第五章可編程控制器概述

1、第二篇第二篇 可編程控制器技術可編程控制器技術 教材以三菱小型可編程控制器FX2N系列PLC為例，介紹可編程控制器的基本結構，以及工作原理，要求掌握常用指令的格式和應用方法，熟練畫出可編程控制器外部電路接線圖，掌握可編程控制器應用的基本設計思想和設計方法。第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展一、可編程控制器的產(chǎn)生一、可編程控制器的產(chǎn)生第五章第五章 可編程控制器概述可編程控制器概述重點：重點：PLC的基本工作原理的基本工作原理難點：難點：PLC的工作過程及的工作過程及I/O接口接線。接口接線。 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：1968年美國年美國General Motors公司，要

2、求制造公司，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項招標指標。這就是著名的項招標指標。這就是著名的GM 10條。條。問世：問世：問世于問世于1969年。美國數(shù)據(jù)設備公司年。美國數(shù)據(jù)設備公司(DEC)研制出研制出世界上第一臺可編程控制器世界上第一臺可編程控制器2022-3-62022-3-63 3l傳統(tǒng)的生產(chǎn)機械自動控制裝置傳統(tǒng)的生產(chǎn)機械自動控制裝置繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng) 優(yōu)點優(yōu)點結構簡單、價格低廉、容易操作結構簡單、價格低廉、容易操作 。缺點缺點體積龐大、生產(chǎn)周期長、接線復雜、故障率體積龐大、生產(chǎn)周期長、接線復雜、故障

3、率高、可靠性及靈活性差高、可靠性及靈活性差 。應用應用比較適用于工作模式固定，控制邏輯簡單等比較適用于工作模式固定，控制邏輯簡單等工業(yè)應用場合。工業(yè)應用場合。 l用戶迫切需要一種先進的自動控制裝置用戶迫切需要一種先進的自動控制裝置繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)先進自動控制系統(tǒng)先進自動控制系統(tǒng)l可編程序邏輯控制器的產(chǎn)生可編程序邏輯控制器的產(chǎn)生 美國數(shù)字設備公司（美國數(shù)字設備公司（DECDEC）根據(jù)這一設想，于）根據(jù)這一設想，于19691969年年研制成功了第一臺可編程序控制器。由于當時主要用于研制成功了第一臺可編程序控制器。由于當時主要用于順序控制，只能進行邏輯運算，故稱為可編程序邏輯控順序控制，

4、只能進行邏輯運算，故稱為可編程序邏輯控制器（制器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，PLCPLC）。）。 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序； 可靠性高于繼電器控制柜； 體積小于繼電器控制柜； 維護方便，最好是插件式； 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機； 在成本上可與繼電器控制柜競爭； 輸入可以是交流115V； 輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥等； 在擴展時，原系統(tǒng)只需很小變更； 用戶程序存貯器容量至少能擴展到4K。GM10條是可編程序控制器出現(xiàn)的直接原因：二、可編程控制器的發(fā)展及定義經(jīng)歷：可編程邏輯控制器（經(jīng)

5、歷：可編程邏輯控制器（PLCPLC）可編程控制器（可編程控制器（PCPC）1、發(fā)展、發(fā)展開始：主要用于順序控制，只能進行邏輯運算，故稱為開始：主要用于順序控制，只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱可編程邏輯控制器，簡稱 70年代后期：從開關量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生年代后期：從開關量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制領域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置產(chǎn)過程控制領域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱，故稱為可編程控制器，簡稱PC(Programmable Controller)。 2、定義：、定義：1987年年：定義特點：定義特點：PLC是計算

6、機（內(nèi)部構造、功能、工作原理看）是計算機（內(nèi)部構造、功能、工作原理看）PLC是工業(yè)現(xiàn)場使用的計算機（從計算機大范圍看，是工業(yè)現(xiàn)場使用的計算機（從計算機大范圍看，是專是專用機用機）PLC是一種通用的工業(yè)控制計算機（從控制領域看，是一種通用的工業(yè)控制計算機（從控制領域看，是通是通用機用機）PLC已由廠商進行了一次開發(fā)，用戶只需二次開發(fā)。已由廠商進行了一次開發(fā)，用戶只需二次開發(fā)。 1987年： “可編程序控制器是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類

7、型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充的原則設計”。三、PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比 可靠性高、邏輯功能強、體積小。 在需要大量中間繼電器、時間繼電器及計數(shù)繼電器的場合，PLC 無需增加硬設備。 隨著要求的變更隨著要求的變更PLC對程序修改方便。繼電對程序修改方便。繼電器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，靈活性差。靈活性差。 1.具有網(wǎng)絡通訊功能，可附加高性能模塊對模擬量進行處理，實現(xiàn)各種復雜控制功能。 四、PLC與工業(yè)控制計算機相比 PLCPLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習慣，繼承了繼電器系

8、統(tǒng)的基本格式和習慣，對于有繼電器系統(tǒng)方面知識和經(jīng)驗的人來說，尤其是現(xiàn)場的技術人員，學習起來十分方便。 PLC一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產(chǎn)，各各廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制機廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制機是由通用計算機推廣應用發(fā)展起來的，一般由微機廠、芯片及板卡制造廠開發(fā)生產(chǎn)。它在硬件結構方面的突出優(yōu)點是總總線標準化程度高，產(chǎn)品兼容性強。線標準化程度高，產(chǎn)品兼容性強。 1. PLC的運行方式與工業(yè)控制機不同，微機的許多軟微機的許多軟件不能直接使用。件不能直接使用。工業(yè)控制機可使用通用微機的各種編程語言，對要求快速、實時性強、模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但它要求使用者具有一定的計算機專業(yè)

9、知識。 PLC和工業(yè)控制機都是專為工業(yè)現(xiàn)場應用環(huán)境而設計的。 都具有很高的可靠性。都具有很高的可靠性。 PLC一般具有模塊結構，可以針對不同的對可以針對不同的對象進行組合和擴展。象進行組合和擴展。 FX2N系列PLC外形RS232口口電池座池座電源輸入端子電源輸入端子 輸出端子輸出端子直流電源輸出端子直流電源輸出端子輸入端子輸入端子I/O狀態(tài)指示燈狀態(tài)指示燈擴展插座擴展插座 編程工具連接插座編程工具連接插座 FP1系列C24型PLC控制單元的外形圖波特率選擇開關波特率選擇開關電位器（電位器（V0、V1）運行監(jiān)視指示燈運行監(jiān)視指示燈方式選擇開關方式選擇開關 RS232口口 只有C24、C40、C

10、56和C72的C型機才配有。該口能與PC機通訊編程，也可連接其它外圍設備。運行監(jiān)視指示燈運行監(jiān)視指示燈 當運行程序時，“RUN”指示燈亮；當控制單元中止執(zhí)行程序時，“PROG” 指示燈亮； 當發(fā)生自診斷錯誤時，“ERR” 指示燈亮； 當檢測到異常的情況時或出現(xiàn)“Watchdog”定時故障時，“ALARM” 指示燈亮。 電池座電池座電源輸入端子電源輸入端子 FP1型主機有交、直流電源兩種類型，交流型接100240V交流電源，直流型接24V直流電源。 工作方式選擇開關工作方式選擇開關 有三個工作方式檔位，即“RUN”、“REMOTE”和“PROG”。輸出端子輸出端子 該端子板為兩頭帶螺絲可拆卸的板

11、。帶帶“”標記的標記的端子不能作為輸出端子使用。端子不能作為輸出端子使用。 直流電源輸出端子直流電源輸出端子 在FP1系列主機內(nèi)部均配有一個供輸入端使用的主機內(nèi)部均配有一個供輸入端使用的24V24V直流電源。直流電源。 輸人端子輸人端子 該端子板為兩頭帶螺絲可拆卸的板。輸入電壓范圍為直流 1224V。帶帶“”標記的端子不能作為輸入標記的端子不能作為輸入端子使用。端子使用。 編程工具連接插座編程工具連接插座(RS422(RS422口口) ) 可用此插座經(jīng)專用外設電纜連接編程工具。波特率選擇開關波特率選擇開關電位器電位器(V0(V0、V1)V1) 這兩個電位器可用螺絲刀進行手動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)外部設定。

12、當調(diào)節(jié)該電位器時，PLC內(nèi)部對應的特殊數(shù)據(jù)寄存器DT9040和DT9041的內(nèi)容在0255之間變化，相當于輸入外部可調(diào)的模擬量。 IO狀態(tài)指示燈狀態(tài)指示燈 用來指示輸人用來指示輸人/ /輸出的通斷狀態(tài)。輸出的通斷狀態(tài)。 IO擴展單元接口插座擴展單元接口插座 用于連接FP1擴展單元及AD、DA轉(zhuǎn)換單元、鏈接單元。 FP1控制單元RS232C端口計算機FP1控制單元計算機RS422/232C適配器編程工具插座(RS422端口)RS422RS232C(a) 直接通過RS232口進行串行通訊 (b) 通過適配器進行通訊 第二節(jié) 可編程控制器的特點及應用一、一、PLCPLC的主要特點的主要特點 可靠性高

13、、抗干擾能力強。主要有以下幾個方面： 隔離隔離( (采用光電耦合器采用光電耦合器 ) )濾波 對PLC的內(nèi)部電源采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施。 設置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、Watchdog等電路。 利用系統(tǒng)軟件定期進行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測。對用戶程序及動態(tài)工作數(shù)據(jù)進行電池備份。 采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結構。采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結構。 1. 以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機械觸點。采用循環(huán)掃描的工作方式采用循環(huán)掃描的工作方式，也提高了抗干擾能力。 擴充方便，配置靈活，通用性強擴充方便，配置靈活，通用性強 將電控將電控(邏輯控制邏輯控制)、電儀、電儀

14、(過程控制過程控制)和電結和電結(運動控制運動控制)集于一體，可以方便、靈活地組集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。 編程簡單、使用方便、柔性好編程簡單、使用方便、柔性好 體積小、重量輕、功能強體積小、重量輕、功能強二、PLC的應用場合 邏輯控制邏輯控制 ：可取代傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)和順序控制器。如各種機床、自動電梯、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線、運輸和檢測等的控制。 運動控制運動控制 ：可用于精密金屬切削機床、機械手、機器人等設備的控制。 過程控制過程控制 ：通過配用AD、DA轉(zhuǎn)換模塊及智能PID模塊實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、速度等連

15、續(xù)變化的模擬量進行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1.多級控制多級控制 ：利用PLC的網(wǎng)絡通信功能模塊及遠程IO控制模塊實現(xiàn)多臺PLC之間、PLC與上位計算機的鏈接，以完成較大規(guī)模的復雜控制。 三、可編程控制器的發(fā)展趨勢 在系統(tǒng)構成規(guī)模上向大、小兩個方向發(fā)展向大、小兩個方向發(fā)展； 功能不斷增強，各種應用模塊不斷推出 ； 產(chǎn)品更加規(guī)范化、標準化規(guī)范化、標準化 。 國外著名PLC生產(chǎn)廠家日本OMRON歐姆龍:CPM2A/B，CQM1H（?。珻S1，VM1D(中大)，CPM2C(超薄)，CPM2B，CPM1A-MAD02-CH(板型)德國Simens西門子 ：LOGO一體化程控器 ,S7-200,

16、 S7- 300, S7- 400日本Mitsubishi三菱：一體化程控器, FX，A，AnS，Q，QnA美國GE-FANUC通用電器：GE ONE/E,GE-90 20/211, GE-90 30/311, GE-90 30/331, GE-90 70/771, GE-90 70/781美國Modican歌德：Micro 984,984-130,984-380,984-480,984-680,984B 國外著名PLC生產(chǎn)廠家美國A-B 羅克韋爾：SLC-500,PLC-2/02,PLC-3,PLC-5日本Panasonic松下:FP0,FP1(超小),FP2,FP3,FP10SH美國TI德

17、州儀器:TI510,TI330,TI435,565美國WestingHouse西屋:PC-1100,PC-503, PC-700,HPPC-1700法國TE (Telemecanique) ：TSX47,TSX67,TSX87,TSX107 第三節(jié) 可編程控制器的組成一、一、PLCPLC的系統(tǒng)結構（以單元式的系統(tǒng)結構（以單元式PLCPLC為例）為例）I I/ /O O擴擴展展單單元元I I/ /O O擴擴展展接接口口 中中央央處處理理單單元元 ( (C CP PU U) )輸輸入入接接口口輸輸出出接接口口限限位位開開關關手手動動開開關關編編碼碼器器數(shù)數(shù)字字開開關關電電源源外外部部設設備備接接口

18、口存存儲儲器器系系統(tǒng)統(tǒng)程程序序用用戶戶程程序序數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)編程器上位計算機圖形監(jiān)控系統(tǒng)打印機EPROM寫入器盒式磁帶機條碼判讀機電電源源電電磁磁閥閥繼繼電電器器指指示示燈燈蜂蜂鳴鳴器器二、二、PLCPLC各部分的作用各部分的作用 CPU 診斷診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。制程序中的語法錯誤。 采集現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送人采集現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送人PLC的寄的寄存器中。存器中。 逐條讀取指令，完成各種運算和操作。逐條讀取指令，完成各種運算和操作。 將處理結果送至輸出端。將處理結果送至輸出端。 響應各種外部設備的工作請求。響應各種外部設備的工作

19、請求。 CPUCPU芯片類型芯片類型通用微處理器（中小型通用微處理器（中小型8085，中型，中型8086、80286、80386）。）。單片機（中小型單片機（中小型8051、8096）。）。位片式處理器（大型位片式處理器（大型AMD2900、2903）。）。 多多CPU結構（大中型）結構（大中型） 位片式微處理器是以位片式微處理器是以ALUALU為核心的位片，為核心的位片，不包括中央控制器。不包括中央控制器。存儲器存儲器 系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲器ROM或PROM中，用戶不能更改。用戶存儲器：用戶存儲器：包括用

20、戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這類存儲器一般由低功耗的CMOS-RAM構成，其中的存儲內(nèi)容可讀出并更改。 PLC產(chǎn)品手冊中給出的“存儲器類型”和“程序容量”是針對用戶程序存儲器而言的。輸入輸出接口電路輸入輸出接口電路輸入接口電路輸入接口電路：采用光電耦合電路，將限位開關、手動開關、編碼器等現(xiàn)場輸入設備的控制信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。 PLC PLC的直流輸入接口電路（的直流輸入接口電路（a a） PLC的直流輸入接口電路（b） 輸出接口電路：輸出接口電路：采用光電耦合電路，將將CPUCPU處理過的信處理過的信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動

21、接觸器、電磁閥等外部設備的通斷電。有三種類型： 內(nèi)內(nèi)部部電電路路L LE ED DL L: :負負載載C CO OM ML LL L輸輸出出端端子子(a)繼電器輸出型 繼電器輸出型繼電器輸出型：為有觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較低的直流負載或交流負載回路開關頻率較低的直流負載或交流負載回路。L L: :負負 載載輸輸 出出 端端 子子L LE ED D內(nèi)內(nèi)部部電電路路C CO OM ML LL L（c） 晶體管輸出型（NPN集電極開路）輸輸 出出 端端 子子L LE ED D內(nèi)內(nèi)部部電電路路C CO OM ML L: :負負 載載L LL L（d） 晶體管輸出型（PNP集電極開路） 晶

22、體管輸出型晶體管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較高的直流電源負載。 晶閘管輸出型：晶閘管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較高的交流電源負載。電源電源 PLC的電源的電源是指將外部輸入的交流電（AC220V、110V)處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲器（直流5V）、輸人輸出接口（直流24V）等內(nèi)部電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。許多PLC的直流電源采用直流開關穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且還可為輸入設備提供標準電源。另還有備用電源（鋰電池） 外部設備接口外部設備接口（1 1）接口類型）接口類型 RS232、RS422、RS485

23、 （2）外部設備）外部設備 1）手持編程器 手持編程器采用助記符語言編程助記符語言編程，具有編輯、檢索、修改程序、進行系統(tǒng)設置、內(nèi)存監(jiān)控等功能?？梢粰C多用，具有使用方便、價格低廉的特點。FX系列PLC的編程器接口為RS422口。缺點：缺點：不夠直觀，只能連機編程不夠直觀，只能連機編程 2）通用智能型編程器 可通過PLC的通訊口RS422口配以適配器與計算機聯(lián)機，利用專用利用專用工具軟件工具軟件（ 三菱 ，西門子STEP7-Micro/win 對對PLCPLC進行編程和監(jiān)控進行編程和監(jiān)控。利用計算機進行編程和監(jiān)控比手持編程工具更加直觀和方便。 3 3）其它外設）其它外設 PLC還可配有其他一些外

24、部設備如:盒式磁帶機、打印機、EPROM寫入器、文本顯示器、人機界面等。輸入輸出輸入輸出I I0 0擴展接口擴展接口 若主機單元的IO點數(shù)不能滿足需要時，可通過此接口用扁平電纜線將IO擴展單元與主機相連，以增加IO點數(shù)。PLC的最大擴展能力主要受CPU尋址能力和主機驅(qū)動能力的限制。 2022-3-62022-3-63737 第四節(jié)第四節(jié) 可編程控制器的分類及軟件可編程控制器的分類及軟件一、一、PLCPLC的分類的分類按結構形式分類按結構形式分類1）整體式整體式（又稱箱體式或單元式）（又稱箱體式或單元式） 特點：一個單體內(nèi)集中了特點：一個單體內(nèi)集中了CPU、存儲器、存儲器、I/O接口、電接口、電

25、源及其他接口。源及其他接口。2）模塊式模塊式（又稱框架式）（又稱框架式） 特點：特點：CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊及模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊及通訊模塊等標準模塊是插在帶有插槽的框架上或母板通訊模塊等標準模塊是插在帶有插槽的框架上或母板上。上。3）疊裝式疊裝式 特點：特點：CPU 、I/O接口、電源等做成獨立的外形尺寸一接口、電源等做成獨立的外形尺寸一致的單元，不使用母板，采用電纜連接各個單元，在致的單元，不使用母板，采用電纜連接各個單元，在控制設備中安裝時可以一層層地疊裝?？刂圃O備中安裝時可以一層層地疊裝。2022-3-62022-3-638382.按功能分類按功能分類低

26、檔機：以邏輯運算為主，具有計時、計數(shù)、移位等低檔機：以邏輯運算為主，具有計時、計數(shù)、移位等功能。功能。中檔機：有整數(shù)及浮點運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中檔機：有整數(shù)及浮點運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、PID調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)、中斷及聯(lián)網(wǎng)功能。中斷及聯(lián)網(wǎng)功能。 高檔機高檔機 ：具有更強的數(shù)字處理能力，可進行矩陣運算、：具有更強的數(shù)字處理能力，可進行矩陣運算、涵數(shù)運算、數(shù)據(jù)管理、通訊能力，可構成分布式系統(tǒng)。涵數(shù)運算、數(shù)據(jù)管理、通訊能力，可構成分布式系統(tǒng)。分分 類類I0點數(shù)點數(shù)程序容量程序容量超小型機超小型機64點以內(nèi)點以內(nèi)2561000字節(jié)字節(jié)小型機小型機6425613.6K字節(jié)字節(jié)中型機中型機25620483.613K字節(jié)字節(jié)大

27、型機大型機2048以上以上13K字節(jié)以上字節(jié)以上 3. 3. 按按I IO O點數(shù)和程序容量分類點數(shù)和程序容量分類2022-3-62022-3-63939二、二、PLCPLC的主要功能的主要功能 條件控制功能條件控制功能 定時計數(shù)控制功能定時計數(shù)控制功能 數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能 步進控制功能步進控制功能 A AD D與與D DA A轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換功能 運動控制功能運動控制功能 過程控制功能過程控制功能 擴展功能擴展功能 遠程遠程I0功能功能 通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能 1. 監(jiān)控功能監(jiān)控功能 2022-3-62022-3-64040三、三、PLC的軟件的軟件（一）（一）PLC的軟件分類的軟件分類

28、 可編程控制器的軟件分為兩大部分：可編程控制器的軟件分為兩大部分：系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件與與應用應用軟件（用戶程序）軟件（用戶程序） 。 系統(tǒng)軟件由系統(tǒng)軟件由PLC制造商固化在機內(nèi)制造商固化在機內(nèi)，用以控制可編程用以控制可編程控制器本身的運作控制器本身的運作。如系統(tǒng)的管理程序，用戶指令的解釋。如系統(tǒng)的管理程序，用戶指令的解釋程序，供系統(tǒng)調(diào)用的專用標準程序塊。程序，供系統(tǒng)調(diào)用的專用標準程序塊。 用戶程序由可編程控制器的使用者編制并寫入到用戶程序由可編程控制器的使用者編制并寫入到PLC的的用戶存儲器中，用戶存儲器中，用于控制外部對象的運行用于控制外部對象的運行。2022-3-62022-3-64141（

29、二）（二）PLC的應用軟件編程語言的表達方式的應用軟件編程語言的表達方式 IEC61131-3規(guī)定了規(guī)定了5種編程語言：梯形圖（種編程語言：梯形圖（Ladder Diagram,LD），指令表（），指令表（Instruction List,IL），順序功能），順序功能圖（圖（Sequential Function Chart,SFC），功能塊圖），功能塊圖（Function Block Diagram,FBD），結構文本（），結構文本（Structured Text,ST）。）。其中其中梯形圖、語句表、順序功能圖最為梯形圖、語句表、順序功能圖最為常用。常用。 PLCPLC的設計和生產(chǎn)至今尚無國

30、際統(tǒng)一標準，的設計和生產(chǎn)至今尚無國際統(tǒng)一標準，不同廠家不同廠家所用語言和符號也不盡相同。所用語言和符號也不盡相同。但它們的梯形圖語言的但它們的梯形圖語言的基本結構和功能是基本結構和功能是大同小異大同小異的。的。 2022-3-642梯形圖語言梯形圖語言 梯形圖是梯形圖是在原繼電器接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎上演變而來的一種圖形語言，它由常開觸點、常閉觸點、線圈和功能塊構一種圖形語言，它由常開觸點、常閉觸點、線圈和功能塊構成成。它是目前用得最多的它是目前用得最多的PLCPLC編程語言。編程語言。 注意注意梯形圖表示的并并不是一個實際電路而只是一個控制程序，不是一個實際電路而只是一個控制程序，

31、其間的連線表示的是它們之間的邏輯關系，即所謂“軟接線”。 常開觸點 ： 常閉觸點： 線圈： 功能塊： 它們并非是物理實體，而是它們并非是物理實體，而是“軟繼電器軟繼電器”。每個每個“軟繼電軟繼電器器”僅對應僅對應PLCPLC存儲單元中的一位。存儲單元中的一位。該位狀態(tài)為“1”時，對應的繼電器線圈接通，其常開觸點閉合、常閉觸點斷開；狀態(tài)為“0”時，對應的繼電器線圈不通，其常開、常閉觸點保持原態(tài)。 2022-3-643語句表語言語句表語言類似于計算機匯編語言語句表語言類似于計算機匯編語言，使用助記符作為語句操作符，操作符加上操作參數(shù)，構成語句。操作符表示一種操作或運算；而操作數(shù)表示哪個軟元件（或常

32、數(shù)）參與該操作或運算，用編程元件或常數(shù)表示。語句是程序的最小單位。若干語句的有序組合，構成用戶控制程序。一般觸點、線圈由一步語句構成，定時器、計數(shù)器、功能塊由幾步語句構成。同一廠家的PLC產(chǎn)品，其助記符語言與梯形圖語言是相互對應的，可互相轉(zhuǎn)換。助記符語言常用于手持編程器中，梯形圖語言則多用于計算機助記符語言常用于手持編程器中，梯形圖語言則多用于計算機編程環(huán)境中。編程環(huán)境中。 2022-3-6443.順序功能圖（SFC） 順序功能圖又稱步進順控圖，常用來編制順序功能圖又稱步進順控圖，常用來編制順序控制類程序。順序功能編程法可將一個復順序控制類程序。順序功能編程法可將一個復雜的控制過程分解為一些小

33、的工作狀態(tài)，對這雜的控制過程分解為一些小的工作狀態(tài)，對這些小的工作狀態(tài)的功能分別處理后再依一定的些小的工作狀態(tài)的功能分別處理后再依一定的順序控制要求連接組合成整體的控制程序。順序控制要求連接組合成整體的控制程序。 第五節(jié) 可編程控制器的原理及 技術性能一、一、PLCPLC的基本工作原理的基本工作原理 微機：查詢等待命令查詢等待命令的工作方式 PLC：分時處理及循環(huán)掃描分時處理及循環(huán)掃描的工作方式（一）PLC分時處理及掃描工作方式 PLC的工作原理與計算機的工作原理基本一致，即在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務。但PLC與計算機的工作方式有所不同，計算機一般采用查詢等命令的工作方式

34、，如在主程序中，鍵盤查詢或I/O查詢，當有鍵按下或I/O有信號輸入時則中斷主程序的執(zhí)行并轉(zhuǎn)到相應的子程序，而PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，系統(tǒng)工作任務及應用程序執(zhí)行都是以循環(huán)掃描方式完成的。 （二）PLC的工作狀態(tài)及掃描過程 PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。運行狀態(tài)是執(zhí)行應用程序的狀態(tài)。停止狀態(tài)一般用于程序的編制與修改。下圖給出了運行和停止兩種狀態(tài)下PLC的掃描過程。 兩種工作下的PLC掃描過程1）內(nèi)部處理：復位監(jiān)視定時器，進行硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等。）內(nèi)部處理：復位監(jiān)視定時器，進行硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等。2）通信操作：完成與外設端口連接的外部設備（

35、如編程器）或通信適）通信操作：完成與外設端口連接的外部設備（如編程器）或通信適配器的通信處理配器的通信處理3）輸入采樣：讀入輸入口的狀態(tài)，并將它們存放在輸入映象寄存器中。）輸入采樣：讀入輸入口的狀態(tài)，并將它們存放在輸入映象寄存器中。輸入階段完畢后，輸入映象寄存器中的狀態(tài)保持不變，直至下一個掃輸入階段完畢后，輸入映象寄存器中的狀態(tài)保持不變，直至下一個掃描周期開始。描周期開始。 4）程序執(zhí)行：）程序執(zhí)行：在這個階段，在這個階段，PLC根據(jù)輸入映象寄存器中每個輸入點的根據(jù)輸入映象寄存器中每個輸入點的狀態(tài)、輸出映象寄存器中每個輸出點的狀態(tài)，以及中間元件狀態(tài)逐條狀態(tài)、輸出映象寄存器中每個輸出點的狀態(tài)，以

36、及中間元件狀態(tài)逐條解算用戶程序。解算所得出的結果再寫回到輸出映象寄存器中。解算解算用戶程序。解算所得出的結果再寫回到輸出映象寄存器中。解算程序的順序是從左至右、從上至下，程序執(zhí)行完畢后進入輸出刷新階程序的順序是從左至右、從上至下，程序執(zhí)行完畢后進入輸出刷新階段。段。5）輸出刷新：）輸出刷新： PLC在這個階段將輸出映象寄存器中每個輸出點的狀態(tài)在這個階段將輸出映象寄存器中每個輸出點的狀態(tài)一次性全部送到輸出鎖存器，輸出鎖存器再將這些信號送至每個輸出一次性全部送到輸出鎖存器，輸出鎖存器再將這些信號送至每個輸出端子驅(qū)動現(xiàn)場設備。端子驅(qū)動現(xiàn)場設備。 （三）PLC的掃描周期 PLC在RUN工作狀態(tài)時，執(zhí)行

37、一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。 一般說來，一個掃描過程中，執(zhí)行指令的時間占了絕大部分，因此，掃描周期的長短主要取決于程序的長短，即用戶程序完成的時間。 一個用戶程序完成主要分為三個階段：一個用戶程序完成主要分為三個階段： 輸入刷新階段 程序執(zhí)行階段 輸出刷新階段PLCPLC的掃描過程的掃描過程 由于每一個掃描周期只進行一次I0刷新，故使系統(tǒng)存存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。這對于一般的開關量控制系統(tǒng)不但不會造成影響，反而可以反而可以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。增強系統(tǒng)的抗干擾能力。但對于控制時間要求較嚴格、響應速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應滯后。二、PLC的主要技術指標輸入輸出點數(shù)（I