PLC概述学习教程.pptx

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1、 第二章第二章 PLCPLC概述概述第1页/共88页第一页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第一节 PLC的由来和定义 一、PLC的由来 PLC出现之前，继电器控制系统占主导地位；继电器控制系统的缺点：体积大、耗电多，适应性差。1968年，美国通用汽车公司(GM)要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，提出十项技术要求。编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场修改程序；维护方便，最好是插件式；维护方便，最好是插件式；可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；可将数据直接送入管理计算机；可将数据直接送入管理计算机；在成本上可与继电

2、器控制柜竞争；在成本上可与继电器控制柜竞争；输入可以是交流输入可以是交流115V115V；输出为交流输出为交流115V115V、2A2A以上，能直接驱动电磁阀等；以上，能直接驱动电磁阀等；在扩展时，原系统只需很小变更；在扩展时，原系统只需很小变更；用户程序存贮器容量至少能扩展到用户程序存贮器容量至少能扩展到4K4K。第2页/共88页第二页，编辑于星期六：十五点 四十二分。设计思想设计思想：吸取继电器和计算机两者的优点 继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，但简单易懂、价格便宜；计算机功能强大、灵活（可编程）、通用性好，但编程困难；采用

3、面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。（梯形图）第3页/共88页第三页，编辑于星期六：十五点 四十二分。世界上第一台世界上第一台PLCPLC 1969年由美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GM）的要求研制成功，型号PDP-14。1971年，日本开始生产；1973年，西德、法国开始生产；1974年，中国开始研制，1977年应用于工业生产。目前，世界上生产PLC的厂家有200多家，比较常见的有德国西门子、美国AB、瑞典ABB、日本三菱、日本欧姆龙等。下面是几个常见厂家的不同型号PLC：第4页/共88页第四页，编辑于星期六：十五点 四十二分。

4、常见可编程控制器第5页/共88页第五页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第6页/共88页第六页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第7页/共88页第七页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第8页/共88页第八页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第9页/共88页第九页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第10页/共88页第十页，编辑于星期六：十五点 四十二分。S7-200第11页/共88页第十一页，编辑于星期六：十五点 四十二分。S7-300第12页/共88页第十二页，编辑于星期六：十五点 四十二分。S7-400第13页/共88页第十三页，编辑于星期六：十五点 四十二分。LOGO第14页/共88页第十

5、四页，编辑于星期六：十五点 四十二分。C第15页/共88页第十五页，编辑于星期六：十五点 四十二分。OMRON 公司的整体式 PLC第16页/共88页第十六页，编辑于星期六：十五点 四十二分。二、PLC的定义 可编程序控制器（Programmble Controller）简称PC或PLC 是一种工业控制装置是一种工业控制装置 PLCPLC是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将计算机技术、自动化技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。第17页/共88页第十七页，编辑于星期六

6、：十五点 四十二分。第一阶段：从1969年第一台PLC问世到1972年，是PLC的初创阶段。其特点是CPU由中小规模集成电路组成，以逻辑运算为主；首次将程序存储技术引入继电器控制系统。第二节 PLC的发展概况和发展趋势一、PLC的发展概况第二阶段：从1973年到1978年，是PLC的成熟阶段。其特点是CPU采用微处理器，编程技术方面开发了梯形图编程法。第三阶段：从1978年到1984年，是PLC 的大发展阶段。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，从汽车工业发展到机械、冶金等各行业；初步形成了分布式通信网络体系。第四阶段：从1984年至今，是PLC的继续发展阶段。

7、其特点是软硬件功能接近与工业计算机，也可以用C语言等高级语言编程。第18页/共88页第十八页，编辑于星期六：十五点 四十二分。（一）大型化 大存储容量、高速度、高性能、增加I/O点数方向发展。二、PLC的发展趋势1、增强的网络通信功能 计算机集成控制系统（DCS）;现场总线及智能化仪表控制系统（Field bus Control System,FCS）。2、发展智能模块 以微处理器为基础的功能部件。3、外部故障诊断功能 自诊断技术、冗余技术、容错技术。4、编程语言、编程工具标准化、高级化 高级语言，个人计算机。5、实现软件、硬件标准化6、编程组态软件发展迅速（二）小型化 分散的、中小型工业控制

8、场合。例西门子LOGO!第19页/共88页第十九页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第三节 PLC的主要功能和特点一、一、PLC的主要功能的主要功能（一）开关量控制（一）开关量控制（二）模拟量控制（二）模拟量控制 A/D和和D/A转换模块转换模块（三）闭环（三）闭环过过过过程控制程控制 PID模块实现温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控模块实现温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。制。（四）定时控制（四）定时控制 软件编程定时软件编程定时（五）计数控制（五）计数控制 对外部脉冲技术对外部脉冲技术（六）顺序（步进）控制（六）顺序（步进）控制（七）数据处理（七）数据处理 数学运算、数

9、据传输、转换、排序、查表、位操作数学运算、数据传输、转换、排序、查表、位操作。（八）通信和联网（八）通信和联网 PLCPLC与远程与远程I/OI/O、PLCPLC之间、之间、PLPL与其它智能控制器之间与其它智能控制器之间。第20页/共88页第二十页，编辑于星期六：十五点 四十二分。二、二、PLC的特点的特点（一）可靠性高、抗干扰能力强（一）可靠性高、抗干扰能力强 恶劣的工业环境下可靠地工作。恶劣的工业环境下可靠地工作。（二）通用性强、灵活性好、功能齐全（二）通用性强、灵活性好、功能齐全 PLC产品已经系列化、模块化、标准化，能方便灵活产品已经系列化、模块化、标准化，能方便灵活地组成大小不同、

10、功能不同的控制系统。地组成大小不同、功能不同的控制系统。（三）编程简单、使用方便（三）编程简单、使用方便 梯形图语言简单、直观性强，与传统继电器控制电路梯形图语言简单、直观性强，与传统继电器控制电路相近。相近。（四）模块化结构，扩展灵活（四）模块化结构，扩展灵活 系统的功能和规模可根据用户据要求自己配置。系统的功能和规模可根据用户据要求自己配置。（五）安装简便、方便调试（五）安装简便、方便调试 硬件仅做接线安装，现场修改程序调试。硬件仅做接线安装，现场修改程序调试。（六）网络通信（六）网络通信 标准通信接口。标准通信接口。第21页/共88页第二十一页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第四节 P

11、LC的分类一、按一、按PLCPLC的控制规模分类的控制规模分类I IO O点数在点数在3232128128为微小型为微小型PLCPLC；I IO O点数在点数在128128256256为小型为小型PLCPLC；I IO O点数在点数在25625620482048为中型为中型PLCPLC；I IO O点数大于点数大于20482048为大型为大型PLCPLC；I IO O点数在点数在40004000以上为超大型以上为超大型PLCPLC。以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I I0 0点数，且划分界限不是固定的。点数，且划分界限不是固定的。二、按结构形式分类二、按结构形式分类（1 1）整体式）整

12、体式PLCPLC：整体式整体式PLCPLC是将电源、是将电源、CPUCPU、I/OI/O部件都集中装部件都集中装在一个机箱内。一般小型在一个机箱内。一般小型PLCPLC采用这种结构。采用这种结构。（2 2）模块式）模块式PLCPLC：将将PLCPLC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 CPUCPU模模块、块、I I0 0模块、电源模块和各种功能模块。模块式模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLCPLC由框架和由框架和各种模块组成，模块插在插座上。一般大、中型各种模块组成，模块插在插座上。一般大、中型PLCPLC采用模块式采用模块式结构，有的小型结构，有的小型PLCP

13、LC也采用这种结构。也采用这种结构。（3 3）叠装式）叠装式PLCPLC：有的有的PLCPLC将整体式和模块式结合起来。将整体式和模块式结合起来。第22页/共88页第二十二页，编辑于星期六：十五点 四十二分。输输出出设设备备输输入入设设备备 I/OI/O扩展扩展 单元单元 特殊功特殊功 能单元能单元主机主机输输出出单单元元输输入入单单元元 电电 源源外外设设接接口口I/O/O扩扩展展口口存存 储储 器器 系统程序系统程序 存储器存储器 C P U 用户程序用户程序 存储器存储器盒式磁带机盒式磁带机打印机打印机EPROMEPROM写入器写入器 上位计算机上位计算机 PLCPLC编程器编程器可编程

14、终端可编程终端PTPT 整体式整体式 PLC的基本组成框图的基本组成框图第23页/共88页第二十三页，编辑于星期六：十五点 四十二分。组合式组合式 PLC的基本组成框图的基本组成框图 系系 统统 总总 线线通信单元通信单元 控控 制制 系系 统统 现现 场场 过过 程程CPU单元单元输出单元输出单元 编程器编程器PLC或或上位计算机上位计算机智能智能I/O单元单元输入单元输入单元第24页/共88页第二十四页，编辑于星期六：十五点 四十二分。电源模块底 板第25页/共88页第二十五页，编辑于星期六：十五点 四十二分。n在70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。

15、n我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-B公司等。n在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，取得良好效果。PLC在我国的应用越来越广泛。我国我国PLC发展情况第26页/共88页第二十六页，编辑于星期六：十五点 四十二分。目前，国内PLC生产厂家有30余家，并有迹象显示，更多的来自于原PLC应用的技术人员准备加入到小型PLC开发的行列。但在目前上市的众多PLC产品中，还没有形成规模化的生产和名牌产品。从技术角度来看，国内外的小型PLC差距正在缩小。如无锡信捷、兰州全志等公司生产的微型PLC已经比较成熟，有些国产PL

16、C（如和利时、科迪纳）已经拥有符合IEC标准的编程软件、支持了现场总线技术等。面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验，国内厂商更多地只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段，离真正批量生产、市场化经营乃至创建品牌还有很长的路要走。与此同时，国产PLC的低价优势也正在受到新的挑战。我国PLC发展情况第27页/共88页第二十七页，编辑于星期六：十五点 四十二分。中国PLC市场（2004年度）第28页/共88页第二十八页，编辑于星期六：十五点 四十二分。PLC品牌分布情况的原因n产品覆盖范围。排在最前的三个品牌有最丰富的产品系列，而且没有偏重，用户很容易得到恰当的产品；其他品牌如Fuji，LG则

17、以小型和微型产品为主，GE和Schneider以中大型产品为主。虽然AB拥有出色的技术和全面的产品系列，但是高价格使用户却步。n中国市场上的历史。Siemens，Mitsubishi和Omron都是在中国市场上传统的供应商，在很多领域占了先机，相对应的是GE，Schneider（其实Modicon进入中国也比较早，但没有完整的销售和服务体系）和LG这些后来者虽然市场快速增长，但距先行者仍有一定的差距。n 行业分布。某些品牌会侧重于一些行业，如Schneider更加注重电力行业，Rockwell在冶金行业表现出众。第29页/共88页第二十九页，编辑于星期六：十五点 四十二分。20042004年度

18、年度PLCPLC市场研究报告表明市场研究报告表明：n 作为目前国内控制市场上的主流控制器，PLC市场的国内参与者却需要尴尬地面对这样一个局面，即在高达31亿的PLC市场总需求中，国产PLC不到整个市场份额1。n 在按照I/O数量划分的市场总量中，小型PLC（256点以下）的市场巨大，占据市场总额的64，而国产PLC的市场贡献恰恰就在小型PLC的市场中。第30页/共88页第三十页，编辑于星期六：十五点 四十二分。PLC的基本组成和工作原理 第三章 PLC的基本组成的基本组成 PLC的工作原理第31页/共88页第三十一页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第一节 PLC的基本组成和各部分的作用 一、

19、PLCPLC的基本组成 PLC PLC也是一种工业控制计算机，具有更强的与工业过程相连接的也是一种工业控制计算机，具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言，具有中央处理器接口和更直接的适用于控制要求的编程语言，具有中央处理器（CPU）、存储器、输入）、存储器、输入/输出（输出（I/O）接口、电源等。）接口、电源等。第32页/共88页第三十二页，编辑于星期六：十五点 四十二分。二、PLCPLC各部分的作用（一）中央处理单元（CPU）1、CPU的作用（1）从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令；（2）将各种输入信号取入；（3）把运算结果送到输出端；（4）响应各种外部设备

20、的请求；（5）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和语法错误。2、PLC的CPU（1）小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU（2）中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU（3）大型PLC多采用高速位片式微处理器第33页/共88页第三十三页，编辑于星期六：十五点 四十二分。二、存储器1 1、系统程序存储器、系统程序存储器用于存放用于存放PLCPLC生产厂家编写的系统程序，并固化在生产厂家编写的系统程序，并固化在PROMPROM或或EPROMEPROM中，用户不可访问和修改。中，用户不可访问和修改。2 2、用户程序存储器、用户程序存储器随机读写存储器RAM用户程序区：存放用户工作程序

21、；用户程序区：存放用户工作程序；数据区：存放数据区：存放PLCPLC在运行过程中所用到的和生成的各种工作数据。在运行过程中所用到的和生成的各种工作数据。系统区：存放系统区：存放CPUCPU的组态数据（设定的参数）。的组态数据（设定的参数）。RAMRAM是一种挥发性器件，所以配备掉电保护电路。是一种挥发性器件，所以配备掉电保护电路。三、输入、输出单元输入单元作用：输入单元作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。数字信号送入主机。输出单元作用：输出单元作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路将主机向外输出的信号转换

22、成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈、信号灯、电磁阀等电器。的信号，以便控制接触器线圈、信号灯、电磁阀等电器。第34页/共88页第三十四页，编辑于星期六：十五点 四十二分。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的编程器手持式的编程器 编程设备可以是专用的手持式编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可以是安装了专门的的编程器

23、；也可以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。编程通讯软件的个人计算机。用户可以通过键盘输入和调试用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运行时，还可以对整程序；另外在运行时，还可以对整个控制过程进行监控个控制过程进行监控。（五）电源单元 把外部供应的电源变换成系统内部把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。各单元所需的电源。有的电源单元还向外提供有的电源单元还向外提供24V24V隔离直隔离直流电源流电源，可供开关量输入单元连接的现场，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。无源开关等使用。幻灯片幻灯片 5959 可编程序控制器的电源一般采用开关可编程序控制器的电源一般采用开关式电

24、源，其特点是输入电压范围宽、体积式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。（四）编程设备第35页/共88页第三十五页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第二节 PLC对继电器控制系统的仿真一、模拟继电器控制系统的编程方法 用用PLCPLC替代继电器控制系统就是替代电气控制电路图中的控替代继电器控制系统就是替代电气控制电路图中的控制电路那部分，而主电路部分基本保持不变。制电路那部分，而主电路部分基本保持不变。继电接触器控制系统，又称为继电接触器控制系统，又称为接线程序控制系统接线程序控制系统，是通过电，是通过电器元器件的固定接线来实现控

25、制逻辑，完成控制任务的。器元器件的固定接线来实现控制逻辑，完成控制任务的。第36页/共88页第三十六页，编辑于星期六：十五点 四十二分。在PLC控制系统中，用户根据控制要求编制出相应的控制程序，并写入PLC的程序存储器中。系统运行时，PLC将程序执行结果输出给相应的输出设备，控制被控对象工作。这种控制称为存储程序控制。1 1、继电器控制系统由输入部分、输出部分和控制部分组成。、继电器控制系统由输入部分、输出部分和控制部分组成。2 2、PLCPLC控制系统也是由输入、输出和控制三部分组成。控制系统也是由输入、输出和控制三部分组成。3 3、继电器控制系统由许多真正的硬件继电器组成，而、继电器控制系

26、统由许多真正的硬件继电器组成，而PLCPLC的控制系统的控制系统由许多所谓的由许多所谓的“软继电器软继电器”组成。组成。第37页/共88页第三十七页，编辑于星期六：十五点 四十二分。二、梯形图仿真继电器控制电路图图3-2 电动机起、停控制电路电动机起、停控制电路图图3-3 电动机起、停控制梯形图电动机起、停控制梯形图1、在梯形图中，可以把左母线看作是提供能量的母线，触点、在梯形图中，可以把左母线看作是提供能量的母线，触点闭合可以使能量流过，直到下一个元件；触点断开将阻止能量闭合可以使能量流过，直到下一个元件；触点断开将阻止能量流过，这种能量流称之为流过，这种能量流称之为“能流能流”。2、梯形图

27、中的基本编程元素有触点、线圈和方框。、梯形图中的基本编程元素有触点、线圈和方框。触点：代表逻辑控制条件；触点：代表逻辑控制条件；线圈：通常代表逻辑输出结果；线圈：通常代表逻辑输出结果；方框：代表某种特定功能的指令。方框：代表某种特定功能的指令。说说明明第38页/共88页第三十八页，编辑于星期六：十五点 四十二分。3、梯形图与继电器控制电路图之间的差异：、梯形图与继电器控制电路图之间的差异：（1）“软继电器软继电器”：不是物理继电器，每个：不是物理继电器，每个“软继电器软继电器”各为存各为存储器中的一位，相应位为储器中的一位，相应位为“1”状态，表示该继电器线圈状态，表示该继电器线圈“通电通电”

28、。（2）梯形图中流过的）梯形图中流过的“电流电流”不是物理电流，而是不是物理电流，而是“能流能流”，它只，它只能从左到右、自上而下流动。能从左到右、自上而下流动。（3）梯形图中的常开、常闭触点不是现场物理开关的触点。）梯形图中的常开、常闭触点不是现场物理开关的触点。（4）梯形图中的输出线圈不是物理线圈，不能用它直接去得现）梯形图中的输出线圈不是物理线圈，不能用它直接去得现场执行机构。场执行机构。（5）PLC内部继电器的接点原则上可无限次反复使用。内部继电器的接点原则上可无限次反复使用。（6）实施控制的方法不同：继电器控制线路中，要实现某种控制）实施控制的方法不同：继电器控制线路中，要实现某种控

29、制是通过各种继电器之间的硬接线解决的是通过各种继电器之间的硬接线解决的，它的功能专一，不够灵，它的功能专一，不够灵活。而活。而PLC控制是通过梯形图（软件功能）解决的，所以其灵活控制是通过梯形图（软件功能）解决的，所以其灵活多变。多变。第39页/共88页第三十九页，编辑于星期六：十五点 四十二分。一、建立I/OI/O映像区 第三节 PLC的工作原理 I/O I/O映象区的大小与系统控制的映象区的大小与系统控制的规模有关。规模有关。输入输入/输出点总有输入输出点总有输入/输出映输出映象区的某一位与之相对应。象区的某一位与之相对应。PLCPLC工作时，将采集到的输工作时，将采集到的输入信号状态存放

30、在输入映象区对入信号状态存放在输入映象区对应的位上；将运算的结果存放到应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。输出映象区对应的位上。PLC PLC在执行用户程序时所需在执行用户程序时所需“输入继电器输入继电器”、“输出继电器输出继电器”的数据取用于的数据取用于I/OI/O映象区，而不直接与外部设备发生关系映象区，而不直接与外部设备发生关系 。I/OI/O映像区的建立，使映像区的建立，使PLCPLC工作时只和内存有关地址单元内所工作时只和内存有关地址单元内所存信息状态发生关系。存信息状态发生关系。第40页/共88页第四十页，编辑于星期六：十五点 四十二分。（一）PLCPLC的工作过程

31、二、循环扫描的工作方式 PLC PLC上电后，在系统程序的监控下，周而复始地按一定的顺序对上电后，在系统程序的监控下，周而复始地按一定的顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是按系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是按顺序循环扫描的过程，称之为顺序循环扫描的过程，称之为循环扫描工作方式循环扫描工作方式。PLCPLC在运行工作状态，执行如上所述的一次扫描操作所需的时间在运行工作状态，执行如上所述的一次扫描操作所需的时间称为称为扫描周期扫描周期，其典型值为，其典型值为1 1100ms100ms。第41页/共88页第四十一页，编辑于星期六：十五点 四十二分。对

32、电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行检查；定期复位监控定时器WDT等，确保系统可靠运行。PLC之间以及PLC与PC之间；PLC与其他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。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。以扫描的方式把输入信号的状态存入输入映象区；结果存入输出映象区，直至传送到外部被控设备。清除内部继电器区，复位定时器等。第42页/共88页第四十二页，编辑于星期六：十五点 四十二分。（二）用户程序的循环扫描过程 CPU有两个操作方式：有两个操作方式：STOP方式和方式和RUN方式方式。可编程序控制器对用户程序进行循环扫描可分为三个

33、阶段进行，可编程序控制器对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段进行，即即输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段。第43页/共88页第四十三页，编辑于星期六：十五点 四十二分。1 1、输入采样阶段、输入采样阶段 PLCPLC在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的状态，在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的状态，并将此状态存入输入映像区；在程序执行期间即使外部输入信号发并将此状态存入输入映像区；在程序执行期间即使外部输入信号发生变化，输入映像区的内容也不改变，直到下一个扫描周期才被读生变化，输入映像区的内容也不改变，直到下一个扫描周期才被读入

34、。入。2 2、程序执行阶段、程序执行阶段 执行程序时，梯形图中的输入继电器的状态取自内部输入映像执行程序时，梯形图中的输入继电器的状态取自内部输入映像寄存器的状态，并将运算的结果，即输出继电器的状态存放在内部寄存器的状态，并将运算的结果，即输出继电器的状态存放在内部输出映像寄存器中。输出映像寄存器中。3 3、输出刷新阶段、输出刷新阶段 CPUCPU将输出映像区的内容集中转存到输出锁存器中，然后传送将输出映像区的内容集中转存到输出锁存器中，然后传送到各相应的输出端子输出，最后再去得驱动实际外部负载。到各相应的输出端子输出，最后再去得驱动实际外部负载。由于由于PLCPLC采用循环扫描方式，会使输入

35、、输出延迟响应。采用循环扫描方式，会使输入、输出延迟响应。第44页/共88页第四十四页，编辑于星期六：十五点 四十二分。PLC对输入、输出的处理规则对输入、输出的处理规则（1）输入映像寄存器的内容，由本扫描周期输入采样阶段输）输入映像寄存器的内容，由本扫描周期输入采样阶段输入端子的状态决定。入端子的状态决定。（2）输出映像寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行）输出映像寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行结果决定。结果决定。（3）输出锁存器的状态，由输出刷新期间输出映像寄存器的）输出锁存器的状态，由输出刷新期间输出映像寄存器的状态决定。状态决定。（4）输出端子板上各输出端的状态，由输

36、出锁存器来确定。）输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存器来确定。（5）执行程序时所用的输入、输出状态值，取决与输入、输出）执行程序时所用的输入、输出状态值，取决与输入、输出映像寄存器的状态。映像寄存器的状态。特点：特点：继电器控制系统是继电器控制系统是“并行并行”处理方式；处理方式；PLCPLC系统是以系统是以“串行串行”处理方式进行工作。处理方式进行工作。第45页/共88页第四十五页，编辑于星期六：十五点 四十二分。三、输入、输出延迟响应（一）输入、输出延迟响应（一）输入、输出延迟响应 当当PLCPLC的输入端有一个输入信号发生变化到的输入端有一个输入信号发生变化到PLCPLC输出端对输出

37、端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这段时间就称为该输入变化作出反应，需要一段时间，这段时间就称为响应时间响应时间或滞后时间或滞后时间。（二）响应时间（二）响应时间 响应时间是设计响应时间是设计PLCPLC控制系统时应了解的一个重要参数。控制系统时应了解的一个重要参数。输入电路滤波时间输入电路滤波时间，它由，它由RCRC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幻灯片幻灯片 5252。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。继电，它与输出电路的输出方式有关。继电器输出方式的滞后时间为器输出方式的滞后时

38、间为10ms10ms左右；双向晶闸管输出方式，在接左右；双向晶闸管输出方式，在接通负载时滞后时间约为通负载时滞后时间约为1ms1ms，切断负载时滞后时间小于，切断负载时滞后时间小于10ms10ms；晶；晶体管输出方式的滞后时间小于体管输出方式的滞后时间小于1ms1ms幻灯片幻灯片 5353。PLCPLC循环扫描的工作方式循环扫描的工作方式 PLCPLC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46页/共88页第四十六页，编辑于星期六：十五点 四十二分。1 1、最短响应时间输入/输出刷新时间最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描

39、周期+输出延迟时间 如果在一个扫描周期刚结束之前收到一个输入信号，在下一个扫如果在一个扫描周期刚结束之前收到一个输入信号，在下一个扫描周期进入输入采样阶段，这个输入信号就被采样，使输入更新，这描周期进入输入采样阶段，这个输入信号就被采样，使输入更新，这时响应时间最短。时响应时间最短。第47页/共88页第四十七页，编辑于星期六：十五点 四十二分。CPU读输入输入/输出刷新时间 2、最长响应时间最长响应时间=输入延迟时间+两个扫描时间+输出延迟时间 如果收到一个输入信号经输入延迟后，刚好错过如果收到一个输入信号经输入延迟后，刚好错过I/O刷新时间，刷新时间，在该扫描周期内这个输入信号无效，要到下一

40、个扫描周期输入采样阶在该扫描周期内这个输入信号无效，要到下一个扫描周期输入采样阶段才被读入，使输入更新，这时响应时间最长。段才被读入，使输入更新，这时响应时间最长。第48页/共88页第四十八页，编辑于星期六：十五点 四十二分。3、用户程序的语句安排影响响应时间说明：说明：如果将如果将1 1、2 2两行指令的位置调一下，则两行指令的位置调一下，则M2.0M2.0在第二周期也在第二周期也能响应。能响应。第49页/共88页第四十九页，编辑于星期六：十五点 四十二分。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。发光二极管发光二极管输入端子输入端子+PLCI0

41、.0+24V返回返回第50页/共88页第五十页，编辑于星期六：十五点 四十二分。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+交流电源或交流电源或直流电源直流电源YCOM-返回返回第51页/共88页第五十一页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第四章第四章 S7-200 PLCS7-200 PLC的系统配置的系统配置第52页/共88页第五十二页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第一节 S7-200PLC系统的基本构成 一、基本单元(S7-200CPU模块)基本单元（基本单元（S7-200CPUS7-200CPU模块）模块）也称为主机，

42、它包括一个也称为主机，它包括一个中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）、电）、电源、数字量输入输出单元。源、数字量输入输出单元。基本单元可以构成一个独立基本单元可以构成一个独立的控制系统。的控制系统。第53页/共88页第五十三页，编辑于星期六：十五点 四十二分。状态指示灯：状态指示灯：显示显示CPUCPU的工作方式、本机的工作方式、本机I/OI/O的状态、系的状态、系统错误状态。存储卡（统错误状态。存储卡（EEPOMEEPOM卡）可以存储卡）可以存储CPUCPU程序。程序。RS-485RS-485的串行通讯端口：的串行通讯端口：PLCPLC主机实现人一机对话、机主机实现人一机对话、机机对话

43、的通道。实现机对话的通道。实现PLCPLC与上位计算机的连接，实现与上位计算机的连接，实现PLCPLC与与PLCPLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。连接。扩展接口：扩展接口：PLCPLC主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。缆连接。第54页/共88页第五十四页，编辑于星期六：十五点 四十二分。S7-200 CPU第55页/共88页第五十五页，编辑于星期六：十五点 四十二分。项 目CPU2

44、21CPU222CPU224CPU226本机数字量输入地址分配6输入I0.0I0.58输入I0.0I0.714输入I0.0I0.7I1.0I1.524输入I0.0I0.7I1.0I1.7I2.0I2.7本机数字量输出地址分配4输出Q0.0Q0.36输出Q0.0Q0.510输出Q0.0Q0.7Q1.0Q1.116输出Q0.0Q0.7Q1.0Q1.7本机模拟量输入/输出无无无无扩展模块数量无2个模块7个模块7个模块S7-200 PLC的基本配置第56页/共88页第五十六页，编辑于星期六：十五点 四十二分。CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图 电源第57页/共88页第五十七页，编

45、辑于星期六：十五点 四十二分。由于是直流输入模块，所以采用直流电源作为检测各输入接点状态的电源（用户提供）。M、L+两个端子提供24VDC/400mA传感器电源，可以为传感器提供电源，也可以作为输入端的检测电源使用。对于继电器输出方式，既可带直流负载，也可带交流负载。负载的激励源由负载性质确定。输出端子排的右端N、L1端子是供电电源120/240VAC输入端。该电源电压允许范围为85264VAC。第58页/共88页第五十八页，编辑于星期六：十五点 四十二分。二、个人计算机（PC）或编程器 个人计算机（个人计算机（PCPC）或编程器需装上）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32STEP

46、7-Micro/WIN32编编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。三、三、STEP7-Micro/WIN32编程软件 STEP7-Micro/WIN32STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是创建、编辑、编程软件的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。调试用户程序、组态系统等。四、通讯电缆 通讯电缆是通讯电缆是PLCPLC用来与个人计算机（用来与个人计算机（PCPC）实现通讯的。可以）实现通讯的。可以用用PC/PPIPC/PPI电缆，也可用一个通讯处理器（电缆，也可用一个通讯处理器（CPCP）和

47、多点接口（）和多点接口（MPIMPI）电缆，或者用一块）电缆，或者用一块MPIMPI卡及随卡及随MP1MP1卡提供的一根通讯电缆。卡提供的一根通讯电缆。五、人机界面 人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。面轻松地完成各种调整和控制的任务。第59页/共88页第五十九页，编辑于星期六：十五点 四十二分。第二节 S7-200 PLC的接口模块一、数字量模块1、直流输入模块（1）外部接线图：直流输入模块（

48、直流输入模块（EM221 824VDCEM221 824VDC）有）有8 8个数字量输入端子。接线图中，个数字量输入端子。接线图中，8 8个个数字量输入点分成数字量输入点分成2 2组。组。1M1M、2M2M分别分别是是2 2组输入点内部电路的公共端，组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个每组需用户提供一个24VDC24VDC电源。电源。（一）数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。分为直流输入模块和交流输入模块。每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号(ON/OFF)(ON/OFF)。输入设备输入设备：按钮、限位开关、选择开关、继电器

49、触点等。：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。第60页/共88页第六十页，编辑于星期六：十五点 四十二分。M+5VLEDSB1R3R1AR2CT 内内 部部 电电 路路 输入点输入点 公共端公共端（2）直流输入电路 当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为“1 1”状态状态；当现；当现场开关断开时，对应的输入映象寄存器为场开关断开时，对应的输入映象寄存器为“0 0”状态状态。当输入端的发。当输入端的发光二极管光二极管VLVL点亮，即指示现场开关闭合。点亮，即指示现场开关闭合。I0.0第61页/共88页第六十一页，编辑于星期六：十五点 四十二分。2交流

50、输入模块(1）外部接线图交流输入模块（交流输入模块（EM221 EM221 8AC120V/230V8AC120V/230V）有）有8 8个个分隔式数字量输入端子，每分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用二个接线端个输入点都占用二个接线端子子,它们各自使用它们各自使用1 1个独立个独立的交流电源（由用户提的交流电源（由用户提供）。这些交流电源可供）。这些交流电源可以不同相。（以不同相。（交流交流I/OI/O都都是分隔式的是分隔式的）第62页/共88页第六十二页，编辑于星期六：十五点 四十二分。（2）交流输入电路 交流输入模块的输入电路中，当现场开关闭合后，交流电交流输入模块的输入电路中，当现场