电气控制及PLC 2

1、山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 第五章第五章 PLC的基础知识的基础知识2一一 PLC的基本硬件组成的基本硬件组成 二二 常用术语常用术语 三三 PLC的软件系统的软件系统 四四PLC的扩展构成的扩展构成 五五 PLC的工作方式的工作方式山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 其其 它它 外外 设设盒式磁带机盒式磁带机 打印机打印机 EPROM写入器写入器 图形监控系统图形监控系统PLC或上位计算机或上位计算机I/O扩展接口I/O扩展机山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 主机（主机（CPU）模块模块在主机内部，由微处理器（MPU）通过数据总线、地址总线

2、、控制总线以及辅助电路连接存储器、接口及I/O单元，诊断PLC的硬件状态；借助编程器接收键入的用户程序和数据；读取、解释并执行用户程序；按规定的时序接收输入状态、刷新输出状态，与外部设备交流信息等。总之，由主机实现对整个PLC的控制和管理。1. 微处理器（微处理器（MPU） 2 . 存储器存储器 ROM（EPROM）、）、RAM 3 . I/O接口接口山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 功能模块功能模块 模拟量输入模块（即模拟量输入模块（即A/D模块）模块）模拟量模拟量数字量数字量 模拟量输出模块（即模拟量输出模块（即D/A模块）模块）数字量数字量模拟量模拟量 动态输入动态输入/

3、输出模块输出模块 自带动态扫描功能自带动态扫描功能 温度传感器模块温度传感器模块 温度温度模拟量模拟量数字量数字量 高速计数模块高速计数模块 高频脉冲信号高频脉冲信号 PID模块模块 远程远程I/O模块模块 扩展扩展I/O点的距离点的距离 通讯模块通讯模块 与其它与其它PLC、微机、互连网通讯、微机、互连网通讯山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 编编 程程 器器 编程器是编程器是PLC最常用的外设，最常用的外设，也是也是PLC中唯一不需要通过功能模中唯一不需要通过功能模块而直接与总线相联接的外设。它块而直接与总线相联接的外设。它通过主机上的编程器接口直接与主通过主机上的编程器接口

4、直接与主机相连。编程器上有一个方式选择机相连。编程器上有一个方式选择开关，用于控制开关，用于控制PLC主机的工作方主机的工作方式。式。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 掌上电脑编程器 可编程终端 山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 高档可编程终端 山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 其其 它它 外外 设设 PLC可带打印机、可带打印机、CRT显示器、键盘等外显示器、键盘等外设，这些外设需通过相应的功能模块与设，这些外设需通过相应的功能模块与PLC连接连接山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 二二、PLC常用术语常用术语 1 位位 (Bit

5、) 2 I/O点点 (I/O Point) 3 通道通道 (Channel) 4 区区 (AREA)山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 1 位位 (Bit)的定义的定义 位：是位：是PLC中逻辑运算的基本元素中逻辑运算的基本元素,通常通常也称为内部继电器。位实际上是也称为内部继电器。位实际上是PLC存储器存储器中的一个触发器（存储单元），有两个状态，中的一个触发器（存储单元），有两个状态，既既“0”和和“1”，也称为，也称为OFF和和ON。位可以位可以作为输出存放逻辑运算的结果，相当于继电作为输出存放逻辑运算的结果，相当于继电器的线圈器的线圈。在一个程序中一个位只能进行一在一个程

6、序中一个位只能进行一次输出操作。次输出操作。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 2 I/O点点 (I/O Point) PLC中可以直接和输入设备相连接中可以直接和输入设备相连接的位称为输入点，可以直接和输出设备的位称为输入点，可以直接和输出设备相连接的位称为输出点，输入点和输出相连接的位称为输出点，输入点和输出点通称为点通称为PLC的的I/O点。点。PLC的的I/O点数点数越多，控制规模越大。有时也常用越多，控制规模越大。有时也常用I/O点点数来表征数来表征PLC的规模。的规模。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 通道是通道是PLC中数据运算和存储的基本单位，中数

7、据运算和存储的基本单位，又称为字（又称为字（WORD).一个通道由一个通道由16个位组成，通个位组成，通道内位号编排如下道内位号编排如下： 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1位号位号通道通道15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 3 通道通道 (Channel)数位号数位号数位数位3数位数位2数位数位1数位数位0357F数字山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 4 区区 (AREA) 区是相同类型通道的集合。区是相同类型通道的集合。PLC中一中一般有数据区、定时般有数据区、定时/计数器区、内部继电器

8、计数器区、内部继电器区等。不同类型的区等。不同类型的PLC，所具有的区的种所具有的区的种类、容量差别较大。类、容量差别较大。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 三三PLC的软件系统的软件系统1 系统程序系统程序2 用户程序用户程序3 编程语言编程语言山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 1 系统程序系统程序 PLC生产厂家预置于生产厂家预置于PLC只读存储器内只读存储器内的硬件管理程序，主要包括系统自检、电源管的硬件管理程序，主要包括系统自检、电源管理、程序检测、通讯端口管理等，该程序只能理、程序检测、通讯端口管理等，该程序只能由生产厂商及售后服务人员修改，普通用户不

9、由生产厂商及售后服务人员修改，普通用户不能修改。能修改。 PLC 自备电池，给内存区供电，一般电自备电池，给内存区供电，一般电池使用寿命池使用寿命5-10年，电池寿命到期后应及时更年，电池寿命到期后应及时更换，否则系统失电后，会造成程序丢失。换，否则系统失电后，会造成程序丢失。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 2 用户程序用户程序 用户程序又称为应用程序，用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一特定的控制任是用户为完成某一特定的控制任务而利用务而利用PLC的编程语言编制的的编程语言编制的程序。程序。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 3 编程语言编程语言有以下几种

10、：有以下几种：语句表语言语句表语言梯形图语言梯形图语言顺序功能表图（顺序功能表图（SFC） 功能块图（功能块图（FBD） 结构文本（ST）山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 语句表语言语句表语言 语句表（语句表（Instruction list）语言类似于计算机汇编语言，是用）语言类似于计算机汇编语言，是用指令助记符来编程的。其表示形式为：指令助记符来编程的。其表示形式为： 操作码操作码 操作数操作数 （指令）（指令） （数据）（数据） 用若干条语句构成了语句表语言程序，如：用若干条语句构成了语句表语言程序，如： LD 00100 表示逻辑操作开始。常开触点表示逻辑操作开始。常开

11、触点00100与母线相连与母线相连 OR 00500 表示常开触点表示常开触点00500与前面的触点并联与前面的触点并联 ANDNOT 00101 表示常闭触点表示常闭触点00101与前面的触点串联与前面的触点串联 OUT 00500 表示前面的逻辑运算结果输出给表示前面的逻辑运算结果输出给00500 END 表示程序结束表示程序结束山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 ENDOUTOO500001000010100500梯形图语言梯形图语言梯形图（梯形图（Ladder diagram）语言是类似于继电器控制线路图的一）语言是类似于继电器控制线路图的一种编程语言，它面向控制过程，直

12、观易懂，是种编程语言，它面向控制过程，直观易懂，是PLC编程语言中应编程语言中应用最多的一种语言。如图为电机起停控制电路的梯形图语言。用最多的一种语言。如图为电机起停控制电路的梯形图语言。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 步1 步2 步3动作1动作2动作3转换1转换2（a）（c）（b）顺序功能表图结构图（a）顺序结构，（c）并行结构（b）选择结构，顺序功能表图（顺序功能表图（SFC） SFC（Sequential function chart）提供了一种组织程序的图形方）提供了一种组织程序的图形方法，在法，在SFC中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作（中可以用别的语言嵌套编

13、程。步、转换和动作（Action）是）是SFC中的三种主要元件，步是一种逻辑块，即对应于特定控制任务的编中的三种主要元件，步是一种逻辑块，即对应于特定控制任务的编程逻辑。动作是控制任务的独立部分。转换是从一个任务到另一个任务程逻辑。动作是控制任务的独立部分。转换是从一个任务到另一个任务的原因。的原因。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 功能块图（功能块图（FBD） 在在FBDFBD（Function block diagramFunction block diagram）中，）中，编程元件是编程元件是“块状块状”的，与电路图类似那样，的，与电路图类似那样，它们被它们被“导线导线”

14、连接在一起，应用在与控制元连接在一起，应用在与控制元件之间的信息、数据流动有关的高级应用场合。件之间的信息、数据流动有关的高级应用场合。在在FBDFBD中也允许嵌入别的语言（如梯形图、指中也允许嵌入别的语言（如梯形图、指令表和结构文本）来编程。令表和结构文本）来编程。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 结构文本（结构文本（ST）结构文本（Structured text）是一种高级语言，可以用它来编制控制逻辑。与梯形图相比，ST有两个最大的优点，其一是能实现复杂的数学运算，其二是非常简洁和紧凑。山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 PLC主机1号扩展机主机PLCA）近程

15、扩展方式2号扩展机1号近程扩展机远程从站扩展机远程从站PLCPLCPLCPLCPLCB）远程扩展方式C）连网方式四四 PLC的扩展构成的扩展构成山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 通信与扩展接口的连接实例通信与扩展接口的连接实例山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 A）近程扩展方式）近程扩展方式山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 B）远程扩展方式）远程扩展方式山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 C）连网方式）连网方式山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 三种联网概况三种联网概况 山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009

16、五五 PLC的工作方式的工作方式一一 工作方式工作方式 二二 扫描时间扫描时间 三三 I/O响应响应山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 一一 、工作方式、工作方式I/O刷新执行程序扫描工作按钮接触器按钮输入电路输入映象寄存器输出映象寄存器输出电路（ ）程序执行山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 用户输入设备输入端子输入映像寄存器输入电路输出电路输出端子输出锁存器元件映像寄存器用户输出设备读读写读写.I / O 刷 新I / O 刷 新执 行 用 户 程 序信 号 的 传 递 过 程山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 内部处理通信处理输入扫描执行用户程序

17、输出处理RUN 方式 ？否是开 始工作原理图工作原理图PLC工作详细流程图工作详细流程图 山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 1 扫描时间的定义扫描时间的定义 扫描时间是指扫描时间是指PLC两次执行用户程序之间的时间间隔，又两次执行用户程序之间的时间间隔，又称为扫描周期或循环周期。称为扫描周期或循环周期。2 扫描时间的计算过程分析扫描时间的计算过程分析二二 扫描时间扫描时间山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 扫描时间的计算过程分析扫描时间的计算过程分析CPU的操作可以分为如下的操作可以分为如下6部分：部分：1 上电后初始处理：系统自检。上电后初始处理：系统自检。 2

18、 共同处理共同处理Tc：程序自检。共同处理时间：程序自检。共同处理时间Tc=2.6ms3 上位链接服务上位链接服务Tl：处理微机与：处理微机与PLC的通讯，若微机与的通讯，若微机与PLC 构成网络构成网络Tl=8ms4 外设服务外设服务To：装有外设时：装有外设时：To=0.8ms （T=Tc+Tl+Tp+Tr13ms) To=0.06 T（T=Tc+Tl+Tp+Tr 13ms) 5 运算处理运算处理TP : 执行用户程序执行用户程序 TP= n 0.0007100ms6 I/O刷新刷新Tr： 主机与近程扩展机：每个输入模块上的主机与近程扩展机：每个输入模块上的8个输入点占用个输入点占用0.0

19、7ms,每个输出模块上每个输出模块上的的8个输出点占用个输出点占用0.04ms，不足不足8点的模块按点的模块按8点计，点计，12点和点和16点模块均按两个点模块均按两个8点点模块计。模块计。 远程扩展机：以通道数计算，远程扩展机：以通道数计算，Tr=1.3ms+n 0.2ms共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新时间构成了刷新时间构成了PLC的扫描的扫描时间时间TsPLC的扫描时间的扫描时间 Ts=Tc+Tl+To+Tp+Tr山东建筑大学 电气控制与PLC 范文利 2009 有关结论有关结论1、PLC的扫描周期和用户程序的长短与系统构成有的扫描周期和用户程序的长短与系统构成有关，关，用户程序越短、系统构成越简单，扫描周期越用户程序越短、系统构成越简单，扫描周期越短。短。2、PLC的扫描周期一般在的扫