1、第第四四章章 PLCPLC基础知识基础知识基本内容：PLCPLC简介、基本功能、特点、应用范围、工作方式。难点：工作方式、扫描时间。重点：定义、基本功能、工作方式。PLC基础知识讲解讲解课件1第一节 PLCPLC基础知识一、PLCPLC的产生与历史二、可编程控制器的定义三、PLCPLC的现状及发展趋势四、PLCPLC的特点五 、PLCPLC的基本功能六、PLCPLC与其他工业控制系统的比较PLC基础知识讲解讲解课件n世界上第一台PLCPLC 1969 1969年由美国数字设备公司（DECDEC）根据美国通用汽车公司（GEGE）的要求研制成功。n背景：19681968年美国通用汽车公司（GEGE
2、），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。PLC基础知识讲解讲解课件3n 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）PLC基础知识讲解讲解课件47070年代初期：仅有逻辑运算、定时、计数等顺序
3、控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller）7070年代中期：微处理器技术应用到PLCPLC中，使PLCPLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能 8080年代以后：随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，1616位和3232位微处理器应用于PLCPLC中，使PLCPLC得到迅速发展。PLCPLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象
4、显示等功能。PLC基础知识讲解讲解课件5n近年来PLCPLC发展迅速 PLCPLC集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格比高、高可靠性的特点，已成为自动化工程的核心设备。PLCPLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。PLCPLC成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLCPLC、机器人、CAD/CAMCAD/CAM）之一。PLC基础知识讲解讲解课件6n定义：国际电工委员会（IECIEC）于19871987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用
5、来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。二、可编程控制器的定义PLC基础知识讲解讲解课件7三、PLCPLC的现状及发展趋势 19691969年美国数据设备公司（DECDEC）研制了第一台PLCPLC，从此PLCPLC发展迅猛。我国改革开放后，美国ABAB、GEGE、MODICONMODICON、TITI，日本OMRONOMRON、三菱、富士，德国西门子等厂家的产品不断进入我国，并在各行各业的工控系统中占据重要
6、地位。8nPLCPLC三大流派 欧洲：德国的西门子(SIEMENS)(SIEMENS)、AEGAEG及法国的TITI公司 美国：A-BA-B（Allen-BradlyAllen-Bradly）(其产品约占美国PLCPLC市场5050的份额。)、GEGE（General ElectricGeneral Electric）、莫迪康(MODICON)(MODICON)公司、德州仪器(T1)(T1)公司、歌德(Gould)(Gould)公司、西屋公司 日本：三菱电机（Mitsubishi ElectricMitsubishi Electric）、欧姆龙（OMRONOMRON）、FUJI FUJI （日
7、本主要发展中小型PLCPLC，在世界小型PLCPLC市场上，日本产品约占有7070的份额。在中国，OMRONOMRON产品的销量居首位。）目前国内市场还有韩国、台湾等PLCPLC产品；现在市场上出现了系列化的国产PLCPLC，其价格相对低廉，性价比较高。PLC基础知识讲解讲解课件9西门子PLCPLC外形图S7-200系列PLCS7-300系列PLCS7-400系列PLCPLC基础知识讲解讲解课件10Q系列PLCFX2N系列PLCFX1N系列PLCFX1S系列PLCPLC基础知识讲解讲解课件11欧姆龙PLCPLC外形图C200H系列PLCCPM1A、CPM2A系列PLCPLC基础知识讲解讲解课件
8、12PLCPLC的国内外状况 19741974年我国开始仿制美国的第二代PLCPLC产品，但因元器件质量和技术问题等原因未能推广。直到19771977年，我国才研制出第一台具有实用价值的PLCPLC，并开始批量生产和应用于工业过程的控制。主要厂家有：北京和利时，科迪纳，张前苏。洛阳易达，无锡信捷，南京嘉华，兰州全志，广州科赛恩，中山智达，恒日等。1314 （1 1）向高速度、大存储容量方向发展 （CPUCPU处理速度nSnS级；内存2 2M M字节）（2 2）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型）（3 3）产品更加规范化、标准化（硬件、软件兼容的PLCPLC）（4 4）分散型、智能型
9、、与现场总线兼容的I I0 0（5 5）加强联网和通信的能力（6 6）控制的开放和模块化的体系结构OMACOMAC（open Modular open Modular Architecture for ControlArchitecture for Control）PLCPLC的发展趋势15 就全世界自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言，PLCPLC仍然处于一种核心地位。在最近出现在美国、欧洲和国内有关探讨PLCPLC发展的论文中，这个结论是众口一词的，尽管对PLCPLC的未来发展有着许多不同的意见。近年来PLCPLC的市场销售一直坚挺；PCPC控制有了引人注目的进展，但毕竟只能对高端的
10、PLCPLC产品形成竞争；小型、超小型PLCPLC的发展势头令人刮目相看；PLCPLC和PCPC控制在今后可能相互融合。PLC基础知识讲解讲解课件16 通用性强，使用方便 功能强，适应面广 可靠性高，抗干扰能力强 控制程序可变具有很好的柔性 编程方法简单，容易掌握 PLC PLC控制系统的设计、安装、调试和维修工作少.极为方便。控制程序变化方便.具有很好的柔性。体积小、重量轻、功耗低 四、PLCPLC的特点PLC基础知识讲解讲解课件17五、PLCPLC的基本功能1 1 逻辑控制功能2 2 定时控制功能3 3 计数控制功能4 4 步进控制功能5 5 数据处理功能6 6 回路控制功能7 7 通讯联
11、网功能8 8 监控功能9 9 停电记忆功能10 10 故障诊断功能PLC基础知识讲解讲解课件18PLC应用于步进电机控制 PLC基础知识讲解讲解课件191 1 逻辑控制功能 逻辑控制功能是PLCPLC最基本功能之一,是PLCPLC最基本的应用领域，可取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。例如：机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机控制、电梯控制、饮料灌装生产线、家用电器(电视机、冰箱、洗衣机等)自动装配线控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线控制等。PLC基础知识讲解讲解课件202 2 定时控制功能
12、定时控制功能是PLCPLC的最基本功能之一。PLCPLC中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器。定时器的设定值(定时时间)可以在编程时设定，也可以在运动过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。同时PLCPLC还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确实时控制。PLC基础知识讲解讲解课件213 3 计数控制功能 计数控制功能是PLCPLC的最基本功能之一。PLCPLC为用户提供许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号(计数值到)，利用该状态信号实现对某个操作的计数控制。计数器的设定值可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改。传感器旋转编码器变频器等计数输入
13、输入复位000000000100002PLC基础知识讲解讲解课件5 5 数据处理功能 PLC PLC大部分都具有数据处理功能，可以实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数制转换译码编码等操作。中、大型PLCPLC数据处理功能更加齐全，可完成开方、PIDPID运算、浮点运算等操作，还可以和CRTCRT、打印机相联，实现程序、数据的显示和打印。PLC基础知识讲解讲解课件238 8 监控功能 PLCPLC设置了较强的监控功能。利用编程器或监视器，操作人员可以对PLCPLC有关部分的运行状态进行监视。利用编程器，可以调整定时器、计数器的设定值和当前值，并可以根据需要改变PLCPLC内部逻辑信号的
14、状态及数据区的数据内容，为调整和维护提供了极大的方便。249 9 停电记忆功能 PLC PLC内部的部分存储器所使用的RAMRAM设置了停电保持器件（备用电池等），以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存。利用某些记忆指令，可以对工作状态进行记忆，以保持PLCPLC断电后的数据内容不变。PLCPLC电源恢复后，可以在原工作基础上继续工作。2510 10 故障诊断功能 PLC PLC可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属严重错误则自动中止运行。PLCPLC的故障自诊断功能，大大提高了PLCPLC控制系统的安全和可维护性。26六、PL
15、CPLC与其他工业控制系统的比较 PLC与继电器控制系统比较与继电器控制系统比较 继电器控制采用硬接线方式装配而继电器控制采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的功能。成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改变程序并改动少量控制只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的的接线端子，就可适应生产工艺的改变。改变。从适应性、可靠性及设计、安装、从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面进行比较。传统的继维护等各方面进行比较。传统的继电器控制大多数将被电器控制大多数将被PLC所取代。所取代。与工业计算机比较与工业计算机比较工业控制机控制要求开发人员具有工业控制机控制要求开发人员具有较高的计算
16、机专业知识和微机软件较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。编程的能力。PLC采用了采用面向控制过程、面采用了采用面向控制过程、面向问题的向问题的“自然语言自然语言”进行编程，进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用使用，便于推广应用。，便于推广应用。PLC是专为工业现场应用而设计的，是专为工业现场应用而设计的，具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。在模型复杂、计算量大且较难、实在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境中，工业控制时性要求较高的环境中，工业控制机则更能发挥其专长。机则更能发挥其专长。27第二节 PLCPLC基本原理2.1 2.1 PLC
17、PLC内部硬件框图及各部分作用2.2 2.2 PLCPLC工作过程特点及主要性能指标2.42.4 PLCPLC分类282.1 PLC2.1 PLC内部硬件框图及各部分作用2.1.1 PLC2.1.1 PLC的组成 PLCPLC由四部分组成 ：中央处理单元（CPUCPU板）、输入输出（I/OI/O）部件和电源部件。29 PLCPLC的基本组成与一般的微机系统类似：是一种特殊计算机 PLCPLC的基本组成包括两部分中央处理器（CPUCPU）、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、电源等系统程序和用户程序PLC基础知识讲解讲解课件302.1.2 PLC2.1.2 PLC内部主要部件功能1.PLC1.
18、PLC中的CPUCPU作用及分类CPUCPU的作用：按系统程序赋予的功能，指挥PLCPLC有条不紊地进行工作。归纳起来主要有以下五个方面：1 1）接收并存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据2 2）诊断电源、PLCPLC内部电路故障和编程中的语法错误等3 3）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据4 4）逐条读取并执行存储器中的用户程序，将运算结果存入存储器5 5）根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接口实现控制、制表打印或数据通讯等功能PLC基础知识讲解讲解课件31 PLCPLC中常采用的CPUCPU有三类：1)1)通用微处理器（如Z80Z80、80868086、8
19、028680286等）2)2)单片微处理器（如80318031、80968096等）3)3)位片式微处理器(如AMD29WAMD29W等)小型PLCPLC：大多采用8 8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLCPLC：大多采用1616位通用微处理器或单片微处理器；大型PLCPLC：大多采用高速位片式微处理器（3232位）；小型PLCPLC为单CPUCPU系统；中、大型PLCPLC则大多为双CPUCPU或多CPUCPU系统；对于双CPUCPU系统，一个为字处理器，一般采用8 8位、1616位或3232位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。PLC基础知识讲解讲解课件32u存储
20、器的作用：PLCPLC中，存储器主要用于系统程序、用户程序、数据u存储器的类型：可读/写操作的随机存储器RAMRAM 只读存储器ROMROM、PROMPROM、EPROMEPROM、E E2 2PROMPROM2.2.系统程序存贮器PLC基础知识讲解讲解课件334.4.输入/输出接口（I/OI/O模块）输入/输出接口通常也称I/O I/O 单元或I/O I/O 模块，是PLCPLC与工业生产现场之间的连接通道。PLCPLC输入接口-用户设备需输入PLCPLC的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量(要通过模数变换进入机内)等，通过输入接口电
21、路将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理的信号，用这些数据作为PLCPLC对被控制对象进行控制的依据。PLCPLC输出接口-路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。34 电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLCPLC内部CPUCPU的处理的信号是标准电平信号。光电隔离和滤波功能，以提高PLCPLC的抗干扰能力，通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护。I/O I/O 接口的类型：开关量输入/输出接口 模拟量输入/输出接口35 输入/输出（I/OI/O）点数：是指PLCPLC的I/OI
22、/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数的总和。是选择PLCPLC的重要依据之一。当I/OI/O点数不够时，可通过PLCPLC的I/OI/O扩展接口对系统进行扩展。365.PLC5.PLC编程器及作用 编程器的作用：是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLCPLC内部状态和参数，与PLCPLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLCPLC不可缺少的设备。6.PLC6.PLC中的电源及作用 PLCPLC配有开关式稳压电源，以提供内部电路使用。与普通电源相比，PLCPLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。因此，对于电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%15%的范围内波动
23、。许多PLCPLC还向外提供直流2424V V稳压电源，用于对外部传感 器供电。电源的容量。38 与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印 与监视器连接，可将控制过程图像显示出来 与PLCPLC连接，组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制 与计算机连接，组成多级分布式控制系统，控制与管理相结合 与人机界面（触摸屏）连接 与智能接口模块连接。智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPUCPU、系统程序、存储器以及与PLCPLC系统总线相连的接口。PLCPLC的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。与编程器连接PLC基础知识讲解讲解课件3
24、9PLC主机1号扩展机主机PLCA）近程扩展方式2号扩展机1号近程扩展机远程从站扩展机远程从站PLCPLCPLCPLCPLCB）远程扩展方式C）连网方式PLCPLC的扩展构成PLC基础知识讲解讲解课件40A A）近程扩展方式PLC基础知识讲解讲解课件41B B）远程扩展方式PLC基础知识讲解讲解课件42C C）连网方式43编 程 器 编程器是PLCPLC最常用的外设，也是PLCPLC中唯一不需要通过功能模块而直接与总线相联接的外设。它通过主机上的编程器接口直接与主机相连。编程器上有一个方式选择开关，用于控制PLCPLC主机的工作方式。掌上电脑编程器 可编程终端 45高档可编程终端 468 8、
25、其它功能模块功能模块 模拟量输入模块（即A/DA/D模块）模拟量数字量 模拟量输出模块（即D/AD/A模块）数字量模拟量 动态输入/输出模块 自带动态扫描功能 温度传感器模块 温度模拟量数字量 高速计数模块 高频脉冲信号 PID PID模块 远程I/OI/O模块 扩展I/OI/O点的距离 通讯模块 与其它PLCPLC、微机、互连网通讯47u系统程序:系统程序，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。系统程序，由PLCPLC的制造厂家编写的，在PLCPLC使用过程中不会变动，它和PLCPLC的硬件组成有关，它关系到PLCPLC的性能。系统程序，由制造厂家
26、直接固化在只读存储器ROMROM、PROMPROM或EPROMEPROM中，用户不能访问和修改。2.1.4 PLC2.1.4 PLC的软件系统1 1 系统程序；2 2 用户程序；3 3 编程语言PLC基础知识讲解讲解课件48 用户程序:用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制的应用程序。它是由PLCPLC控制对象的要求而定的。为便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOSCMOS静态RAMRAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为防止干扰对RAMRAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在EPROMEPROM中。现在有许多PLCPLC直接
27、采用EEPROMEEPROM作为用户存储器。PLC基础知识讲解讲解课件49PLCPLC的编程语言的编程语言 在PLCPLC系统结构不断发展的同时，PLCPLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。程序的表达方式基本有四种：梯形图、指令表、逻辑功能图和高级语言。梯形图是当前使用最广泛的一种编程方法。除了的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASICBASIC、C C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLCPLC进步的一种趋势。PLC基础知识讲解讲解课件50 1.1.梯形图编程语言两种梯形图的继电器符
28、号图对照 梯形图（Ladder diagram）编程语言是一种图形语言 ,类似于继电器控制线路图的一种编程语言，它面向控制过程，直观易懂，是PLCPLC编程语言中应用最多的一种语言。物理继电器物理继电器 PLC继电器继电器常开常开常闭常闭 触触 点点线线 圈圈PLC基础知识讲解讲解课件51(1)(1)名词解释软继电器 PCPC的继电器不是物理的电器，它是PCPC内部的寄存器位，因为它具有与物理继电器相似的功能，常称之为“软继电器”。PLCPLC每一个继电器都对应着内部的一个寄存器位，该位为“1”1”态时，相当于继电器接通；为“0”0”态时，则相当于继电器断开。常闭触点线圈常开触点说明：5200
29、0000100001000PLC控制控制00001SB2KMKM继电器继电器 控控 制制SB1线圈线圈线圈线圈常开触点常开触点常开触点常开触点常闭触点常闭触点常闭触点常闭触点(2)(2)两种控制的梯形图比较53物理继电器继电器需硬接线连接触点个数有限PLCPLC继电器继电器用程序软连接触点个数无限继电器的接线改变控制功能改变PLCPLC的用户程序改变 控制功能改变 (3 3)两种控制中继电器的区别54用PLCPLC控制外部接线不变，改变用户程序。用继电器控制要改变控制电路的实际接线。KMQFUKR M 3 SB1SB2KMKHKM 继电器控制接线 PLCPLC控制外部接线输入设输入设备备PLC
30、SB1SB2KRKM输出设输出设备备 欲改变控制功能：主电路主电路 相同相同例如例如PLC基础知识讲解讲解课件552 2、语句表编程语言 用助记符表示指令的功能 多条指令语句的组合构成了语句表 程序 指令语句是PLCPLC用户程序的基础元素LD 00000，表示逻辑操作开始OR 01000；表示常开触点01000与前面的触点并联 AND NOT 00001；表示常闭触点00101与前面的触点串联OUT 01000；表示前面的逻辑运算结果输出给01000END ;表示程序结束梯形图程序 语句表程序 00000010000100000001ENDPLC基础知识讲解讲解课件56（3 3）顺序功能图
31、顺序功能图常用来编制顺序控制程序，它包括步、动作、转换三个要素。顺序功能图法可以将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态。对于这些小状态的功能依次处理后再把这些小状态依一定顺序控制要求连接成组合整体的控制程序。步1 1步2 2步3 3动作1 1动作2 2转换1 1转换2 2图 顺序功能图PLC基础知识讲解讲解课件57ORANDSRS1 Q1RI1I2I3I4I5Q1图 功能块图（4 4）功能块图 功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方块左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆点表示“非”运算，信号自左向右流动。类似于电路
32、一样，方框被“导线”连接在一起。PLC基础知识讲解讲解课件582.2 2.2 可编程控制器工作过程特点及主要性能指标当PLCPLC运行时，需要进行众多的操作，而PLCPLC的CPUCPU不可能同时去执行多个操作，每一刻只能执行一个操作。解决的办法：采用分时操作原理 扫描工作方式：由于CPUCPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLCPLC外部出现的结果似乎是同时完成的，这种分时操作的方法称为 2.2.1 2.2.1 循环扫描工作方式59 PLCPLC采用“顺序扫描、不断循环”工作方式，这个过程可分输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。60 2
33、.2.2 PLC2.2.2 PLC的工作过程分自诊断、与编程器或计算机等通信、输入采样、程序执行和输出刷新五个阶段。610000201000000010000201000 2.2.22.2.2 PLC PLC扫描工作各环节的功能 PLCPLC上电后，首先检查硬件是否正常。按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。对输入的数据进行处理，将结果存入元件映象寄存器。计算扫描周期。若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。母线母线62 I/OI/O刷新阶段 外设端口服务读输入点的状态并写入输入映像寄存器。将元件映像寄存器的状态经输出锁存器、输出电路送到输出点。访问外设端口连接的外部设备。634.P
34、LC4.PLC执行用户程序的特点 按梯形图自左向右、自上而下逐次执行程序 执行程序时所需数据取自于：输入映像寄存器元件映像寄存器 输入映像寄存器和元件映像寄存器中的数据元件映像寄存器：在一个扫描周期中可读可写输入映像寄存器：在一个扫描周期中保持不变 每个扫描周期I/OI/O刷新阶段集中读入/读出数据64读读读读读读写写写写 执行用户程序 I/O刷新 I/O刷新 I/O刷新 I/O刷新010010100000000 00001 01000输输入入端端子子输输入入电电路路用户输入设备用户输入设备输入映像寄存器输入映像寄存器输输出出电电路路输输出出端端子子元件映像寄存器元件映像寄存器输出锁存器输出锁
35、存器 用户输出设备用户输出设备从输入端子到输出端子的信号传递过程(3)PC(3)PC的循环扫描工作过程（信号传递过程）PLC基础知识讲解讲解课件653.PLC3.PLC控制的原理控制的原理 等效电路图等效电路图SB1SB2ST公共端公共端公共端公共端输入部分输入部分输出端子输出端子输入端子输入端子用户程序用户程序输出部分输出部分主电路主电路KMFUKH M 3 QKM01000PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM0000100002PLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMPLC基础知识
36、讲解讲解课件66KM线圈通电线圈通电SB1闭合闭合00000 闭闭合合接点闭合接点闭合KMFUKH M 3 QKM通电通电KM通电通电触点闭合触点闭合电动机转电动机转触点闭合触点闭合PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMPLC基础知识讲解讲解课件67KM线圈断电线圈断电00001 断断开开接点断开接点断开KMFUKH M 3 QKM通电通电KM断电断电触点断开触点断开电动停转电动停转触点断开触点断开PLCCO
37、M000000000000001000020000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMSB2闭合闭合PLC基础知识讲解讲解课件682.32.3扫描周期和I/OI/O滞后时间 I/OI/O滞后时间又称为系统响应时间，是指PLCPLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的间隔。PLCPLC在运行工作状态时，执行一次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。其典型值为1 1-100ms100ms。691.1.产生I/OI/O滞后现象的原因（1
38、1）由于PLCPLC采用循环扫描的工作方式。PLCPLC只在每个扫描周期的I/OI/O刷新阶段集中输入/输出，导致输出信号相对输入信号滞后。（2 2）输入滤波器对信号的延迟作用。滤波器时间常数越大，对输入信号的延迟作用越强。有的PLCPLC其输入电路滤波器的时间常数可以调整。70输出ONON延时。（3 3）输出继电器的动作延迟（继电器输出型PLCPLC）。从输出锁存器ONON、到输出触点ONON经历一定时间（4 4）用户程序的长短及语句编排。要求有较快响应的场合最好不要使用继电器输出型PLCPLC。I/OI/O滞后现象，对慢速控制系统影响不大。要求快速响应的场合，需要解决I/OI/O速度问题。
39、712.I/O2.I/O响应时间的估算以2020点的继电器输出型CPM1ACPM1A为例。设输入ONON延时为8 8毫秒公共处理和I/OI/O刷新时间为2 2毫秒执行用户程序时间为1414毫秒输出ONON延时为1515毫秒输入状态经过一个扫描周期后在输出得到响应 最小I/OI/O响应时间输入状态经过两个扫描周期后在输出得到响应 最大I/OI/O响应时间72最小I/OI/O响应时间的计算最小最小I/O响应时间响应时间 =输入输入ON延时延时+（公共处理公共处理+I/O刷新时间刷新时间）+执行程序时间执行程序时间+输出输出ON延时延时=8+2+14+15=39 ms输入输入触点触点输入输入滤波滤波
40、输出输出锁存锁存输出输出触点触点刷新刷新执行程序执行程序其他其他 刷新刷新执行程序执行程序其他其他 扫描周期扫描周期(Ts)扫描周期扫描周期(Ts)输入输入ON延时延时输出输出ON延时延时I/O响应时间响应时间73输入输入ON延时延时最大最大I/O响应时间响应时间 =输入输入ON延时延时+(公共处理公共处理+I/O刷新刷新+执行程序执行程序)2 +输出输出ON延时延时=8+（2+14）2+15=55 ms。最大I/OI/O响应时间的计算输入输入触点触点输入输入滤波滤波输出输出锁存锁存输出输出ON延时延时输出输出触点触点I/O响应时间响应时间刷新刷新执行程序执行程序其他其他 刷新刷新执行程序执行
41、程序其他其他扫描周期扫描周期(Ts)扫描周期扫描周期(Ts)刷新刷新执行程序执行程序其他其他扫描周期扫描周期(Ts)PLC基础知识讲解讲解课件74程序语句安排对I/OI/O响应时间的影响举例200000000001000200002000001001PLCPLCSBKM1000000000001001010010100001000COMCOMCOMCOMKM2当SBSB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期I/OI/O刷新时 0000000000的映像寄存器ONON。第一个扫描周期结束时，0100001000为OFFOFF。0100001000只能在第二个扫描周期结束后才能ONON。PLC基础知
42、识讲解讲解课件75000002000020000010002000001001当SBSB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期 0000000000的映像寄存器 ONON。01000 01000 在第一个扫描周期结束后就能ON ON。如果将梯形图的第一与第二梯级交换，如下图：显然，程序语句的安排对I/OI/O响应的影响很大 。PLCPLCSBKM1000000000001001010010100001000COMCOMCOMCOMKM2PLC基础知识讲解讲解课件763 3、PLCPLC的扫描时间计算1 1 上电后初始处理2 2 共同处理时间：程序自检。Tc=2.6ms Tc=2.6ms3 3 上
43、位链接服务（处理微机与PLCPLC的通讯）Tl Tl Tl=PLCTl=PLC与微机构成网络 08ms 08ms 4 4 运算处理TP:TP:执行用户程序 TP=TP=平均速度X X指令条数 Tl=PLCTl=PLC与微机不构成网络 0ms0ms5 5 I/OI/O刷新Tr=Tr=主机与近程扩展机：输入 0.07ms/8 0.07ms/8个输出 0.04ms/80.04ms/8个远程扩展机：以通道数计算，1.3ms+nX0.2msPLC基础知识讲解讲解课件776 6 外设服务（装有外设时）To To=0.8ms To=0.8ms （T=Tc+Tl+Tp+Tr13ms)T=Tc+Tl+Tp+Tr
44、13ms)To=0.06 To=0.06 T T（T=Tc+Tl+Tp+Tr 13ms)T=Tc+Tl+Tp+Tr 13ms)7 7、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/OI/O刷新时间构成了PLCPLC的扫描时间TsTsPLCPLC的扫描时间 Ts=Tc+Tl+To+Tp+TrTs=Tc+Tl+To+Tp+Tr78有关结论 1 1、PLCPLC的扫描周期和用户程序的长短与系统构成有关，用户程序越短、系统构成越简单，扫描周期越短。2 2、PLCPLC的扫描周期一般在10ms10ms级，这样普通输入点的信号频率应不大于50HZ50HZ（在使用时一般在10HZ10HZ以下）。PLC基础
45、知识讲解讲解课件79例 3 31 1 某C200HC200H型PLCPLC系统，由主机和远程扩展机构成。主机上装有3 3个1616点输入模块，2 2个1212点输出模块。远程扩展机上装有3 3个1616点输入模块，一个1212点输出模块。程序有50005000条指令，假定程序中使用的指令均为基本指令，平均执行时间为0.940.94PSPS。试计算不与微机构成网络且不带编程器时的扫描时间。PLC基础知识讲解讲解课件80 解：共同处理时间Tc=2.6mTc=2.6m。因不与微机构成网络，故上位链接服务时间Tl=0Tl=0。因不带外设，所以外设服务时间To=0To=0。运算处理时TpTp0.940.
46、94500050004.74.710103 3(ms)(ms)=4.7ms=4.7ms。主机部分的3 3个1616点模块可看作6 6个8 8点输入模块，2 2个1212点输出模块可看作4 4个8 8点输出模块。远程扩展机部分3 3个1616点输入模块和1 1个1212点输出模块共占用4 4个通道。因此，I/OI/O刷新时间:Tr Tr=0.07=0.076+0.046+0.044+(1.3+0.24+(1.3+0.24)4)=2.68(ms)=2.68(ms)所以，该PLCPLC系统在不与微机构成网络，不带编程器时的扫描时间为:Ts=Tc+Tl+To+Tp+Tr=2.6+4.7+2.7Ts=T
47、c+Tl+To+Tp+Tr=2.6+4.7+2.710(ms)10(ms)PLC基础知识讲解讲解课件811.I/O1.I/O点数指PLCPLC外部输入和输出端子数。2.2.用户程序存储容量用来衡量PLCPLC所能存储用户程序的多少。3.3.扫描速度指扫描10001000步用户程序所需的时间，以ms/ms/千步为单位。4.4.指令系统条数指PLCPLC具有的基本指令和高级指令的种类和数量。种类数量越多，软件功能越强。2.4 PLC2.4 PLC主要技术性能指标5.5.内部寄存器6.6.高功能模块PLC基础知识讲解讲解课件822.5 2.5 可编程序控制器分类1.1.按结构形式分类 整体式PLCP
48、LC：整体式是将PLCPLC的CPUCPU、存储器、I/OI/O单元、电源等安装在同一机体内，构成主机，另外还有I/OI/O扩展单元配合主机使用，用以扩展I/OI/O点数。整体式PLCPLC的特点是结构紧凑、体积小、成本低、安装方便，但输入输出点数固定，灵活性较低，小型PLCPLC多采用这种结构。84 组合式PLCPLC：组合式PLCPLC是由一些标准模块单元组成，采用总线结构，不同功能的模块（如CPUCPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等）通过总线连接起来。组合式PLCPLC的特点是可以根据功能需要灵活配置，构成具有不同功能和不同控制规模的PLCPLC，多用于大型和中型PLCPLC。PL
49、C基础知识讲解讲解课件组合式PLCPLC基础知识讲解讲解课件86PLC基础知识讲解讲解课件87电源模块CPU模块IO模块底 板模块式PLC基础知识讲解讲解课件88模块式结构PLCPLC的结构 电源单元DIN导轨CPU单元89 3 3）叠装式PLC PLC 还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结合起来。叠装式PLCPLC其CPUCPU、电源、I/OI/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。902.2.按控制规模分类输入输出的总路数，又称为I/OI/O点数，是表征PLCPLC控制规模的重要参数。因此，
50、按控制规模对PLCPLC分类时，可分为：1.1.小型PLCPLC：I/OI/O点数较少，在256256点以下的PLCPLC。2.2.中型PLCPLC：I/OI/O点数较多，在256256点以上、20482048点以下的PLCPLC。3.3.大型PLCPLC：I/OI/O点数较多，在20482048点以上的PLCPLC。但大中小型PLCPLC的划分并无严格的界限，PLCPLC的I/OI/O点数可以依据需要灵活配置。911 1）微型机OMRON公司的SP系列922 2）小型机OMRON公司的CPM1A、CQM系列松下公司的FP1系列933 3）中型机OMRON公司的C200H西门子公司的S7-30
