可编程控制器基础PPT讲稿.ppt

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1、可编程控制器基础第1页，共64页，编辑于2022年，星期六 教学内容：教学内容：3.1 PLC概述概述 3.2 PLC的组成的组成 3.3 PLC的工作原理的工作原理 3.4 PLC的硬件基础的硬件基础 3.5 PLC的软件基础的软件基础 3.6 PLC的性能指标及分类的性能指标及分类 第第3章章 PLC基础基础 第2页，共64页，编辑于2022年，星期六3.1 PLC概述在在PLC的发展历程中，有过几个不同的名称：的发展历程中，有过几个不同的名称：可编程序顺序控制器可编程序顺序控制器PSC （Programmable Sequence Controller）可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制

2、器PLC（Programmable Logic Controller）可编程序控制器可编程序控制器PC（Programmable Controller）PLC的名称：的名称：第3页，共64页，编辑于2022年，星期六3.1.1 PLC的产生与发展的产生与发展 PLC的产生的产生19681968年，美国通用汽车公司年，美国通用汽车公司(GM(GM公司公司)为了为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有原有继电器柜内继电器柜内的接线，以便降低生产成的接线，以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，提出了十条本，缩短新产品的开发周期，提出了十条技术指标在社会上公开

3、招标，制造一种新技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置。型的工业控制装置。第4页，共64页，编辑于2022年，星期六3.1.1 PLC的产生与发展的产生与发展 十条技术指标：十条技术指标：（1）编程简单方便）编程简单方便（2）硬件维护方便，采用模块式结构）硬件维护方便，采用模块式结构（3）可靠性高于继电接触器控制装置）可靠性高于继电接触器控制装置（4）体积小于继电器控制体积小于继电器控制装置装置（5）具有数据通讯功能）具有数据通讯功能（6）输入）输入是是AC 115V（7）输出）输出能直接驱动能直接驱动AC 115 V、2 A以下容量的电磁阀等负载设备以下容量的电磁阀等负载设备（

4、8）存储设备可扩充至）存储设备可扩充至4K个存储字节个存储字节（9）通用性强、扩展方便）通用性强、扩展方便（10）成本上可与）成本上可与继电器控制继电器控制装置竞争装置竞争第5页，共64页，编辑于2022年，星期六3.1.1 PLC的产生与发展的产生与发展 u 美国数字设备公司（美国数字设备公司（DEC）根据提出的根据提出的10项指标，项指标，于于1969年研制出第一台控制器，型号为年研制出第一台控制器，型号为PDP-14，它的，它的开创性意义在于引入了程序控制功能，为计算机技术在开创性意义在于引入了程序控制功能，为计算机技术在工业控制领域的应用开辟了空间。工业控制领域的应用开辟了空间。u 到

5、上世纪到上世纪70年代，年代，PLC技术已经进入成熟期。技术已经进入成熟期。推动推动PLC技术发展的动力主要来自于两个方面：技术发展的动力主要来自于两个方面：其一是其一是企业企业对高性能、高可靠性自动控制系统的客观需要和追求；对高性能、高可靠性自动控制系统的客观需要和追求；其次其次，大规模及超大规模集成电路技术的飞速发展，大规模及超大规模集成电路技术的飞速发展，微处理器性能的不断提高，为微处理器性能的不断提高，为PLC技术的发展奠定了技术的发展奠定了基础并开拓了空间基础并开拓了空间。第6页，共64页，编辑于2022年，星期六3.1.1 PLC的产生与发展的产生与发展PLC的定义：的定义：国际电

6、工委员会（国际电工委员会（IEC）于）于 1985年年1月月对可编程序控对可编程序控制器作了如下的定义：制器作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字运可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。机械或生产过程。可编程序控制

7、器及其有关设备，都应可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计原则而设计”。第7页，共64页，编辑于2022年，星期六3.1.2 PLC的特点的特点 u PLCPLC的产生是基于工业控制的需要，是面向工业的产生是基于工业控制的需要，是面向工业控制领域的专用设备，控制领域的专用设备，它具有以下优点：它具有以下优点：1 1、可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强2 2、灵活性强，控制系统具有良好的柔性灵活性强，控制系统具有良好的柔性3 3、编程简单，使用方便编程简单，使用方便4 4、控制系统易于实

8、现，开发工作量小，周期短控制系统易于实现，开发工作量小，周期短5 5、维修方便维修方便6 6、体积小，能耗低体积小，能耗低7 7、功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高 第8页，共64页，编辑于2022年，星期六3.1.2 PLC的特点的特点 PLC在互换性上存在的问题：在互换性上存在的问题：1、各公司的、各公司的PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、通信网络及协议，的：如专用总线、通信网络及协议，I/O模板等不通用，模板等不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。甚至连机柜、电源模板亦各不相同。2、编程语言均有梯形图，但组态、寻址、语言结构

9、却、编程语言均有梯形图，但组态、寻址、语言结构却不一致，因此各公司的不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。互不兼容。3、SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，等公司已经开发出以个人计算机为基础，在在Windows平台下，结合平台下，结合IEC11313国际标准国际标准的新的新一代开放体系结构的一代开放体系结构的PLC，但还未获得广泛应用。，但还未获得广泛应用。第9页，共64页，编辑于2022年，星期六3.2 PLC的组成的组成PLCPLC的基本组成部件如下图所示：的基本组成部件如下图所示：图3-1 PLC的基本组成第10页，共64页，编辑于2022年，星期六PLC的基本组成的基本组

10、成PLC第11页，共64页，编辑于2022年，星期六3.2.1 中央处理单元（处理单元（CPUCPU）u 中央处理单元是中央处理单元是PLC的核心部件，的核心部件，负责完成逻辑运算、负责完成逻辑运算、数字运算以及协调系统内各部分的工作数字运算以及协调系统内各部分的工作。它在系统程。它在系统程序的管理下运行，主要功能有序的管理下运行，主要功能有：1 1、接受并存储用户程序和数据；接受并存储用户程序和数据；2 2、诊断电源故障以及用户程序的语法错误；诊断电源故障以及用户程序的语法错误；3 3、读取输入单元状态和数据并存储到相应的存储区；读取输入单元状态和数据并存储到相应的存储区；4 4、读读取取用

11、用户户程程序序指指令令，解解释释执执行行用用户户程程序序，完完成成逻逻辑辑运运算算、数数字字运运算算、数数据据传传递递等等任任务务，刷刷新新输输入入和和出出映映像像区区，并并将将输输出出映映像像区的内容送至输出单元。区的内容送至输出单元。第12页，共64页，编辑于2022年，星期六3.2.2 存储器单元u PLCPLC的存储器单元的存储器单元分成两个部分分成两个部分：1 1、系系统统程程序序存存储储器器：用用于于存存放放PLCPLC生生产产厂厂家家编编写写的的系系统统程程序序，系系统统程程序序在在出出厂厂时时已已经经被被固固化化在在PROM PROM 或或 EPROMEPROM中。中。2 2、

12、用用户户程程序序存存储储器器：可可分分为为程程序序存存储储区区和和数数据据存存储储区区，程程序序存存储储器器用用于于存存放放用用户户编编写写的的控控制制程程序序，数数据据存存储储区区存存放放的的是是程程序序执执行行过过程程中中所所需需要要的的或或者者所所产产生生的的中中间间数数据。据。第13页，共64页，编辑于2022年，星期六3.2.3 电源单元 u 电源单元将外界提供的电源转换成电源单元将外界提供的电源转换成PLC的工作电的工作电源后，提供给源后，提供给PLC。有些电源单元也可以作为负载电源，。有些电源单元也可以作为负载电源，通过通过PLC的的I/O接口向负载提供接口向负载提供直流直流24

13、V电源。电源。u 电源单元还提供掉电保护电路和电源单元还提供掉电保护电路和后备电池电源后备电池电源，以，以维持部分维持部分RAM存储器的内容在外界电源断电后不会存储器的内容在外界电源断电后不会丢失。在面板上通常有发光二极管（丢失。在面板上通常有发光二极管（LEDLED）指示电源）指示电源的工作状态，便于判断电源工作是否正常。的工作状态，便于判断电源工作是否正常。第14页，共64页，编辑于2022年，星期六3.2.4 输入输出单元 u PLC的输入、输出单元也叫的输入、输出单元也叫I/O单元单元，对于模块式对于模块式的的PLC来说，来说，I/O单元以模块形式出现，所以单元以模块形式出现，所以又称

14、为又称为I/O模块模块。I/O单元是单元是PLC与工业现场的接口与工业现场的接口，现场信，现场信号与号与PLC之间的联系通过之间的联系通过I/O单元实现。单元实现。u 工业现场的输入和输出信号包括数字量和模拟工业现场的输入和输出信号包括数字量和模拟量两类，因此量两类，因此I/O单元也有数字单元也有数字I/O和模拟和模拟I/O两种两种，前，前者又称为者又称为DI/DO，后者又称为，后者又称为AI/AO。PLC的输入、的输入、输出单元还应包括一些功能模块，所谓输出单元还应包括一些功能模块，所谓功能模块功能模块就是就是一些智能化了的输入和输出模块。一些智能化了的输入和输出模块。第15页，共64页，编

15、辑于2022年，星期六3.2.4 输入输出单元输入输出单元（1）输入接口电路：）输入接口电路：采用采用光电耦合器，防止强电干扰光电耦合器，防止强电干扰COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流电源直流电源输入端子输入端子+PLCIn+24V发光二极管发光二极管第16页，共64页，编辑于2022年，星期六继电器输出继电器输出（2）输出接口电路：）输出接口电路：以以继电器形式为例：继电器形式为例：PLC内内部部电电路路内内部部电电路路J+直流电源或交直流电源或交流电源流电源QCOM-3.2.4 输入输出单元输入输出单元 第17页，共64页，编辑于2022年，星期六3.2.4 输入输出单元第

16、18页，共64页，编辑于2022年，星期六PLCOutput第19页，共64页，编辑于2022年，星期六3.2.5 接口单元接口单元 u 接口单元包括接口单元包括扩展接口、通信接口、编程器接口和扩展接口、通信接口、编程器接口和存储器接口及其它外部设备接口等。存储器接口及其它外部设备接口等。u PLC的的 I/O单元也属于接口单元的范畴单元也属于接口单元的范畴，它完成，它完成PLC与工业现场之间电信号的往来联系。除此之外，与工业现场之间电信号的往来联系。除此之外，PLC与其它外界设备和信号的联系都需要相应的接与其它外界设备和信号的联系都需要相应的接口单元口单元。第20页，共64页，编辑于2022

17、年，星期六各种接口、高功能模块：各种接口、高功能模块：便于扩展便于扩展 小型机：一体机。有接口可扩展小型机：一体机。有接口可扩展3.2.5 接口单元接口单元 第21页，共64页，编辑于2022年，星期六Power in a Small Package!电源模块CPU模块IO模块底 板中、大型机：中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。3.2.5 接口单元接口单元 第22页，共64页，编辑于2022年，星期六3.2.6 外部设备外部设备 PLC的外部设备种类很多，的外部设备种类很多，可以概括为以下四类：可以概括为以下四类：1 1、编程设备编程设备：分手持

18、式和智能式两种。：分手持式和智能式两种。作用作用：编程、确定：编程、确定PLCPLC的工作方式、用户程序调试和监控系统工作状态。的工作方式、用户程序调试和监控系统工作状态。2 2、监监控控设设备备（又又称称人人机机界界面面）；动动态态实实时时显显示示现现场场数数据据。常常用用的的有有操操作作屏屏(如如OP270)OP270)和和触摸屏触摸屏(如如TP270)TP270)3 3、存储设备存储设备；保存用户程序和数据，主要是；保存用户程序和数据，主要是存储卡存储卡。4 4、输入输出设备输入输出设备。用于接受信号和输出信号的专用设备，如打印机等。用于接受信号和输出信号的专用设备，如打印机等。第23页

19、，共64页，编辑于2022年，星期六3.3 PLC的工作原理的工作原理u PLCPLC是基于电子计算机的工业控制器，从是基于电子计算机的工业控制器，从PLCPLC产生产生的背景来看，的背景来看，PLCPLC系统与继电器控制系统有着极深的系统与继电器控制系统有着极深的渊源渊源，因此可以比照着继电器系统来学习，因此可以比照着继电器系统来学习PLCPLC的工作原的工作原理。理。第24页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.1 PLC的等效电路的等效电路 PLCPLC的等效电路如下图所示：的等效电路如下图所示：第25页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程 定

20、期检查用户程序存储器、定期检查用户程序存储器、I/O单元的连接、单元的连接、I/O总线是否正常，定期复位监控定时器总线是否正常，定期复位监控定时器WDTPLC之间以及之间以及PLC与与PC之间；之间；PLC与其他与其他带微处理器的智能装置通信带微处理器的智能装置通信编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机 以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果存入输出映象区对应位中存入输出映象区对应位中 扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区；扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区；运算结果存入输出映象区，直至传送到外部被运算结

21、果存入输出映象区，直至传送到外部被控设备。控设备。清除内部继电器区，复位定时器等，并进行自清除内部继电器区，复位定时器等，并进行自诊断，对电源、诊断，对电源、PLC内部电路、用户程序的语内部电路、用户程序的语法进行检查。法进行检查。第26页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程 PLC的工作过程的工作过程 以以循环扫描循环扫描的方式进行，的方式进行，其运行周期可以划分为其运行周期可以划分为3个基本阶段个基本阶段：1 1、输输入入采采样样阶阶段段：PLCPLC逐逐个个扫扫描描每每个个输输入入端端口口，将将所所有有输输入入设设备备的的当当前前状状态态保保存到相应

22、的输入映像存储区中，直到下一次输入采样为止。存到相应的输入映像存储区中，直到下一次输入采样为止。2 2、程程序序执执行行阶阶段段：在在系系统统程程序序的的指指示示下下，CPUCPU从从用用户户程程序序存存储储区区按按照照由由上上而而下下、先先左左后后右右的的顺顺序序逐逐条条读读取取用用户户程程序序，经经解解释释后后执执行行相相应应动动作作，产产生生相相应应结结果果，刷刷新新相相应应的的输输出出映映像像寄寄存存器器，在在此此期期间间需需要要用用到到输输入入映映像像寄寄存存器器、输输出出映映像像寄寄存器的相应状态。存器的相应状态。过程按图过程按图3-33-3说明。说明。3 3、输输出出刷刷新新阶阶

23、段段：系系统统程程序序将将输输出出映映像像寄寄存存器器中中的的内内容容传传送送到到输输出出锁锁存存器器中中，经经输输出出接接口口和和输输出出端端子子输输出出，驱驱动动外外部部负负载载。输输出出锁锁存存器器的的状状态态将将保保持持到到下一个输出刷新阶段，而输出映像寄存器中的内容却是动态变化的。下一个输出刷新阶段，而输出映像寄存器中的内容却是动态变化的。返回返回第27页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程扫扫描描PLCPLC投入运行后，其投入运行后，其CPUCPU从从输输入采入采样样、用用户户程序程序执执行行、输输出刷新出刷新这这一一顺顺序序过过程称程称为为扫

24、扫描描，完成一次，完成一次扫扫描描过过程所需的程所需的时间时间称之称之为为扫描周期。扫描周期。其其过过程程见见下下图图。输输入入用户第28页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程 输入采样阶段输入采样阶段 依依次次读读入入所所有有信信号号的的状状态态或或数数据据，并并存存入入输输入入映映象象区区中中对对应应的的单单元元。输输入入为为脉脉冲冲信信号号时时，一一般般要要求求脉脉冲冲周周期期及及脉脉冲冲宽宽度度应应大大于于一一个扫描周期。（个扫描周期。（为什么？为什么？）第29页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程2 2、用户

25、程序执行阶段、用户程序执行阶段 从输入映像寄存器中从输入映像寄存器中取出信息取出信息 顺序从上而下，自左至右顺序从上而下，自左至右 输入映像寄存器输入映像寄存器的状态的状态不不会发生会发生变化变化 其其它它软软设设备备的的状状态态随随程程序序执执行行的的先先后后发发生生变变化化，且且立立即即被被后面所执行的程序所用后面所执行的程序所用第30页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程 输出刷新阶段输出刷新阶段CPUCPU将将I/OI/O映象区的映象区的输出状态输出状态 和数据送入输出锁存电路和数据送入输出锁存电路，经输出接口驱动外设。经输出接口驱动外设。同样同样

26、 的若干条梯形图，由于排列的若干条梯形图，由于排列 次序不同，在输出刷新、执次序不同，在输出刷新、执 行的结果也不相同行的结果也不相同 PLCPLC的的扫扫描描过过程程还还包括内包括内 部部处处理、通信理、通信处处理等。理等。第31页，共64页，编辑于2022年，星期六PLC扫描过程时序图扫描过程时序图第32页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程小结：小结：1 1、扫描周期计算、扫描周期计算 不可能不可能进行进行准确计算准确计算 与与PLCPLC的扫描速度有关；的扫描速度有关；与用户程序长短有关；与用户程序长短有关；与程序中的特殊功能指令有关；与程序中的特

27、殊功能指令有关；扫扫描描周周期期的的长长短短直直接接影影响响I/OI/O响响应应速速度度，定定时时器器的的定定时时精度精度，计数器的，计数器的计数频率计数频率等技术指标。等技术指标。2 2、PLCPLC的工作方式是的工作方式是循环循环扫描扫描，即程序是，即程序是不停的执行。不停的执行。第33页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程3、输入、输入/输出的滞后现象输出的滞后现象(补充补充)程程序序执执行行过过程程中中输输入入/输输出出的的滞滞后后现现象象不不仅仅与与扫扫描描方方式式有有关关，还与还与程序设计的安排程序设计的安排有关有关 输入信号的变化只有在输入信

28、号的变化只有在下一个下一个扫描周期才能作出反映扫描周期才能作出反映 程序执行过程中产生的输出不是立即去驱动负载程序执行过程中产生的输出不是立即去驱动负载 一一般般情情况况下下工工业业设设备备开开关关量量的的变变化化周周期期为为秒秒级级以以上上，PLCPLC的的扫扫描周期（描周期（msms级级），则输入），则输入/输出的滞后现象是允许的输出的滞后现象是允许的 快速系统采用快速响应模块、高速模快、中断等措施来解决。快速系统采用快速响应模块、高速模快、中断等措施来解决。第34页，共64页，编辑于2022年，星期六3.3.2 PLC的工作过程的工作过程 输入输入/输出的滞后的原因输出的滞后的原因 1、

29、硬件：、硬件：输入电路滤波时间输入电路滤波时间，它由，它由RC滤波电路的时间常数决定。改变滤波电路的时间常数决定。改变时间常数可调整输入延迟时间。时间常数可调整输入延迟时间。输出电路的滞后时间输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。，它与输出电路的输出方式有关。继电器输继电器输出出方式的滞后时间为方式的滞后时间为10ms左右；左右；双向晶闸管输出双向晶闸管输出方式，在方式，在接通接通负载时负载时滞后时间约为滞后时间约为1ms，切断负载时切断负载时滞后时间小于滞后时间小于10ms；晶晶体管输出体管输出方式的滞后时间小于方式的滞后时间小于1ms。2、软件：、软件：PLC循环扫描的工作方式循

30、环扫描的工作方式PLC对输入采样、输出刷新的集中处理方式对输入采样、输出刷新的集中处理方式用户程序中语句的安排用户程序中语句的安排第35页，共64页，编辑于2022年，星期六CPU读读输输入入输入输入/输输出刷出刷新时新时间间最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间输入输出延迟时间输入输出延迟时间最短响应时间最短响应时间第36页，共64页，编辑于2022年，星期六CPU读读输输入入输入输入/输输出刷出刷新时新时间间最长响应时间=输入延迟时间+两个扫描时间+输出延迟时间输入输出延迟时间输入输出延迟时间最长响应时间最长响应时间第37页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4 PLC

31、PLC的硬件基础的硬件基础 uPLC主机（主机（CPU）是是PLC系统的核心。系统的核心。uI/O单元单元是组成是组成PLC系统的系统的重要环节（重要环节（本节以介绍本节以介绍I/O单元的硬件电路为主）单元的硬件电路为主）uPLC系统的硬件配置系统的硬件配置不同不同PLC在硬件的具体实在硬件的具体实现方案上总是有区别的，现方案上总是有区别的，本节的任务是讨论一般性本节的任务是讨论一般性的原理的原理。第38页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 uPLC的输入的输入/输出部分，输出部分，可以分为数字可以分为数字I/O（DI/DO）和模拟）和模拟I/Ou（AI/

32、AO）两大类：）两大类：一、数字量一、数字量I/O1、数字量输入单元；、数字量输入单元；直流输入模块直流输入模块 DC24VDC24V第39页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块直流输入电路直流输入电路:电阻电阻R2R2和电容和电容C C 的作用？的作用？双向光电耦合器双向光电耦合器 的作用？的作用？第40页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 交流输入模块交流输入模块第41页，共64页，编辑于2022年，星期六 交流输入电路：交流输入电路：3.4.1 PLC的的I/O模块模块 第42页，共64页，编辑于2022年，星期六

33、3.4.1 PLC的的I/O模块模块 2、数字量输出模块、数字量输出模块:直流输出模块直流输出模块第43页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 直流输出电路：直流输出电路：直流输出电路：直流输出电路：第44页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 交流输出模块交流输出模块第45页，共64页，编辑于2022年，星期六交流输出电路交流输出电路3.4.1 PLC的的I/O模块模块第46页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 交、直流输出模块（交、直流输出模块（继电器输出方式）继电器输出方式）（E

34、M222 8EM222 8继电器）继电器）第47页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 继电器输出电路继电器输出电路：接有阻容熄弧电路接有阻容熄弧电路 继电器的触点两端继电器的触点两端 接有金属氧化膜压接有金属氧化膜压 敏电阻敏电阻 电阻R1和发光二极 管VL 输出状 态显示电路 输出电流大（可达输出电流大（可达 2A2A4A4A），），第48页，共64页，编辑于2022年，星期六模拟量模拟量I/O（AI/AO）：）：1、模拟量输入单元、模拟量输入单元3.4.1 PLC的的I/O模块模块 核心第49页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的

35、I/O模块模块 1）外部接线图：）外部接线图：电压信号用两个端子电压信号用两个端子（A+A+、AA），电流信），电流信号用号用3 3个端子（个端子（RCRC，C+C+，CC），其中），其中RCRC与与C+C+端子短接。未用的输端子短接。未用的输入通道应短接（入通道应短接（B+B+、BB）。）。第50页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 2）模拟量输入模块的特性：）模拟量输入模块的特性：EM231的电压输入范围：单极性的电压输入范围：单极性010V，05V；双极性；双极性5V，2.5V 电流输入范围电流输入范围：020mA 模拟量到数字量的最大转换时间模拟量

36、到数字量的最大转换时间：250s 每个通道占用存储器每个通道占用存储器AI区域区域2个字节。该模块模拟量的输入值为只个字节。该模块模拟量的输入值为只读数据。读数据。模拟量输入模块（模拟量输入模块（EM231）的输入信号经模数（）的输入信号经模数（A/D）转换后）转换后的数字量数据值是的数字量数据值是12位二进制数。数据值的位二进制数。数据值的12位在位在CPU中存放格式中存放格式如图所示。最高有效位是符号位：如图所示。最高有效位是符号位：0表示正值数据，表示正值数据，1表示负值数据。表示负值数据。第51页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块2、模拟量输出单元

37、、模拟量输出单元光电耦合器防止电磁干扰光电耦合器防止电磁干扰核心第52页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 1）外部接线图：）外部接线图：左端起的每左端起的每3个点为一组，个点为一组，共二组。每组可作为一路模共二组。每组可作为一路模 拟量输出（电压或电流信号）拟量输出（电压或电流信号）第一组第一组V0端接电压负载端接电压负载 I0端接电流负载，端接电流负载，M0为公为公 共端共端 第二组的接法与第一组类同第二组的接法与第一组类同 该模块需要直流该模块需要直流24V供电供电第53页，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块2）模

38、拟量输出模块的特性）模拟量输出模块的特性输出信号的范围：电压输出为输出信号的范围：电压输出为10V，电流输出为，电流输出为0-20mA。电压输出的设置时间为。电压输出的设置时间为100s，电流输出的设，电流输出的设置时间为置时间为2ms。每个输出通道占用存储器。每个输出通道占用存储器AQ区域区域2个字节。用户程序无法读取模拟量输出值。个字节。用户程序无法读取模拟量输出值。PLC运算处理后的运算处理后的12位数字量信号（位数字量信号（BIN数）在数）在CPU中存放格式如图所示。最高有效位是符号位：中存放格式如图所示。最高有效位是符号位：0表表示是正值，示是正值，1表示是负值。表示是负值。第54页

39、，共64页，编辑于2022年，星期六3.4.1 PLC的的I/O模块模块 电流输出数据格式电流输出数据格式 2个字节的存储单元的低个字节的存储单元的低3位均为位均为0，数据值，数据值12位数据是位数据是存放在第存放在第314位区域。电流输出数据字格式为位区域。电流输出数据字格式为0+32000。第。第15位为位为0，表示是正值数据，表示是正值数据。电压输出的数据格式电压输出的数据格式 2个字节的存储单元的低个字节的存储单元的低4位均为位均为0，数据值的，数据值的12位是位是存放在第存放在第415位区域。电压输出数据格式为位区域。电压输出数据格式为-32000+32000第55页，共64页，编辑

40、于2022年，星期六3.4.2 PLC的配置的配置 u系统配置原则：系统配置原则：站在硬件选型的角度，首先需要考虑的是站在硬件选型的角度，首先需要考虑的是设备设备容容量与性能量与性能是否与任务相适应；是否与任务相适应；PLC运行运行速度速度能够满足实时控制的要求。能够满足实时控制的要求。所谓设备容量所谓设备容量，主要是指，主要是指系统系统I/O点数的多少点数的多少以及扩充以及扩充的能力。对于纯开关量控制的应用系统，如果对控的能力。对于纯开关量控制的应用系统，如果对控制速度的要求不高，比如单台机械的自动控制，可制速度的要求不高，比如单台机械的自动控制，可选用小型一体化选用小型一体化PLC。第56

41、页，共64页，编辑于2022年，星期六3.5 PLCPLC的软件基础的软件基础 uPLC的软件基础：的软件基础：系统监控程序系统监控程序 用户应用程序用户应用程序 用户应用程序用户应用程序必须在系统必须在系统监控监控程序的管理下才能运行。程序的管理下才能运行。第57页，共64页，编辑于2022年，星期六3.5.1 系统监控程序系统监控程序 u系统监控程序执行过程分为以下几部分：系统监控程序执行过程分为以下几部分：初始化程序；初始化程序；CPU自诊断自诊断；通信信息处理通信信息处理；输入刷新输入刷新；用户程序执行；用户程序执行；输出刷新输出刷新；外部设备服务外部设备服务。第58页，共64页，编辑

42、于2022年，星期六3.5.2 用户应用程序用户应用程序 u用用户户程程序序-是是由由用用户户根根据据生生产产工工艺艺过过程程和和技技术术要要求求而而编编写写的的，能能够够完完成成系系统统控控制制任任务务的的指指令令序序列列。不不同同厂厂家家的的 PLCPLC会会提提供供不不同同的的指指令令集集，但但基基本本的的编编程程元件和编程形式有许多共同之处。元件和编程形式有许多共同之处。第59页，共64页，编辑于2022年，星期六3.6 PLCPLC的性能指标及分类的性能指标及分类 1、目的：目的：了解了解PLCPLC设备的基本性能指标和类型，对设备的基本性能指标和类型，对具体的系统设计和选型很有帮助

43、。具体的系统设计和选型很有帮助。2、PLC产品可用以下几项指标来衡量对比其性产品可用以下几项指标来衡量对比其性 能能：I/O点数点数；存储器容量存储器容量；扫描速度扫描速度；内部寄存器内部寄存器；指令系统指令系统；特殊功能及模块特殊功能及模块；工作环境工作环境。第60页，共64页，编辑于2022年，星期六3.6.2 PLC的分类的分类 uPLCPLC的品种很多，在分类上并没有严格统一的标准，目前较为通行的的品种很多，在分类上并没有严格统一的标准，目前较为通行的分类方法有两个：分类方法有两个：1、按结构形式分类、按结构形式分类：整体式和模块式。整体式和模块式。整体式整体式PLC：又称单元式或箱体

44、式。整体式又称单元式或箱体式。整体式PLC是将是将电源、电源、CPU、I0部件部件都集中装在一个机箱内。一般小型都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。采用这种结构。模块式模块式PLC：将将PLC各部分分成若干个单独的模块，如各部分分成若干个单独的模块，如 CPU模模块、块、I0模块、电源模块和各种功能模块。模块、电源模块和各种功能模块。模块式模块式PLC由框架和由框架和各种模块组成各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构。采用模块式结构。有的有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为将整体式和模块式结合起来，称为叠装式叠装式第61页

45、，共64页，编辑于2022年，星期六3.6.2 PLC的分类的分类按按控控制制规规模模分分类类：控控制制规规模模是是PLC性性能能指指标标之之一一，习习惯惯上上总总是是用用数数字字量量I/O点数的多少来衡量点数的多少来衡量PLC系统规模的大小。系统规模的大小。按按 IO点数分类：点数分类：IO点数小于点数小于 32为微型为微型PLC；IO点数在点数在32128为微小型为微小型PLC；IO点数在点数在128256为为小型小型PLC；IO点九在点九在2561024为为中型中型PLC；IO点数大于点数大于1024为为大型大型PLC；IO点数在点数在4000以上为超大型以上为超大型PLC。以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限不是固定不变的。点数，且划分界限不是固定不变的。第62页，共64页，编辑于2022年，星期六第63页，共64页，编辑于2022年，星期六第三章习题第三章习题3-6 3-6 PLCPLC怎样执行用户程序？说明怎样执行用户程序？说明PLCPLC在正常运行时在正常运行时 的工作过程。的工作过程。3-93-9 题题(P11)(P11)第64页，共64页，编辑于2022年，星期六