大三下学期-机电传动课件6chap

第二章可编程控制器技术主要内容3概述可编程控制器的结构和原理可编程控制器程序的表达方式可编程控制器的指令可编程控制器的编程PLC的应用第一部分：概述5概述1.可编程控制器的概念2.可编程控制器的特点3.可编程控制器的分类4.可编程控制器的应用领域5.常见可编程控制器6.可编程控制器的历史和发展可编程控制器的概念早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制，因此称为可编程序逻辑控制器（Programmable

Logic

Controller），简称PLC随着电子技术、计算机技术的迅速发展，

PLC的功能已远远超出了顺序控制的范围，被称为可编程控制器（Programmablecontroller，略写PC)为了避免与个人计算机的简称

，通常还是将可编程控制器称之为PLC6可编程控制器的概念PLC的定义有许多种，国际电工

定义可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其

存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计7可编程控制器的特点通用性强，灵活性好对不同的控制对象，可以采用相同的硬件，只需编制不同的接线简单输入输出端接线即可编程简单易学梯形图或简单指令形式编程，形象直观8可编程控制器的特点可靠性高，

能力强高可靠性是电器控制设备的关键输入输出采用光电具有硬件故障的自

功能容量大，体积小，重量轻，功耗少，成本低，维修方便丰富的I/O接口模块9可编程控制器的分类按结构分整体式PLC模块式PLC叠装式PLC10可编程控制器的分类按容量分小型：256点以下中型：256-2048点大型：2048点以上PLC输入输出的点数通常是４的倍数，用输入输出点数的和来描述PLC的规模这种划分不是非常严格11可编程控制器的分类按功能分低档机具有逻辑运算、计时、计数等功能，可实现逻辑、顺序等控制功能中档机除上述外，还具有较强的模拟量开关输入输出等，可用于复杂的逻辑运算及闭环控制的场合高档机具有矩阵运算、带符号运算等更强的数字处理能力，可实现智能控制、控制、大规模控制、通讯等，实现工厂自动化管理12可编程控制器的应用领域逻辑控制运动控制闭环过程控制数据处理通信联网在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应用，PLC控制已成为工业控制的重要之一，与CAD/CAM，机器人技术一起成为实现现代自动化生产的三大支柱13常见可编程控制器C系列等通用电气公司(GE)：GE系列等三菱公司：F、FX系列等立石公司：OMRON(欧姆龙)德国西门子公司：S7系列本讲解三菱公司的FX系列PLC14可编程控制器的历史和发展早期的PLC(20世纪60年代末－70年代中期)1968年由

通用汽车公司（GE）提出，1969年有

数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC以准计算机形式出现中期的PLC(70年代中期－80年代中后期)近期的PLC(80年代中后期至今)1516可编程控制器的历史和发展小型化、微型化和定型化、专业化、智能化过程控制功能不断增强与个人计算机日益紧密结合编程语言趋向标准化通信联网能力不断增强第二部分：可编程控制器的结构和原理主要内容可编程控制器的基本组成PLC的工作方式PLC使用的元件和元件18可编程控制器的基本组成不同厂家结构可能不同但基本组成一致处理器（CPU）器电源输入输出部件外部设备19可编程控制器的基本组成CPU：器(1)将各种输入信号取入(2)编译、执行指令(3)把结果送到输出端(4)响应各种外部设备的请求器：各种暂存数据、中间结果、用户正RAM：调试的程序ROM：存放程序和用户已调试好的程序20可编程控制器的基本组成电源用来对PLC

电路供电通常使用交流220或直流24V工作电源可以提供DC5、12、24V等各种

工作电源可以为输入电路提供直流24V工作电源但PLC负载的直流电源或交流电源一般由用户提供，本身也具有一定的负载能力外部设备编程器：手持式和个人计算机EPROM写入器等21可编程控制器的基本组成输入和输出以FX1N-40MR基本单元为例R：继电器输出（有触点，带交直流负载）S：双向晶闸管输出（无触点，带交流负载）T：晶体管输出（无触点，带直流负载）22可编程控制器的基本组成１.输入结构输入共有24点，八进制编码光电

，

能力强23可编程控制器的基本组成２.输入接线接线简单，只需接入一个常开或常闭触头状态可多次使用24可编程控制器的基本组成3.输出结构输出共有16点，八进制编码如

P6页所示图输出通常对外提供一对常开触头触头可以无数次重复使用4.输出接线注意输出端电源公共端的分配2526PLC的工作方式工作方式微机：等待命令PLC：循环扫描工作周期PLC是通过一种周期工作方式来完成控制的，每个工作周期分为输入扫描程序执行输出刷新27PLC的工作方式输入扫描阶段也称为输入采样读入所有输入端的开关信号状态（闭合为“1”，断开为“0”）并逐一存入输入映像区（寄存器）PLC的工作方式器程序执行阶段组成程序的每条指令是按顺序依次存入中的，这个顺序号称为步序在程序执行时，从0步开始顺序执行程序指令执行指令时，若涉及输入或输出状态，就从输入映像区或输出映像区的某对应位读入进行逻辑运算，结果存入各元件的映像区中2829PLC的工作方式输出刷新阶段在所有的指令执行完毕后，将输出映像区中各输出端的0/1状态传送至输出锁存区，驱动微型功率继电器形成PLC的实际输出由此可见，输入输出的改变，需要经过一个工作周期换句话说，集体输入，集体输出30PLC的工作方式PLC属于串行工作，而不是并行工作PLC工作周期的长短取决于主频程序的长短指令的种类思考题：PLC控制与接触器继电器控制各有什么特点？PLC使用的元件和元件不同类型的PLC，元件有所不同FX系列产品，它

的编程元件，也就是支持该机型编程语言的软元件，按通俗叫法分别称为继电器、定时器、计数器等但它们与真实元件有很大的差别，一般称它们为“软继电器”。这些编程用的继电器，其工作线圈没有电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、没有机械磨损和电蚀等问题31PLC使用的元件和元件为区分类型，采用不同的名称和X代表输入继电器Y代表输出继电器M代表辅助继电器S代表状态继电器T代表定时器C代表计数器D代表数据寄存器等来命名32PLC使用的元件和元件输入继电器（X）八进制编码：输入为X000

～

X007，X010

～X017，X020

～X027（共24个）有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限输入继电器的状态唯一地取决于外部输入开关信号的状态，不可能受用户程序的控制，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈33PLC使用的元件和元件输出继电器（Y）八进制编码：输出为Y000

～Y007，Y010～Y017（共16个）输出继电器的线圈由程序控制输出继电器的外部输出触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用输出继电器的常开/常闭触点使用次数不限34PLC使用的元件和元件辅助继电器（M）PLC内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供编程使用它的常开/常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现采用十进制编码35PLC使用的元件和元件辅助继电器（M）1.通用辅助继电器M0～M383FX1N系列可编程控制器的通用辅助继电器为M0～M383，共384若PLC运行时电源突然中断，输出继电器和这些通用辅助继电器全部变为02．断电保持辅助继电器M384～M1535某些控制系统要求

电源中断时的状态，系统重新来电时使用断电前的状态M384～M1535可以用于这种应用，共计1152点36PLC使用的元件和元件辅助继电器（M）3．特殊辅助继电器M8000～M8255M8000～M8255特殊辅助继电器，共256点用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志设定

PLC的运行方式，或用于步进顺序控制、中断、设定计数器为加计数或减计数等37PLC使用的元件和元件辅助继电器（M）3．特殊辅助继电器M8000～M8255特殊辅助继电器分为触点利用型和线圈驱动型触点利用型由可编程控制器的系统程序驱动其线圈，在用户程序中可直接使用其触点M8000（运行监视）：当执行PLC中的用户程序时，M8000为1；当停止执行时，M8000为0。M8002（初始化脉冲）：在执行程序后，M8002输出一个时间为一个工作周期的1的脉冲。M8011～M8014分别是10ms、100ms、1s、1min的时钟脉冲线圈驱动型由程序驱动其线圈，使可编程控制器执行特定的操作驱动M8034的线圈为1，则全部输出被驱动M8032的线圈为1，则作保持用的

器全清零38PLC使用的元件和元件状态继电器（S）状态S

为S0～S999，共1000点，其中S0～S9供初始状态用。它们与步进梯形指令STL一起使用，用于顺序控制。当状态S不用于步进梯形指令时，可当作普通辅助继电器M使用39PLC使用的元件和元件定时器（T）在PLC内的定时器是根据时钟脉冲的累积形

式，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms计数器（C）后面相关节详细介绍40PLC使用的元件和元件数据寄存器（D）数据寄存器D用来

数据和参数为正、负符32

bit数据一个数据寄存器都是16bit（最号位）也可用两个数据寄存器合并起来1.通用数据寄存器D0～D127共128点，无断电保持2.断电保持数据寄存器D128～D7999共7872点，有断电保持其中D1000～D7999中的数据寄存器，可通过参数设定，以500点为单位作文件寄存器41PLC使用的元件和元件数据寄存器（D）3．特殊数据寄存器D8000～D8255共256点，用来

可编程控制器的运行状态，如电池电压、扫描时间、正在动作的状态的

等4．变址寄存器（V、Z）变址寄存器V0～V7和Z0～Z7的内容用来改变编程元件的元件号–当V0=8时，数据寄存器元件号D5V0相当于D13（5+8=13）在32位操作时，V、Z合并使用，Z为低位42PLC使用的元件和元件指针（P、I）指针（P/I）包括分支用的指针P0～P127（共128点）和中断用的指针（共15点）43第三部分：可编程控制器程序的表达方式45PLC常用的程序表达方式PLC常用的程序表达方式有四种梯形图指令逻辑功能图高级语言此外还有顺序功能图等梯形图LAD（Ladder

Diagram）梯形图是一种以图形符号及其在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是由