PLC基础原理及编程技巧Word文档格式.docx

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二.PLC的定义

PLC问世以来尽管时间不长但发展迅速为了使其生产和发展标准化美国电气制造商协会NEMA（NationalElectricalManufactoryAssociation）经过四年的调查工作于1984年首先将其正式命名为PC（ProgrammableController）,并给PC作了如下定义。

PC是一个数字式的电子装置它使用了可编程序的记忆体储存指令用来执行诸如逻辑顺序计时计数与演算等功能并通过数字或类似的输入/输出模块以控制各种机械或工作程序一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着亦被视为PC但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器以后国际电工委员会（IEC）又先后颁布了PLC标准的草案第一稿第二稿并在1987年2月通过了对它的定义。

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应用而设计的它采用一类可编程的存储器用于其内部存储程序执行逻辑运算顺序控制定时计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程可编程控制器及其有关外部设备都按易于与工业控制系统联成一个整体易于扩充其功能的原则设计。

总之可编程控制器是一台计算机它是专为工业环境应用而设计制造的计算机它具有丰富的输入/输出接口并且具有较强的驱动能力但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用在实际应用时其硬件需根据实际需要进行选用配置其软件需根据控制要求进行设计编制。

三、可编程控制器定义

（1987年国际电工委员会）可编程序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。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、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。

四、可编程控制器的产生

1.1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM公司）提出设想。

2.1969年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台PC，型号为PDP-14。

3.第一代：

从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。

其特点是：

CPU由中小规模集成电路组成，

存储器为磁芯存储器；

4.第二代：

70年代初期到70年代末期。

CPU采用微处理器，存储器采用EPROM；

5.第三代：

70年代末期到80年代中期。

CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多

微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等；

6.第四代：

80年代中期到90年代中期。

PC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯片，处理速

度也达到1us/步；

7.第五代：

90年代中期至今。

PC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用RISC芯片。

第二章可编程控制器的基本特点、发展趋势及应用领域

在60年代汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成

的当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装随着生

产的发展汽车型号更新的周期愈来愈短这样继电器控制装置就需要经常地重

新设计和安装十分费时费工费料甚至阻碍了更新周期的缩短为了改变这

一现状美国通用汽车公司在1969年公开招标要求用新的控制装置取代继电器控

制装置并提出了十项招标指标即

10.用户程序存储器容量至少能扩展到4K

一、可编程控制器的基本特点

1、灵活、实用

2、可靠性高、抗干扰能力强

3、编程简单、使用方便

4、接线简单

5、功能强

6、体积小、重量轻、易于实现自动化

二、可编程控制器的发展趋势

1．向高速度、大存储容量方向发展CPU处理速度进一步加快，存储容量进一步扩大

2．控制系统将分散化分散控制、集中管理的原则。

3．可靠性进一步提高随着PC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步提高。

硬件冗余的容错技术将

进一步应用。

4．控制与管理功能一体化PC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使PC系

统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。

三、PLC的应用领域

1、开关量逻辑控制

2、模拟量闭环控制

3、数据量的职能控制

4、数据采集与监控

5、通讯联网与集算散控制

第三章可编程控制器的组成

（一）硬件构成

1、中央处理单元（CPU）

（1）诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。

（2）采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。

（3）逐条读取指令，完成各种运算和操作。

（4）将处理结果送至输出端。

（5）响应各种外部设备的工作请求。

2、存储器（ROM/RAM）

（1）系统程序存储器（ROM）用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据，PLC出厂前已将其固化在只读存储器

ROM或PROM中，用户不能更改。

（2）用户存储器（RAM）包括用户程序存储区和工作数据存储区。

这类存储器一般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中

的存储内容可读出并更改。

掉电会丢失存储的内容，一般用锂电池来保持。

注意：

PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的

3、可编程控制器输入端口电路

开关量输入接口电路：

采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能

接受和处理的数字信号。

PLC的输入接口电路（直流输入型）

4、可编程控制器输出接口电路

开关量输出接口电路：

采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。

有三种类型：

第一：

继电器输出型：

为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。

第二：

晶闸管输出型：

为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载。

第三：

晶体管输出型：

为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。

第四章可编程控制器的工作原理

一、常见控制方式比较

继电器控制系统：

硬逻辑并行运行的方式

计算机控制系统：

采用等待命令的工作方式，如键盘扫描方式或I/O扫描方式

可编程控制器控制系统：

循环扫描工作方式，即系统工作任务管理及应用程序执行都是按循环扫描方式完成的

二、可编程控制器工作原理

1、可编程控制器在开机后，完成内部处理、通信处理、输入刷新、程序执行、输出刷新五个工作阶段，称为一个扫描周期。

完成一次扫描后，又重新执行上述过程，可编程控制器这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。

信号传递过程（从输入到输出）

最终输出刷新：

将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。

2、扫描周期和I/O滞后时间

可编程控制器在运行工作状态时，执行一次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。

其典型值为1~100ms。

I/O滞后时间又称为系统响应时间，是指可编程控制器外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生

变化的时刻之间的间隔。

I/O滞后现象的原因

（1）输入滤波器有时间常数

（2）输出继电器有机械滞后

（3）PC循环操作时，进行公共处理、I/O刷新和执行用户程序等产生扫描周期

（4）程序语句的安排，也影响响应时间

第五章FX2N系列PLC编程元件分类和编号

一、PLC编程元件的物理实质：

电子电路及存储器。

称“软继电器”

二、输入继电器X

可编程控制器输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。

输入继电器的线圈只能由机外信号驱动，它可提供无数个常

开接点、常闭接点供编程时使用。

如图3.1。

FX2N系列的输入继电器采用八进制地址编号，X0～X267最多可达184点。

三、输出继电器Y

PLC输出接口的一个接线点对应一个输出继电器。

输出继电器的线圈只能由程序驱动，每个输出继电器除了为内部控制

电路提供编程用的常开、常闭触点外，还为输出电路提供一个常开触点与输出接线端连接。

驱动外部负载的电源由用户提供。

四、辅助继电器M

PLC内部有很多辅助继电器，和输出继电器一样，只能由程序驱动，每个辅助继电器也有无数对常开、常闭接点供编程

使用。

其作用相当于继电器控制线路中的中间继电器。

辅助继电器的接点在PLC内部编程时可以任意使用，但它不能直接驱

动负载，外部负载必须由输出继电器的输出接点来驱动。

辅助继电器M分类

辅助继电器分以下三种类型：

通用辅助继电器

M0-M499，共500个点

断电保持辅助继电器

M500-M1023及M1024-M3071共2572点。

特殊辅助继电器

M8000-M8255，共256个点。

特殊辅助继电器：

①只能利用其接点的特殊辅助继电器。

线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其接点。

例如：

M8000为运行监控用，PLC运行时M8000接通。

M8002为仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。

②可驱动线圈型特殊辅助继