第一章可编程控制器概论

1、可编程序控制器技术1、开关量的逻辑控制 如：冶金、机械、纺织、轻工和化工2、模拟量的闭环控制 具有PID或模糊控制功能，用于闭环的位置控制、速度控制和过程控制。3、数字量的智能控制 利用PLC能接受和输出高速脉冲的功能，在传感器、脉冲伺服装置实现数字量的智能控制4、数据采集与监控5、通信、联网及集散控制 PLC与PLC之间，PLC与计算机之间、PLC与智能仪表和智能执行装置（如变频器）之间通信、联网。三、PLC的应用领域PLC与PLC之间通信1 1、并行链接、并行链接 使用使用RS-485RS-485通信适配器，实现两台通信适配器，实现两台PLCPLC之间信息自动交换，一台为主站，之间信息自动

2、交换，一台为主站，另一台为从站；用户不需编写通信程序，只需设置与通信有关的参数。另一台为从站；用户不需编写通信程序，只需设置与通信有关的参数。2、N：N链接网络链接网络 使用使用RS-485通信适配器，实现通信适配器，实现8台台PLC之间信息自动交换，一台为主站，之间信息自动交换，一台为主站，其余为从站；其余为从站；PLC与计算机之间与计算机之间1、计算机连接一台、计算机连接一台PLC 采用专用通信协议，由计算机发出读写采用专用通信协议，由计算机发出读写PLC数据的命令侦，数据的命令侦，PLC收到后自动生成收到后自动生成和返回响应侦，但是计算机的程序由用户编写和返回响应侦，但是计算机的程序由用

3、户编写2、计算机与多台、计算机与多台PLC连接通信连接通信（1）整体式）整体式 CPU模块，输入模块，输入输出模块和电源装在输出模块和电源装在一个箱状机壳内。一个箱状机壳内。具具有结构紧凑、体积小有结构紧凑、体积小、价格低的特点、价格低的特点 1、PLC按结构分类（2 2）、模块式）、模块式由框架和模块组成，模块插在模块插座由框架和模块组成，模块插在模块插座上，模块插座焊在框架中的总线连接板上，模块插座焊在框架中的总线连接板上。上。（3）、叠装式 吸取了整体式和模块式的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，但宽度不同，它们之间通过扁平电缆连接，使用特别方便。2、按I/O点数分

4、类3、按功能分类低档机中档机高档机4、FX系列PLC输入端子输入端子输入指示灯输入指示灯输出端子输出端子输出指示灯输出指示灯电源指示灯电源指示灯PLC运行指运行指示灯示灯电池报警指示灯电池报警指示灯程序出错指示程序出错指示灯灯PLC工作电源工作电源端子（端子（L、N）CPU故障故障报警指示报警指示灯灯直流直流+24V输出输出电源端子电源端子输入信号接线输入信号接线输出带负载接线输出带负载接线力扬力扬PLCPLC工作电源端子工作电源端子（LX、NX）输入端子输入端子输入指示灯输入指示灯输出端子输出端子输出指输出指示灯示灯电源指示灯电源指示灯PLC运行指示灯运行指示灯编程通信指示灯编程通信指示灯程

5、序出错指示灯程序出错指示灯通信口通信口模拟电位器模拟电位器直流直流+24V输出电源端子输出电源端子PLC中常采用的CPU有三类： 1) （如Z80、8086、80286等） 2) （如8031、8096等） 3) (如AMD29W等)小型PLC为中、大型PLC则大多为：按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。归纳起来主要有以下五个方面：1）接收并存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据2）诊断电源、PLC内部电路故障和编程中的语法错误等3）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态 或数据4）逐条读取并执行存储器中的用户程序，并将运算结果 存入存储器中5）根据运算结果，更新有关标

6、志位和输出内容，通过输出接口实现控制、制表打印或数据通讯等功能（3）通常也称是PLC与工业生产现场之间的连接通道。可以检测被控对象的各种数据，用这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据 将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的电平转换功能电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信号是标准电平信号。 光电隔离和滤波功能光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力 通常还有状态指示状态指示，工作状况直观，便于维护晶闸管输出方式 模拟量输入接口（A/D接口） 分辨率（8位、10位、12位等）、量化误差、偏移误差、满刻度误差、线性度、精度等许多

7、PLC还有与热电阻或热电偶配套使用的A/D接口 模拟量输出接口（D/A接口） 分辨率（8位、10位、12位等）、精度、线性度、稳定时间等 与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印 与监视器连接，可将控制过程图像显示出来 与 P L C 连接，组成多机系统或连成网络，实现更 大规模控制 与计算机连接，组成多级分布式控制系统，控制与管 理相结合 与人机界面（触摸屏）连接 与智能接口模块连接。智能接口模块是一独立的计算 机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与 PLC系统总线相连的接口 ，PLC的智能接口模块种类 很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制 模块、中断控制模块等。

8、与编程器连接（是用于连接护展单元的接口）。 当PLC基本单元I/O点数不能满足要求时，可通过扩展接口连接扩展单元以增加系统的增加系统的I/OI/O点数点数PLC配有开关式稳压电源，以提供内部电路使用。 与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。因此，对于电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。 许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。 电源的容量1、PLC有两种工作状态，即运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。开始开始自诊断自诊断与编程器通信与编程器通信读入现场信号读入现场信号执行用户程序执行用户程序输出结果输出结果STO

9、PRUN 在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直到PLC停机或切换到STOP工作状态。 除了执行用户程序外，每次循环过程中，PLC不还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5 个阶段，如右图所示。 PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式扫描工作方式。2、扫描周期、扫描周期 在工作状态下，执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期扫描周期。其典型值为1-100ms（1 1）输入采样阶段。）输入采样阶段。 PLC PLC 首先扫描所有输入端子，并

10、将各输入状态存入内存中各对应的输入首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，此映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，此时输入影响寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，时输入影响寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。 （2 2）程序执行阶段。）程序执行阶段。 根据根据 PLC PLC 梯形图程序梯形图程序”先左后右，先上后下先左后右，先上

11、后下”扫描原则进行逐句扫描。扫描原则进行逐句扫描。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态时，指令中涉及输入、输出状态时， PLC PLC 就从输入映像寄存器就从输入映像寄存器“读入读入”上一阶段上一阶段采入的对应输入端子状态，从元件映像寄存器采入的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入读入”对应元件对应元件 ( “( “软继电软继电器器” ” ) ) 的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。

12、对元件映像寄存器来说，每一个元件器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件 ( “( “软继电器软继电器” ” ) ) 的状态会随的状态会随着程序执行过程而变化。着程序执行过程而变化。 （3 3）输出刷新阶段。）输出刷新阶段。 在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态（接在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通通 / / 断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。外部负载。二、可编程控制器的主要性能指标二、可编程控制器的主要性能指标1、I / O点数 I / O点数

13、是指可编程控制器组成控制系统时所能接入的输入输出信号的最大数量，即可编程控制器外部输入、输出端子数。通常，在总点数中，输入点数大于输出点数，且输入与输出点不能相互替代。 2 、扫描速度 一般以执行 1000 步指令所需的时间来衡量，单位为毫秒 / 千步。也有以执行一步指令时间计，单位为微秒 / 步。 3 、存储器容量 可编程控制器中程序指令是按“步”存放的，一“步”占用一个地址单元，一个地址单元一般占用两个字节。如存储容量为 1000 步的可编程控制器，其存储容量为 2K 字节。 4 编程语言 可编程控制器采用梯形图、布尔助记符、菜单图、功能模块图和语言描述等编程语言。不同的可编程控制器产品可

14、能拥有其中一种、两种或全部的编程方式。常用三种编程方式：梯形图（ LAD ），布尔助记符（ STL ），功能模块图（ SFC ）。 5 指令功能 可编程控制器的指令种类越多，则其软件的功能就越强，使用这些指令完成一定的控制目标的就越容易。 此外，可编程控制器的可扩展性、使用条件、可靠性、易操作性及经济性等性能指标也是用户在选择可编程控制器时须注意的指标。三、三、FXFX系列系列PLCPLC的命名的命名 系列名称 如 0 、 2 、 ON 、 OS 、 2C 、 2NC 、 1N 、 1S 输入输出的总点数： 单元类型： M基本单元；E输入输出混合扩展单元及扩展模块；EX输入专用扩展模块； EY

15、输出专用扩展模块。 输出形式 R继电器输出；T晶体管输出；S晶闸管输出 特殊物品的区别 D：DC电源，DC输入 A1：AC电源，AC输入（AC100120V）或AC输入模块 H：大电流输出扩展模块 V：立式端子排的扩展模式 C：接插口输入输出方式 F：输入滤波器1ms的扩展模块 L：TTL输入型模块 S：独立端子（无公共端）扩展模块FX0S、FX1S系列PLC是用于极小规模系统的超小型超小型PLCPLC 只有只有10301030个个I/OI/O点，而且不能扩展点，而且不能扩展 它们都有继电器输出和晶体管输出两种输出方式它们都有继电器输出和晶体管输出两种输出方式 使用的电源有交流和直流电源两种使

16、用的电源有交流和直流电源两种 基本单元输入继电器的编号是固定的，扩展单元基本单元输入继电器的编号是固定的，扩展单元和扩展模块是按与基本单元最靠近开始，顺序进行和扩展模块是按与基本单元最靠近开始，顺序进行编号编号只能利用其触点的特殊辅助继电器，线圈由PLC驱动，用户使用其触点。 M8000 运行监控继电器，PLC运行时导通。初始脉冲特殊辅助继电器常用M8002的触点作为一些继电器的初始化复位信号-分别为产生周期为分别为产生周期为10ms10ms、100ms100ms、1s1s、1min1min脉冲的特殊辅助继电器脉冲的特殊辅助继电器 （ PLC RUN PLC RUN ） 出错特殊继电器出错特殊

17、继电器 当当PLCPLC出现硬件出错、参数出错、语法出错、电出现硬件出错、参数出错、语法出错、电路出错、操作出错、运算出错等时，路出错、操作出错、运算出错等时，M8004M8004得电得电 零标志零标志 错位标志错位标志 进位标志进位标志 指令执行完毕标志指令执行完毕标志 STL STL状态置状态置1 1 C246 C246 减计数监视减计数监视 C247 C247 减计数监视减计数监视 C249 C249 减计数监视减计数监视 C251 C251 减计数监视减计数监视 C252 C252 减计数监视减计数监视 C254 C254 减计数监视减计数监视可驱动线圈的特殊辅助继电器，用户驱动后，

18、PLC可作特定动作。 状态元件S在步进顺控编程中是重要的软元件。它与步进顺控通常有下面五种类型：指令STL，组合使用。(1)初始状态 S0S9。 (2)回零状态 S10S19。 (3)通用状态 S20S499。 (4)保持状态 S500S899。 (5)报警状态 S900S999。 定时器在PLC中的作用相当于时间继电器，它包含一点设定值寄存器、一点当前值寄存器以及输出触点。这三者使用同一个地址编号，但使用场合不同，其所指也不同。定时器是根据时钟脉冲的累计计时的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms三种。当所计时钟脉冲达到设定值时，其输出触点动作。 100 ms定时器T0T199共200点,

19、设定值为0.13276.7 s；10 ms定时器T200T245共46点,设定值为0.01327.67 s。 1ms积算定时器：对积算定时器：对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时范围为时钟脉冲进行累积计数的，定时范围为0.00132.767s。 100ms积算定时器：对积算定时器：对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时范围为时钟脉冲进行累积计数的定时范围为0.13276.7s 在进行数据处理、模拟量控制、定位控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。数据寄存器为16位，最高位为符号位，可以用两个数据寄存器合并起来存放32位数据，最高位仍为符号位。 (1)通用数据寄存器D0D199共200点，当PLC由运行到停止时，该类数据寄存器数据为零 (2)断电保持数据寄存器 D200D511共312点，只要不改写，原有的数据就保持不变 (3)特殊数据寄存器 D8000D8255共256点，这些数据寄存器用来监视PLC的运行方式，其在电源接通时写入初始化数据。 七、指针