PLC的中央处理器一般可分为： （1）通用处理器：8086、80286、80386 （2）单片机芯片：8031、8096 （3）位片式微处理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU大型PLC多采用高速位片式微处理器12 只读存储器ROM：存放系统程序2.存储器 随机存储器RAM：存放用户程序和中间运算数据 可电擦写存储器EEPROM：

8、存放需要长期保存的重要数据13 采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。 输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机，如直流输入电路和交流输入电路。 输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。 输出三种形式： 继电器 - 低速大功率 晶闸管 - 高速大功率 晶体管 - 高速小功率3.输入/输出接口14 直流输入电路光电耦合光电耦合输入点状输入点状态显示态显示15 继电器输出电路输入点状输入点状态显示态显示继电器继电器16 晶体管输出电

9、路光电耦合光电耦合17 晶闸管输出电路18（1）用三极管等有源元件作为无触点开关的输出设备，与PLC输入单元的连接时，由于三极管自身有漏电流存在，或者电路不能保证三极管可靠截止而处于放大状态，使得即使在截止时，仍会有一个小的漏电流流过，当该电流值大于1.3mA时，就可能引起PLC输入电路发生误动作。可在PLC输入端并联一个旁路电阻来分流，使流入PLC的电流小于1.3mA 输入/输出电路常见问题（2）应在输出回路串联保险丝，避免负载电流过大，会损坏输出元件或电路板。（3）由于输出端子漏电流和残余电压的存在，当驱动不同类型的负载时，需要考虑电平匹配和误动等问题。19（4）感性负载断电时产生很高的反

10、电势，对输出单元电路产生冲击，对于大电感或频繁关断的感性负载应使用外部抑制电路，一般采用阻容吸收电路或二极管吸收电路20 编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。4.编程器PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1

11、0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的编程器手持式的编程器21 手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。叫做指令编程器。 编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。换。22 电源的直流输电压多为直流5V和直流24V。直流5V电源供PLC内部使用，直流24V电源除供内部使用外还可以供输入/输出单元

12、和各种传感器使用 可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。电源电源其它其它传感器传感器cpuI/O接口接口存储器存储器5.电源单元23（1）外部设备接口 外设接口电路用于连接编程器或其他图形编程器、文本显示器、触摸屏、变频器等并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能（2）I/O扩展接口 扩展接口用于扩展输入/输出单元，它使PLC的控制规模配置更加灵活，这种扩展接口实际上为总线形式，可以配置开关量的I/O单元，也可配置模拟量和高速计数

13、等特殊I/O单元及通信适配器等。6.其它24 I/O扩展端口连接扩展器的示意图扩展端口连接扩展器的示意图25 STOP：创建和编辑用户程序，设置：创建和编辑用户程序，设置PLC的的硬件功能，并可下栽到硬件功能，并可下栽到PLC。 RUN: 执行用户程序实现控制功能。执行用户程序实现控制功能。 改变工作模式改变工作模式: 1.用模式开关用模式开关 2.用编程软件用编程软件 3.在程序中插入在程序中插入stop2.1 PLC的工作模式的工作模式26000000100001000PLC控制控制00001SB2KMKM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

14、点常闭触点常闭触点常闭触点 继电接触器与继电接触器与PLC控制方案的比较控制方案的比较27QSFRFUKMM3 合刀开关合刀开关QS按按SB1 KM线圈线圈得电得电按按SB2 KM线圈线圈失电失电M3 KM辅助触头闭合辅助触头闭合自自锁锁 KM主触头闭合主触头闭合 M运转运转 KM辅助触头解除辅助触头解除自自锁锁 KM主触头断开主触头断开 M停转停转KMSB1KMSB2FR主电路主电路继电器控制28QSFRFUKMM3KMFRX0X1COMCOMY0COM1COM1Y0X0Y0 220 VSB1SB2PLCX1主电路主电路控制电路控制电路用户程序用户程序PLC控制方案 29应用程软件编程语言（

15、1 1）梯形图梯形图（Ladder diagramLadder diagram）梯形图语言是一种以图形）梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电接触器控制电路演变过来的。语言，是从继电接触器控制电路演变过来的。（2 2）指令表指令表 （Instruction listInstruction list）指令表也叫做语句表。）指令表也叫做语句表。它和单片机程序中的汇编语言有点类似，由语句指令依它和单片机程序中的汇编语言有点类似，由语句指令依一定的顺序排列而成。一定的顺序排列而成。（3 3）顺序功能图顺序功能

16、图（Sequential function chartSequential function chart）顺序功）顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。换三个要素。 30（4 4）功能块图功能块图（Function block diagramFunction block diagram）功能块图是）功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，熟悉数字电路一种类似于数字逻辑电路的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的的人比较容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的

17、左侧为逻辑运算的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆输入变量，右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆点表示点表示“非非”运算，信号自左向右流动。就像电路图运算，信号自左向右流动。就像电路图一样，它们被一样，它们被“导线导线”连接在一起，如下图所示。连接在一起，如下图所示。 Sw1 OR AND Test1 Test2 %IX3 SR S1 Q1 R Reset Start 31 PLC PLC 可看成是由各种功能元器件（可看成是由各种功能元器件（软元件软元件）组成的工业控）组成的工业控制器。利用编程语言，按照一定的逻辑关系对这些软元件制器。

18、利用编程语言，按照一定的逻辑关系对这些软元件进行编程（进行编程（调用调用），就可实现某种控制要求。），就可实现某种控制要求。 PLC PLC 的编程软元件实质上是存储器单元的编程软元件实质上是存储器单元，每个单元都有惟，每个单元都有惟一的地址。为了满足不同的功用，一的地址。为了满足不同的功用，存储器单元作了分区，存储器单元作了分区，因此，也就有了不同类型的编程软元件。因此，也就有了不同类型的编程软元件。 在系统软件的安排下，不同的软元件具有不同的功能在系统软件的安排下，不同的软元件具有不同的功能。FX2NFX2N系列系列PLC PLC 编程软元件如下表所示。编程软元件如下表所示。 32FX2N

19、系列系列PLC编程软元件一览表编程软元件一览表 （1）33FX2N系列系列PLC编程软元件一览表编程软元件一览表 （2）34FX2N系列系列PLC编程软元件一览表编程软元件一览表 （3）35编程软件的使用编程软件的使用（1）系统启动：双击桌面图标）系统启动：双击桌面图标打开的打开的SWOPC-FXGPWIN-C窗口如下图所示窗口如下图所示。36选取选取 文件文件 菜单下的菜单下的 退出退出 命令，即可退出命令，即可退出SWOPC-FXGPWIN-C系统，如下图所示。系统，如下图所示。37文件的管理图文件的管理图 创建新文件创建新文件 创建新的顺控程序的操作方法是：选择创建新的顺控程序的操作方法

20、是：选择文件文件新文件新文件 ，或者按，或者按CtrlN键键，然后在，然后在PLCPLC类型设置对话框中类型设置对话框中选择顺控程序的目标选择顺控程序的目标PLCPLC类型，如选择类型，如选择FX2FX2系列系列PLCPLC后，单击后，单击确确认认，或者按，或者按O键即可，如图下图所示。键即可，如图下图所示。 38 打开文件打开文件 选择选择文件打开文件打开菜单或按菜单或按Ctr1O键，在打开的文件菜单中选择一个所需的顺控指令程序后，键，在打开的文件菜单中选择一个所需的顺控指令程序后，单击单击确认确认即可，如下图所示。即可，如下图所示。39 文件的保存和关闭文件的保存和关闭 如果是第一次保存，

21、屏幕显示如图所示的如果是第一次保存，屏幕显示如图所示的文件菜单对话框，可通过该对话框将当前程序赋名并保存。操文件菜单对话框，可通过该对话框将当前程序赋名并保存。操作方法是：执行作方法是：执行文件保存文件保存，或按，或按Ctr1S键键操作即可。操作即可。40将已处于打开状态的顺控程序关闭，再打开一个已有的程序及相将已处于打开状态的顺控程序关闭，再打开一个已有的程序及相应的注释和数据。操作方法：执行应的注释和数据。操作方法：执行文件关闭打开文件关闭打开菜单菜单操作即可，如图所示。操作即可，如图所示。41（3）梯形图编程）梯形图编程 编辑操作编辑操作 梯形图单元梯形图单元块的剪切、拷贝、粘贴、块的剪

22、切、拷贝、粘贴、删除、块选择删除、块选择以及以及行删除行删除和和行插入行插入，通过，通过执行执行编编辑辑菜单栏实现。菜单栏实现。元件名元件名的输入、元件注释、线圈的输入、元件注释、线圈注释以及梯形图单元块的注释以及梯形图单元块的注释，注释，也可通过也可通过执行执行编编辑辑菜单栏实现，如图所菜单栏实现，如图所示。示。42 元件输入元件输入 触点、线圈、特殊功能线圈和连接导线的输入，触点、线圈、特殊功能线圈和连接导线的输入，程序的清除，通过程序的清除，通过执行执行工具工具菜单栏菜单栏实现，如图所示。实现，如图所示。 梯形图的转换梯形图的转换 将创建的梯形图将创建的梯形图转换格式转换格式存入计算机中

23、，操作方法是：存入计算机中，操作方法是：执行执行工具转换工具转换菜单操作或菜单操作或按按F4键，键，如图所示。在转换过程中显如图所示。在转换过程中显示梯形图转换信息，示梯形图转换信息，如果在不完成转如果在不完成转换的情况下关闭梯形图窗口，被创建换的情况下关闭梯形图窗口，被创建的梯形图被抹去！的梯形图被抹去！43 查找查找 光标移到程序的顶、光标移到程序的顶、底和指定程序步显示程序，底和指定程序步显示程序，有关元件接点、线圈和指令有关元件接点、线圈和指令的查找，元件类型和编号的的查找，元件类型和编号的改变，元件的替换，通过改变，元件的替换，通过执执行行查找查找菜单栏菜单栏实现，如实现，如图所示。

24、图所示。44（4）指令表编程指令表编程 执行执行视图视图指令表指令表或按或按N键，键，可实现指令表状态下的编程；可实现指令表状态下的编程；通过通过视图指令表视图指令表或或梯形图，可梯形图，可实现指令表程实现指令表程序与梯形图程序之间的转换序与梯形图程序之间的转换，如图所示。如图所示。45（5）程序的检查程序的检查 执行执行选项程序检选项程序检查查，选择相应的检查内容，选择相应的检查内容，单击单击确认确认，可实现对程序，可实现对程序的检查，如图所示。的检查，如图所示。46（6）程序的传送功能程序的传送功能 读入读入将将PLC中的中的程序传送到计算机程序传送到计算机中。中。 写出写出将计算机中的将

25、计算机中的程序发送到程序发送到PLC中。中。 校验校验将将计算机与计算机与PLC中的程中的程 序加以比较校验序加以比较校验，操作方法是执，操作方法是执 行行PLC 传送传送 读入、读入、 写出写出、 校验校验菜单完成操作。菜单完成操作。 当选择读入时，应在当选择读入时，应在PLC 模式设置模式设置对话框中将已经连接对话框中将已经连接 的的PLC模式设置好，操作菜单如模式设置好，操作菜单如 图所示。图所示。 47输入采样信号 输入/输出模块电路是PLC与被控设备间传递输入/输出信号的接口部件。48当输入信号经过一些列处理后，通过输出端输出。晶体管输出晶体管输出继电器输出继电器输出49PLC等效工作