plc第1章 概述

1、教材：罗克韦尔教材：罗克韦尔PLCPLC应用技术应用技术主编：郑阿奇主编：郑阿奇出版：电子工业出版社出版：电子工业出版社时间：时间：20132013年年1 1月月PLCPLC原理及应用原理及应用参考：参考：Controllogix5000Controllogix5000系统实用手系统实用手册册主编：邓李主编：邓李出版：机械工业出版社出版：机械工业出版社时间：时间：20082008年年2 2月月课程学时：课程学时：3636理论课时：理论课时：2424实验课时：实验课时：1212平时成绩：平时成绩：10%10%实验成绩：实验成绩：30%30%期末成绩：期末成绩：60%60%PLCPLC原理及应用原

2、理及应用1.1 PLC1.1 PLC主要功能和特点主要功能和特点1.2 PLC1.2 PLC的工作原理的工作原理1.3 1.3 罗克韦尔（罗克韦尔（RockwellRockwell）PLCPLC1.1.1 PLC1.1.1 PLC主要功能主要功能PLC作为一种专为在工业环境下应用而设计的计算机，必须具有以下功能：（1）逻辑控制功能。（2）信号采集功能。（3）输出控制功能。（4）数据处理功能。（5）定时/计数功能。（6）远程I/O功能。（7）人机界面功能（HMI）。（8）故障自诊断功能。（9）通信联网功能。（10）实时通信和冗余互备功能。现代工业的三大支柱： PLC 机器人 CAD/CAM 1

3、1可靠性高可靠性高PLC用软件代替继电器控制系统中大量的中间继电器和时间继电器，接线可以减少到继电器控制系统的十分之一以下，大大减少了触点接触不良的可能性。2 2抗干扰能力强抗干扰能力强I/O设计具有完善的通道保护和多种形式的滤波电路，以抑制高频干扰，削弱各模块之间的干扰影响。3 3编程简单、系统设计修改调试方便编程简单、系统设计修改调试方便现在使用最多的PLC编程语言是梯形图，它符合大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯，语言形象直观，易学易用。4 4模块化结构、通用性强，维护简单、维修方便模块化结构、通用性强，维护简单、维修方便PLC产品系列化、标准化、模块化，用户可根据实际需求灵活选择，无

4、须用户自己再进行设计和制作硬件装置。1.2.1 PLC1.2.1 PLC基本组成基本组成1 CPU1 CPU模块模块1 1）CPUCPUCPU主要包含运算器、控制器、寄存器，它是PLC的核心部分。PLC的CPU芯片其实就是微处理器或单片机。只是它是专用于PLC的，并且大部分是生产厂家为实现PLC产品最佳性能而自行研制开发的。2 2）存储器）存储器存储器按照存储方式可以分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。PLC内部所使用的存储器，按其用途一般可以分为系统程序存储器、用户程序存储器、内部数据存储器。3 3I/OI/O部件（模块）部件（模块）输入电路中一般设有RC滤波电路、稳压电路等，以

5、防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。而且与内部计算机电路通过光耦元件隔离，如图1-1所示。输出模块用来输出各种控制信号，实现PLC内部信号到外部信号的转换。数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、指示灯、数字显示器等输出设备；模拟量输出模块用来控制变频器、调节阀等执行装置。4 4电源电源PLC使用交流220V电源（AC220V）或直流24V电源（DC24V）。PLC内部电源主要是向其内部的TTL集成电路与运算放大器等部件提供工作电源，将外部输入转换为DC5V、DC12V、DC15V、DC24V等不同电压。PLC基本结构框图如图1-2所示。1 1工作过程工作过程PLC采用不断循环

6、的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。PLC的工作过程如图1-3所示。输入扫描执行程序输出扫描2 2PLCPLC扫描工作方式的优点扫描工作方式的优点（1）在执行程序时，读写的是输入/输出映像寄存器的值，而不是直接对实际的I/O点进行操作。（2）整个程序执行阶段各输入继电器的状态是固定的，程序执行后再用输出映像寄存器的值更新所有的输出点，使得系统运行稳定。（3）用户程序读写I/O映像寄存器比直接读写I/O点要快得多，这样可以提高用户程序的运行速度。（4）扫描工作方式具有较好的抗干扰能力，在一个扫描周期内，输入处理仅占用极少部分时间。3 3过程映像过程映像在每个扫描周期，

7、CPU检查输入和输出的状态。有特定的存储器区保存模块的二进制数据：过程映像输入表和过程映像输出表。在用户程序检查输入（例如：AI 2.0）时，使用过程映像输入表的最后状态，这样就保证在一个扫描周期内使用相同的信号状态，如图1-4所示。4 4PLCPLC中断处理中断处理PLC采用中断工作方式来应对紧急任务。一般的计算机系统中，CPU在每一条指令执行结束时都要询问有无中断申请。而PLC对中断的响应则是在相关程序块结束后查询有无中断申请，如果有中断申请，则转入执行相应的中断服务程序。5 5PLCPLC集中处理方式集中处理方式PLC在工作过程中，对输入信号执行过程、输出控制采取集中批处理方式。这样不仅

8、避免了继电器、接触器控制系统中触点竞争和时序失配的问题，而且增强了系统的抗干扰能力，提高了工作稳定性。6 6PLCPLC时间滞后现象时间滞后现象PLC扫描工作方式决定了其信号检测存在滞后为了减少PLC的响应延迟时间，可以采用如下措施：（1）选用扫描速度快的PLC；（2）选用延迟时间短的输入/输出模块；（3）可以使用立即输入指令和立即输出指令，或者使用输入中断功能。1.3.1 PLC1.3.1 PLC的分类的分类1 1按组成结构形式分类按组成结构形式分类（1）整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低、安装方便的特点。（2）模块式

9、PLC模块式PLC是将PLC各组成部分分别做成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）及各种功能模块。（3）混合式PLC将整体式的紧凑、体积小、安装方便和模块式的搭配灵活、安装整齐的优点相结合，便构成了混合式PLC。2 2按按I/OI/O点数分类点数分类（1）小型PLC小型PLC一般I/O点数小于256点，单CPU，8位或16位处理器，用户存储器容量为4KB以下，适合于单机控制或小型系统的控制。（2）中型PLC中型PLC一般I/O点数为2562048点，双CPU，用户存储器容量为28KB。（3）大型PLC大型PLC一般I/O点数大于2048点，多CPU，16

10、位或32位处理器，用户存储器容量为816KB。1 1工作速度工作速度工作速度是指CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。一般按每条逻辑指令的执行时间计算，S/指令2 2输入输入/ /输出点数输出点数输入/输出点数表示PLC组成控制系统时的最大规模，代表PLC的控制能力。3 3内存容量内存容量PLC内部所使用的存储器，按其用途一般可分为系统程序存储器、用户程序存储器、内部数据存储器。4 4指令系统指令系统PLC有多少条指令，各条指令又具有什么功能，是了解与使用PLC的重要方面。5 5支持软件支持软件（1）系统程序系统程序是指控制PLC系统自身运行的控制程序，它是不向用户开放的。（2）应用程序应用程序是指PLC用户根据各种控制要求和控制条件而编写的用户控制程序。6 6可靠性指标可靠性指标MTBFMTBFPLC是专为在工业