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1、PLC编程基础知识课件1 PLC PLC的原理、功能和外部接线的原理、功能和外部接线1 2 基本指令及编程基本指令及编程 3 步进指令及编程步进指令及编程4功能指令及编程功能指令及编程5编程软元件的性能和使用编程软元件的性能和使用 14PLC的分类的分类（1）从组成结构形式分类）从组成结构形式分类可以将可以将PLC分为两类：一类是整体式分为两类：一类是整体式PLC（也称（也称单元式）；另一类是标准模板式结构化的单元式）；另一类是标准模板式结构化的PLC（也称组合式）。（也称组合式）。（2）按输入）按输入/输出（输出（I/O）点数分类）点数分类小型小型PLC。I/O点数一般在点数一般在128点以
2、下。点以下。中型中型PLC。I/O点数一般在点数一般在2561024点之间。点之间。大型大型PLC。1024点以上的称为大型点以上的称为大型PLC。2PLC的主要特点和功能的主要特点和功能2.1其主要特点如下。其主要特点如下。（1）抗干扰能力强、可靠性高）抗干扰能力强、可靠性高（2）程序简单易学）程序简单易学（3）系统的设计调试周期短）系统的设计调试周期短（4）安装简单，维修方便）安装简单，维修方便（5）采用模块化结构，丰富的）采用模块化结构，丰富的I/O接口接口模块，扩展能力强模块，扩展能力强 2.2PLC的功能的功能（1）逻辑控制）逻辑控制（2）计数和定时控制）计数和定时控制（3）步进顺序
3、控制）步进顺序控制（4）模拟量处理）模拟量处理（5）数据处理）数据处理（6）通信连网）通信连网 2.3PLC的性能指标的性能指标（1）输入）输入/输出（输出（I/O）点数）点数（2）存储容量）存储容量（3）扫描速度）扫描速度（4）指令系统）指令系统（5）内部寄存器（继电器）内部寄存器（继电器）（6）扩展能力）扩展能力 2.4PLC与继电器系统的比较与继电器系统的比较两者的性能比较见表两者的性能比较见表5-1。2.5PLC与计算机的比较与计算机的比较两者的性能比较见表两者的性能比较见表5-2。2.6PLC的发展趋势的发展趋势PLC的发展趋势如下。的发展趋势如下。向高性能、高速度、大容量的方向发展
4、。向高性能、高速度、大容量的方向发展。网络化。网络化。小型化、低成本、简单易用。小型化、低成本、简单易用。不断提高编程软件的功能。不断提高编程软件的功能。适合适合PLC应用的新模块。应用的新模块。PLC的软件化与的软件化与PC化。化。2.7PLC在我国的应用在我国的应用目前目前PLC在我国得到了广泛的应用，在我国得到了广泛的应用，几乎所有知名厂家的几乎所有知名厂家的PLC产品在我国都有产品在我国都有应用。应用。我国自主品牌的我国自主品牌的PLC生产厂家有近生产厂家有近30余家。余家。3.PLC的硬件组成的硬件组成可编程控制器种类繁多，但其基本结可编程控制器种类繁多，但其基本结构和工作原理相同。
5、可编程控制器的功能构和工作原理相同。可编程控制器的功能结构区（物理结构）由结构区（物理结构）由CPU（中央处理器）（中央处理器）、存储器和输入、存储器和输入/输出模块三部分组成，如输出模块三部分组成，如图图1-1所示。所示。图图1-1 PLC结构框图结构框图 图图5-11 S7-200 PLC 3.1CPU（中央处理器）（中央处理器）CPU的功能是完成的功能是完成PLC内所有的控制内所有的控制和监视操作。中央处理器一般由控制器、和监视操作。中央处理器一般由控制器、运算器和寄存器组成。运算器和寄存器组成。CPU通过数据总线、通过数据总线、地址总线和控制总线与存储器、输入地址总线和控制总线与存储器
6、、输入/输出输出接口电路连接。接口电路连接。3.2存储器存储器在在PLC中使用两种类型的存储器：一中使用两种类型的存储器：一种是只读类型的存储器，如种是只读类型的存储器，如EPROM和和EEPROM，另一种是可读，另一种是可读/写的随机存储器写的随机存储器RAM。PLC的存储器分为的存储器分为5个区域，如图个区域，如图1-2所示。所示。图图1-2 存储器的区域划分存储器的区域划分 用户存储器的类型可以是随机存储器、用户存储器的类型可以是随机存储器、可擦除存储器（可擦除存储器（EPROM）和电擦除存储）和电擦除存储器（器（EEPROM），高档的），高档的PLC还可以使用还可以使用FlashROM
7、（闪速存储器）。用户编程存（闪速存储器）。用户编程存储器主要用于存放用户编写的程序。存储储器主要用于存放用户编写的程序。存储器的关系如图器的关系如图1-3所示。所示。图图5-3 存储器的关系存储器的关系 3.3输入输入/输出接口输出接口可编程控制器的输入和输出信号可以可编程控制器的输入和输出信号可以是开关量或模拟量。输入是开关量或模拟量。输入/输出接口是输出接口是PLC内部弱电（内部弱电（LowPower）信号和工业现场）信号和工业现场强电（强电（HighPower）信号联系的桥梁。）信号联系的桥梁。输入输入/输出接口主要有两个作用，一是输出接口主要有两个作用，一是利用内部的电隔离电路将工业现
8、场和利用内部的电隔离电路将工业现场和PLC内部进行内部进行隔离隔离，起保护作用；二是，起保护作用；二是调理信调理信号号，可以将把不同的信号（如强电、弱电，可以将把不同的信号（如强电、弱电信号）调理成信号）调理成CPU可以处理的信号（可以处理的信号（5V、3.3V或或2.7V等），如图等），如图1-4所示。所示。图图1-4 输入输入/输出接口输出接口 输入输入/输出接口模块是输出接口模块是PLC系统中最大系统中最大的部分，输入的部分，输入/输出接口模块需要电源，输输出接口模块需要电源，输入电路的电源可以由入电路的电源可以由内部或外部内部或外部提供，对提供，对于模块化的于模块化的PLC还需要背板（
9、安装机架）。还需要背板（安装机架）。（1）输入接口电路）输入接口电路输入接口电路的组成和作用输入接口电路的组成和作用输入信号的设备的种类输入信号的设备的种类 图图1-5 输入接口的结构输入接口的结构 图图1-6 输入输入/输出接口输出接口 （2）输出接口电路）输出接口电路输出接口电路的组成和作用输出接口电路的组成和作用输出接口电路由多路选择开关模块、输出接口电路由多路选择开关模块、信号锁存器、电隔离电路、模块状态显示、信号锁存器、电隔离电路、模块状态显示、输出电平转换电路和接线端子组成，如图输出电平转换电路和接线端子组成，如图1-7所示。所示。图图1-7 输出接口的结构输出接口的结构 可编程控
10、制器有可编程控制器有3种输出接口形式：种输出接口形式：继电器输出继电器输出：负载电源交直流皆可；输出频率低：负载电源交直流皆可；输出频率低晶体管输出晶体管输出：负载电源直流；输出频率较高：负载电源直流；输出频率较高晶闸管输出晶闸管输出：负载电源交流；输出频率高：负载电源交流；输出频率高 输出信号的设备的种类输出信号的设备的种类输出信号可以是输出信号可以是离散信号：离散信号：电磁阀线圈；指示灯；接触器电磁阀线圈；指示灯；接触器线圈；继电器线圈；报警器等线圈；继电器线圈；报警器等模拟信号：模拟信号：流量阀；交直流驱动器；温控流量阀；交直流驱动器；温控仪；流量仪等仪；流量仪等PLCPLC形式形式CP
11、U电源电源基本单元基本单元有有有有扩展单元扩展单元无无有有扩展模块扩展模块无无无无 4.PLC接线接线三菱三菱西门子西门子 CPU上标注上标注“DC/DC/DC”的含义是：的含义是：第一个第一个DC表示供电电源电压为表示供电电源电压为24VDC，第二个第二个DC表示输入端的电源电压为表示输入端的电源电压为24VDC，第三个，第三个DC表示输出为表示输出为24VDC。CPU上标注上标注“AC/DC/继电器继电器”的含义的含义是：是：AC表示供电电源电压为表示供电电源电压为220VAC，DC表示输入端的电源电压为表示输入端的电源电压为24VDC，“继电器继电器”表示输出为继电器输出。表示输出为继电
12、器输出。5PLC的工作原理的工作原理PLC是一种存储程序的控制器。用户是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序输入到制程序后，用编程器将程序输入到PLC（或用计算机下载（或用计算机下载PLC）的用户程序存储）的用户程序存储器中寄存。器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。用户程序来实现的。5.1工作模式工作模式RUN：运行模式，即执行程序状态；开关：运行模式，即执行程序状态；开关控制；信号指示控制；信号指示STOP：停止模式，编程器输入程序在停：停止模式，编程器输入程序在停
13、止模式下；开关控制；信号指示止模式下；开关控制；信号指示5.25.2运行模式工作原理运行模式工作原理分时工作，循环扫描分时工作，循环扫描循环程序三个时段：循环程序三个时段：输入采样阶段输入采样阶段程序执行阶段程序执行阶段输出刷新阶段输出刷新阶段us级级ms级级us级级PLC是串行工作，并非并行工作，是串行工作，并非并行工作，读读程序程序的的顺顺序是从上到下，从左到右。（梯形序是从上到下，从左到右。（梯形图图）而而PLC从从0号存储地址所存放的第一号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执下，按存储地址号递增
14、的方向顺序逐条执行用户程序，直到行用户程序，直到END指令结束。指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行（重复，直到停机或从运行（RUN）切换到）切换到停止（停止（STOP）工作状态。）工作状态。PLC这种执行程这种执行程序的方式被称为扫描工作方式，每扫描完序的方式被称为扫描工作方式，每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。其运行和一次程序就构成一个扫描周期。其运行和信号处理示意图如图信号处理示意图如图1-8所示。所示。图图1-8 PLC内部运行和信号处理示意图内部运行和信号处理示意图5.35.3扫描周期扫描周期 输入输出滞后现象输入输出滞后
15、现象扫描周期：完成一个循环所用的时间。与扫描周期：完成一个循环所用的时间。与CPU的运行速度和程序长度有关。的运行速度和程序长度有关。ms级级输入输出滞后现象：输出滞后于输入，但输入输出滞后现象：输出滞后于输入，但时间很短，在严格的实时控制中受影响。时间很短，在严格的实时控制中受影响。PLC的立即输入、输出功能的立即输入、输出功能比较高档的比较高档的PLC都有立即输入、输出都有立即输入、输出功能。功能。1立即输出功能立即输出功能所谓立即输出功能就是输出模块在用所谓立即输出功能就是输出模块在用户程序时，能立即被刷新。户程序时，能立即被刷新。PLC临时挂起临时挂起（中断）正常运行的程序，将输出映像
16、表（中断）正常运行的程序，将输出映像表中的信息输送到输出模块，立即进行输出中的信息输送到输出模块，立即进行输出刷新，然后再回到程序中继续运行。刷新，然后再回到程序中继续运行。立即输出的示意图如图立即输出的示意图如图1-9所示。注意，所示。注意，立即输出功能并不能立即刷新所有的输出立即输出功能并不能立即刷新所有的输出模块。模块。图图1-9 立即输出过程立即输出过程 2立即输入功能立即输入功能立即输入适用于要求对反映速度很严立即输入适用于要求对反映速度很严格的场合，例如，几毫秒的时间对于控制格的场合，例如，几毫秒的时间对于控制来说十分关键的情况下。来说十分关键的情况下。立即输入时，立即输入时，PL
17、C立即挂起正在执行立即挂起正在执行的程序，扫描输入模块，然后更新特定的的程序，扫描输入模块，然后更新特定的输入状态到输入映像表，最后继续执行剩输入状态到输入映像表，最后继续执行剩余的程序。立即输入的示意图如图余的程序。立即输入的示意图如图1-10所所示。示。图图1-10 立即输入过程立即输入过程 6.6.编程语言编程语言1 1、梯形图：、梯形图：、梯形图：、梯形图：使用最多；与继电器控制逻辑最接近；使用最多；与继电器控制逻辑最接近；使用最多；与继电器控制逻辑最接近；使用最多；与继电器控制逻辑最接近；软元件电器符号；想象内部有两条母线，左右母线，软元件电器符号；想象内部有两条母线，左右母线，软元
18、件电器符号；想象内部有两条母线，左右母线，软元件电器符号；想象内部有两条母线，左右母线，一般有母线省画；读图顺序从左到右，从上到下。一般有母线省画；读图顺序从左到右，从上到下。一般有母线省画；读图顺序从左到右，从上到下。一般有母线省画；读图顺序从左到右，从上到下。2 2、指令表、指令表、指令表、指令表:指令表程序；类似计算机汇编语言。指令表程序；类似计算机汇编语言。指令表程序；类似计算机汇编语言。指令表程序；类似计算机汇编语言。3 3、状态流程图、状态流程图、状态流程图、状态流程图：适用于步进顺控程序；方便编程。：适用于步进顺控程序；方便编程。：适用于步进顺控程序；方便编程。：适用于步进顺控程序；方便编程。4、功能块图、功能块图5、高级语言、高级语言重重 点点1、编程输入模式，接口、编程输入模式，接口2、接线、接线3、运行模式信号指示灯意义、运行模式信号指示灯意义4、了解工作原理、了解工作原理此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!