PLC基础原理及编程技巧Word文档格式.docx

1、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（National Electrical Manufactory Association） 经过四年的调查工作于1984 年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller）,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（

2、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

3、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

4、，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

5、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 CP

6、U 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

7、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

8、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

9、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

10、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 1100ms。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

11、、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，X0X267 最多可达 184 点。三、输出继电器 YPLC 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 MPLC 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

12、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： 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。 可驱动线圈型特殊辅助继