1、 PLCPLC技術培訓技術培訓主講人主講人：藺瑞斌藺瑞斌 z z手機手機：1524720811615247208116 傳真傳真：0472-69780550472-6978055 職稱：高級工程師職稱：高級工程師 電話電話：0472-69780690472-6978069 講課內容介紹講課內容介紹第一部分：第一部分：PLCPLC知識及工作原理知識及工作原理 第三部分：具體介紹幾種第三部分：具體介紹幾種PLCPLC 西門子：西門子：S7-300/400S7-300/400 施耐德：施耐德：QuantumQuantum系列系列 第二部分：第二部分：PLCPLC故障查找方法故障查找方法 基本內容：基

2、本內容： PLCPLC簡介、基本功能、特點、應用范圍、工作方式。簡介、基本功能、特點、應用范圍、工作方式。難點：難點： 工作方式、掃描時間。工作方式、掃描時間。 重點：重點： 定義、基本功能、工作方式。定義、基本功能、工作方式。第一部分：第一部分：PLC知識及工作原理知識及工作原理第一節第一節 PLCPLC基礎知識基礎知識一、一、 PLCPLC的產生與歷史的產生與歷史二、二、 可編程控制器的定義可編程控制器的定義三、三、 PLCPLC的現狀及發展趨勢的現狀及發展趨勢四、四、PLCPLC的特點的特點五五 、PLCPLC的基本功能的基本功能六、六、 PLCPLC與其他工業控制系統的比較與其他工業控

3、制系統的比較n世界上第一臺世界上第一臺PLCPLC 19691969年由美國數字設備公司（年由美國數字設備公司（DECDEC）根據美國通用汽車根據美國通用汽車公司（公司（GEGE）的要求研制成功的要求研制成功。 n背景：背景： 19681968年美國通用汽車公司（年美國通用汽車公司（GEGE），），為了適應汽車型號為了適應汽車型號的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現小批量、多的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現小批量、多品種生產，希望能有一種新型工業控制器，它能做到盡可品種生產，希望能有一種新型工業控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換電器控制系統及接線，以降低成本，能減少重新設計和

4、更換電器控制系統及接線，以降低成本，縮短周期?？s短周期。 n 設計思想：設計思想： 吸取繼電器和計算機兩者的優點吸取繼電器和計算機兩者的優點 繼電器控制系統體積大、可靠性低、接線復雜、不易更繼電器控制系統體積大、可靠性低、接線復雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產工藝變化的適應性差，改、查找和排除故障困難，對生產工藝變化的適應性差，但但簡單易懂、價格便宜；簡單易懂、價格便宜； 計算機計算機功能強大、靈活（可編程）、通用性好功能強大、靈活（可編程）、通用性好，但編程，但編程困難；困難； 采用面向控制過程、面向問題的采用面向控制過程、面向問題的“自然語言自然語言”進行編程，進行編程，使不熟悉計

5、算機的人也能很快掌握使用。（梯形圖）使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。（梯形圖）w 案例案例： 達拉特發電廠達拉特發電廠#1#1#4#4機，以前鍋爐控制系統是采用繼電機，以前鍋爐控制系統是采用繼電器控制的，控制柜多，體積大，接線復雜，不易更改，尤其器控制的，控制柜多，體積大，接線復雜，不易更改，尤其是排除故障困難。后來經過改造，將其整合到是排除故障困難。后來經過改造，將其整合到DCSDCS控制系統控制系統里，體積變小，接線簡單，易于更改，一般的故障，可以通里，體積變小，接線簡單，易于更改，一般的故障，可以通過過DCSDCS系統的故障自診斷功能找到故障原因。系統的故障自診斷功能找到故障原因。w

6、 7070年代初期：年代初期： 僅有邏輯運算、定時、計數等順序控制功能，僅有邏輯運算、定時、計數等順序控制功能，只是用來取代傳統的繼電器控制只是用來取代傳統的繼電器控制, ,通常稱為可編程邏輯控制通常稱為可編程邏輯控制器（器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller）7070年代中期：年代中期： 微處理器技術應用到微處理器技術應用到PLCPLC中，使中，使PLCPLC不僅具有不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術運算、數據傳送和數據處理等邏輯控制功能，還增加了算術運算、數據傳送和數據處理等功能功能 8080年代以后：年代以

7、后：隨著大規模、超大規模集成電路等微電子技術隨著大規模、超大規模集成電路等微電子技術的迅速發展，的迅速發展，1616位和位和3232位微處理器應用于位微處理器應用于PLCPLC中，使中，使PLCPLC得到得到迅速發展。迅速發展。PLCPLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯網、數據處理和圖象顯示等功能。具有通信和聯網、數據處理和圖象顯示等功能。n近年來近年來PLCPLC發展迅速發展迅速 PLCPLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性

8、能價格集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價格比高、高可靠性的特點，已成為自動化工程的核心設備。比高、高可靠性的特點，已成為自動化工程的核心設備。 PLCPLC成為具備計算機功能的一種通用工業控制裝置，其使成為具備計算機功能的一種通用工業控制裝置，其使用量高居首位。用量高居首位。 PLCPLC成為現代工業自動化的三大技術支柱（成為現代工業自動化的三大技術支柱（PLCPLC、機器、機器人、人、CAD/CAMCAD/CAM）之一。之一。n定義：定義： 國際電工委員會（國際電工委員會（IECIEC）于于19871987年頒布了可編程控制器年頒布了可編程控制器標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定

9、義如下：標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下： “ “可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為可編程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。它采用可編程序的存儲器，用來在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，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，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業系統

10、聯成一個整體，易于擴充其圍設備，都應按易于與工業系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計功能的原則設計”。二、二、 可編程控制器的定義可編程控制器的定義三、三、 PLCPLC的現狀及發展趨勢的現狀及發展趨勢 19691969年美國數據設備公司（年美國數據設備公司（DECDEC）研制了第一臺）研制了第一臺PLCPLC，從此從此PLCPLC發展迅猛。發展迅猛。 我國改革開放后，美國我國改革開放后，美國ABAB、GEGE、MODICONMODICON、TITI，日本，日本OMRONOMRON、三菱、富士，德國西門子等廠家的產品不斷進入、三菱、富士，德國西門子等廠家的產品不斷進入我國，并在各行各業的

11、工控系統中占據重要地位。我國，并在各行各業的工控系統中占據重要地位。nPLCPLC三大流派三大流派w歐洲：歐洲：德國的西門子德國的西門子(SIEMENS)(SIEMENS)、AEGAEG及法國的及法國的T TE E公司公司w美國：美國：A-A-B B（Allen-BradlyAllen-Bradly）( (其產品約占美國其產品約占美國PLCPLC市場市場5050的份額。的份額。w) )、GEGE（GeneralGeneral Electric Electric）、莫迪康、莫迪康(MODICON)(MODICON)公司、德州儀器公司、德州儀器(T1)(T1)公司、公司、 歌德歌德(Gould)(

12、Gould)公司、西屋公司公司、西屋公司 w日本：日本：三菱電機（三菱電機（Mitsubishi ElectricMitsubishi Electric）、）、 歐姆龍（歐姆龍（OMRONOMRON）、）、 FUJI FUJI （日本主要發展中小型日本主要發展中小型PLCPLC，在世界小型在世界小型PLCPLC市場上，市場上， 日日本產品約占有本產品約占有7070的份額。在中國，的份額。在中國，OMRONOMRON產品的銷量居首位。）產品的銷量居首位。） w目前國內市場還有韓國、臺灣等目前國內市場還有韓國、臺灣等PLCPLC產品產品；現在市場上出現了系列現在市場上出現了系列化的國產化的國產PL

13、CPLC，其價格相對低廉，性價比較高。，其價格相對低廉，性價比較高。西門子西門子PLCPLC外形圖外形圖S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLCAB PLC外形圖外形圖MicroLogix系系列列PLCSLC-500系列系列PLCPLC-5系統系統PLCControlLogix系列系列PLCCompactLogix系列系列PLCFlexLogix系列系列PLC施耐德施耐德 PLC外形圖外形圖Twido系系列列PLCAtrium系列系列PLCPremium系統系統PLCQuantum系列系列PLCM340系列系列PLCQ系列系列PLCFX2N系列系列PLCF

14、X1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC歐姆龍歐姆龍PLCPLC外形圖外形圖C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLCPLCPLC的國內外狀況的國內外狀況 19741974年我國開始仿制美國的第二代年我國開始仿制美國的第二代PLCPLC產品，但因元器件產品，但因元器件質量和技術問題等原因未能推廣。直到質量和技術問題等原因未能推廣。直到19771977年，我國才研制年，我國才研制出第一臺具有實用價值的出第一臺具有實用價值的PLCPLC，并開始批量生產和應用于工業，并開始批量生產和應用于工業過程的控制。過程的控制。 主要廠家有：北京和利時，科迪納，張前蘇。洛陽易達，主要廠家有：

15、北京和利時，科迪納，張前蘇。洛陽易達，無錫信捷，南京嘉華，蘭州全志，廣州科賽恩，中山智達，無錫信捷，南京嘉華，蘭州全志，廣州科賽恩，中山智達，恒日等。恒日等。w （1 1）向高速度、大存儲容量方向發展）向高速度、大存儲容量方向發展 （CPUCPU處理速度處理速度nSnS級；內存級；內存2 2M M字節）字節）w（2 2）向多品種方向發展和提高可靠性）向多品種方向發展和提高可靠性 （超大型和超小型）（超大型和超小型）w（3 3）產品更加規范化、標準化）產品更加規范化、標準化（硬件、軟件兼容的（硬件、軟件兼容的PLCPLC）w（4 4）分散型、智能型、與現場總線兼容的）分散型、智能型、與現場總線兼

16、容的I I0 0w（5 5）加強聯網和通信的能力）加強聯網和通信的能力w（6 6）控制的開放和模塊化的體系結構）控制的開放和模塊化的體系結構OMACOMAC（openopen Modular Modular Architecture for ControlArchitecture for Control）PLCPLC的發展趨勢的發展趨勢不同不同PLCPLC品牌之間的通訊品牌之間的通訊 在我們國內市場上，主要的在我們國內市場上，主要的PLCPLC品牌有：西門子、品牌有：西門子、ABAB、施耐、施耐德、德、GEGE、歐姆龍、三菱等，其中在西門子、歐姆龍、三菱等，其中在西門子PLCPLC內部，常用內

17、部，常用ProfibusProfibus DP DP進行通訊進行通訊 ；在；在AB PLCAB PLC內部，常用內部，常用ControlNetControlNet進進行通訊；在施耐德行通訊；在施耐德ModiconModicon Quantum PLC Quantum PLC內部，常用內部，常用ModbusModbus PlusPlus。其實在每一種。其實在每一種PLCPLC內部，都有以太網通訊，用于內部，都有以太網通訊，用于PLCPLC與上與上位機進行通訊，距離遠的話，需要經過光纖轉換。位機進行通訊，距離遠的話，需要經過光纖轉換。 但是，如果是不同品牌的但是，如果是不同品牌的PLCPLC，需要

18、用，需要用ModbusModbus通訊，做成主通訊，做成主從站通訊方式。從站通訊方式。PLCPLC授權授權定義：授權是組織運作的關鍵，它是以人為對象，將完成某項定義：授權是組織運作的關鍵，它是以人為對象，將完成某項工作所必須的權力授給部屬人員。即主管將處理用人、用錢、工作所必須的權力授給部屬人員。即主管將處理用人、用錢、做事、交涉、協調等決策權移轉給部屬，不只授予權力，且還做事、交涉、協調等決策權移轉給部屬，不只授予權力，且還托付完成該項工作的必要責任。托付完成該項工作的必要責任。 組織中的不同層級有不同的職組織中的不同層級有不同的職權，權限則會在不同的層級間流動，因而產生授權的問題。授權，權

19、限則會在不同的層級間流動，因而產生授權的問題。授權是管理人的重要任務之一。有效的授權是一項重要的管理技權是管理人的重要任務之一。有效的授權是一項重要的管理技巧。巧。 PLCPLC授權就是授權就是PLCPLC廠家借用人們管理的這種思想，去銷售自己廠家借用人們管理的這種思想，去銷售自己的軟件和硬件。其實的軟件和硬件。其實PLCPLC要想正常運行，必須得到要想正常運行，必須得到PLCPLC廠家的授廠家的授權。權。PLCPLC授權分注冊序列碼和硬件狗授權分注冊序列碼和硬件狗注冊序列碼注冊序列碼：將將PLCPLC編程軟件安裝以后，需要注冊授權才可以正編程軟件安裝以后，需要注冊授權才可以正常使用，注冊時輸

20、入我們從常使用，注冊時輸入我們從PLCPLC供應那里獲得的注冊序列碼供應那里獲得的注冊序列碼。硬件狗：需要獲得的硬件狗，插到硬件狗：需要獲得的硬件狗，插到PLCPLC模塊上，模塊上，PLCPLC才可以正常才可以正常工作工作 ，像西門子，像西門子CP341CP341模塊上硬件狗。模塊上硬件狗。 插入插入DongleDongle之前之前 插入插入DongleDongle之后之后 硬件狗（硬件狗（ DongleDongle） PLCPLC設備驗收時需要提交的資料設備驗收時需要提交的資料（1 1）源程序（包括注釋說明），以光盤形式提供；）源程序（包括注釋說明），以光盤形式提供；（2 2）源程序控制原理

21、圖；）源程序控制原理圖；（3 3）PLCPLC編程軟件的授權（注冊序列號或硬件狗）；編程軟件的授權（注冊序列號或硬件狗）；（4 4）提供電氣操作說明書。）提供電氣操作說明書。 就全世界自動化市場的過去、現在和可以預見的未來而言，就全世界自動化市場的過去、現在和可以預見的未來而言，PLCPLC仍然處于一種核心地位。在最近出現在美國、歐洲和國內有仍然處于一種核心地位。在最近出現在美國、歐洲和國內有關探討關探討PLCPLC發展的論文中，這個結論是眾口一詞的，盡管對發展的論文中，這個結論是眾口一詞的，盡管對PLCPLC的未來發展有著許多不同的意見。的未來發展有著許多不同的意見。 近年來近年來PLCPL

22、C的市場銷售一直堅挺；的市場銷售一直堅挺；PCPC控制有了引人注目的進控制有了引人注目的進展，但畢竟只能對高端的展，但畢竟只能對高端的PLCPLC產品形成競爭；小型、超小型產品形成競爭；小型、超小型PLCPLC的發展勢頭令人刮目相看；的發展勢頭令人刮目相看；PLCPLC和和PCPC控制在今后可能相互融合?？刂圃诮窈罂赡芟嗷ト诤?。 w 通用性強，使用方便通用性強，使用方便 w 功能強，適應面廣功能強，適應面廣 w 可靠性高，抗干擾能力強可靠性高，抗干擾能力強w 控制程序可變具有很好的柔性控制程序可變具有很好的柔性w 編程方法簡單，容易掌握編程方法簡單，容易掌握 w PLC PLC控制系統的設計、

23、安裝、調試和維修工作少控制系統的設計、安裝、調試和維修工作少. .極為方極為方便?？刂瞥绦蜃兓奖惚?。控制程序變化方便. .具有很好的柔性。具有很好的柔性。w 體積小、重量輕、功耗低體積小、重量輕、功耗低 四、四、PLCPLC的特點的特點五、五、PLCPLC的基本功能的基本功能1 1 邏輯控制功能邏輯控制功能2 2 定時控制功能定時控制功能3 3 計數控制功能計數控制功能4 4 步進控制功能步進控制功能5 5 數據處理功能數據處理功能6 6 回路控制功能回路控制功能7 7 通訊聯網功能通訊聯網功能8 8 監控功能監控功能9 9 停電記憶功能停電記憶功能10 10 故障診斷功能故障診斷功能PLC

24、應用于步進電機控制 1 1 邏輯控制功能邏輯控制功能 邏輯控制功能是邏輯控制功能是PLCPLC最基本功能之一最基本功能之一, ,是是PLCPLC最基本的應用領域，可取代傳統的繼電最基本的應用領域，可取代傳統的繼電器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。 在單機控制、多機群控和自動生產線控在單機控制、多機群控和自動生產線控制方面都有很多成功的應用實例。制方面都有很多成功的應用實例。 例如：機床電氣控制、起重機、皮帶運例如：機床電氣控制、起重機、皮帶運輸機和包裝機械的控制、注塑機控制、電梯輸機和包裝機械的控制、注塑機控制、電梯控制、飲料灌裝生產線、家用電器控制、飲料

25、灌裝生產線、家用電器( (電視機、電視機、冰箱、洗衣機等冰箱、洗衣機等) )自動裝配線控制、汽車、自動裝配線控制、汽車、化工、造紙、軋鋼自動生產線控制等?；ぁ⒃旒垺④堜撟詣由a線控制等。 2 2 定時控制功能定時控制功能 定時控制功能是定時控制功能是PLCPLC的最基本功能之一。的最基本功能之一。 PLCPLC中有許多可供用戶使用的定時器，功能類似于繼電器中有許多可供用戶使用的定時器，功能類似于繼電器線路中的時間繼電器。線路中的時間繼電器。 定時器的設定值定時器的設定值( (定時時間定時時間) )可以在編程時設定，也可以可以在編程時設定，也可以在運動過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。在運

26、動過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。 同時同時PLCPLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準確實時控制。還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準確實時控制。 3 3 計數控制功能計數控制功能 計數控制功能是計數控制功能是PLCPLC的最基本功能之一。的最基本功能之一。 PLCPLC為用戶提供許多計數器，計數器計數到某一數值時，產生一為用戶提供許多計數器，計數器計數到某一數值時，產生一個狀態信號個狀態信號( (計數值到計數值到) )，利用該狀態信號實現對某個操作的計數控，利用該狀態信號實現對某個操作的計數控制。制。 計數器的設定值可以在編程時設定，也可以在運行過程中根據計數器的設定值可以在編程時設定，

27、也可以在運行過程中根據需要進行修改。需要進行修改。傳感器傳感器旋轉編碼器旋轉編碼器變頻器等變頻器等計數輸入計數輸入輸入復位輸入復位0000000001000025 5 數據處理功能數據處理功能 PLCPLC大部分都具有數據處理功能，可以實現算術運算、數據比較、數據大部分都具有數據處理功能，可以實現算術運算、數據比較、數據傳送、數據移位、數制轉換譯碼編碼等操作。傳送、數據移位、數制轉換譯碼編碼等操作。中、大型中、大型PLCPLC數據處理功能數據處理功能更更加齊全，可完成開方、加齊全，可完成開方、PIDPID運算、浮點運算等操作，還可以和運算、浮點運算等操作，還可以和CRTCRT、打印機打印機相聯

28、，實現程序、數據的顯示和打印。相聯，實現程序、數據的顯示和打印。8 8 監控功能監控功能 PLCPLC設置了較強的監控功能。設置了較強的監控功能。 利用編程器或監視器，操作人員可以對利用編程器或監視器，操作人員可以對PLCPLC有關部分的有關部分的運行狀態進行監視。運行狀態進行監視。 利用編程器，可以調整定時器、計數器的設定值和當前利用編程器，可以調整定時器、計數器的設定值和當前值，并可以根據需要改變值，并可以根據需要改變PLCPLC內部邏輯信號的狀態及數據區內部邏輯信號的狀態及數據區的數據內容，為調整和維護提供了極大的方便。的數據內容，為調整和維護提供了極大的方便。9 9 停電記憶功能停電記

29、憶功能 PLCPLC內部的部分存儲器所使用的內部的部分存儲器所使用的RAMRAM設置了停電保持器設置了停電保持器件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲器中的信息件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲器中的信息能夠長期保存。能夠長期保存。 利用某些記憶指令，可以對工作狀態進行記憶，以保利用某些記憶指令，可以對工作狀態進行記憶，以保持持PLCPLC斷電后的數據內容不變。斷電后的數據內容不變。 PLCPLC電源恢復后，可以在原工作基礎上繼續工作。電源恢復后，可以在原工作基礎上繼續工作。10 10 故障診斷功能故障診斷功能 PLCPLC可以對系統構成、某些硬件狀態、指令的合法性等可以對系統構成、某

30、些硬件狀態、指令的合法性等進行自診斷，發現異常情況，發出報警并顯示錯誤類型，進行自診斷，發現異常情況，發出報警并顯示錯誤類型，如屬嚴重錯誤則自動中止運行。如屬嚴重錯誤則自動中止運行。 PLCPLC的故障自診斷功能，大大提高了的故障自診斷功能，大大提高了PLCPLC控制系統的安全控制系統的安全和可維護性。和可維護性。六、六、PLCPLC與其他工業控制系統的比較與其他工業控制系統的比較 PLC與繼電器控制系統比較與繼電器控制系統比較 w繼電器控制采用硬接線方式裝配而繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的功能。成，只能完成既定的功能。wPLC控制只要改變程序并改動少量控制只要改變程序并改動

31、少量的接線端子，就可適應生產工藝的的接線端子，就可適應生產工藝的改變。改變。w從適應性、可靠性及設計、安裝、從適應性、可靠性及設計、安裝、維護等各方面進行比較。傳統的繼維護等各方面進行比較。傳統的繼電器控制大多數將被電器控制大多數將被PLC所取代。所取代。 與工業計算機比較與工業計算機比較w工業控制機控制要求開發人員具有工業控制機控制要求開發人員具有較高的計算機專業知識和微機軟件較高的計算機專業知識和微機軟件編程的能力。編程的能力。wPLC采用了采用面向控制過程、面采用了采用面向控制過程、面向問題的向問題的“自然語言自然語言”進行編程，進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使不熟悉計算機的人

32、也能很快掌握使用使用 ，便于推廣應用。，便于推廣應用。wPLC是專為工業現場應用而設計的，是專為工業現場應用而設計的，具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。w在模型復雜、計算量大且較難、實在模型復雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環境中，工業控制時性要求較高的環境中，工業控制機則更能發揮其專長。機則更能發揮其專長。第二節第二節 PLCPLC基本原理基本原理w2.1 PLC2.1 PLC內部硬件框圖及各部分作用內部硬件框圖及各部分作用w2.2 PLC2.2 PLC工作過程特點及主要性能指標工作過程特點及主要性能指標w2.42.4 PLCPLC分類分類2.1 PLC2.1 PLC內部硬件框圖及各部

33、分作用內部硬件框圖及各部分作用2.1.1 PLC2.1.1 PLC的組成的組成 PLCPLC由四部分組成由四部分組成 ：中央處理單元（：中央處理單元（CPUCPU板）、輸入輸出（板）、輸入輸出（I/OI/O）部件和電源部件部件和電源部件。wPLCPLC的基本組成與一般的微機系統類似：是一種的基本組成與一般的微機系統類似：是一種特殊計算機特殊計算機wPLCPLC的基本組成包括的基本組成包括兩部分兩部分中央處理器（中央處理器（CPUCPU）、）、存儲器、輸入接口、存儲器、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源等輸出接口、通信接口、電源等系統程序和用戶程序系統程序和用戶程序2.1.2 PLC2.1.2

34、PLC內部主要部件功能內部主要部件功能1. PLC1. PLC中的中的CPUCPU作用及分類作用及分類CPUCPU的作用：按系統程序賦予的功能，指揮的作用：按系統程序賦予的功能，指揮PLCPLC有條不紊地進行工作。有條不紊地進行工作。歸納起來主要有以下五個方面：歸納起來主要有以下五個方面：1 1）接收并存儲編程器或其它外設輸入的用戶程序或數據）接收并存儲編程器或其它外設輸入的用戶程序或數據2 2）診斷電源、）診斷電源、PLCPLC內部電路故障和編程中的語法錯誤等內部電路故障和編程中的語法錯誤等3 3）接收并存儲從輸入單元（接口）得到現場輸入狀態或數據）接收并存儲從輸入單元（接口）得到現場輸入狀

35、態或數據4 4）逐條讀取并執行存儲器中的用戶程序，將運算結果存入存儲器）逐條讀取并執行存儲器中的用戶程序，將運算結果存入存儲器5 5）根據運算結果，更新有關標志位和輸出內容，通過輸出接口實）根據運算結果，更新有關標志位和輸出內容，通過輸出接口實現控制、制表打印或數據通訊等功能現控制、制表打印或數據通訊等功能wPLCPLC中常采用的中常采用的CPUCPU有三類：有三類： 1) 1) 通用微處理器（如通用微處理器（如Z80Z80、80868086、8028680286等）等） 2) 2) 單片微處理器（如單片微處理器（如80318031、80968096等）等） 3) 3) 位片式微處理器位片式微

36、處理器( (如如AMD29WAMD29W等等) )w小型小型PLCPLC：大多采用大多采用8 8位通用微處理器和單片微處理器位通用微處理器和單片微處理器；w中型中型PLCPLC：大多采用大多采用1616位通用微處理器或單片微處理器位通用微處理器或單片微處理器； w大型大型PLCPLC：大多采用高速位片式微處理器（大多采用高速位片式微處理器（3232位）位）； w小型小型PLCPLC為單為單CPUCPU系統系統；w中、大型中、大型PLCPLC則大多為雙則大多為雙CPUCPU或多或多CPUCPU系統系統；w對于雙對于雙CPUCPU系統，一個為字處理器，一般采用系統，一個為字處理器，一般采用8 8位

37、、位、1616位或位或3232位處位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設計制造的專用芯片。理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設計制造的專用芯片。u存儲器的作用：存儲器的作用： PLCPLC中，存儲器主要用于系統程序、用戶程序、數據中，存儲器主要用于系統程序、用戶程序、數據u存儲器的類型：存儲器的類型： 可讀可讀/ /寫操作的隨機存儲器寫操作的隨機存儲器RAMRAM 只讀存儲器只讀存儲器ROMROM、PROMPROM、EPROMEPROM、E E2 2PROMPROM2.2.系統程序存貯器系統程序存貯器4. 4. 輸入輸入/ /輸出接口（輸出接口（I/OI/O模塊）模塊）w輸入輸入/ /輸

38、出接口通常也稱輸出接口通常也稱I / O I / O 單元或單元或I / O I / O 模塊，是模塊，是PLCPLC與工業與工業生產現場之間的連接通道。生產現場之間的連接通道。wPLCPLC輸入接口輸入接口-用戶設備需輸入用戶設備需輸入PLCPLC的各種控制信號，如限位的各種控制信號，如限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關以及其它一些傳感器輸出開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關以及其它一些傳感器輸出的開關量或模擬量的開關量或模擬量( (要通過模數變換進入機內要通過模數變換進入機內) )等，通過等，通過輸入接口輸入接口電路將這些信號轉換成中央處理單元能夠接收和處理的信號，電路將這些信號轉換成

39、中央處理單元能夠接收和處理的信號，用用這些數據作為這些數據作為PLCPLC對被控制對象進行控制的依據對被控制對象進行控制的依據。wPLCPLC輸出接口輸出接口-路將中央處理單元送出的弱電控制信號轉換成路將中央處理單元送出的弱電控制信號轉換成現場需要的強電信號輸出，以驅動電磁閥、接觸器、電機等被控現場需要的強電信號輸出，以驅動電磁閥、接觸器、電機等被控設備的執行元件。設備的執行元件。w電平轉換功能：由于外部輸入設備和輸出設備所需的信號電平轉換功能：由于外部輸入設備和輸出設備所需的信號電平是多種多樣的，而電平是多種多樣的，而PLCPLC內部內部CPUCPU的處理的信號是標準電的處理的信號是標準電平

40、信號。平信號。w光電隔離和濾波功能，以提高光電隔離和濾波功能，以提高PLCPLC的抗干擾能力，通常還的抗干擾能力，通常還有狀態指示，有狀態指示，工作狀況直工作狀況直觀，便于維護觀，便于維護。w I / O I / O 接口的類型：接口的類型： 開關量輸入開關量輸入/ /輸出接口輸出接口 模擬量輸入模擬量輸入/ /輸出接口輸出接口 輸入輸入/ /輸出（輸出（I/OI/O）點數：點數：是指是指PLCPLC的的I/OI/O接口所能接受的輸入信號個數接口所能接受的輸入信號個數和輸出信號個數的總和。和輸出信號個數的總和。是選擇是選擇PLCPLC的重要依據之一的重要依據之一。當當I/OI/O點數不夠時，可

41、通過點數不夠時，可通過PLCPLC的的I/OI/O擴展接口對系統進行擴展接口對系統進行擴展擴展。5.PLC5.PLC編程器及作用編程器及作用 編程器的作用：是編輯、調試、輸入用戶程序，也可在編程器的作用：是編輯、調試、輸入用戶程序，也可在線監控線監控PLCPLC內部狀態和參數，與內部狀態和參數，與PLCPLC進行人機對話。進行人機對話。 它是開發、應用、維護它是開發、應用、維護PLCPLC不可缺少的設備。不可缺少的設備。6. PLC6. PLC中的電源及作用中的電源及作用wPLCPLC配有開關式穩壓電源，以提供內部電路使用。配有開關式穩壓電源，以提供內部電路使用。w與普通電源相比，與普通電源相

42、比，PLCPLC電源的穩定性好、抗干擾能力強。電源的穩定性好、抗干擾能力強。因此，對于電網提供的電源穩定度要求不高，一般允許電因此，對于電網提供的電源穩定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值源電壓在其額定值15%15%的范圍內波動。的范圍內波動。w許多許多PLCPLC還向外提供直流還向外提供直流2424V V穩壓電源，用于對外部傳感穩壓電源，用于對外部傳感 器供電。器供電。w電源的容量。電源的容量。PLCPLC配有各種通信接口與外部設備連接配有各種通信接口與外部設備連接 w與打印機連接，可將過程信息、系統參數等輸出打印與打印機連接，可將過程信息、系統參數等輸出打印w與監視器連接，可將控制過程

43、圖像顯示出來與監視器連接，可將控制過程圖像顯示出來w與與PLCPLC連接，組成多機系統或連成網絡，實現更大規?？刂七B接，組成多機系統或連成網絡，實現更大規模控制w與計算機連接，組成多級分布式控制系統，控制與管理相結合與計算機連接，組成多級分布式控制系統，控制與管理相結合w與人機界面（觸摸屏）連接與人機界面（觸摸屏）連接w與智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨立的計算機系統，與智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨立的計算機系統，它有自己的它有自己的CPUCPU、系統程序、存儲器以及與系統程序、存儲器以及與PLCPLC系統總線相連的系統總線相連的接口接口。PLCPLC的智能接口模塊種類很多，如：高

44、速計數模塊、閉環的智能接口模塊種類很多，如：高速計數模塊、閉環控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等?？刂颇K、運動控制模塊、中斷控制模塊等。w與編程器連接與編程器連接PLC主機主機1號擴號擴展機展機主機主機PLCA）近程擴展方式1號近程擴展機號近程擴展機2號擴號擴展機展機遠程從站遠程從站擴展機擴展機遠程從站遠程從站PLCPLCPLCPLCPLCB）遠程擴展方式C）連網方式PLCPLC的擴展構成的擴展構成A A）近程擴展方式）近程擴展方式B B）遠程擴展方式）遠程擴展方式C C）連網方式）連網方式編編 程程 器器 編程器是編程器是PLCPLC最常用的外設，也是最常用的外設，也是PLCPLC中唯

45、一不需要通過功能模塊而直中唯一不需要通過功能模塊而直接與總線相聯接的外設。接與總線相聯接的外設。 它通過主機上的編程器接口直接它通過主機上的編程器接口直接與主機相連。與主機相連。 編程器上有一個方式選擇開關，編程器上有一個方式選擇開關，用于控制用于控制PLCPLC主機的工作方式。主機的工作方式。掌上電腦編程器掌上電腦編程器 可編程終端可編程終端 高檔可編程終端高檔可編程終端 8 8、其它功能模塊功能模塊、其它功能模塊功能模塊 模擬量輸入模塊（即模擬量輸入模塊（即A/DA/D模塊）模擬量模塊）模擬量數字量數字量 模擬量輸出模塊（即模擬量輸出模塊（即D/AD/A模塊）數字量模塊）數字量模擬量模擬量

46、 動態輸入動態輸入/ /輸出模塊輸出模塊 自帶動態掃描功能自帶動態掃描功能 溫度傳感器模塊溫度傳感器模塊 溫度溫度模擬量模擬量數字量數字量 高速計數模塊高速計數模塊 高頻脈沖信號高頻脈沖信號 PID PID模塊模塊 遠程遠程I/OI/O模塊模塊 擴展擴展I/OI/O點的距離點的距離 通訊模塊通訊模塊 與其它與其它PLCPLC、微機、互連網通訊、微機、互連網通訊u系統程序系統程序: : 系統程序系統程序，完成系統診斷、命令解釋、功能子程序調完成系統診斷、命令解釋、功能子程序調用、管理、邏輯運算、通信及各種參數設定等功能。用、管理、邏輯運算、通信及各種參數設定等功能。 系統程序系統程序，由由PLC

47、PLC的制造廠家編寫的，在的制造廠家編寫的，在PLCPLC使用過程使用過程中不會變動，它和中不會變動，它和PLCPLC的硬件組成有關，它關系到的硬件組成有關，它關系到PLCPLC的性的性能。能。 系統程序系統程序，由制造廠家直接固化在只讀存儲器由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROMROM、PROMPROM或或EPROMEPROM中，用戶不能訪問和修改。中，用戶不能訪問和修改。2.1.4 PLC2.1.4 PLC的軟件系統的軟件系統1 1 系統程序；系統程序；2 2 用戶程序；用戶程序；3 3 編程語言編程語言 用戶程序用戶程序: :w用戶程序是用戶根據控制對象生產工藝及控制的要求而編制用戶程序是

48、用戶根據控制對象生產工藝及控制的要求而編制的應用程序。它是由的應用程序。它是由PLCPLC控制對象的要求而定的控制對象的要求而定的。w為便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于為便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOSCMOS靜態靜態RAMRAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。w為防止干擾對為防止干擾對RAMRAM中程序的破壞，當用戶程序經過運行正常，中程序的破壞，當用戶程序經過運行正常，不需要改變，可將其固化在不需要改變，可將其固化在EPROMEPROM中。中。w現在有許多現在有許多PLCPLC直接采用直接采用EEP

49、ROMEEPROM作為用戶存儲器作為用戶存儲器。PLCPLC的編程語言的編程語言 在在PLCPLC系統結構不斷發展的同時，系統結構不斷發展的同時，PLCPLC的編程語言也越來越豐的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。富，功能也不斷提高。 程序的表達方式基本有四種：梯形圖、指令表、邏輯功能圖程序的表達方式基本有四種：梯形圖、指令表、邏輯功能圖和高級語言。梯形圖是當前使用最廣泛的一種編程方法。和高級語言。梯形圖是當前使用最廣泛的一種編程方法。 除了的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現了面向除了的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、

50、與計順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（算機兼容的高級語言（BASICBASIC、C C語言等）等。語言等）等。 多種編程語言的并存、互補與發展是多種編程語言的并存、互補與發展是PLCPLC進步的一種趨勢。進步的一種趨勢。 1. 1. 梯形圖編程語言梯形圖編程語言兩種梯形圖的繼電器符號圖對照兩種梯形圖的繼電器符號圖對照 梯形圖梯形圖（Ladder diagram）編程語言是一種圖形語言編程語言是一種圖形語言 , ,類似于繼類似于繼電器控制線路圖的一種編程語言，它面向控制過程，直觀易懂，電器控制線路圖的一種編程語言，它面向控制過程，直觀易懂，是是PLCPLC

51、編程語言中應用最多的一種語言。編程語言中應用最多的一種語言。 物理繼電器物理繼電器 PLC繼電器繼電器常開常開常閉常閉 觸觸 點點線線 圈圈(1)(1)名詞解釋名詞解釋軟繼電器軟繼電器 PCPC的繼電器不是物理的電器，它是的繼電器不是物理的電器，它是PCPC內部的寄存器位，因內部的寄存器位，因為它具有與物理繼電器相似的功能，常稱之為為它具有與物理繼電器相似的功能，常稱之為“軟繼電器軟繼電器”。 PLCPLC每一個繼電器都對應著內部的一個寄存器位，該位為每一個繼電器都對應著內部的一個寄存器位，該位為“1”1”態時，相當于繼電器接通；為態時，相當于繼電器接通；為“0”0”態時，則相當于繼態時，則相

52、當于繼電器斷開。電器斷開。常閉觸點線圈常開觸點說明：說明：000000100001000PLC控制控制00001SB2KMKM繼電器繼電器 控控 制制SB1線圈線圈線圈線圈常開觸點常開觸點常開觸點常開觸點常閉觸點常閉觸點常閉觸點常閉觸點(2)(2)兩種控制的梯形圖比較兩種控制的梯形圖比較物理繼電器物理繼電器繼電器需硬接線連接繼電器需硬接線連接觸點個數有限觸點個數有限PLCPLC繼電器繼電器繼電器用程序軟連接繼電器用程序軟連接觸點個數無限觸點個數無限繼電器的接線改變繼電器的接線改變控制功能改變控制功能改變PLCPLC的用戶程序改變的用戶程序改變 控制功能改變控制功能改變 ( (3 3) ) 兩種

53、控制中繼電器的區別兩種控制中繼電器的區別KMSB1SB2KMKH用用PLCPLC控制控制外部接線不變，改變用戶程序。外部接線不變，改變用戶程序。用繼電器控制用繼電器控制要改變控制電路的實際接線。要改變控制電路的實際接線。KMQFUKR M 3 繼電器控制接線繼電器控制接線 PLCPLC控制外部接線控制外部接線輸入設輸入設備備PLCSB1SB2KRKM輸出設輸出設備備 欲改變控制功能：欲改變控制功能：主電路主電路 相同相同例如例如2 2、語句表編程語言語句表編程語言 用助記符表示指令的功能用助記符表示指令的功能 多條指令語句的組合構成了語句表多條指令語句的組合構成了語句表 程序程序 指令語句是指

54、令語句是PLCPLC用戶程序的基礎元素用戶程序的基礎元素LD 00000，表示邏輯操表示邏輯操作開始作開始OR 01000 ；表示常開觸點表示常開觸點01000與前面的觸點并聯與前面的觸點并聯 AND NOT 00001； 表示常閉觸點表示常閉觸點00101與前面的觸點串聯與前面的觸點串聯OUT 01000；表示前面的邏輯運算結果輸出給表示前面的邏輯運算結果輸出給01000END ;表示程序結束表示程序結束梯形圖程序梯形圖程序 語句表程序語句表程序 00000010000100000001END（3 3）順序功能圖）順序功能圖 順序功能圖常用來編制順序順序功能圖常用來編制順序控制程序，它包括步

55、、動作、轉控制程序，它包括步、動作、轉換三個要素。順序功能圖法可以換三個要素。順序功能圖法可以將一個復雜的控制過程分解為一將一個復雜的控制過程分解為一些小的工作狀態。對于這些小狀些小的工作狀態。對于這些小狀態的功能依次處理后再把這些小態的功能依次處理后再把這些小狀態依一定順序控制要求連接成狀態依一定順序控制要求連接成組合整體的控制程序。組合整體的控制程序。 步步1 1步步2 2步步3 3動作動作1 1動作動作2 2轉換轉換1 1轉換轉換2 2圖圖 順序功能圖順序功能圖ORANDSRS1 Q1RI1I2I3I4I5Q1圖圖 功能塊圖功能塊圖（4 4）功能塊圖）功能塊圖 功能塊圖是一種類似于數字邏

56、輯電路的編程語言，用類功能塊圖是一種類似于數字邏輯電路的編程語言，用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方塊左側為邏輯似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方塊左側為邏輯運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓點表示點表示“非非”運算，信號自左向右流動。運算，信號自左向右流動。 類似于電路一樣，方框被類似于電路一樣，方框被“導線導線”連接在一起。連接在一起。2.2 2.2 可編程控制器工作過程特點及主要性能指標可編程控制器工作過程特點及主要性能指標當當PLCPLC運行時，需要進行眾多的操作運行時，需要進行眾多的操作，而PLCP

57、LC的的CPUCPU不可能不可能同時去執行多個操作，同時去執行多個操作， 每一刻只能執行一個操作。每一刻只能執行一個操作。解決的辦法：采用分時操作原理解決的辦法：采用分時操作原理 掃描工作方式掃描工作方式：由于由于CPUCPU的運算處理速度很快的運算處理速度很快，所以從宏所以從宏觀上來看觀上來看，PLCPLC外部出現的結果似乎是同時完成的外部出現的結果似乎是同時完成的，這種這種分時操作的方法稱為分時操作的方法稱為 2.2.1 2.2.1 循環掃描工作方式循環掃描工作方式 PLCPLC采用采用“順序掃描、不斷循環順序掃描、不斷循環”工作方式，這個過程可分工作方式，這個過程可分輸入采樣，程序執行、

58、輸出刷新三個階段，整個過程掃描并執輸入采樣，程序執行、輸出刷新三個階段，整個過程掃描并執行一次所需的時間稱為掃描周期。行一次所需的時間稱為掃描周期。 2.2.2 PLC2.2.2 PLC的工作過程分自診斷、與編程器或計算機等通信、的工作過程分自診斷、與編程器或計算機等通信、輸入采樣、程序執行和輸出刷新五個階段。輸入采樣、程序執行和輸出刷新五個階段。 0000201000000010000201000 2.2.22.2.2 PLC PLC掃描工作各環節的功能掃描工作各環節的功能 PLCPLC上電后，首先檢查硬件是否正常。上電后，首先檢查硬件是否正常。 按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執行。按自

59、上而下的順序，逐條讀用戶程序并執行。對輸入的數據進行處理，對輸入的數據進行處理， 將結果存入元件映象寄存器。將結果存入元件映象寄存器。 計算掃描周期。計算掃描周期。若正常，則進行下一步；若不正常，則報警并作處理。若正常，則進行下一步；若不正常，則報警并作處理。母線母線 I/OI/O刷新階段刷新階段 外設端口服務外設端口服務讀輸入點的狀態并寫入輸入映像寄存器。讀輸入點的狀態并寫入輸入映像寄存器。將元件映像寄存器的狀態經輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點將元件映像寄存器的狀態經輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點。訪問外設端口連接的外部設備。訪問外設端口連接的外部設備。4. PLC4. PLC執行用戶程序的

60、特點執行用戶程序的特點 按梯形圖自左向右、自上而下逐次執行程序按梯形圖自左向右、自上而下逐次執行程序 執行程序時所需數據取自于：執行程序時所需數據取自于：輸入映像寄存器輸入映像寄存器元件映像寄存器元件映像寄存器 輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數據輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數據元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變 每個掃描周期每個掃描周期I/OI/O刷新階段集中讀入刷新階段集中讀入/ /讀出數據讀出數據讀讀讀讀讀讀寫寫寫寫 執行用戶程序執行用戶程序 I/O刷新刷