一、PLC簡介及基礎知識

1優講借鑒

目錄PLC是什么01PLC的產生02PLC的分類03PLC基本結構04PLC工作方式05PLC的發展趨勢062優講借鑒可編程序控制器（ProgrammableLogicController）簡稱PLC，是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。01、PLC是什么？3優講借鑒

目錄PLC是什么01PLC的產生02PLC的分類03PLC基本結構04PLC工作方式05PLC的發展趨勢064優講借鑒

02、PLC的產生繼電器控制PLC控制5優講借鑒PLC最初是為了替代繼電器控制繼電器控制：用弱電信號控制強電信號。故障查找與排除非常困難、改造工期長、費用高。美國通用汽車公司（GM）為了適應汽車型號不斷更新的需要，提出了十條技術指標在社會公開招標，制造一種新型的工業控制裝置，首先提出【可編程序控制器】1969年，美國數據設備公司（DEC）研制成功。并在GM公司汽車生產線上首次應用成功。02、PLC的產生6優講借鑒02、PLC的產生繼電器控制系統PLC控制系統工作原理采用物理繼電器實現采用軟繼電器（程序）實現功能順序控制具有順序控制、定時、計數、運動控制、數據處理、閉環控制和通訊聯網等可靠性、可維護性可靠性差，故障診斷與排除困難可靠性高、易于維護、故障率低靈活性功能單一，不易修改柔性高，控制方式靈活、易于修改響應速度硬繼電器越多，反應越慢速度快設計調試設計復雜，成本高、調試繁瑣利用軟繼電器、成本低、設計、調試方便定時與計數利用硬定時器和計數器實現由軟件實現，數量多，調整方便繼電器控制系統和PLC控制系統的比較7優講借鑒

目錄PLC是什么01PLC的產生02PLC的分類03PLC基本結構04PLC工作方式05PLC的發展趨勢068優講借鑒按I/O點數和存儲容量可以分為小型PLC

I/O點數在256點以下，存儲容量為2k。中型PLC

I/O點數在256～2048點之間，存儲容量為2～8k。大型PLC

I/O點數在2048點以上，存儲容量達8k以上。03、PLC的分類9優講借鑒按PLC的結構分類根據PLC的結構形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。1、整體式整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結構。整體式PLC由不同I/O點數的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。03、PLC的分類10優講借鑒基本單元內有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器相連的接口等。擴展單元內只有I/O和電源等，沒有CPU。基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。03、PLC的分類11優講借鑒按PLC的結構分類2、模塊式PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規模的系統，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。03、PLC的分類12優講借鑒

目錄PLC是什么01PLC的產生02PLC的分類03PLC基本結構04PLC工作方式05PLC的發展趨勢0613優講借鑒電源模塊（PS）中央處理器（CPU）信號模塊（SM）功能模塊（FM）接口模塊（IM）通信處理器（CP）04、PLC基本結構14優講借鑒1、電源模塊（PS）電源模塊的作用是把外部電源（通常是220V交流電源）轉換成內部工作電壓，能適應電網波動、溫度變化的影響，對電壓具有一定的保護能力。對于整體式結構的PLC，電源通常封裝在機箱內部；對于模塊式PLC，有的采用單獨的電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。

04、PLC基本結構15優講借鑒2、中央處理器（CPU）CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成，它通過地址總線、數據總線、控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口電路連接。CPU在系統程序的控制下工作，通過掃描方式，將外部輸入信號的狀態寫入輸入映像寄存器區域，PLC進入運行狀態后，從存儲器逐條讀取用戶指令，按指令規定的任務進行數據的傳送、邏輯運算、算術運算等，然后將結果送到輸出映像寄存器區域。

系統程序是可編程控制器制造商所編制的程序，它包括監控程序、解釋程序、自診斷程序、標準子程序以及各種管理程序。系統程序用來管理、協調可編程序控制器各部分的工作，翻譯和解釋用戶程序，進行故障診斷等。04、PLC基本結構16優講借鑒3、信號模塊（SM）

信號模塊又稱為I/O模塊，是PLC與工業現場連接的接口。PLC通過I/O模塊可以檢測被控生產過程的各種參數，并以這些現場數據作為控制信息對被控對象進行控制。同時通過I/O模塊將控制器的處理結果送給被控設備或工業生產過程，從而驅動各種執行機構來實現控制。

信號模塊種類：

04、PLC基本結構數字量模塊模擬量模塊數字量輸入模塊（DI）模擬量輸入模塊（AI）數字量輸出模塊（DO）模擬量輸出模塊（AO）數字量輸入/輸出模塊（DI/DO）模擬量輸入/輸出模塊（AI/AO）17優講借鑒

目錄PLC是什么01PLC的產生02PLC的分類03PLC基本結構04PLC工作方式05PLC的發展趨勢0618優講借鑒PLC是按什么樣的工作方式工作的？它的工作過程分哪幾個階段？在每個階段完成哪些控制任務？05、PLC工作方式19優講借鑒PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環掃描的方式進行工作的。PLC掃描的工作方式主要分三個階段，即輸入采樣階段、用戶程序執行階段和輸出刷新階段。05、PLC工作方式20優講借鑒1.輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中相應單元的狀態和數據也不會改變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段。因此，如果輸入的是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。05、PLC工作方式21優講借鑒2.用戶程序執行階段在用戶程序執行階段，PLC按從左到右、從上到下，逐行掃描，統一輸出的步驟順序執行程序。然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態，或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態，或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的梯形圖起作用。05、PLC工作方式22優講借鑒3.輸出刷新階段當用戶程序掃描結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設，在下一個輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀態不會改變。這時，才是PLC的真正輸出。05、PLC工作方式23優講借鑒從PLC的工作過程，可以總結如下幾個結論。以掃描的方式執行程序，其輸入/輸出信號間的邏輯關系存在著原理上的滯后。掃描周期越長，滯后就越嚴重。掃描周期除了包括輸入采樣階段、用戶程序執行階段、輸出刷新階段三個主要工作階段所占的時間外，還包括系統管理操作占用的時間。其中，程序執行的時間與程序的長短及指令操作的復雜程度有關，其他基本不變。掃描周期一般為毫微秒級。第n次掃描執行程序時，所依據的輸入數據是該次掃描周期中采樣階段的掃描值X，輸出數據有上一次掃描的輸出值Y（n-1），也有本次的輸出值Yn。05、PLC工作方式24優講借鑒

目錄PLC是什么01PLC的產生02PLC的分類03PLC基本結構04PLC工作方式05PLC的發展趨勢0625優講借鑒隨著PLC應用領域日益擴大，PLC技術及其產品結構都在不斷改進，功能日益強大，性價比越來越高。（1）、在產品規模方面，向兩極發展。一方面，大力發展速度更快、性價比更高的小型和超小型PLC。以適應單機及小型自動控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技術完善的大型PLC方向發展。隨著復雜系統控制的要求越來越高和微處理器與計算機技術的不斷發展，人們對PLC的信息處理速度要求也越來越高，要求用戶存儲器容量也越來越大。06、PLC的發展趨勢26優講借鑒（2）、向通信網絡化發展PLC網絡控制是當前控制系統和PLC技術發展的潮流。PLC與PLC之間的聯網通信、PLC與上位計算機的聯網通信已得到廣泛應用。相當多的大中型控制系統都采用上位計算機加可編程序控制器的方案，通過串行通信接口或網絡通信模塊，實現上位計算機與可編程序控制器交換數據信息。組態軟件引發的上位計算機編程革命，很容易實現兩者的通信，降低了系統集成的難度，節約了大量的設計時間，提高了系統的可靠性。06、PLC的發展趨勢27優講借鑒（3）、向模塊化、智能化發展為滿足工業自動化各種控制系統的需要，近年來，PLC廠家先后開發了不少新器件和模塊，如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等，這些模塊的開發和應用不僅增強了功能，擴展了PLC的應用范圍，還提高了系統的可靠性。智能I/O模塊本身就是一個小的微型計算機系統，有很強的信息處理能力和控制功能，有的模塊甚至可以自成系統，單獨工作。它們可以完成可編程序控制器的主CPU難以兼顧的功能，簡化了某些控制領域的系統