1、YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并按照逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求做出反映。被控对象实际的动作要求做出反映。输出部分提供被控装置中哪几个设备正在需要输出部分提供被控装置中哪几个设备正在需要实时操作处理。实时操作处理。5.2.1 PLC的硬件框图及各部分作用的硬件框图及各部分作用不同厂家、不同型号不同厂家、不同型号PLC结构各不相同，但其结构各不相同，但其基本组成和基本工作原理大致相同。基本组成和基本工作原理大致相同。PLC就是一台就是一台工业控制计算机。
2、工业控制计算机。PLC硬件系统基本结构如图硬件系统基本结构如图5-1所示。所示。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的
3、基本原理 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 通常通常PLC的输出有三种形式：的输出有三种形式：一是继电器输出型；一是继电器输出型；二是晶体管输出型；二是晶体管输出型；三是双向晶闸管输出型，采用的是光触发型双三是双向晶闸管输出型，采用的是光触发型双向晶闸管。向晶闸管。继电器输出型模块，如图继电器输出型模块，如图5-4所示。所示。CPU输出时，经输出时，经光耦隔离，接通或断光耦隔离，接通或断开继电器的线圈，继开继电器的线圈
4、，继电器的触头闭合或断电器的触头闭合或断开控制外电路的通断。开控制外电路的通断。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（3）通信接口和通信模块通信接口和通信模块 当当PLC需要与其它需要与其它PLC或上位计算机进行通信或上位计算机进行通信时，必须具有通信接口。目前，一般使用时，必须具有通信接口。目前，一般使用RS232C或或RS422等标准串行接口。等标准串行接口。5.2.1.4 编程器编程器 编程器是编程器是PLC的重要外部设备。主要任务就是的重要外部设备。主要任务就是编写用户程序、输入程序、调试程序和监控程序的编写用户程序、
5、输入程序、调试程序和监控程序的执行过程。按照编程器的结构来化分，可以分为三执行过程。按照编程器的结构来化分，可以分为三种：种：YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 简易编程器简易编程器 可直接与可直接与PLC上的专用插座或电缆上的专用插座或电缆与与PLC相连。一般只能用助记符编程。相连。一般只能用助记符编程。带有显示屏的编程器带有显示屏的编程器 即图形编程器。显示屏有即图形编程器。显示屏有液晶显示（液晶显示（LCD）和阴极射线管（和阴极射线管（CRT）。）。计算机编程计算机编程 采用通用的计算机，通过硬件接口采用通用的计算机，
6、通过硬件接口和专用软件包，用户直接在计算机上连机或脱机方式和专用软件包，用户直接在计算机上连机或脱机方式编程，可以是梯形图编程也可以用助记符指令编程。编程，可以是梯形图编程也可以用助记符指令编程。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 5.2.2 PLC的内部编程器件的内部编程器件 继电器系统是通过硬件电路实现其控制功能，继电器系统是通过硬件电路实现其控制功能，在电路设计中要用到各种继电器、接触器、时间继在电路设计中要用到各种继电器、接触器、时间继电器等一系列有特定功能的逻辑器器件。电器等一系列有特定功能的逻辑器器件。而而PLC
7、则是通过程序实现外部控制功能。在则是通过程序实现外部控制功能。在PLC梯形图程序设计中也需要有各种逻辑器件和运梯形图程序设计中也需要有各种逻辑器件和运算器件，称之为编程器件，以算器件，称之为编程器件，以PLC程序所赋予的逻程序所赋予的逻辑运算、算术运算、定时、计数等功能。这些器件辑运算、算术运算、定时、计数等功能。这些器件有着与硬件继电器类似的功能，为便于区别我们称有着与硬件继电器类似的功能，为便于区别我们称PLC编程器件为软器件。编程器件为软器件。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 从编程角度看，我们可以不管器件的物理实现
8、，从编程角度看，我们可以不管器件的物理实现，只注重它们的功能，统一称为只注重它们的功能，统一称为“元件元件”或或“器件器件”。给每种元件的功能一个名称，如输入继电器、输出给每种元件的功能一个名称，如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器等。同类元件有多个时，继电器、定时器、计数器等。同类元件有多个时，每个给一个编号，以便区分。编程器件实质上是由每个给一个编号，以便区分。编程器件实质上是由PLC内部的电子电路和用户存储区中一个储单元构内部的电子电路和用户存储区中一个储单元构成的，存储单元地址与它们的编号相对应。成的，存储单元地址与它们的编号相对应。鉴于上述原因，在介绍鉴于上述原因，在介绍PLC工
9、作原理和进行工作原理和进行PLC程序设计之前，必须对程序设计之前，必须对PLC内部供编程用的各内部供编程用的各类软器件有所了解。类软器件有所了解。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（1）输入继电器输入继电器X输入继电器的作用是用于接收和存储外部开关输入继电器的作用是用于接收和存储外部开关量信号，它能提供无数对常开、常闭触头用于内部量信号，它能提供无数对常开、常闭触头用于内部编程。每一个输入继电器线圈与编程。每一个输入继电器线圈与PLC的一个输入端的一个输入端子相联。子相联。输入继电器有两个特点：一是其状态只能由外输入继电器有
10、两个特点：一是其状态只能由外部信号驱动改变，而无法用程序驱动。因此，在梯部信号驱动改变，而无法用程序驱动。因此，在梯形图中只见输入继电器的触头而不会出现输入继电形图中只见输入继电器的触头而不会出现输入继电器线圈符号。其二是输入继电器触头只能用于内部器线圈符号。其二是输入继电器触头只能用于内部编程，无法驱动外部负载。编程，无法驱动外部负载。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（2）输出继电器输出继电器Y 有两个作用，其一是提供无数对常开、常闭触头有两个作用，其一是提供无数对常开、常闭触头用于内部编程，其二是能提供一副常开触头驱动
11、外部用于内部编程，其二是能提供一副常开触头驱动外部负载。每一个输出继电器的外部常开触头与一个负载。每一个输出继电器的外部常开触头与一个PLC输出点相联。输出继电器状态只能由程序驱动，外部输出点相联。输出继电器状态只能由程序驱动，外部信号不能直接改变输出继电器的状态。信号不能直接改变输出继电器的状态。（3）内部继电器内部继电器M 有很多内部继电器，相当于继电器系统中的中间有很多内部继电器，相当于继电器系统中的中间继电器。用于状态暂存、移位、辅助运算及赋予特殊继电器。用于状态暂存、移位、辅助运算及赋予特殊功能等。线圈是由程序驱动，也能提供无数对常开、功能等。线圈是由程序驱动，也能提供无数对常开、常
12、闭触头用于内部编程，但没有输出控制能力。常闭触头用于内部编程，但没有输出控制能力。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（4）锁存继电器锁存继电器L用于用于PLC的输入、输出状态的锁存。的输入、输出状态的锁存。（5）特殊继电器特殊继电器M 用于用于PLC的工作状态和出错状态的显示等用途的的工作状态和出错状态的显示等用途的专用继电器。它有两个特点；一是不能输出到外部；专用继电器。它有两个特点；一是不能输出到外部；二是可以以位或字为单位进行处理。二是可以以位或字为单位进行处理。（6）计时器计时器T 其作用相当于时间继电器。所有计时器
13、都是通电其作用相当于时间继电器。所有计时器都是通电延时型，可用程序方式获得断电延时功能。定时器输延时型，可用程序方式获得断电延时功能。定时器输出触头可供编程使用，使用次数不限。出触头可供编程使用，使用次数不限。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（7）计数器计数器C 是是PLC实现逻辑运算和算术运算及其它各种特实现逻辑运算和算术运算及其它各种特殊运算必不可少的重要软器件。当计数器当前值等殊运算必不可少的重要软器件。当计数器当前值等于计数器设定值时，计数器计数到达位即接通。于计数器设定值时，计数器计数到达位即接通。（8）数据寄存
14、器数据寄存器D PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、数字在进行输入输出处理、模拟量控制、数字控制时，需要有许多数据寄存器用以存储各种数据。控制时，需要有许多数据寄存器用以存储各种数据。每个数据寄存器都是每个数据寄存器都是16位，可用两个数据寄存器串位，可用两个数据寄存器串联存放联存放32位数据。位数据。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（9）特殊寄存器特殊寄存器D 特殊寄存器特殊寄存器D用于用于PLC内各种器件的运行监视。内各种器件的运行监视。（10）指示器指示器P 指示器指示器P有两种类型：一种是分支指令用指针，有两种类
15、型：一种是分支指令用指针，用来指定跳转指令或子程序调用指令等分支指令的用来指定跳转指令或子程序调用指令等分支指令的跳转目标，指针在用户程序和跳转目标，指针在用户程序和PLC内用户存储器占内用户存储器占有一定空间；二是中断用指针，用于执行标号后面有一定空间；二是中断用指针，用于执行标号后面的中断程序。的中断程序。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 5.2.3 PLC的基本原理与工作方式的基本原理与工作方式 5.2.3.1 PLC的基本控制原理的基本控制原理 继电器控制系统与继电器控制系统与PLC控制系统框图，都是由输控制系统框
16、图，都是由输入、逻辑和输出三个基本部分构成。如图入、逻辑和输出三个基本部分构成。如图5-5所示。所示。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 其中，输入、输出部分基本上相同。但由于其中，输入、输出部分基本上相同。但由于PLC采采用了计算机技术，且为了提高可靠性与抗干扰能力，加用了计算机技术，且为了提高可靠性与抗干扰能力，加入了输入、输出变换器。入了输入、输出变换器。继电器控制系统的逻辑部分，是按控制对象实际需继电器控制系统的逻辑部分，是按控制对象实际需要，构成所谓要，构成所谓“硬件逻辑系统硬件逻辑系统”。程序固定在电路中，。程序
17、固定在电路中，不能灵活变更。不能灵活变更。早期早期PLC设计以取代继电器为目标，其基本控制原设计以取代继电器为目标，其基本控制原理和继电器系统类似。其逻辑部分根据编制的程序，用理和继电器系统类似。其逻辑部分根据编制的程序，用软件处理输入、输出及内部相关元件组成的逻辑。软件处理输入、输出及内部相关元件组成的逻辑。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 现代现代PLC还具有数值运算，模拟量生产过程控制、还具有数值运算，模拟量生产过程控制、联网通信等各种复杂功能。联网通信等各种复杂功能。PLC可以灵活地改变其控制程序，相当于改变了可以
18、灵活地改变其控制程序，相当于改变了继电器控制系统的硬接线电路，这就是所谓的继电器控制系统的硬接线电路，这就是所谓的“可编可编程序程序”。程序由编程器送入处理器中的存储器，也可。程序由编程器送入处理器中的存储器，也可以方便地读出、检查与修改。以方便地读出、检查与修改。PLC是专门为工业控制需要而设计，因而对于使是专门为工业控制需要而设计，因而对于使用者来说，编程时完全可以不考虑微处理器内部的复用者来说，编程时完全可以不考虑微处理器内部的复杂结构，也不必使用各种计算机使用的语言，而是把杂结构，也不必使用各种计算机使用的语言，而是把PLC内部看成由许多内部看成由许多“软继电器软继电器”组成，给使用者
19、提组成，给使用者提供一种按设计继电器控制电路方式的编程方法。供一种按设计继电器控制电路方式的编程方法。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 5.2.3.2 PLC的工作方式的工作方式PLC是一种工业控制的专用计算机。是一种工业控制的专用计算机。CPU是以分是以分时操作方式来处理各项任务的，所以按程序分时扫描工时操作方式来处理各项任务的，所以按程序分时扫描工作是其基本特征。作是其基本特征。PLC内相应各种软器件是按程序号顺内相应各种软器件是按程序号顺序在时间上串行工作的。序在时间上串行工作的。继电器逻辑系统各电器元件在时间上是并
20、行工作继电器逻辑系统各电器元件在时间上是并行工作的，因此两者的工作方式、工作特点是不相同的。的，因此两者的工作方式、工作特点是不相同的。另一方面，另一方面，PLC虽然采用了计算机技术，但由于虽然采用了计算机技术，但由于其工作环境、技术指标、控制要求、应用领域等与微机其工作环境、技术指标、控制要求、应用领域等与微机有很大不同。有很大不同。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 因此，因此，PLC无论在硬件、软件设计与组成，控无论在硬件、软件设计与组成，控制系统的构成、工作方式、工作特点等方面与微机制系统的构成、工作方式、工作特点等
21、方面与微机及微机控制系统也是不相同的。及微机控制系统也是不相同的。例如：在计算机程序中常采用中断、查询工作例如：在计算机程序中常采用中断、查询工作方式。这种工作方式是先查看某一变量条件是否满方式。这种工作方式是先查看某一变量条件是否满足，有否中断请求，条件满足与否，并据此决定下足，有否中断请求，条件满足与否，并据此决定下一步的操作。对于一个高要求、多任务系统就要求一步的操作。对于一个高要求、多任务系统就要求计算机有很高的运行速度与很大的存储容量。计算机有很高的运行速度与很大的存储容量。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 而在
22、而在PLC控制中，要查看的已不再是某一个变量控制中，要查看的已不再是某一个变量条件，而是多个变量条件，等待查询方式已不能满足控条件，而是多个变量条件，等待查询方式已不能满足控制要求，而且一般工业设备对控制系统的运行速度与存制要求，而且一般工业设备对控制系统的运行速度与存储容量要求相对也比较低，因而储容量要求相对也比较低，因而PLC控制采用与微机控控制采用与微机控制不同的工作方式。制不同的工作方式。PLC用周期循环扫描、集中输入与集中输出的工用周期循环扫描、集中输入与集中输出的工作方式。这种工作方式的显著特点是：可靠性高、抗干作方式。这种工作方式的显著特点是：可靠性高、抗干扰能力强，但响应滞后、
23、速度慢。也就是说扰能力强，但响应滞后、速度慢。也就是说PLC以降低以降低速度求得高可靠性。图速度求得高可靠性。图5-6是是PLC的工作框图，框图全的工作框图，框图全面表示了面表示了PLC控制系统的工作过程。控制系统的工作过程。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 当当 P L C 处 于 停 止处 于 停 止（STOP）状态，只进行内状态，只进行内部处理和通信服务等内容，部处理和通信服务等内容，一旦进入运行（一旦进入运行（RUN）状状态，就采用周期循环扫描方态，就采用周期循环扫描方式执行用户程序。在正常情式执行用户程序。在正常
24、情况下，一个用户程序扫描周况下，一个用户程序扫描周期由三个阶段组成，如图期由三个阶段组成，如图5-7所示。所示。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 集中采样方式运用于小集中采样方式运用于小型型PLC，响应速度慢，但提响应速度慢，但提高了系统的抗干扰能力，增高了系统的抗干扰能力，增强了可靠性。强了可靠性。而大中型而大中型PLC，采用定，采用定期输入采样、直接输入采样、期输入采样、直接输入采样、中断输入采样及智能化中断输入采样及智能化I/O接口模块等多种采样方式，接口模块等多种采样方式，以求提高运行速度。以求提高运行速度。（1
25、1）输入（采样）处理输入（采样）处理阶段阶段扫描所有输入端子并将输扫描所有输入端子并将输入量（开关入量（开关“1”“0”状态）顺序存入输入映像状态）顺序存入输入映像寄存器，此后关闭输入通寄存器，此后关闭输入通道，转入程序执行阶段。道，转入程序执行阶段。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 在程序执行过程中根据在程序执行过程中根据程序执行需要，将有关元件程序执行需要，将有关元件的状态、数据读出，按程序的状态、数据读出，按程序要求运行逻辑运算和算术运要求运行逻辑运算和算术运算并将每步运算结果写入相算并将每步运算结果写入相关元件映像
26、寄存器（有关存关元件映像寄存器（有关存储器或数据寄存器）。因此，储器或数据寄存器）。因此，内部元件寄存器随程序执行内部元件寄存器随程序执行在不断刷新。在不断刷新。（2）程序执行阶段程序执行阶段 PLC对用户程序（梯形图）对用户程序（梯形图）按先左后右、从上至下步序，按先左后右、从上至下步序，逐句执行程序指令。逐句执行程序指令。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（3）输出处理阶段输出处理阶段 所有程序指令执行完毕，所有程序指令执行完毕，将内部元件寄存器中所有将内部元件寄存器中所有输出继电器状态（构成输输出继电器状态（构成输出状
27、态表）在输出处理阶出状态表）在输出处理阶段一次转存到输出锁存器段一次转存到输出锁存器中，经隔离、驱动功率放中，经隔离、驱动功率放大电路送到输出端子，并大电路送到输出端子，并通过通过PLCPLC外部接线驱动实际外部接线驱动实际负载。负载。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 程序扫描周期程序扫描周期T是是PLC运行的一个重要参数，小运行的一个重要参数，小型型PLC的扫描周期在十几毫秒到几十毫秒。扫描周期的扫描周期在十几毫秒到几十毫秒。扫描周期T是自诊断、输入采样、用户程序执行和输出刷新等是自诊断、输入采样、用户程序执行和输出刷新
28、等几部分时间的总和，其中用户程序执行时间是影响几部分时间的总和，其中用户程序执行时间是影响T长短的主要因素，它决定于程序执行速度、程序长短长短的主要因素，它决定于程序执行速度、程序长短和程序执行情况。必须指出程序执行情况不同，所需和程序执行情况。必须指出程序执行情况不同，所需时间相差很大，因此要准确计算时间相差很大，因此要准确计算T是很困难的。是很困难的。5.2.3.3 PLC的信息处理规则的信息处理规则 输入映像寄存器的数据取决于各输入端子在输入映像寄存器的数据取决于各输入端子在输入刷新期间的接通或断开状态。输入刷新期间的接通或断开状态。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2
29、 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 程序如何执行取决于用户程序和输入映像寄程序如何执行取决于用户程序和输入映像寄存器（输入状态表），内部元件寄存器的内容。在程存器（输入状态表），内部元件寄存器的内容。在程序执行中，输入映像寄存器内容不会改变，但元件寄序执行中，输入映像寄存器内容不会改变，但元件寄存器和输出映像寄存器内容却随程序执行进程不断刷存器和输出映像寄存器内容却随程序执行进程不断刷新。新。输出映像寄存器（输出状态表）内容取决于输出映像寄存器（输出状态表）内容取决于所有输出指令的执行结果。所有输出指令的执行结果。输出锁存器内容决定于上一次输出刷新期间输出锁存器内容决定于上一次
30、输出刷新期间输出映像寄存器的内容。输出映像寄存器的内容。所有输出端子状态由输出锁存器决定。所有输出端子状态由输出锁存器决定。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 5.2.3.4 PLC与微型计算机、继电器控与微型计算机、继电器控制图的区别制图的区别（1）PLC与微型计算机区别与微型计算机区别 从应用范围来说，微型计算机是通用机，而从应用范围来说，微型计算机是通用机，而PLC是一种为适应工业控制环境而设计的专用计算机。是一种为适应工业控制环境而设计的专用计算机。从工业控制角度来看，从工业控制角度来看，PLC也是一种通用机也是一种
31、通用机,选选配对应的功能模块便可适用于各种工业控制系统，而配对应的功能模块便可适用于各种工业控制系统，而只需改变用户程序。如果采用微型计算机作为控制器只需改变用户程序。如果采用微型计算机作为控制器就必须根据实际使用情况在硬件和软件两方面进行二就必须根据实际使用情况在硬件和软件两方面进行二次开发设计以适应该控制需要。次开发设计以适应该控制需要。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 PLC与微型计算机的主要差异及特点：与微型计算机的主要差异及特点：PLC抗干扰性能较微型计算机高。抗干扰性能较微型计算机高。PLC编程比微型计算机简单
32、。编程比微型计算机简单。PLC组成的控制系统设计调试周期短。组成的控制系统设计调试周期短。PLC的输入输出响应速度慢，有较大的滞的输入输出响应速度慢，有较大的滞后现象（一般为后现象（一般为ms级），而微型计算机的响应速度级），而微型计算机的响应速度快（为快（为ns级）。级）。PLC易于操作，人员培训时间短，而微型计易于操作，人员培训时间短，而微型计算机则比较难。算机则比较难。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 PLC便于维修，微型计算机则较困难。便于维修，微型计算机则较困难。随着随着PLC功能的不断增强，越来越多地采用了微功
33、能的不断增强，越来越多地采用了微机技术，同时微型计算机也为了适应用户需要；向提机技术，同时微型计算机也为了适应用户需要；向提高可靠性、耐用性及便于维修的方向发展，两者间相高可靠性、耐用性及便于维修的方向发展，两者间相互渗透，使互渗透，使PLC与微型计算机的差异越来越小，两者与微型计算机的差异越来越小，两者之间的界限也越来越模糊。之间的界限也越来越模糊。今后今后PLC与微型计算机将继续共存，在一个控制与微型计算机将继续共存，在一个控制系统中，使系统中，使PLC集中在功能控制上，使微型计算机集集中在功能控制上，使微型计算机集中在信息处理及管理上，两者相辅相成共同发展。中在信息处理及管理上，两者相辅
34、相成共同发展。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（2）梯形图与继电器控制图的区别）梯形图与继电器控制图的区别 相同之处有：相同之处有：结构形式基本相同。结构形式基本相同。梯形图大致沿用了继电器控制电路元件符号，梯形图大致沿用了继电器控制电路元件符号，仅个别处有些不同。仅个别处有些不同。信号输入输出形式及控制的功能相同。信号输入输出形式及控制的功能相同。不同之处有：不同之处有：组成器件不同。继电器控制电路是由许多真组成器件不同。继电器控制电路是由许多真正的硬件继电器组成，而梯形图则由许多所谓正的硬件继电器组成，而梯形图则由许多
35、所谓“软软继电器继电器”组成，它的通、断状态实质是对应某存储组成，它的通、断状态实质是对应某存储单元的单元的“1”或或“0”状态。状态。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 硬件继电器易磨损，而硬件继电器易磨损，而“软继电器软继电器”则无磨损则无磨损现象。现象。工作方式不同。继电器控制电路中，当电源工作方式不同。继电器控制电路中，当电源接通时，电路中各继电器都处于受制约状态，即吸接通时，电路中各继电器都处于受制约状态，即吸合的继电器都同时吸合，不应吸合的继电器都因受合的继电器都同时吸合，不应吸合的继电器都因受某种条件限制不能吸
36、合；而在梯形图的控制电路中，某种条件限制不能吸合；而在梯形图的控制电路中，图中各软继电器处于周期性循环扫描控制中，受同图中各软继电器处于周期性循环扫描控制中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序中一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序中控制这些继电器的顺序。控制这些继电器的顺序。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 触头数量不同。硬继电器的触头数量有限，触头数量不同。硬继电器的触头数量有限，用于控制的继电器的触头数一般只有用于控制的继电器的触头数一般只有48对，而梯形对，而梯形图中的每只软继电器供编程使用的触头数
37、有无限对，图中的每只软继电器供编程使用的触头数有无限对，因为因为CMOS RAM电子电路功耗极小，在有限的用户电子电路功耗极小，在有限的用户程序容量内，其触发器状态（电平）取用次数可以不程序容量内，其触发器状态（电平）取用次数可以不受限制。受限制。继电器控制图的左右（或上下）母线是继电器控制图的左右（或上下）母线是电源线，施加一定电压。电源线，施加一定电压。当支路接通时，流过电流，当支路接通时，流过电流，各支路元件都有电压。而梯形图左右母线是一种界各支路元件都有电压。而梯形图左右母线是一种界限（有的梯形图不画右母线），并未施加电压。限（有的梯形图不画右母线），并未施加电压。YXSH现代电气自动
38、控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 支路接通时，并无电流流过。我们设想一种支路接通时，并无电流流过。我们设想一种“假想电流假想电流”或称或称“能流能流”通过，假想电流流向只通过，假想电流流向只能从左到右单向流动。能从左到右单向流动。制约关系不同。在继电器控制线路中，为了制约关系不同。在继电器控制线路中，为了达到某种控制目的，要求安全可靠，节约触头使用达到某种控制目的，要求安全可靠，节约触头使用量，因此设置了许多制约关系的连锁环节；在梯形量，因此设置了许多制约关系的连锁环节；在梯形图中，由于是扫描工作方式不存在几个并列支路同图中，由于是扫描工作方
39、式不存在几个并列支路同时动作的因素，因此设计过程大为简化。时动作的因素，因此设计过程大为简化。梯形图修改方便，适应性强。继电器控制电梯形图修改方便，适应性强。继电器控制电路一旦构成，其功能单一，修改困难。路一旦构成，其功能单一，修改困难。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理 5.2.4 PLC的编程语言的编程语言（1）梯形图编程语言梯形图编程语言 梯形图编程语言（梯形图编程语言（Ladder Diagram）是目前是目前PLC应用最广、最受电气技术人员欢迎的一种编程应用最广、最受电气技术人员欢迎的一种编程语言。其原因是梯形图与
40、传统继电器控制电路图相语言。其原因是梯形图与传统继电器控制电路图相似；梯形图与继电器控制图设计思路也基本一致；似；梯形图与继电器控制图设计思路也基本一致；梯形图很容易由电气控制电路转化而来。由于梯形梯形图很容易由电气控制电路转化而来。由于梯形固是固是PLC用户程序的一种图形表达形式，因此梯形用户程序的一种图形表达形式，因此梯形图设计又称为图设计又称为PLC程序设计或编程。有关梯形图设程序设计或编程。有关梯形图设计方法与规则在下一节中进一步论述。计方法与规则在下一节中进一步论述。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（2）指令表编
41、程语言指令表编程语言 指令表编程语言（指令表编程语言（Instruction List）是一种类似汇是一种类似汇编语言，但更简单的编程语言。它采用助记符指令（又编语言，但更简单的编程语言。它采用助记符指令（又称语句），并以程序执行顺序逐句编写成指令表，指令称语句），并以程序执行顺序逐句编写成指令表，指令表可直接键入简易编程器。梯形图与指令表完成同样控表可直接键入简易编程器。梯形图与指令表完成同样控制功能，两者之间存在一定对应关系。由于简易编程器制功能，两者之间存在一定对应关系。由于简易编程器既没有大屏幕显示梯形图，也没有梯形图编程功能，所既没有大屏幕显示梯形图，也没有梯形图编程功能，所以小型以
42、小型PLC采用指令表编程语言更为方便、实用。由于采用指令表编程语言更为方便、实用。由于不同型号不同型号PLC的助记符与指令格式、参数等表示方法各的助记符与指令格式、参数等表示方法各不相同，因此它们的指令表也不相同。不相同，因此它们的指令表也不相同。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（3）顺序功能图编程语言顺序功能图编程语言顺序功能图编程语言（顺序功能图编程语言（Sequential Function Chart），），简称为简称为SFC编程语言，顺序功能图又称为功编程语言，顺序功能图又称为功能表图或状态转移图。它将一个完整的
43、控制过程分为若能表图或状态转移图。它将一个完整的控制过程分为若干个阶段（状态），各阶段具有不同动作，阶段间有一干个阶段（状态），各阶段具有不同动作，阶段间有一定的转换条件，条件满足就实现状态转移，上一状态动定的转换条件，条件满足就实现状态转移，上一状态动作结束，下一状态动作开始。采用状态转移方式表达一作结束，下一状态动作开始。采用状态转移方式表达一个完整控制过程。个完整控制过程。1986年我国颁布了功能表图的国标年我国颁布了功能表图的国标（GB6988.6-86）。）。各国的一些主要各国的一些主要PLC生产厂家生产生产厂家生产的的PLC产品都具备采用功能图编程功能。国际电工委员产品都具备采用功
44、能图编程功能。国际电工委员会（会（IEC）正在实施发展这种新的编程标准。正在实施发展这种新的编程标准。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（4）级式编程语言级式编程语言（Stage）级式编程语言是类似功能图的图形编程语言，它级式编程语言是类似功能图的图形编程语言，它沿用了梯形图编程方法，并在沿用了梯形图编程方法，并在PLC内部开发了供编程内部开发了供编程使用的通用与专用编程元件和指令（状态元件、级式使用的通用与专用编程元件和指令（状态元件、级式指令），我国华光公司指令），我国华光公司PLC产品采用级式编程语言。产品采用级式编程
45、语言。（5）逻辑图编程语言逻辑图编程语言（Logic Chart）逻辑图编程语言也是一种图形编程语言。采用逻逻辑图编程语言也是一种图形编程语言。采用逻辑电路规定的辑电路规定的“与与”、“或或”、“非非”等逻辑图符号，等逻辑图符号，依控制顺序组合而成，是国际电工委员会（依控制顺序组合而成，是国际电工委员会（IEC）颁颁布的布的PLC编程语言之一。编程语言之一。YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术5.2 可编程序控制器的基本原理可编程序控制器的基本原理（6）高级编程语言高级编程语言随着软件技术的发展，为增加随着软件技术的发展，为增加PLC的运算功能的运算功能和数据处理能力并方便用户使用，许多中、大型和数据处理能力并方便用户使用，许多中、大型PLC已采用如类似已采用如类似BA5IC、C语言等高级语言的语言等高级语言的PLC专用编程语言，实现程序的自动编译。专用编程语言，实现程序的自动编译。43 结束语结束语
