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1、YCF(中职）电器PLC控制技术第3章教学课件 第第3章章PLC基本概况基本概况3.1 PLC概述概述3.2 PLC的基本组成的基本组成3.3 PLC的基本工作原理的基本工作原理3.4 PLC的分类的分类3.5常用常用PLC及其性能及其性能3.1 PLC概述概述3.1.1可编程序控制器的定义及发展史可编程序控制器的定义及发展史 1.可编程序控制器的定义可编程序控制器的定义 可编程控制器经历了可编程序矩阵控制器可编程控制器经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程、可编程序顺序控制器序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器、可编程序逻辑控制器PLC(英文全称英文全称:Programmable Logi
2、c Controller)和可编程序控制器和可编程序控制器PC几个不同时期。几个不同时期。1987年国际电工委员会年国际电工委员会IEC(International Electrical Committee)颁布的颁布的PLC标准草案中对标准草案中对PLC做做了如下定义了如下定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。数字运算操作的电子装置。下一页返回3.1 PLC概述概述2.可编程序控制器的发展史可编程序控制器的发展史 世界上公认的第一台世界上公认的第一台PLC是是1969年美国数字设备公司年美国数字设备公司(DEC)研制的。限
3、于当时的元器件条件及计算机发展水平，研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪世纪70年代初年代初出现了微处理器。出现了微处理器。20世纪世纪70年代中末期，可编程控制器进年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。使其功能发生了飞跃。20世纪世纪80年代初，可编程控制器在年代初，可编程控制器在先进工业
4、国家中已获得广泛应用。先进工业国家中已获得广泛应用。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。业的需要。下一页返回上一页3.1 PLC概述概述自从自从1969年美国第一台年美国第一台PLC问世以来，日本、法国、英国问世以来，日本、法国、英国等国也研制了各自的等国也研制了各自的PLC,每个国家的产品各具特色。目前世每个国家的产品各具特色。目前世界上著名的界上著名的PLC厂家主要有美国厂家主要有美国A-B(Allen-Brad-ley),GE(General Electric)，日本的三菱电机，日本的三菱电机(Mitsubsh
5、i Electric)、欧姆龙、欧姆龙(OMRON)，德国的，德国的AEG、西门子、西门子(Siemens)，法国的，法国的TE(Telemecanique)等公司。等公司。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。的应用。各代各代PLC的不同特点见的不同特点见表表3-1。下一页返回上一页3.1 PLC概述概述3.1.2可编程
6、序控制器的特点及基本功能可编程序控制器的特点及基本功能 1.可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点 (1)可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。容易出现故障。(2)编程简单，易于掌握编程简单，易于掌握PLC的设计者充分考虑到现场技的设计者充分考虑到现场技术人员的技能和习惯，经常采用的是梯形图方式的编程语言，术人员的技能和习惯，经常采用的是梯形图方式的编程语言，它与继电器控制原理图相似，具有直观、清晰、修改方便、它与继电器控
7、制原理图相似，具有直观、清晰、修改方便、易掌握等优点。易掌握等优点。(3)通用性好通用性好PLC品种多，档次高。同一台品种多，档次高。同一台PLC可适用于不可适用于不同的控制对象或同一对象的不同控制要求，同一档次，不同同的控制对象或同一对象的不同控制要求，同一档次，不同机型的功能也能方便地相互转换。机型的功能也能方便地相互转换。上一页 下一页返回3.1 PLC概述概述(4)功能强功能强PLC运用了计算机、电子技术和集成工艺的最新运用了计算机、电子技术和集成工艺的最新技术，在硬件和软件两方面不断发展，使其具备很强的信息技术，在硬件和软件两方面不断发展，使其具备很强的信息处理能力。处理能力。(5)
8、系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造造PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方.法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。(6)体积小，质量轻，能耗低以超小型体积小，质量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产为例，新近出产的品种底部尺寸小于的品种底部尺寸小于100mm仅相当于几个继电器的大小，仅相当于几个继电器的大小，因此可
9、将开关柜的体积缩小到原来的因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2-1/10。上一页 下一页返回3.1 PLC概述概述 2.PLC的基本功能的基本功能 (1)逻辑控制逻辑控制PLC具有逻辑运算功能。可以代替继电器进具有逻辑运算功能。可以代替继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。行组合逻辑与顺序逻辑控制。(2)计数控制计数控制PLC还具有计数功能。它为用户提供了若干还具有计数功能。它为用户提供了若干个计数器并设置了计数指令。计数值可由用户在编程时设定，个计数器并设置了计数指令。计数值可由用户在编程时设定，并可在运行中被读出与修改，使用与操作都很灵活方便。并可在运行中被读出与修改，使用与操作都很灵活方便
10、。(3)定时控制定时控制PLC具有定时控制功能。它为用户提供了若具有定时控制功能。它为用户提供了若干个定时器并设置了定时指令。定时值可由用户在编程时设干个定时器并设置了定时指令。定时值可由用户在编程时设定，并能在运行中被读出与修改，使用灵活，操作方便。定，并能在运行中被读出与修改，使用灵活，操作方便。上一页 下一页返回3.1 PLC概述概述 (4)步进控制步进控制PLC能完成步进控制功能。能完成步进控制功能。PLC为用户提供为用户提供了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令，可用于步进控了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令，可用于步进控制，编程与使用很方便。制，编程与使用很方便。(5)数据处理
11、有的数据处理有的PLC还具有数据处理能力，并具有并行还具有数据处理能力，并具有并行运算指令，如能两个数据并行传送、比较和逻辑运算，进行运算指令，如能两个数据并行传送、比较和逻辑运算，进行数据检索、比较、数制转换等操作。数据检索、比较、数制转换等操作。(6)A/D,D/A转换有些转换有些PLC还具有还具有“模数模数”转换转换(A/D)和和“数模数模”转换转换(D/A)功能，能完成对模拟量的控制与调节。功能，能完成对模拟量的控制与调节。上一页 下一页返回3.1 PLC概述概述 (7)监控控制监控控制PLC具有具有较强的监控功能。在控制系统中，较强的监控功能。在控制系统中，操作人员通过监控命令可以监
12、视有关部分的运行状态，可以操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态，可以调整定时或计数设定值，因而调试、使用和维护都很方便。调整定时或计数设定值，因而调试、使用和维护都很方便。(8)通信与联网有些通信与联网有些PLC采用了通信技术，可以进行远程采用了通信技术，可以进行远程vo控制，多台控制，多台PLC之间可以进行同位链接，计算机作为上位之间可以进行同位链接，计算机作为上位机可对其发布命令并返回执行结果。机可对其发布命令并返回执行结果。上一页 下一页返回3.1 PLC概述概述3.1.3 PLC的应用领域和发展趋势的应用领域和发展趋势 目前，目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、
13、在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。化娱乐等各个行业。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。都具有通信接口，通信非常方便。随着应用领域日益扩大，随着应用领域日益扩大，PLC技术及其产品仍在继续发展。技术及其产品仍在继续发展。主要朝着高速化、大容量
14、化、智能化、网络化、标准化、系主要朝着高速化、大容量化、智能化、网络化、标准化、系列化、小型化、廉价化方向发展，使列化、小型化、廉价化方向发展，使PLC的功能更强，可靠的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用面更广。性更高，使用更方便，适用面更广。上一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成3.2.1 PLC的硬件结构的硬件结构 PLC的硬件组成与微型计算机相似，其主机由的硬件组成与微型计算机相似，其主机由CPU板、存储板、存储器、输入器、输入/输出输出(I/O)接口、电源等几大部分组成接口、电源等几大部分组成;可配备如可配备如编程器、图形显示器、通信接口等外部设备。基本结构如编程器、图形显示
15、器、通信接口等外部设备。基本结构如图图3-1所示。所示。1.主机主机 (1)CPU也称中央处理器，是由一片或几片大规模集成电也称中央处理器，是由一片或几片大规模集成电路芯片组成的，相当于人的大脑，是路芯片组成的，相当于人的大脑，是PLC的核心部分的核心部分;CPU的作用是可通过接口及软件向系统的各个部分发出各种命令，的作用是可通过接口及软件向系统的各个部分发出各种命令，同时对被测参数进行巡回检测、数据处理、控制运算、报警同时对被测参数进行巡回检测、数据处理、控制运算、报警处理及逻辑判断等。处理及逻辑判断等。下一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成(2)存储器存储器PLC内部配有两种不同类型
16、的存储器，一种为可内部配有两种不同类型的存储器，一种为可进行读进行读/写操作的随机存储器写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器，另一种是只读存储器ROM,PROM,EPROM,EEPROM。RAM为随机存储器，为随机存储器，一般都是一般都是CMOS型的，耗电极微，在型的，耗电极微，在PLC中通常用铿电池作中通常用铿电池作后备，失电时也不会丢失程序后备，失电时也不会丢失程序;ROM为只读存储器，系统程为只读存储器，系统程序固化在其中，用户不可更改，失电不受影响。序固化在其中，用户不可更改，失电不受影响。(3)输入输入/输出单元输出单元(I/O单元单元)接口是输入接口是输入(INPUT)/输
17、输出出(OUTPUT)接口的简称，是接口的简称，是PLC主机与被控对象进行信主机与被控对象进行信息交换的纽带息交换的纽带;PLC通过通过I/O接口与外部设备进行数据交换，接口与外部设备进行数据交换，PLC的输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种类型，的输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种类型，所有的输入输出信号均经过光电等隔离，大大增强了所有的输入输出信号均经过光电等隔离，大大增强了PLC的的抗干扰能力。抗干扰能力。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成如如图图3-2所示为直流所示为直流24V输入接口电路原理图，输入接口电路原理图，PLC内部提内部提供直流电源。当输入开关接
18、通时，光藕合器导通，由装在供直流电源。当输入开关接通时，光藕合器导通，由装在PLC面板上的发光二极管面板上的发光二极管(LED)来显示某一输入端口有信号来显示某一输入端口有信号输入。输入。图图3-3所示为交所示为交/直流输入接口电路原理图。其内部电路结直流输入接口电路原理图。其内部电路结构与直流输入接口电路基本相同。构与直流输入接口电路基本相同。图图3-4所示为交流输入接口电路原理图，交流电源外接。所示为交流输入接口电路原理图，交流电源外接。输入信号均通过输入端子经输入信号均通过输入端子经RC滤波，光电隔离进入内部电路，滤波，光电隔离进入内部电路，提高了提高了PLC的抗干扰能力。的抗干扰能力。
19、常见的输出形式有继电器输出、晶闸管常见的输出形式有继电器输出、晶闸管(SSR)输出、晶体管输出、晶体管输出。三种输出方式的接口电路原理图如输出。三种输出方式的接口电路原理图如图图3-5、图图3-6、图图3-7所示。所示。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成2.编程器和其他外围设备编程器和其他外围设备 (1)编程器主要由键盘、显示器、工作方式选择开关和外编程器主要由键盘、显示器、工作方式选择开关和外存储器接插口等部件组成。编程器的作用是用来编写、输入、存储器接插口等部件组成。编程器的作用是用来编写、输入、调试用户程序，也可在线监视调试用户程序，也可在线监视PLC的工作状况。随着的
20、工作状况。随着PLC通通信能力的增强，现在也可在个人计算机上添加适当的硬件接信能力的增强，现在也可在个人计算机上添加适当的硬件接口，利用生产厂家提供的编程软件包就可将计算机作为编程口，利用生产厂家提供的编程软件包就可将计算机作为编程器使用，而且还可在计算机实现模拟调用。器使用，而且还可在计算机实现模拟调用。(2)其他外围设备根据系统软件控制需要，其他外围设备根据系统软件控制需要，PLC还可以通还可以通过自身的专用通信接口连接一些其他外围设备，例如过自身的专用通信接口连接一些其他外围设备，例如:盒式磁盒式磁带机、带机、EPROM写入器、打印机、图形监控器等。写入器、打印机、图形监控器等。上一页
21、下一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成 3.I/O扩展机扩展机 每种每种PLC都有与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、输都有与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、输出点数，以便根据控制要求灵活组合系统。出点数，以便根据控制要求灵活组合系统。PLC扩展模块内扩展模块内不设不设CPU，仅对，仅对I/O通道进行扩展，不能脱离主机独立实现通道进行扩展，不能脱离主机独立实现系统的控制要求。系统的控制要求。4.电源电源 PLC的工作电源一般为单相交流电源的工作电源一般为单相交流电源(通常为交流通常为交流110/220V)，也有用直流，也有用直流24V供电的。供电的。PLC对电源的稳对电源的稳定度要求不
22、高，一般允许电源电压在其额定值定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%的范围的范围内波动。内波动。PLC中都有一个稳压电源。中都有一个稳压电源。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成3.2.2 PLC的软件系统的软件系统1.系统程序系统程序 系统程序由系统程序由PLC制造厂商设计编写的，并存人制造厂商设计编写的，并存人PLC的系统的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。控程序等。2.用户程序用
23、户程序 PLC的用户程序是用户利用的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要的编程语言，根据控制要求编制的程序。在求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用的应用中，最重要的是用PLC的编程的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。语言来编写用户程序，以实现控制目的。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成PLC编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的的PLC产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上可归纳两种类型可归纳两种类型:一是采用字符表达方式的编程语言，如语句
24、一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等表等;二是采用图形符号表达方式的编程语言，如梯形图等。二是采用图形符号表达方式的编程语言，如梯形图等。(1)梯形图梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触梯形图梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它继承了器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它继承了传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有输出形式，具有形象、直观、实用的特点，是形象、直观、实用的特点，是PLC的第一的第一编程语言，如编程语言，如图图3-8(b)所示。所
25、示。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成(2)语句表这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编语句表这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。在程表达方式。在PLC应用中，经常采用简易编程器，而这种应用中，经常采用简易编程器，而这种编程器中没有编程器中没有CRT屏幕显示，或没有较大的液晶屏幕显示。屏幕显示，或没有较大的液晶屏幕显示。因此，就用一系列因此，就用一系列PLC操作命令组成的语句表将梯形图描述操作命令组成的语句表将梯形图描述出来，再通过简易编程器输入到出来，再通过简易编程器输入到PLC中。虽然各个中。虽然各个PLC生产生产厂家的语句表形式不尽相同，但基本功能
26、相差无几。如厂家的语句表形式不尽相同，但基本功能相差无几。如图图3-8(c)所示。所示。(3)逻辑图逻辑图包括与逻辑图逻辑图包括与(AND)、或、或(OR)、非、非(NOT)以及以及定时器、计数器、触发器等，如定时器、计数器、触发器等，如图图3-8(d)所示。所示。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成的基本组成(4)功能表图功能表图语言功能表图功能表图语言(SFC语言语言)是一种较新的编程方是一种较新的编程方法，又称状态转移图语言。它将一个完整的控制过程分为若法，又称状态转移图语言。它将一个完整的控制过程分为若干阶段，各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，干阶段，各阶段具有不同的
27、动作，阶段间有一定的转换条件，转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动作结束，下一阶转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动作结束，下一阶段动作开始。段动作开始。(5)高级语言随着软件技术的发展，近来为了增加高级语言随着软件技术的发展，近来为了增加PLC的运的运算功能和数据处理能力，方便用户，许多大中型算功能和数据处理能力，方便用户，许多大中型PLC已采用已采用高级语言来编程，如高级语言来编程，如BASIC,C语言等。语言等。上一页返回3.3 PLC的基本工作原理的基本工作原理3.3.1扫描工作方式扫描工作方式PLC是采用是采用“顺序扫描，不断循环顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即的方式进行
28、工作的。即在在PLC运行时，运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号存储器中的程序，按指令步序号(或地址号或地址号)作周期性循环扫作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。轮新的扫描。图图3-9所示为所示为PLC工作过程框图。工作过程框图。下一页返回3.3 PLC的基本工作原理的基本工作原理在执行用户程序前，在执行用户程序前，PLC还应
29、完成内部处理、通信服务与自还应完成内部处理、通信服务与自诊检查。在内部处理阶段，诊检查。在内部处理阶段，PLC检查检查CPU模块内部硬件是否模块内部硬件是否正常，监视定时器复位以及完成其他一些内部处理。在通信正常，监视定时器复位以及完成其他一些内部处理。在通信服务阶段，服务阶段，PLC应完成与一些带处理器的智能模块或与其他应完成与一些带处理器的智能模块或与其他外设的通信，完成数据的接收和发送任务、响应编程器键人外设的通信，完成数据的接收和发送任务、响应编程器键人命令、更新编程器显示内容、更新时钟和特殊寄存器内容等命令、更新编程器显示内容、更新时钟和特殊寄存器内容等工作。工作。当当PLC处于停止
30、处于停止(STOP)状态时，只完成内部处理和通信服状态时，只完成内部处理和通信服务工作。当务工作。当PLC处于运行状态时，除完成内部处理和通信服处于运行状态时，除完成内部处理和通信服务的操作外，还要完成输入处理、程序执行、输出处理工作。务的操作外，还要完成输入处理、程序执行、输出处理工作。上一页 下一页返回3.3 PLC的基本工作原理的基本工作原理3.3.2 PLC执行程序的过程执行程序的过程PLC执行程序必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，执行程序必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，如如图图3-10所示。所示。PLC在输入采样阶段在输入采样阶段:首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输
31、首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段在程序执行阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序
32、的执行而改变。而改变。上一页 下一页返回3.3 PLC的基本工作原理的基本工作原理输出刷新阶段输出刷新阶段:当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管继电器、晶体管或晶闸管)输出，驱动相应输出设备工作。输出，驱动相应输出设备工作。PLC执行程序的过程分三个阶段，即输入采样执行程序的过程分三个阶段，即输入采样(输入处理输入处理)阶阶段、程序执行阶段、输出刷新段、程序执行阶段、输出刷新(输出处理输出处理)阶段。阶段。上一页返回3.4
33、PLC的分类的分类3.4.1按结构形式分类按结构形式分类 根据根据PLC的结构形式，可将的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。分为整体式和模块式两类。整体式整体式PLC是将电源是将电源,CPU,I/O接口等部件都集中装在一接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同由不同I/O点数点数的基本单元的基本单元(又称主机又称主机)和扩展单元组成。基本单元内有和扩展单元组成。基本单元内有cPU,I/O接口、与接口、与I/O扩展单元相连的扩展
34、口，以及与编程器或扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源和电源等，没有等，没有CPU。下一页返回3.4 PLC的分类的分类模块式模块式PLC是将是将PLC各组成部分，分成若干个单独的模块，各组成部分，分成若干个单独的模块，如如CPU模块、模块、I/O模块、电源模块模块、电源模块(有的含在有的含在CPU模块中模块中)以以及各种功能模块。模块式及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特
35、点是配的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。一般采用模块式结构。上一页 下一页返回3.4 PLC的分类的分类3.4.2 按功能分类按功能分类根据根据PLC所具有的功能不同，可将所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高分为低档、中档、高档三类。档三类。(1)低档低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入/输出、算术运输出
36、、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。上一页 下一页返回3.4 PLC的分类的分类 (2)中档中档PLC除具有低档除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模的功能外，还具有较强的模拟量输入拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。控制等功能，适用于复杂控
37、制系统。(3)高档高档PLC除具有中档机的功能外，还增加了带符号算除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。络控制系统，实现工厂自动化。上一页 下一页返回3.4 PLC的分类的分类3.4.3按按I/O点数分类点数分类按按I/O点数可分为小型、中型和大型三类。点数可分
38、为小型、中型和大型三类。.型型PLC的的I/O点数在点数在256点以下，其中小于点以下，其中小于64为超小型或为超小型或微型微型PLC;中型中型PLC的的I/O点数在点数在256-2 048点之间点之间;.大型大型PLC的的I/O点数在点数在2 048点以上，其中点以上，其中I/O点数超过点数超过8 192点为超大型点为超大型PLC。上一页返回3.5常用常用PLC及其性能及其性能3.5.1三菱系列三菱系列PLC组成及性能组成及性能1.F1系列系列PLC组成及其功能组成及其功能 F1系列可编程序控制器由日本三菱公司生产，目前有多种系列可编程序控制器由日本三菱公司生产，目前有多种机型。其中机型。其
39、中F1系列系列PLC属于小型低档机，整体式结构，包括属于小型低档机，整体式结构，包括基本单元、扩展单元、特殊功能单元。每个基本单元、扩展单元、特殊功能单元。每个PLC控制系统必控制系统必须要有一台主机，若要增加输入输出点数，应连接扩展单元须要有一台主机，若要增加输入输出点数，应连接扩展单元;若要增加控制功能，则可连接特殊功能单元，如高速计数单若要增加控制功能，则可连接特殊功能单元，如高速计数单元、位置控制单元、模拟量单元等。元、位置控制单元、模拟量单元等。F1系列系列PLC的芯片为的芯片为8039单片机芯片，执行速度平均为单片机芯片，执行速度平均为12 us/步。程序容量为步。程序容量为 10
40、00步。其基本单元和扩展单元步。其基本单元和扩展单元的型号规格见的型号规格见表表3-2。下一页返回3.5常用常用PLC及其性能及其性能扩展单元的外形与基本单元基本一样，但扩展单元内部没有扩展单元的外形与基本单元基本一样，但扩展单元内部没有CPU,ROM,RAM等，所以不能单独使用，只能与基本单元等，所以不能单独使用，只能与基本单元一起使用，作为基本单元输入输出点数的扩充。通过选用不一起使用，作为基本单元输入输出点数的扩充。通过选用不同的基本单元与扩展单元连接使用，可方便地构成同的基本单元与扩展单元连接使用，可方便地构成12-120点输入输出的点输入输出的PLC系统。例如系统。例如:F1-60M
41、R与与F1-40ER配接，配接，可构成可构成I/O为为100点的点的PLC系统。系统。F1系列系列PLC编程器主要有编程器主要有F1-20P-E简易编程器，简易编程器，GP-20F-E便携式图形编程器，便携式图形编程器，GP-80-F2A-E大型多功能图形大型多功能图形编程器。另外编程器。另外F1系列系列PLC还可使用还可使用MEDOC软件包，与个人软件包，与个人计算机通信，利用个人计算机编程，程序用梯形图表达。可计算机通信，利用个人计算机编程，程序用梯形图表达。可直接显示在屏幕上，操作方便。直接显示在屏幕上，操作方便。F1系列系列PLC的性能指标见的性能指标见表表3-3。上一页 下一页返回3
42、.5常用常用PLC及其性能及其性能 2.FX2系列系列PLC FX2系列是系列是1991年推出的一种整体式和模块式相结合的年推出的一种整体式和模块式相结合的叠装式小型叠装式小型PLC，由基本单元、扩展单元、扩展模块、特殊，由基本单元、扩展单元、扩展模块、特殊功能模块和编程器等组成。其型号规格见功能模块和编程器等组成。其型号规格见表表3-4。扩展单元是用于增加扩展单元是用于增加I/O点数，内设有电源，其型号规格点数，内设有电源，其型号规格见见表表3-5。扩展模块用于增加扩展模块用于增加I/O点数和改变点数和改变I/O比例，模块内部无电比例，模块内部无电源，由基本单元和扩展单元供电，其规格型号见源
43、，由基本单元和扩展单元供电，其规格型号见表表3-6。扩。扩展单元和扩展模块均无展单元和扩展模块均无CPU，必须与基本单元一起使用。，必须与基本单元一起使用。特殊功能模块是为满足特殊控制要求的装置。编程器用于程特殊功能模块是为满足特殊控制要求的装置。编程器用于程序的输入、调试和运行监视、故障分析。序的输入、调试和运行监视、故障分析。FX2系列系列PLC的性的性能指标见能指标见表表3-7。上一页 下一页返回3.5常用常用PLC及其性能及其性能 3.FXO系列系列PLC FXO是在是在FX2之后推出的一种超小型之后推出的一种超小型PLC o FXO为整体为整体式结构，也设有扩展单元，最大式结构，也设
44、有扩展单元，最大I/O总数有总数有14,20,30三种三种供选择。电源有交流和直流两种。输出有继电器输出和晶体供选择。电源有交流和直流两种。输出有继电器输出和晶体管输出两种类型。管输出两种类型。FXO系列系列PLC的型号规格见的型号规格见表表3-8，其性能指标见，其性能指标见表表3-9。上一页返回表表3-1各代各代PLC的特点与应用范围的特点与应用范围返回图图3-1 PLC硬件结构简化框图硬件结构简化框图返回图图3-2直流直流24V输入接口电路输入接口电路返回图图3-3交流交流/直流输入接口电路直流输入接口电路返回图图3-4交流输入接口电路交流输入接口电路返回图图3-5继电器输出接口电路继电器
45、输出接口电路返回图图3-6晶闸管输出接口电路晶闸管输出接口电路返回图图3-7晶体管输出接口电路晶体管输出接口电路返回图图3-8继电器控制电路图与继电器控制电路图与PLC编程编程语言语言(a)继电器控制电路图继电器控制电路图;(b)PLC梯形图梯形图;(c)语句表语句表;(d)逻辑图逻辑图返回图图3-9 PLC工作过程框图工作过程框图返回图图3-10 PLC的工作过程的工作过程返回表表3-2 F1系列系列PLC型号规格型号规格返回表表3-3 F1系列系列PLC的性能指标的性能指标返回表表3-4 FX2基本单元型号规格基本单元型号规格返回表表3-5 FX2扩展单元型号规格扩展单元型号规格返回表表3-6 FX2扩展模块型号规格扩展模块型号规格返回表表3-7 FX2系列系列PLC性能指标性能指标返回表表3-7 FX2系列系列PLC性能指标性能指标返回表表3-8 FXO系列系列PLC的型号规格的型号规格返回表表3-9 FXO系列系列PLC的性能指标的性能指标返回表表3-9 FXO系列系列PLC的性能指标的性能指标返回