PLC的基本原理及组成课件

PLC的基本原理及組成第一節概述可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicCntroller)。簡稱為PLC,可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它採用可編程序的記憶體，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易於使工業控制系統形成一個整體，易於擴充其功能的原則設計。一、特點1、編程方法簡單易學2、功能強，性能價格比高3、硬體配套齊全．用戶使用方便。適應性強4、可靠性高。抗干擾能力強5、系統的設計、安裝、調試工作量少6、維修工作量小，維修方便7、體積小，能耗低

二、分類1、按規模分<64點，程式

<1KB，小型機<512點，程式

<4KB，中型機<1024點，程式

>8KB，大型機2、按結構分超小型集中式、模組組合式3、按安裝形式分內置、外置式三、可編程序控制器的應用領域1.數字量邏輯控制2.運動控制3.閉環過程控制4.數據處理5.通信聯網可編程序控制器的發展趨勢1．向高性能，高速度、大容量發展

2．大力發展微型可編程序控制器

3.大力開發智慧型I／O模組和分佈式I／O子系統

4．基於個人電腦的編程軟體取代掌上型編程器

5．可編程序控制器編程語言的標準化

6．可編程序控制器通信的易用化和“傻瓜化”

7．可編程序控制器的軟體化與Pc化

8．組態軟體引發的編程革命

9．可編程序控制器與現場匯流排相結合第二節、PLC硬體系統組成外部設備現場用戶輸出設備微處理器（CPU）運算器控制器輸出部件輸入部件系統存儲器用戶存儲器I/O擴展接口通訊及編程接口編程設備電腦印表機等感測器按鈕、開關現場信號電磁閥中間繼電器執行器現場用戶輸入設備擴展設備擴展單元通訊模組功能模組電源變換器～110V/220V市電PLC基本單元PLC系統結構示意圖FX系列PLC的硬體配置圖FX系列PLC的網路通信能力PLC控制程式（軟體編程實現）PLC控制系統1、中央處理器（CPU）CPU按照其系統程式所賦予的功能，完成以下任務：（1）接收編程器或上位機鍵入的用戶程式和數據，存入隨機記憶體RAM中；（2）用掃描的方式接收現場輸入設備的狀態或數據，並存入輸入狀態表或數據寄存器中；（3）診斷電源、PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等；（4）PLC進入運行狀態後，從記憶體中逐條讀取用戶程式，經過指令解釋後，按指令規定的任務產生相應的控制信號，去接通或斷開相關的控制電路，分時、分管道地去執行數據的存取、傳送、組合、比較和變換等操作，完成用戶程式中規定的邏輯運算或算術運算等任務；（5）根據運算結果，更新有關標誌位的狀態和輸出寄存器表的內容，再由輸出狀態表的位狀態或數據寄存器的有關內容，實現輸出控制、列印或數據通訊等功能；（6）CPU除順序執行程式以外，還能接收輸入輸出介面發來的中斷請求，並進行中斷處理，中斷處理完後，再返回原址繼續執行。2、記憶體

包括RAM和ROM3、輸入/輸出模組輸入/輸出（簡稱I/O）模組是現場輸入設備（如限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關等）、輸出設備（如驅動電磁閥、接觸器、電機等）或其他外部設備之間的連接部件。

輸入/輸出模組包括：開關量輸入/輸出模組；模擬量輸入/輸出模組。（1）開關量輸入模組的基本原理開關量輸入模組的作用是接收現場的開關信號，並將輸入的高電平信號轉換為PLC內部所需要的低電平信號。開關量輸入模組根據使用的電源不同，分為直流輸入模組、交流輸入模組和交直流輸入模組三種。

直流輸入模組的原理電路交流輸入模組的原理

（2）開關量輸出模組的基本原理開關量輸出模組的作用是將PLC的輸出信號傳送給外部負載（即用戶輸出設備），並將PLC內部的低電平信號轉換為外部所需電平，以滿足不同負載的需要。負載使用的電源（用戶電源）直流輸出模組交流輸出模組交直流輸出模組輸出開關器件的種類電晶體輸出方式可控矽輸出方式繼電器輸出方式（3）模擬量輸入模組的基本原理模擬量輸入模組就是用來將模擬信號轉換成PLC能夠接收的數字信號。模擬量輸入模組的主要功能就是進行模擬量到數字量的轉換。這種模擬量可以是緩慢變化的溫度或電壓(電流)信號。選擇使用模擬量輸入模組時，主要應考慮如下幾個技術要求：輸入量類型：電壓，電流；輸入量程：常見為0~10V(4~20mA)輸入極性：如0~10V，土5v；輸入通路數：常見有單路、8路和16路；轉換精度：決定於A/D轉換晶片規格，如8位、10位和12位；轉換速度：常見有10~100μs。一、工作方式——

週期迴圈掃描二、工作過程——自診斷、輸入採樣、程式掃描、輸出刷新幾個外階段。三、掃描週期

T=自檢時間+讀入一點時間×輸入點數+程式步數×運算速度+輸出一點時間×輸出點數。三工作原理PLC的工作過程示意圖一、型號及意義特殊品種輸出形式單元類型I/O總點數系列序號D—DC電源A1—AC電源H—大電流輸出擴展模組V—立式端子排的擴展模組C—接插口輸入輸出方式F—輸入濾波器1ms擴展模組L—TTL輸入擴展模組S—獨立端子（無公共端）擴展模組R—繼電器輸出T—電晶體輸出S—晶閘管輸出M—基本單元E—輸入輸出混合擴展單元及擴展模組EX—輸入專用擴展模組EY—輸出專用擴展模組16~256點0、2、ON、2C、2N型號的命名方式第二節PLC的組成一、型號及意義I/O點數：16～256點單元類型M——表示基本單元E——表示擴展單元及擴展模組EX——擴展輸入單元EY——擴展輸出單元一、型號及意義型號變化DS——24VDC，世界型ES——世界型（電晶體型為漏輸出）ESS——世界型（電晶體型為源輸出）輸出形式R——繼電器輸出T——電晶體輸出S——晶閘管輸出微處理器（CPU）接收並存儲用戶程式和數據；診斷電源、PLC工作狀態及編程的語法錯誤；接收輸入信號，送入數據寄存器並保存；運行時順序讀取、解釋、執行用戶程式，完成用戶程式的各種操作；將用戶程式的執行結果送至輸出端。

二、PLC硬體系統組成系統記憶體——系統程式記憶體+系統數據記憶體存放系統工作程式（監控程序）；存放模組化應用功能副程式；存放命令解釋程式；存放功能副程式的調用管理程式；存放存儲系統參數。二、PLC硬體系統組成用戶記憶體——RAM/EPROM/EEPROM存放用戶工作程式；存放工作數據。二、PLC硬體系統組成輸入單元——帶光電隔離電路多種輔助電源類型：AC電源DC24V輸入

DC電源DC24V輸入

DC電源DC12V輸入接收開關量及數字量信號（數字量輸入單元）；接收模擬量信號（模擬量輸入單元）；接收按鈕或開關命令（數字量輸入單元）；接收感測器輸出信號。輸出單元——帶光電隔離器及濾波器多種輸出方式：電晶體晶閘管繼電器驅動直流負載（電晶體輸出單元）；驅動非頻繁動作的交/直流負載（繼電器輸出單元）；驅動頻繁動作的交/直流負載（晶閘管輸出單元）。通訊及編程介面——採用RS-485或RS-422串行匯流排連接專用編程器（FX-20P、FX-10P）；連接個人電腦（PC），實現編程及線上監控；連接工控機，實現編程及線上監控；連接網路設備（如數據機），實現遠程通訊；連接印表機等電腦外設。二、PLC硬體系統組成I/O擴展介面——採用並行通訊方式擴展I/O模組；擴展位置控制模組（如F2-30GM）；擴展通訊模組（如FX-232AW等）；擴展模擬量控制模組（如FX-2DA、FX-4AD等）。第六章PLC應用程式系統監控程序

運行管理

生成用戶元件系統內部自檢管理程式

解釋程式標準程式模組、系統調用用戶程式自動化系統控制程式數據表格軟體系統PLC軟體系統組成:第六章PLC應用程式第一節編程概述1、梯形圖語言(LAD)

組成：由觸點、線圈和用方框表示的功能塊。特點：1）沿用繼電器這一名稱，但不是真實繼電器，而是軟體中編程元件。2）假想的“能流”(PowerFlow)，從左向右流動。3）邏輯解算，從左至右，從上至下。4）線圈放在最右邊，觸點可無限次使用。2、指令語句表（STL）是為IECll31—3標準創建的一種專用的高級編程語言。與梯形圖相比，它能實現複雜的數學運算，編寫的程式非常簡潔和緊湊。一種與微機的組合語言中的指令相似的助記符運算式。3、功能流程圖(FBD)類似電腦的稱序框圖4、邏輯方程式或布爾代數式輸出或中間變數的邏輯運算式。輸入繼電器（X）在PLC內部，與輸入端子相連的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，採用八進制編號，用無數個常開和常閉觸點。輸入繼電器不能用程式驅動。二、編程元素（邏輯元件）輸出繼電器（Y）輸出繼電器採用八進制編號，有內部觸點和外部輸出觸點（繼電器觸點、雙向可控矽、電晶體等輸出元件）之分，由程式驅動。在PLC內部，外部輸出觸點與輸出端子相連，向外部負載輸出信號，且一個輸出繼電器只有一個常開型外部輸出觸點。輸出繼電器有無數個內部常開和常閉觸點，編程時可隨意使用。二、編程元素（邏輯元件）輔助繼電器（M）由內部軟元件的觸點驅動,常開和常閉觸點使用次數不限，但不能直接驅動外部負載,採用十進位編號。通用輔助繼電器M0～M499（500點）掉電保持輔助繼電器M500～M1023（524點）特殊輔助繼電器M8000～M8255（256點）只能利用其觸點的特殊輔助繼電器可驅動線圈的特殊輔助繼電器通用輔助繼電器與掉電保持用輔助繼電器的比例，可通過外設設定參數進行調整。二、編程元素（邏輯元件）只能利用其觸點的特殊輔助繼電器M8000：運行監控用，PLC運行時M8000接通。M8002：僅在運行開始瞬間接通的初始脈衝特殊輔助繼電器。M8012：產生100ms時鐘脈衝的特殊輔助繼電器。可驅動線圈的特殊輔助繼電器M8030：鋰電池電壓指示燈特殊繼電器。M8033：PLC停止時輸出保持特殊輔助繼電器。M8034：禁止全部輸出特殊輔助繼電器。M8039：定時掃描特殊輔助繼電器。狀態（S）狀態是對工序步進型控制進行簡易編程的內部軟元件，採用十進位編號。與步進指令STL配合使用；狀態有無數個常開觸點與常閉觸點，編程時可隨意使用；狀態不用於步進階梯指令時，可作輔助繼電器使用。狀態同樣有通用狀態和掉電保持用狀態，其比例分配可由外設設定。二、編程元素（邏輯元件）狀態（S）狀態有五種類型：初始狀態S0～S9共10點回零狀態S10～S19共10點通用狀態S20～S499共480點保持狀態S500～S899共400點報警用狀態S900～S999共100點

二、編程元素（邏輯元件）定時器（T）定時器實際是內部脈衝計數器，可對內部1ms、10ms和100ms時鐘脈衝進行加計數，當達到用戶設定值時，觸點動作。定時器可以用用戶程式記憶體內的常數k或H作為設定值，也可以用數據寄存器D的內容作為設定值。普通定時器（T0～T245）100ms定時器T0～T199共200點，設定範圍0.1～3276.7s；10ms定時器T200～T245共46點，設定範圍0.01～327.67s。積算定時器（T246～T255）1ms定時器T246～T249共4點，設定範圍0.001～32.767s；100ms定時器T250～T255共6點，設定範圍為0.1～3276.7s。二、編程元素（邏輯元件）加法計數器設定值K、H或D觸點動作TxTx時鐘脈衝驅動T10K123X0T10Y1相等比較器普通定時器的工作原理T10T250設定值K計數器1100ms時鐘脈衝X2X1觸點動作Tx相等比較器積算定時器的工作原理RSTT250K345X1X2T250Y1T250計數器（C）

計數器可分為通用計數器和高速計數器。16位通用加計數器，C0～C199共200點，設定值：1～32767。設定值K0與K1含義相同，即在第一次計數時，其輸出觸點動作。32位通用加/減計數器，C200～C234共135點，設定值：-2147483648～+2147483647。高速計數器C235～C255共21點，共用PLC上6個高速計數器輸入（X000～X005）。高速計數器按中斷原則運行。二、編程元素（邏輯元件）16位加計數器通用型：C0~C99共100點斷電保持型：C100~C199共100點16位計數器工作過程示意圖32位雙向計數器有兩