可编程逻辑控制器.docx
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可编程逻辑控制器
可编程逻辑控制器（PLC）
一PLC基本组成
2.PLC工作原理
1.建立I/O映像区
2.循环扫描的工作方式,如下图:
扫描时间1—100ms
通电
三.可编程逻辑控制器（PLC）代替传统继电器的优点
（1）缩短设计时间,装配线时间
（2）可做更大,更复杂的控制
如:
PLC有电脑加减乘除等复杂的算法
（3）很适合大量生产
（4）电脑除错容易,缩短试车时间,故障维修容易
（5）降低生产成本.
四随心所欲设计的缺点
（1）没有一定的法则,很难了解整个动作流程
（2）修改除错困难
（3）教育训练不易,技术传承困难,经验不易积累
（4）机电沟通不良,常常工程变更
五PLC状态控制
状态逻辑的种类可分为组合逻辑（CombinationalLogic）和顺序逻辑（SequentialLogic）俩种.
5.1组合逻辑（CombinationalLogic）
组合逻辑是由许多二元性逻辑组合而成的,他的输出可直接由输入的组合逻辑形式表示出来,而不涉及过去的输入状态，输出与输入之间不存在记忆，不与过去的事件发生逻辑上的关联。
例如：
操作面板上[自动][半自动][手动]，只要切换到合适的状态，就立刻到相应的模式。
与其他模式无关。
例：
若按A键，则红灯亮,黄灯/绿灯熄灭。
若按B键，则黄灯亮,红灯/绿灯熄灭。
若按C键，则绿灯亮,红灯/黄灯熄灭。
组合逻辑
[逻辑一]
A
B
C
红灯
1
0
0
黄灯
0
1
0
绿灯
0
0
1
[梯形图]
[逻辑2]
A
B
C
红灯
1
*
*
黄灯
*
1
*
绿灯
*
*
1
[梯形图]
A
B
C
5.2顺控逻辑（SequentialLogic）
顺控逻辑除了具有许多二元性组合逻辑控制之外，还记忆装置。
顺控逻辑输出不只与当前输入有关，还受时间影响,输出与输入之间还有记忆，会与过去发生的事件有关联，生产线控制大部分都是顺控逻辑控制。
例如，机械手从A点取物体放置B点之控制，它的动作具有一定的顺序，必须前一动作完成方可进行下一个动作。
5.3状态图设计（SequentialLogic）
状态图是一种顺序逻辑的表现图法，状态图的基本单元
包括：
状态，条件及输出三部分。
状态：
表示机械的控制状态。
机器开机时是初始状态，
然后随着条件的改变，机器的状态发生变化.
条件：
状态改变所需之条件，也就是说在某一状态下,
状态所需的条件成立，就会产生状态的变化。
一
般为输入，计时,记数等。
如果与其他独立模组
有关,可以使用该模组的状态当作条件。
输出：
表现机械控制状态的动作，也就是在某一状态下
机械的动作。
状态图设计思想（SequentialLogic）
然后我们根据状态图编辑梯形图，即为所谓的PLC程序。
六. PLC的特点
PLC的特点
●编程方法简单易学
●功能强﹑性能价格比高.
●硬件配套齐全﹑用户使用方便﹑适应性强.
●无触点免配线﹑可靠性高﹑抗干扰能力强.
●系统的设计﹑安装﹑调试工作量少.
●维修工作量小﹑维修方便.
●体积小﹑能耗低.
编程器除了用来输入和编辑用户程序外,还可以用来监
视可编程序控制器运行时各种编程元件的工作状态.编程器
可以永久地接在可编程序控制器上,将编程器取下来后系统
也可以运行.一般只在程序输入﹑调试和检修时使用编程器,
一台编程器可供多台可编程序控制器公用.
可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源.可
编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的电路供电.
某些可编程序控制器可以为输入电路和外部电子检测装置
（接近开关）提供24V直流电源,驱动现场执行机构的直流电源
一般由用户提供.
IEC（国际电工委员会）于1994年5月公布了可编程序控制器标
准（IEC1131）,该标准由以下5部分组成:
通用信息﹑设备与测试要
求﹑可编程序控制器的编程语言﹑用户指南和通信.其中的第三
部分（IEC1131-3）是可编程序控制器的编程语言标准.
5种编程语言的表达方式:
1.顺序功能图（Sequentialfunctionchart）;
2.梯形图（Ladderdiagram）;
3.功能块图（Functionblockdiagram）;
4.指令表（Instructionlist）;
5.结构文本（Structuredtext）.
I. PLC的主要特点
（一） 高可靠性
1. 所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。
2. 各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.
3. 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。
4. 采用性能优良的开关电源。
5. 对采用的器件进行严格的筛选。
6. 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。
7. 大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
（二）丰富的I/O接口模块
PLC针对不同的工业现场信号，如：
· 交流或直流；
· 开关量或模拟量；
· 电压或电流；
· 脉冲或电位；
· 强电或弱电等。
有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：
· 按钮
· 行程开关
· 接近开关
· 传感器及变送器
· 电磁线圈
· 控制阀
直接连接。
另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。
（三） 采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。
PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
（四） 编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
（五） 安装简单，维修方便
PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。
使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。
各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。
由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。
II. PLC的功能
（一） 逻辑控制
（二） 定时控制
（三） 计数控制
（四） 步进（顺序）控制
（五） PID控制
（六） 数据控制
PLC具有数据处理能力。
（七） 通信和联网
（八） 其它
PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：
定位控制模块，CRT模块。
PLC的I/O系统
输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/O模块,它们是系统的眼﹑耳﹑手﹑脚,是联系外部现场和CPU模块的桥梁.输入模块用来接收和采集输入信号,输入信号有二类:
一类是从按钮﹑选择开关﹑数字拨码开关﹑限位开关﹑接近开关﹑光电开关﹑压力继电器等来的开关量输入信号;另一类是由电位器﹑热电偶﹑测速发电机﹑个种变送器提供的连续变化模拟量输入信号.可编成控制器通过输出模块控制接触器﹑电磁阀﹑电磁铁﹑调节阀﹑调速装置等执行器,可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯﹑数字显示装置和报警装置等.
一. I/O寻址方式
PLC的硬件结构主要分单元式和模块式两种。
前者将PLC的主要部分（包括I/O系统和电源等）全部安装在一个机箱内。
后者将PLC的主要硬件部分分别制成模块，然后由用户根据需要将所选用的模块插入PLC机架上的槽内，构成一个PLC系统。
不论采取哪一种硬件结构，都必须确立用于连接工业现场的各个输入/输出点与PLC的I/O映象区之间的对应关系，即给每一个输入/输出点以明确的地址确立这种对应关系所采用得方式称为I/O寻址方式。
I/O寻址方式有以下三种：
Ø 固定的I/O寻址方式
这种I/O寻址方式是由PLC制造厂家在设计、生产PLC时确定的，它的每一个输入/输出点都有一个明确的固定不变的地址。
一般来说，单元式的PLC采用这种I/O寻址方式。
Ø 开关设定的I/O寻址方式
这种I/O寻址方式是由用户通过对机架和模块上的开关位置的设定来确定的。
Ø 用软件来设定的I/O寻址方式这种I/O寻址方式是有用户通过软件来编制I/O地址分配表来确定的。
●输入继电（X）
●输出继电器（Y）
●辅助继电器（M）
●状态（S）
●定时器（T）
●计数器（C）
●数据寄存器（D）
PLC梯形图中的编程元件
输入继电器（X）输入继电器是可编程控制器接收外部输入的开关量信号的窗口.可编程控制器通过光电耦合器,将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄存器内,外部输入电路接通时对应的映像寄存器为ON（“1”状态）.输入端可以外接常开触点或常闭触点,也可以接多个触点组成的串联并联电路.在梯形图中,可以多次使用输入继电器的常开触点和常闭触点.
输出继电器（Y）输出继电器是可编程控制器向外部负载发送信号的窗口.
输出继电器用来将可编程控制器的输出信号传送给输出模块,
再用后者驱动外部负载.
辅助继电器（M）
辅助继电器是用软件实现的,它们不能接收外部的输入信号,也不能直接驱动外部负载,相当于继电器控制系统中的中间继电器.
1.通用辅助继电器可编程序控制器的通用辅助继电器的元件号M0~M499,共500点.输入,输出继电器采用八迳制外,其他编程元件的元件号均采用十迳制.
2.断电保持辅助继电器M500~M3071.
3.特殊辅助继电器特殊辅助继电器共256点,它们用来表示可编程控制器的某些状态,提供时钟和标志（如迳位,借位标至）,设定可编程控制器的运行方式,或者用于步迳顺控,禁止中断.设定计数器是加计数或是减计数等.特殊辅助继电器分为触点利用型和线圈驱动型俩种.前者由可编程控制器的系统程序来驱动其线圈,在用户程序中可直接使用其触点:
M8000（运行监视）:
当可编程控制器执行用户程序时,M8000为ON;停止执行时,M8000为OFF.M8002（初始化脉冲）:
M8002仅在M8000由OFF变为ON状态时的一个扫描周期内为ON可以用M8002的常开触点来使有断电保持功能的元件初始化复位和清空.
M8011~M8014分别是10mS,100mS,1S和1min时钟脉冲.
M8005（锂电池电压降低）:
电池电压下降至规定值时变为
ON,可以用它的触点驱动输出继电器和外部指示灯,提醒
工作人员更换锂电池.
线圈驱动型由用户程序驱动线圈,使可编程控制器执行特定的操作;如:
M8003的线圈通电后,电池电压降低,发光二极管熄灭;M8033的线圈通电时,可编程控制器由RUN进入STOP状态后,映像寄存器与数据寄存器中的内容保持不变;M8034的线圈通电时,禁止输出;M8039的线圈通电时,可编程控制器以D8039中指定的扫描时间工作.
状态（S）
状态是用于编制顺序控制程序的一种编程元件,与STL指令（步进梯形指令）一起使用,通用状态（S0~S499）没有断电保持功能,但是用程序可以将它们设定为有断电保持功能的状态,其中包括供初始状态用的S0~S9和供返回原点用的S10~S19,S500~S899有断电保持功能,S900~S999供报警器用.
定时器（T）
可编程控制器相当于继电器系统中的时间继电器,它有一个设定值寄存器（一个字长）,一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来存储其输出触点状态的映像寄存器（占二进制的一位）.这三个存储单元使用同一元件号.FX系列可编程控制器的定时器分为通用定时器和积算定时器.
计数器（C）
1.内部计数器用来对可编程序控制器的内部信号X﹑Y﹑
M﹑S等计数,其响应速度通常为数十HZ以下.内部计数器
输入信号的接通或断开的持续时间,应大于可编程序控制
器的扫描周期.
2.高速计数器共有21点,21点高速计数器C235-C255共享可
编程序控制器的8个高速计数器输入端X0-X7,某一输入端
同时只能供一个高速计数器使用.
数据寄存器（D）
数据寄存器（D）在模拟量检测与控制以及位置控制等场合用来存储数据和参数,数据寄存器为16位（最高位为符号位）,两个合并起来可以存放32位数据.数据寄存器可分为以下四类:
1.通用数据寄存器为D0-D199
2.断电保持数据寄存器为D200-D7999;
3.特殊数据寄存器为D8000-8225;
4.变址寄存器V0-V7和Z0-Z7的内容用来改变编程元件的元件号,当V0=8时,数据寄存器元件号D5V0相当于D13.在32位操作时将V,Z合并使用,Z为低位.
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