1、一、學習要求一、學習要求1 1、重點掌握、重點掌握PLCPLC控制的工作原控制的工作原理，即它工作的三個階段。理，即它工作的三個階段。2 2、了解可編程序控制器的編程、了解可編程序控制器的編程語言。語言。3 3、了解可編程控制器的分類和、了解可編程控制器的分類和特點。特點。 名詞解釋：名詞解釋：1、軟元件：、軟元件：即為即為C、T、M六個繼電器。它們是存儲單元與程六個繼電器。它們是存儲單元與程序結合的產物，不是物理型的繼電器，但具有物理型序結合的產物，不是物理型的繼電器，但具有物理型繼電器的功能。所以稱為軟元件。繼電器的功能。所以稱為軟元件。2、軟元件映像寄存器：、軟元件映像寄存器：存放各類軟

2、元件狀態數據的存儲單元存放各類軟元件狀態數據的存儲單元3、輸入輸出映像寄存器：、輸入輸出映像寄存器：在在PLC的存儲器里，專門存放的存儲器里，專門存放X、Y狀態數據的地方，狀態數據的地方，叫叫I/O映像區。其中存放輸入狀態數據的數據映像區，映像區。其中存放輸入狀態數據的數據映像區，稱為輸入映像寄存器，存放輸出狀態數據映像區，稱稱為輸入映像寄存器，存放輸出狀態數據映像區，稱為輸出映像寄存器。為輸出映像寄存器。二、講解內容二、講解內容：第一部分：第一部分：PLCPLC的工作原理的工作原理可編程序控制器雖然是繼電控制器基礎可編程序控制器雖然是繼電控制器基礎上發展起來的，但是在工作原理有很大上發展起來

3、的，但是在工作原理有很大的區別。下面，我們以一臺電動機單向的區別。下面，我們以一臺電動機單向起停電路來比較兩種系統的工作過程。起停電路來比較兩種系統的工作過程。1、繼電器控制過程、繼電器控制過程：按下啟動按鈕按下啟動按鈕SB1，電流流經，電流流經SB2SB1KM，KM線圈得電，其其外部線圈得電，其其外部觸點閉合令電機啟動。其與觸點閉合令電機啟動。其與SB1并聯的輔并聯的輔助觸點也閉合，自鎖。助觸點也閉合，自鎖。KM閉合后將電動閉合后將電動機電源接通，電動機啟動工作。機電源接通，電動機啟動工作。 2 2、PLCPLC的控制過程的控制過程先把按鈕和先把按鈕和KM接到輸入和輸出端。接到輸入和輸出端。

4、接通接通PLC的輸入電源后，的輸入電源后，PLC就開始工作了，就開始工作了，它的工作分為兩大部分：它的工作分為兩大部分：（1）自診斷及通訊響應過程）自診斷及通訊響應過程:對電源、存儲器、鋰電池檢查對電源、存儲器、鋰電池檢查有沒有正確執行監視、定時等內部固定程序。有沒有正確執行監視、定時等內部固定程序。如果自診斷正常，繼續檢查編程器有沒有什么如果自診斷正常，繼續檢查編程器有沒有什么通訊要求，如果有，就會處理通訊要求。通訊要求，如果有，就會處理通訊要求。如：執行程序傳送、打印要求。如：執行程序傳送、打印要求。（2）用戶程序執行過程：）用戶程序執行過程：1 1）先檢測）先檢測PLCPLC所有輸入繼電

5、器觸點的狀所有輸入繼電器觸點的狀態，并將它們存放在輸入映像寄存器中。態，并將它們存放在輸入映像寄存器中。如：按下如：按下SB1SB1，只有，只有X0X0的常開閉合，常閉的常開閉合，常閉斷開。其余斷開。其余2323個輸入繼電器沒有啟動，個輸入繼電器沒有啟動，其觸點靜態狀態。這些觸點狀態被存儲其觸點靜態狀態。這些觸點狀態被存儲到輸入映像寄存器里，分別存儲為到輸入映像寄存器里，分別存儲為1 1和和0 0。閉合觸點存閉合觸點存1 1，斷開觸點存，斷開觸點存0 0。2 2）接著）接著PLCPLC依照用戶程序從輸入映像寄存器里將依照用戶程序從輸入映像寄存器里將輸入數據讀出，從第輸入數據讀出，從第0 0步開

6、始順序運算，每行運算步開始順序運算，每行運算的結果都寫入對應的軟元件寄存器（的結果都寫入對應的軟元件寄存器（Y Y、M M、S S、T T中。中。如：如：PLCPLC根據輸入映像寄存器里存儲的根據輸入映像寄存器里存儲的X0X0、X1X1的狀的狀態數據，依照上面程序進行邏輯運算，經運算得態數據，依照上面程序進行邏輯運算，經運算得知知Y0Y0為為1 1。然后把這個。然后把這個1 1送到輸出元件寄存器里存送到輸出元件寄存器里存儲起來。儲起來。3 3）最后）最后PLCPLC根據輸出映像存儲器的數據傳送輸出根據輸出映像存儲器的數據傳送輸出鎖存器，然后由鎖存器通過輸出電路使輸出外部鎖存器，然后由鎖存器通過

7、輸出電路使輸出外部接點閉合，驅動被控負載。接點閉合，驅動被控負載。Y0Y0在輸出回路中的外部觸點閉合，在輸出回路中的外部觸點閉合， KMKM線圈得電，線圈得電，電動機啟動。電動機啟動。 1）繼電器控制器是在按鈕閉合后，給繼電器線繼電器控制器是在按鈕閉合后，給繼電器線圈直接加上電壓讓繼電器獲電吸合；而圈直接加上電壓讓繼電器獲電吸合；而PLCPLC是接是接受到按鈕動作的信號進行邏輯運算，再使接在受到按鈕動作的信號進行邏輯運算，再使接在輸出回路中的隔離觸點閉合，使外部輸出電源輸出回路中的隔離觸點閉合，使外部輸出電源接通和接觸器獲電。接通和接觸器獲電。 2 2）PLCPLC要完成電路控制，必須需要讀開

8、關狀態要完成電路控制，必須需要讀開關狀態（輸入采樣階段）、邏輯運算（程序執行階（輸入采樣階段）、邏輯運算（程序執行階段）、輸出運算結果（輸出刷新階段）三個時段）、輸出運算結果（輸出刷新階段）三個時間段，工作順序是從前到后。間段，工作順序是從前到后。 這三個階段也稱為輸入處理、程序處理、輸出這三個階段也稱為輸入處理、程序處理、輸出處理階段。處理階段。 PLC的這種按時間段順序工作的方式叫掃描方式。的這種按時間段順序工作的方式叫掃描方式。 忽略忽略自診斷時間和通訊響應時間，自診斷時間和通訊響應時間，完成這三個階完成這三個階段所用的時間叫掃描周期。段所用的時間叫掃描周期。 也就是從輸入到輸出（也就是

9、從輸入到輸出（END）整個執行時間叫掃）整個執行時間叫掃描周期。描周期。 小型小型PLCPLC的掃描周期一般為十幾秒到幾十毫秒，在的掃描周期一般為十幾秒到幾十毫秒，在100MS100MS之內。之內。 注意：掃描周期不是一個確定的值，取決于注意：掃描周期不是一個確定的值，取決于PLCPLC掃掃描速度、用戶程序的長短及描速度、用戶程序的長短及I/OI/O點數的多少點數的多少。（3）PLC一個周期工作過程的特點：一個周期工作過程的特點：1）輸入采樣階段特點）輸入采樣階段特點在一個掃描周期沒有進行完畢時，即使輸入在一個掃描周期沒有進行完畢時，即使輸入狀態發生變化，輸入映像寄存器的數據也狀態發生變化，輸

10、入映像寄存器的數據也不會改變，直到下一掃描周期開始，才讀不會改變，直到下一掃描周期開始，才讀入這一變化。入這一變化。如圖：如圖：PLCPLC運行后，按下啟動按鈕，則運行后，按下啟動按鈕，則X1=1X1=1，X2=1 X2=1 ，這個狀態也就被記入了輸入映像寄，這個狀態也就被記入了輸入映像寄存器。如果在本掃描周期還沒有完成時斷存器。如果在本掃描周期還沒有完成時斷開了開了X2X2，PLCPLC不存儲不存儲X2=0X2=0的數據，映像寄存的數據，映像寄存器中仍然是器中仍然是X2=1X2=1。 2 2）程序處理（程序執行）階段特點）程序處理（程序執行）階段特點： 各元件（各元件（X X除外）映像寄存器

11、的數據，是除外）映像寄存器的數據，是隨程序的執行不斷變化的。隨程序的執行不斷變化的。 前面的邏輯結果影響后面的運算，后面前面的邏輯結果影響后面的運算，后面的運算結果不影響前面的邏輯關系。的運算結果不影響前面的邏輯關系。3 3）輸出處理（輸出刷新）階段）輸出處理（輸出刷新）階段 特點：在這個階段，特點：在這個階段，PLCPLC只按照輸出映像存只按照輸出映像存儲器（而不是按照其它元件寄存器中）的數儲器（而不是按照其它元件寄存器中）的數據，刷新輸出鎖存器。據，刷新輸出鎖存器。 （二） PLC的幾種編程語言l 不采用微機的編程語言，采用梯形不采用微機的編程語言，采用梯形圖語言、指令助記符語言、控制系統

12、流圖語言、指令助記符語言、控制系統流程圖語言等。其中程圖語言等。其中梯形圖、指令助記梯形圖、指令助記符語言最為常用。符語言最為常用。l PLCPLC的設計和生產至今尚無國際統一標的設計和生產至今尚無國際統一標準，不同廠家所用語言和符號也不盡相準，不同廠家所用語言和符號也不盡相同。但它們的梯形圖語言的基本結構和同。但它們的梯形圖語言的基本結構和功能是功能是大同小異大同小異的。的。 （1 1）梯形圖語言（指令表）梯形圖語言（指令表） 梯形圖是梯形圖是在原繼電器在原繼電器接觸器控制系統的繼電器梯形接觸器控制系統的繼電器梯形圖基礎上演變而來的圖基礎上演變而來的一種圖形語言一種圖形語言。 常開觸點常開觸

13、點 ： 常閉觸點：常閉觸點： 線圈：線圈： 不是物理實體，而是不是物理實體，而是“軟繼軟繼電器電器”。是電子元件構成的通斷電路。是電子元件構成的通斷電路。電路狀態為電路狀態為“1”時，表示這個繼電器線圈接通，其常開時，表示這個繼電器線圈接通，其常開觸點閉合、常閉觸點斷開；狀態為觸點閉合、常閉觸點斷開；狀態為“0”時，表示繼電器線時，表示繼電器線圈不通，其常開、常閉觸點保持靜態態。圈不通，其常開、常閉觸點保持靜態態。 （2 2）指令助記符語言）指令助記符語言助記符語言類似于計算機匯編語言助記符語言類似于計算機匯編語言，用一些用一些簡潔的文字符號表達簡潔的文字符號表達PLCPLC的各種指令。如：的

14、各種指令。如：ANDAND表示常開觸點的串聯。同一廠家的表示常開觸點的串聯。同一廠家的PLCPLC產產品，其助記符語言與梯形圖語言是相互對應品，其助記符語言與梯形圖語言是相互對應的，可互相轉換。的，可互相轉換。助記符語言常用于手持編程器中，助記符語言常用于手持編程器中，梯形圖語言則多用于計算機編程環境中。梯形圖語言則多用于計算機編程環境中。 第二部分：第二部分：plcplc的性能指標和分類的性能指標和分類 l（1 1）可編程控制器性能指標）可編程控制器性能指標l硬件指標硬件指標：主要指主要指PLC對外部條件的要求指標，對外部條件的要求指標，及自身的物理指標。如：溫度、濕度、電源、及自身的物理指

15、標。如：溫度、濕度、電源、耐壓、防震、尺寸、重量等耐壓、防震、尺寸、重量等l為了能使為了能使PLCPLC在環境比較惡劣的工業生產現場中在環境比較惡劣的工業生產現場中長期穩定可靠地運行，許多國家都制定了嚴格長期穩定可靠地運行，許多國家都制定了嚴格的標準。的標準。l軟件指標軟件指標：包括包括PLC的運行方式、運行速度、的運行方式、運行速度、存儲器容量、元件種類和數量、指令類型等。存儲器容量、元件種類和數量、指令類型等。軟件指標反映了軟件指標反映了PLC的運算規模和控制能力。的運算規模和控制能力。 （2 2）可編程控制器的分類：）可編程控制器的分類： l按輸入點數分有：小型按輸入點數分有：小型（I/

16、O總點數總點數在在128點以內包括點以內包括128）、中型、中型（I/O總總點數大于點數大于128點小于點小于1024點）點）、大型、大型（超過（超過1024點）點）三類三類l按按PLC的結構分類：單元式、模塊的結構分類：單元式、模塊式、疊裝式。式、疊裝式。1 1）單元式的結構和特點：）單元式的結構和特點： l結構結構：將：將CPUCPU、存儲器、接口電路等都、存儲器、接口電路等都裝入一個機殼里，構成一個整體。裝入一個機殼里，構成一個整體。l特點特點：整機體積小、成本低，安裝方便。：整機體積小、成本低，安裝方便。單元式結構的單元式結構的PLCPLC可以直接安裝在機床可以直接安裝在機床和控制柜里

17、。和控制柜里。2 2）模塊式的結構和特點：）模塊式的結構和特點：l結構：結構：l把把CPUCPU、電源、電源、I/OI/O做成獨立封裝的模塊，做成獨立封裝的模塊，插在一塊基板上。用于插在一塊基板上。用于I/OI/O點數較多的大點數較多的大規模的綜合控制系統規模的綜合控制系統。l特點：特點：lCPUCPU等部件均是插在基板上獨立的模塊，等部件均是插在基板上獨立的模塊，故配置靈活但不很緊湊故配置靈活但不很緊湊。 3) 3) 疊裝式的結構和特點：疊裝式的結構和特點：l結構結構：它不僅在結構上采用把：它不僅在結構上采用把CPUCPU等等部件做成獨立模塊的方式，而且安部件做成獨立模塊的方式，而且安裝不用

18、基板，各個模塊可以進行一裝不用基板，各個模塊可以進行一層層地疊裝，通過機架和總線連接層層地疊裝，通過機架和總線連接而成。而成。l特點特點：結構緊湊、模塊配置靈活。：結構緊湊、模塊配置靈活。 三、小結三、小結l 四、作業四、作業l1 1、問答、問答: : l1 1）PLCPLC的輸入處理、程序處理、輸出處理階段各有什么特的輸入處理、程序處理、輸出處理階段各有什么特點？點？l2 2）什么是）什么是PLCPLC的掃描周期？它的長短與什么有關？的掃描周期？它的長短與什么有關？l3 3）PLCPLC的大、中、小型怎樣確定的？的大、中、小型怎樣確定的？l2 2、判斷題：、判斷題：l1 1）PLCPLC的一個掃描周期包括輸入處理、程序處理、輸出處的一個掃描周期包括輸入處理、程序處理、輸出處理階段理階段 l2 2）PLCPLC的一個掃描周期包括輸入采樣、程序執行、輸出刷的一個掃描周期包括輸入采樣、程序執行、輸出刷新階段新階段 l3 3）PLCPLC的掃描周期是一個常數的掃描周期是一個常數 l4 4）在一個掃描周期里，輸