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1、PLC基 礎(chǔ) 知 識(shí) PLC基 礎(chǔ) 知 識(shí)基 本 內(nèi) 容 ： PLC簡(jiǎn) 介 、 基 本 功 能 、 特 點(diǎn) 、 應(yīng) 用 范 圍 、 工 作 方 式 。難 點(diǎn) ： 工 作 方 式 、 掃 描 時(shí) 間 。 重 點(diǎn) ： 定 義 、 基 本 功 能 、 工 作 方 式 。 第 一 節(jié) PLC基 礎(chǔ) 知 識(shí)一 、 PLC的 產(chǎn) 生 與 歷 史二 、 可 編 程 控 制 器 的 定 義三 、 PLC的 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 趨 勢(shì)四 、 PLC的 特 點(diǎn)五 、 PLC的 基 本 功 能六 、 PLC與 其 他 工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 的 比 較 n 世 界 上 第 一 臺(tái) PLC 1969年 由 美 國(guó) 數(shù)

2、 字 設(shè) 備 公 司 （ DEC） 根 據(jù) 美 國(guó) 通 用 汽 車公 司 （ GE） 的 要 求 研 制 成 功 。 n 背 景 ： 1968年 美 國(guó) 通 用 汽 車 公 司 （ GE） ， 為 了 適 應(yīng) 汽 車 型 號(hào)的 不 斷 更 新 ， 生 產(chǎn) 工 藝 不 斷 變 化 的 需 要 ， 實(shí) 現(xiàn) 小 批 量 、 多品 種 生 產(chǎn) ， 希 望 能 有 一 種 新 型 工 業(yè) 控 制 器 ， 它 能 做 到 盡 可能 減 少 重 新 設(shè) 計(jì) 和 更 換 電 器 控 制 系 統(tǒng) 及 接 線 ， 以 降 低 成 本 ，縮 短 周 期 。 n 設(shè) 計(jì) 思 想 ： 吸 取 繼 電 器 和 計(jì) 算 機(jī)

3、 兩 者 的 優(yōu) 點(diǎn) 繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 體 積 大 、 可 靠 性 低 、 接 線 復(fù) 雜 、 不易 更 改 、 查 找 和 排 除 故 障 困 難 ， 對(duì) 生 產(chǎn) 工 藝 變 化 的 適 應(yīng)性 差 ， 但 簡(jiǎn) 單 易 懂 、 價(jià) 格 便 宜 ； 計(jì) 算 機(jī) 功 能 強(qiáng) 大 、 靈 活 （ 可 編 程 ） 、 通 用 性 好 ， 但編 程 困 難 ； 采 用 面 向 控 制 過 程 、 面 向 問 題 的 “ 自 然 語(yǔ) 言 ” 進(jìn) 行編 程 ， 使 不 熟 悉 計(jì) 算 機(jī) 的 人 也 能 很 快 掌 握 使 用 。 （ 梯 形圖 ） 70年 代 初 期 ： 僅 有 邏 輯 運(yùn) 算

4、、 定 時(shí) 、 計(jì) 數(shù) 等 順 序 控 制 功 能 ，只 是 用 來 取 代 傳 統(tǒng) 的 繼 電 器 控 制 ,通 常 稱 為 可 編 程 邏 輯 控 制器 （ Programmable Logic Controller） 70年 代 中 期 ： 微 處 理 器 技 術(shù) 應(yīng) 用 到 PLC中 ， 使 PLC不 僅 具 有邏 輯 控 制 功 能 ， 還 增 加 了 算 術(shù) 運(yùn) 算 、 數(shù) 據(jù) 傳 送 和 數(shù) 據(jù) 處 理 等功 能 80年 代 以 后 ： 隨 著 大 規(guī) 模 、 超 大 規(guī) 模 集 成 電 路 等 微 電 子 技 術(shù)的 迅 速 發(fā) 展 ， 16位 和 32位 微 處 理 器 應(yīng) 用

5、 于 PLC中 ， 使 PLC得 到迅 速 發(fā) 展 。 PLC不 僅 控 制 功 能 增 強(qiáng) ， 同 時(shí) 可 靠 性 提 高 ， 功 耗 、體 積 減 小 ， 成 本 降 低 ， 編 程 和 故 障 檢 測(cè) 更 加 靈 活 方 便 ， 而 且具 有 通 信 和 聯(lián) 網(wǎng) 、 數(shù) 據(jù) 處 理 和 圖 象 顯 示 等 功 能 。 n 近 年 來 PLC發(fā) 展 迅 速 PLC集 三 電 （ 電 控 、 電 儀 、 電 傳 ） 為 一 體 、 性 能 價(jià) 格比 高 、 高 可 靠 性 的 特 點(diǎn) ， 已 成 為 自 動(dòng) 化 工 程 的 核 心 設(shè) 備 。 PLC成 為 具 備 計(jì) 算 機(jī) 功 能 的 一

6、 種 通 用 工 業(yè) 控 制 裝 置 ， 其 使用 量 高 居 首 位 。 PLC成 為 現(xiàn) 代 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 的 三 大 技 術(shù) 支 柱 （ PLC、 機(jī) 器人 、 CAD/CAM） 之 一 。 n 定 義 ： 國(guó) 際 電 工 委 員 會(huì) （ IEC） 于 1987年 頒 布 了 可 編 程 控 制 器標(biāo) 準(zhǔn) 草 案 第 三 稿 。 在 草 案 中 對(duì) 可 編 程 控 制 器 定 義 如 下 ： “ 可 編 程 控 制 器 （ Programmable Logic Controller） 是 一 種數(shù) 字 運(yùn) 算 操 作 的 電 子 系 統(tǒng) ， 專 為 在 工 業(yè) 環(huán) 境 下 應(yīng) 用

7、而 設(shè) 計(jì) 。它 采 用 可 編 程 序 的 存 儲(chǔ) 器 ， 用 來 在 其 內(nèi) 部 存 儲(chǔ) 執(zhí) 行 邏 輯 運(yùn) 算 、順 序 控 制 、 定 時(shí) 、 計(jì) 數(shù) 和 算 術(shù) 運(yùn) 算 等 操 作 的 指 令 ， 并 通 過 數(shù)字 式 和 模 擬 式 的 輸 入 和 輸 出 ， 控 制 各 種 類 型 的 機(jī) 械 或 生 產(chǎn) 過程 。 可 編 程 控 制 器 及 其 有 關(guān) 外 圍 設(shè) 備 ， 都 應(yīng) 按 易 于 與 工 業(yè) 系統(tǒng) 聯(lián) 成 一 個(gè) 整 體 ， 易 于 擴(kuò) 充 其 功 能 的 原 則 設(shè) 計(jì) ” 。二 、 可 編 程 控 制 器 的 定 義 三 、 PLC的 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 趨 勢(shì)

8、 1969年 美 國(guó) 數(shù) 據(jù) 設(shè) 備 公 司 （ DEC） 研 制 了 第 一 臺(tái) PLC，從 此 PLC發(fā) 展 迅 猛 。 我 國(guó) 改 革 開 放 后 ， 美 國(guó) AB、 GE、 MODICON、 TI， 日 本OMRON、 三 菱 、 富 士 ， 德 國(guó) 西 門 子 等 廠 家 的 產(chǎn) 品 不 斷 進(jìn) 入我 國(guó) ， 并 在 各 行 各 業(yè) 的 工 控 系 統(tǒng) 中 占 據(jù) 重 要 地 位 。 n PLC三 大 流 派 歐 洲 ： 德 國(guó) 的 西 門 子 (SIEMENS)、 AEG及 法 國(guó) 的 TI公 司 美 國(guó) ： A-B（ Allen-Bradly） (其 產(chǎn) 品 約 占 美 國(guó) PL

9、C市 場(chǎng) 50 的 份 額 。 )、 GE（ General Electric） 、 莫 迪 康 (MODICON)公 司 、 德 州 儀 器(T1)公 司 、 歌 德 (Gould)公 司 、 西 屋 公 司 日 本 ： 三 菱 電 機(jī) （ Mitsubishi Electric） 、 歐 姆 龍 （ OMRON） 、 FUJI （ 日 本 主 要 發(fā) 展 中 小 型 PLC， 在 世 界 小 型 PLC市 場(chǎng) 上 ， 日本 產(chǎn) 品 約 占 有 70 的 份 額 。 在 中 國(guó) ， OMRON產(chǎn) 品 的 銷 量 居 首 位 。 ） 目 前 國(guó) 內(nèi) 市 場(chǎng) 還 有 韓 國(guó) 、 臺(tái) 灣 等 PL

10、C產(chǎn) 品 ； 現(xiàn) 在 市 場(chǎng) 上 出 現(xiàn) 了 系 列化 的 國(guó) 產(chǎn) PLC， 其 價(jià) 格 相 對(duì) 低 廉 ， 性 價(jià) 比 較 高 。 西 門 子 PLC外 形 圖S7-200系 列 PLC S7-300系 列 PLCS7-400系 列 PLC Q系 列 PLC FX2N系 列 PLCFX 1N系 列 PLC FX1S系 列 PLC 歐 姆 龍 PLC外 形 圖C200H系 列 PLC CPM1A、 CPM2A系 列 PLC PLC的 國(guó) 內(nèi) 外 狀 況 1974年 我 國(guó) 開 始 仿 制 美 國(guó) 的 第 二 代 PLC產(chǎn) 品 ， 但 因 元 器 件質(zhì) 量 和 技 術(shù) 問 題 等 原 因 未 能

11、 推 廣 。 直 到 1977年 ， 我 國(guó) 才 研 制出 第 一 臺(tái) 具 有 實(shí) 用 價(jià) 值 的 PLC， 并 開 始 批 量 生 產(chǎn) 和 應(yīng) 用 于 工 業(yè)過 程 的 控 制 。 主 要 廠 家 有 ： 北 京 和 利 時(shí) ， 科 迪 納 ， 張 前 蘇 。 洛 陽(yáng) 易 達(dá) ，無 錫 信 捷 ， 南 京 嘉 華 ， 蘭 州 全 志 ， 廣 州 科 賽 恩 ， 中 山 智 達(dá) ，恒 日 等 。 （ 1） 向 高 速 度 、 大 存 儲(chǔ) 容 量 方 向 發(fā) 展 （ CPU處 理 速 度 nS級(jí) ； 內(nèi) 存 2M字 節(jié) ） （ 2） 向 多 品 種 方 向 發(fā) 展 和 提 高 可 靠 性 （ 超

12、 大 型 和 超 小 型 ） （ 3） 產(chǎn) 品 更 加 規(guī) 范 化 、 標(biāo) 準(zhǔn) 化 （ 硬 件 、 軟 件 兼 容 的 PLC） （ 4） 分 散 型 、 智 能 型 、 與 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 兼 容 的 I 0 （ 5） 加 強(qiáng) 聯(lián) 網(wǎng) 和 通 信 的 能 力 （ 6） 控 制 的 開 放 和 模 塊 化 的 體 系 結(jié) 構(gòu) OMAC（ open Modular Architecture for Control）PLC的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 就 全 世 界 自 動(dòng) 化 市 場(chǎng) 的 過 去 、 現(xiàn) 在 和 可 以 預(yù) 見 的 未 來 而 言 ，PLC仍 然 處 于 一 種 核 心 地 位 。 在 最

13、 近 出 現(xiàn) 在 美 國(guó) 、 歐 洲 和 國(guó) 內(nèi)有 關(guān) 探 討 PLC發(fā) 展 的 論 文 中 ， 這 個(gè) 結(jié) 論 是 眾 口 一 詞 的 ， 盡 管 對(duì)PLC的 未 來 發(fā) 展 有 著 許 多 不 同 的 意 見 。 近 年 來 PLC的 市 場(chǎng) 銷 售 一 直 堅(jiān) 挺 ； PC控 制 有 了 引 人 注 目 的進(jìn) 展 ， 但 畢 竟 只 能 對(duì) 高 端 的 PLC產(chǎn) 品 形 成 競(jìng) 爭(zhēng) ； 小 型 、 超 小 型PLC的 發(fā) 展 勢(shì) 頭 令 人 刮 目 相 看 ； PLC和 PC控 制 在 今 后 可 能 相 互融 合 。 通 用 性 強(qiáng) ， 使 用 方 便 功 能 強(qiáng) ， 適 應(yīng) 面 廣

14、可 靠 性 高 ， 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) 控 制 程 序 可 變 具 有 很 好 的 柔 性 編 程 方 法 簡(jiǎn) 單 ， 容 易 掌 握 PLC控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 、 安 裝 、 調(diào) 試 和 維 修 工 作 少 .極 為 方便 。 控 制 程 序 變 化 方 便 .具 有 很 好 的 柔 性 。 體 積 小 、 重 量 輕 、 功 耗 低 四 、 PLC的 特 點(diǎn) 五 、 PLC的 基 本 功 能1 邏 輯 控 制 功 能2 定 時(shí) 控 制 功 能3 計(jì) 數(shù) 控 制 功 能4 步 進(jìn) 控 制 功 能5 數(shù) 據(jù) 處 理 功 能6 回 路 控 制 功 能7 通 訊 聯(lián) 網(wǎng) 功 能8 監(jiān)

15、控 功 能9 停 電 記 憶 功 能10 故 障 診 斷 功 能 PLC應(yīng) 用 于 步 進(jìn) 電機(jī) 控 制 1 邏 輯 控 制 功 能 邏 輯 控 制 功 能 是 PLC最 基 本 功 能 之 一 ,是PLC最 基 本 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 ， 可 取 代 傳 統(tǒng) 的 繼 電器 控 制 系 統(tǒng) ， 實(shí) 現(xiàn) 邏 輯 控 制 和 順 序 控 制 。 在 單 機(jī) 控 制 、 多 機(jī) 群 控 和 自 動(dòng) 生 產(chǎn) 線 控制 方 面 都 有 很 多 成 功 的 應(yīng) 用 實(shí) 例 。 例 如 ： 機(jī) 床 電 氣 控 制 、 起 重 機(jī) 、 皮 帶 運(yùn)輸 機(jī) 和 包 裝 機(jī) 械 的 控 制 、 注 塑 機(jī) 控 制

16、、 電 梯控 制 、 飲 料 灌 裝 生 產(chǎn) 線 、 家 用 電 器 (電 視 機(jī) 、冰 箱 、 洗 衣 機(jī) 等 )自 動(dòng) 裝 配 線 控 制 、 汽 車 、化 工 、 造 紙 、 軋 鋼 自 動(dòng) 生 產(chǎn) 線 控 制 等 。 2 定 時(shí) 控 制 功 能 定 時(shí) 控 制 功 能 是 PLC的 最 基 本 功 能 之 一 。 PLC中 有 許 多 可 供 用 戶 使 用 的 定 時(shí) 器 ， 功 能 類 似 于 繼 電 器線 路 中 的 時(shí) 間 繼 電 器 。 定 時(shí) 器 的 設(shè) 定 值 (定 時(shí) 時(shí) 間 )可 以 在 編 程 時(shí) 設(shè) 定 ， 也 可 以在 運(yùn) 動(dòng) 過 程 中 根 據(jù) 需 要 進(jìn) 行

17、 修 改 ， 使 用 方 便 靈 活 。 同 時(shí) PLC還 提 供 了 高 精 度 的 時(shí) 鐘 脈 沖 ， 用 于 準(zhǔn) 確 實(shí) 時(shí) 控 制 。 3 計(jì) 數(shù) 控 制 功 能 計(jì) 數(shù) 控 制 功 能 是 PLC的 最 基 本 功 能 之 一 。 PLC為 用 戶 提 供 許 多 計(jì) 數(shù) 器 ， 計(jì) 數(shù) 器 計(jì) 數(shù) 到 某 一 數(shù) 值 時(shí) ， 產(chǎn) 生 一個(gè) 狀 態(tài) 信 號(hào) (計(jì) 數(shù) 值 到 )， 利 用 該 狀 態(tài) 信 號(hào) 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 某 個(gè) 操 作 的 計(jì) 數(shù) 控制 。 計(jì) 數(shù) 器 的 設(shè) 定 值 可 以 在 編 程 時(shí) 設(shè) 定 ， 也 可 以 在 運(yùn) 行 過 程 中 根 據(jù)需 要 進(jìn) 行 修 改

18、 。 傳 感 器 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 變 頻 器 等計(jì) 數(shù) 輸 入輸 入 復(fù) 位00000 00001 00002 5 數(shù) 據(jù) 處 理 功 能 PLC大 部 分 都 具 有 數(shù) 據(jù) 處 理 功 能 ， 可 以 實(shí) 現(xiàn) 算 術(shù) 運(yùn) 算 、 數(shù) 據(jù) 比 較 、 數(shù) 據(jù)傳 送 、 數(shù) 據(jù) 移 位 、 數(shù) 制 轉(zhuǎn) 換 譯 碼 編 碼 等 操 作 。 中 、 大 型 PLC數(shù) 據(jù) 處 理 功 能 更加 齊 全 ， 可 完 成 開 方 、 PID運(yùn) 算 、 浮 點(diǎn) 運(yùn) 算 等 操 作 ， 還 可 以 和 CRT、 打 印 機(jī)相 聯(lián) ， 實(shí) 現(xiàn) 程 序 、 數(shù) 據(jù) 的 顯 示 和 打 印 。 8 監(jiān) 控 功

19、 能 PLC設(shè) 置 了 較 強(qiáng) 的 監(jiān) 控 功 能 。 利 用 編 程 器 或 監(jiān) 視 器 ， 操 作 人 員 可 以 對(duì) PLC有 關(guān) 部 分 的運(yùn) 行 狀 態(tài) 進(jìn) 行 監(jiān) 視 。 利 用 編 程 器 ， 可 以 調(diào) 整 定 時(shí) 器 、 計(jì) 數(shù) 器 的 設(shè) 定 值 和 當(dāng) 前值 ， 并 可 以 根 據(jù) 需 要 改 變 PLC內(nèi) 部 邏 輯 信 號(hào) 的 狀 態(tài) 及 數(shù) 據(jù) 區(qū)的 數(shù) 據(jù) 內(nèi) 容 ， 為 調(diào) 整 和 維 護(hù) 提 供 了 極 大 的 方 便 。 9 停 電 記 憶 功 能 PLC內(nèi) 部 的 部 分 存 儲(chǔ) 器 所 使 用 的 RAM設(shè) 置 了 停 電 保 持 器件 （ 備 用 電

20、池 等 ） ， 以 保 證 斷 電 后 這 部 分 存 儲(chǔ) 器 中 的 信 息能 夠 長(zhǎng) 期 保 存 。 利 用 某 些 記 憶 指 令 ， 可 以 對(duì) 工 作 狀 態(tài) 進(jìn) 行 記 憶 ， 以 保持 PLC斷 電 后 的 數(shù) 據(jù) 內(nèi) 容 不 變 。 PLC電 源 恢 復(fù) 后 ， 可 以 在 原 工 作 基 礎(chǔ) 上 繼 續(xù) 工 作 。 10 故 障 診 斷 功 能 PLC可 以 對(duì) 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 、 某 些 硬 件 狀 態(tài) 、 指 令 的 合 法 性 等進(jìn) 行 自 診 斷 ， 發(fā) 現(xiàn) 異 常 情 況 ， 發(fā) 出 報(bào) 警 并 顯 示 錯(cuò) 誤 類 型 ，如 屬 嚴(yán) 重 錯(cuò) 誤 則 自 動(dòng) 中 止

21、運(yùn) 行 。 PLC的 故 障 自 診 斷 功 能 ， 大 大 提 高 了 PLC控 制 系 統(tǒng) 的 安 全和 可 維 護(hù) 性 。 六 、 PLC與 其 他 工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 的 比 較 PLC與 繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 比 較 繼 電 器 控 制 采 用 硬 接 線 方 式 裝 配 而成 ， 只 能 完 成 既 定 的 功 能 。 PLC控 制 只 要 改 變 程 序 并 改 動(dòng) 少 量的 接 線 端 子 ， 就 可 適 應(yīng) 生 產(chǎn) 工 藝 的改 變 。 從 適 應(yīng) 性 、 可 靠 性 及 設(shè) 計(jì) 、 安 裝 、維 護(hù) 等 各 方 面 進(jìn) 行 比 較 。 傳 統(tǒng) 的 繼電 器 控 制

22、 大 多 數(shù) 將 被 PLC所 取 代 。 與 工 業(yè) 計(jì) 算 機(jī) 比 較 工 業(yè) 控 制 機(jī) 控 制 要 求 開 發(fā) 人 員 具 有較 高 的 計(jì) 算 機(jī) 專 業(yè) 知 識(shí) 和 微 機(jī) 軟 件編 程 的 能 力 。 PLC采 用 了 采 用 面 向 控 制 過 程 、 面向 問 題 的 “ 自 然 語(yǔ) 言 ” 進(jìn) 行 編 程 ，使 不 熟 悉 計(jì) 算 機(jī) 的 人 也 能 很 快 掌 握使 用 ， 便 于 推 廣 應(yīng) 用 。 PLC是 專 為 工 業(yè) 現(xiàn) 場(chǎng) 應(yīng) 用 而 設(shè) 計(jì) 的 ，具 有 更 高 的 可 靠 性 。 在 模 型 復(fù) 雜 、 計(jì) 算 量 大 且 較 難 、 實(shí) 時(shí) 性 要 求

23、較 高 的 環(huán) 境 中 ， 工 業(yè) 控 制機(jī) 則 更 能 發(fā) 揮 其 專 長(zhǎng) 。 第 二 節(jié) PLC基 本 原 理 2.1 PLC內(nèi) 部 硬 件 框 圖 及 各 部 分 作 用 2.2 PLC工 作 過 程 特 點(diǎn) 及 主 要 性 能 指 標(biāo) 2.4 PLC分 類 2.1 PLC內(nèi) 部 硬 件 框 圖 及 各 部 分 作 用2.1.1 PLC的 組 成 PLC由 四 部 分 組 成 ： 中 央 處 理 單 元 （ CPU板 ） 、 輸 入 輸 出 （ I/O）部 件 和 電 源 部 件 。 PLC的 基 本 組 成 與 一 般 的 微 機(jī) 系 統(tǒng) 類 似 ： 是 一 種特 殊 計(jì) 算 機(jī) PL

24、C的 基 本 組 成 包 括 兩 部 分中 央 處 理 器 （ CPU） 、 存 儲(chǔ) 器 、 輸 入 接 口 、輸 出 接 口 、 通 信 接 口 、 電 源 等系 統(tǒng) 程 序 和 用 戶 程 序 2.1.2 PLC內(nèi) 部 主 要 部 件 功 能1. PLC中 的 CPU作 用 及 分 類CPU的 作 用 ： 按 系 統(tǒng) 程 序 賦 予 的 功 能 ， 指 揮 PLC有 條 不 紊 地 進(jìn) 行 工 作 。歸 納 起 來 主 要 有 以 下 五 個(gè) 方 面 ：1） 接 收 并 存 儲(chǔ) 編 程 器 或 其 它 外 設(shè) 輸 入 的 用 戶 程 序 或 數(shù) 據(jù)2） 診 斷 電 源 、 PLC內(nèi) 部 電

25、 路 故 障 和 編 程 中 的 語(yǔ) 法 錯(cuò) 誤 等3） 接 收 并 存 儲(chǔ) 從 輸 入 單 元 （ 接 口 ） 得 到 現(xiàn) 場(chǎng) 輸 入 狀 態(tài) 或 數(shù) 據(jù)4） 逐 條 讀 取 并 執(zhí) 行 存 儲(chǔ) 器 中 的 用 戶 程 序 ， 將 運(yùn) 算 結(jié) 果 存 入 存 儲(chǔ) 器5） 根 據(jù) 運(yùn) 算 結(jié) 果 ， 更 新 有 關(guān) 標(biāo) 志 位 和 輸 出 內(nèi) 容 ， 通 過 輸 出 接 口 實(shí) 現(xiàn) 控 制 、 制 表 打 印 或 數(shù) 據(jù) 通 訊 等 功 能 PLC中 常 采 用 的 CPU有 三 類 ： 1) 通 用 微 處 理 器 （ 如 Z80、 8086、 80286等 ） 2) 單 片 微 處 理 器

26、 （ 如 8031、 8096等 ） 3) 位 片 式 微 處 理 器 (如 AMD29W等 ) 小 型 PLC： 大 多 采 用 8位 通 用 微 處 理 器 和 單 片 微 處 理 器 ； 中 型 PLC： 大 多 采 用 16位 通 用 微 處 理 器 或 單 片 微 處 理 器 ； 大 型 PLC： 大 多 采 用 高 速 位 片 式 微 處 理 器 （ 32位 ） ； 小 型 PLC為 單 CPU系 統(tǒng) ； 中 、 大 型 PLC則 大 多 為 雙 CPU或 多 CPU系 統(tǒng) ； 對(duì) 于 雙 CPU系 統(tǒng) ， 一 個(gè) 為 字 處 理 器 ， 一 般 采 用 8位 、 16位 或 32

27、位 處 理 器 ； 另 一 個(gè) 為 位 處 理 器 ， 采 用 由 各 廠 家 設(shè) 計(jì) 制 造 的 專 用 芯 片 。 u存 儲(chǔ) 器 的 作 用 ： PLC中 ， 存 儲(chǔ) 器 主 要 用 于 系 統(tǒng) 程 序 、 用 戶 程 序 、 數(shù) 據(jù)u存 儲(chǔ) 器 的 類 型 ： 可 讀 /寫 操 作 的 隨 機(jī) 存 儲(chǔ) 器 RAM 只 讀 存 儲(chǔ) 器 ROM、 PROM、 EPROM、 E2PROM2.系 統(tǒng) 程 序 存 貯 器 4. 輸 入 /輸 出 接 口 （ I/O模 塊 ） 輸 入 /輸 出 接 口 通 常 也 稱 I / O 單 元 或 I / O 模 塊 ， 是 PLC與 工 業(yè)生 產(chǎn) 現(xiàn) 場(chǎng)

28、 之 間 的 連 接 通 道 。 PLC輸 入 接 口 -用 戶 設(shè) 備 需 輸 入 PLC的 各 種 控 制 信 號(hào) ， 如 限 位開 關(guān) 、 操 作 按 鈕 、 選 擇 開 關(guān) 、 行 程 開 關(guān) 以 及 其 它 一 些 傳 感 器 輸 出的 開 關(guān) 量 或 模 擬 量 (要 通 過 模 數(shù) 變 換 進(jìn) 入 機(jī) 內(nèi) )等 ， 通 過 輸 入 接 口電 路 將 這 些 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 中 央 處 理 單 元 能 夠 接 收 和 處 理 的 信 號(hào) ， 用這 些 數(shù) 據(jù) 作 為 PLC對(duì) 被 控 制 對(duì) 象 進(jìn) 行 控 制 的 依 據(jù) 。 PLC輸 出 接 口 -路 將 中 央 處 理 單

29、 元 送 出 的 弱 電 控 制 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成現(xiàn) 場(chǎng) 需 要 的 強(qiáng) 電 信 號(hào) 輸 出 ， 以 驅(qū) 動(dòng) 電 磁 閥 、 接 觸 器 、 電 機(jī) 等 被 控 設(shè) 備 的 執(zhí) 行 元 件 。 電 平 轉(zhuǎn) 換 功 能 ： 由 于 外 部 輸 入 設(shè) 備 和 輸 出 設(shè) 備 所 需 的 信 號(hào)電 平 是 多 種 多 樣 的 ， 而 PLC內(nèi) 部 CPU的 處 理 的 信 號(hào) 是 標(biāo) 準(zhǔn) 電平 信 號(hào) 。 光 電 隔 離 和 濾 波 功 能 ， 以 提 高 PLC的 抗 干 擾 能 力 ， 通 常 還有 狀 態(tài) 指 示 ， 工 作 狀 況 直 觀 ， 便 于 維 護(hù) 。 I / O 接 口 的

30、類 型 ： 開 關(guān) 量 輸 入 /輸 出 接 口 模 擬 量 輸 入 /輸 出 接 口 輸 入 /輸 出 （ I/O） 點(diǎn) 數(shù) ： 5.PLC編 程 器 及 作 用 編 程 器 的 作 用 ： 是 編 輯 、 調(diào) 試 、 輸 入 用 戶 程 序 ， 也 可 在線 監(jiān) 控 PLC內(nèi) 部 狀 態(tài) 和 參 數(shù) ， 與 PLC進(jìn) 行 人 機(jī) 對(duì) 話 。 它 是 開 發(fā) 、 應(yīng) 用 、 維 護(hù) PLC不 可 缺 少 的 設(shè) 備 。 6. PLC中 的 電 源 及 作 用 PLC配 有 開 關(guān) 式 穩(wěn) 壓 電 源 ， 以 提 供 內(nèi) 部 電 路 使 用 。 與 普 通 電 源 相 比 ， PLC電 源 的

31、 穩(wěn) 定 性 好 、 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) 。因 此 ， 對(duì) 于 電 網(wǎng) 提 供 的 電 源 穩(wěn) 定 度 要 求 不 高 ， 一 般 允 許 電源 電 壓 在 其 額 定 值 15%的 范 圍 內(nèi) 波 動(dòng) 。 許 多 PLC還 向 外 提 供 直 流 24V穩(wěn) 壓 電 源 ， 用 于 對(duì) 外 部 傳 感 器 供 電 。 電 源 的 容 量 。 與 打 印 機(jī) 連 接 ， 可 將 過 程 信 息 、 系 統(tǒng) 參 數(shù) 等 輸 出 打 印 與 監(jiān) 視 器 連 接 ， 可 將 控 制 過 程 圖 像 顯 示 出 來 與 PLC連 接 ， 組 成 多 機(jī) 系 統(tǒng) 或 連 成 網(wǎng) 絡(luò) ， 實(shí) 現(xiàn) 更 大

32、 規(guī) 模 控 制 與 計(jì) 算 機(jī) 連 接 ， 組 成 多 級(jí) 分 布 式 控 制 系 統(tǒng) ， 控 制 與 管 理 相 結(jié) 合 與 人 機(jī) 界 面 （ 觸 摸 屏 ） 連 接 與 智 能 接 口 模 塊 連 接 。 智 能 接 口 模 塊 是 一 獨(dú) 立 的 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) ，它 有 自 己 的 CPU、 系 統(tǒng) 程 序 、 存 儲(chǔ) 器 以 及 與 PLC系 統(tǒng) 總 線 相 連 的接 口 。 PLC的 智 能 接 口 模 塊 種 類 很 多 ， 如 ： 高 速 計(jì) 數(shù) 模 塊 、 閉 環(huán)控 制 模 塊 、 運(yùn) 動(dòng) 控 制 模 塊 、 中 斷 控 制 模 塊 等 。 與 編 程 器 連 接 P

33、LC主 機(jī) 1號(hào) 擴(kuò)展 機(jī) 主 機(jī) PLCA） 近 程 擴(kuò) 展 方 式 2號(hào) 擴(kuò)展 機(jī) 1號(hào) 近 程 擴(kuò) 展 機(jī)遠(yuǎn) 程 從 站擴(kuò) 展 機(jī)遠(yuǎn) 程 從 站 PLCPLC PLCPLCPLCB） 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 方 式 C） 連 網(wǎng) 方 式PLC的 擴(kuò) 展 構(gòu) 成 A） 近 程 擴(kuò) 展 方 式 B） 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 方 式 C） 連 網(wǎng) 方 式 編 程 器 編 程 器 是 PLC最 常 用 的 外 設(shè) ， 也 是PLC中 唯 一 不 需 要 通 過 功 能 模 塊 而 直接 與 總 線 相 聯(lián) 接 的 外 設(shè) 。 它 通 過 主 機(jī) 上 的 編 程 器 接 口 直 接與 主 機(jī) 相 連 。 編 程

34、器 上 有 一 個(gè) 方 式 選 擇 開 關(guān) ，用 于 控 制 PLC主 機(jī) 的 工 作 方 式 。 掌 上 電 腦 編 程 器 可 編 程 終 端 高 檔 可 編 程 終 端 8、 其 它 功 能 模 塊 功 能 模 塊 模 擬 量 輸 入 模 塊 （ 即 A/D模 塊 ） 模 擬 量 數(shù) 字 量 模 擬 量 輸 出 模 塊 （ 即 D/A模 塊 ） 數(shù) 字 量 模 擬 量 動(dòng) 態(tài) 輸 入 /輸 出 模 塊 自 帶 動(dòng) 態(tài) 掃 描 功 能 溫 度 傳 感 器 模 塊 溫 度 模 擬 量 數(shù) 字 量 高 速 計(jì) 數(shù) 模 塊 高 頻 脈 沖 信 號(hào) PID模 塊 遠(yuǎn) 程 I/O模 塊 擴(kuò) 展 I/

35、O點(diǎn) 的 距 離 通 訊 模 塊 與 其 它 PLC、 微 機(jī) 、 互 連 網(wǎng) 通 訊 u系 統(tǒng) 程 序 : 系 統(tǒng) 程 序 ， 完 成 系 統(tǒng) 診 斷 、 命 令 解 釋 、 功 能 子 程 序 調(diào)用 、 管 理 、 邏 輯 運(yùn) 算 、 通 信 及 各 種 參 數(shù) 設(shè) 定 等 功 能 。 系 統(tǒng) 程 序 ， 由 PLC的 制 造 廠 家 編 寫 的 ， 在 PLC使 用 過 程中 不 會(huì) 變 動(dòng) ， 它 和 PLC的 硬 件 組 成 有 關(guān) ， 它 關(guān) 系 到 PLC的 性能 。 系 統(tǒng) 程 序 ， 由 制 造 廠 家 直 接 固 化 在 只 讀 存 儲(chǔ) 器 ROM、PROM或 EPROM中

36、 ， 用 戶 不 能 訪 問 和 修 改 。2.1.4 PLC的 軟 件 系 統(tǒng)1 系 統(tǒng) 程 序 ； 2 用 戶 程 序 ； 3 編 程 語(yǔ) 言 用 戶 程 序 : 用 戶 程 序 是 用 戶 根 據(jù) 控 制 對(duì) 象 生 產(chǎn) 工 藝 及 控 制 的 要 求 而 編 制的 應(yīng) 用 程 序 。 它 是 由 PLC控 制 對(duì) 象 的 要 求 而 定 的 。 為 便 于 讀 出 、 檢 查 和 修 改 ， 用 戶 程 序 一 般 存 于 CMOS靜 態(tài) RAM中 ， 用 鋰 電 池 作 為 后 備 電 源 ， 以 保 證 掉 電 時(shí) 不 會(huì) 丟 失 信 息 。 為 防 止 干 擾 對(duì) RAM中 程

37、序 的 破 壞 ， 當(dāng) 用 戶 程 序 經(jīng) 過 運(yùn) 行 正 常 ，不 需 要 改 變 ， 可 將 其 固 化 在 EPROM中 。 現(xiàn) 在 有 許 多 PLC直 接 采 用 EEPROM作 為 用 戶 存 儲(chǔ) 器 。 PLC的 編 程 語(yǔ) 言 在 PLC系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 不 斷 發(fā) 展 的 同 時(shí) ， PLC的 編 程 語(yǔ) 言 也 越 來 越 豐富 ， 功 能 也 不 斷 提 高 。 程 序 的 表 達(dá) 方 式 基 本 有 四 種 ： 梯 形 圖 、 指 令 表 、 邏 輯 功 能 圖和 高 級(jí) 語(yǔ) 言 。 梯 形 圖 是 當(dāng) 前 使 用 最 廣 泛 的 一 種 編 程 方 法 。 除 了 的

38、梯 形 圖 語(yǔ) 言 外 ， 為 了 適 應(yīng) 各 種 控 制 要 求 ， 出 現(xiàn) 了 面 向順 序 控 制 的 步 進(jìn) 編 程 語(yǔ) 言 、 面 向 過 程 控 制 的 流 程 圖 語(yǔ) 言 、 與 計(jì)算 機(jī) 兼 容 的 高 級(jí) 語(yǔ) 言 （ BASIC、 C語(yǔ) 言 等 ） 等 。 多 種 編 程 語(yǔ) 言 的 并 存 、 互 補(bǔ) 與 發(fā) 展 是 PLC進(jìn) 步 的 一 種 趨 勢(shì) 。 1. 梯 形 圖 編 程 語(yǔ) 言 兩 種 梯 形 圖 的 繼 電 器 符 號(hào) 圖 對(duì) 照 梯 形 圖 （ Ladder diagram） 編 程 語(yǔ) 言 是 一 種 圖 形 語(yǔ) 言 ,類 似 于繼 電 器 控 制 線 路

39、圖 的 一 種 編 程 語(yǔ) 言 ， 它 面 向 控 制 過 程 ， 直 觀 易 懂 ，是 PLC編 程 語(yǔ) 言 中 應(yīng) 用 最 多 的 一 種 語(yǔ) 言 。 物 理 繼 電 器 PLC繼 電 器常 開常 閉 觸 點(diǎn)線 圈 (1)名 詞 解 釋 軟 繼 電 器 PC的 繼 電 器 不 是 物 理 的 電 器 ， 它 是 PC內(nèi) 部 的 寄 存 器 位 ， 因?yàn)?它 具 有 與 物 理 繼 電 器 相 似 的 功 能 ， 常 稱 之 為 “ 軟 繼 電 器 ” 。 PLC每 一 個(gè) 繼 電 器 都 對(duì) 應(yīng) 著 內(nèi) 部 的 一 個(gè) 寄 存 器 位 ， 該 位 為“ 1” 態(tài) 時(shí) ， 相 當(dāng) 于 繼 電

40、 器 接 通 ； 為 “ 0” 態(tài) 時(shí) ， 則 相 當(dāng) 于 繼電 器 斷 開 。 常 閉 觸 點(diǎn)線 圈 常 開 觸 點(diǎn)說 明 ： 0000001000 01000PLC控 制 00001SB2 KMKM繼 電 器 控 制 SB1 線 圈線 圈常 開 觸 點(diǎn)常 開 觸 點(diǎn) 常 閉 觸 點(diǎn)常 閉 觸 點(diǎn)(2)兩 種 控 制 的 梯 形 圖 比 較 物 理 繼 電 器繼 電 器 需 硬 接 線 連 接 觸 點(diǎn) 個(gè) 數(shù) 有 限PLC繼 電 器繼 電 器 用 程 序 軟 連 接 觸 點(diǎn) 個(gè) 數(shù) 無 限繼 電 器 的 接 線 改 變 控 制 功 能 改 變PLC的 用 戶 程 序 改 變 控 制 功 能

41、改 變 (3) 兩 種 控 制 中 繼 電 器 的 區(qū) 別 用 PLC控 制 外 部 接 線 不 變 ， 改 變 用 戶 程 序 。用 繼 電 器 控 制 要 改 變 控 制 電 路 的 實(shí) 際 接 線 。KMQFUKR M 3 SB1 SB2 KM KHKM 繼 電 器 控 制 接 線 PLC控 制 外 部 接 線輸 入 設(shè)備 PLC SB 1SB2KR KM 輸 出 設(shè)備 欲 改 變 控 制 功 能 ：主 電 路 相 同 例如 2、 語(yǔ) 句 表 編 程 語(yǔ) 言 用 助 記 符 表 示 指 令 的 功 能 多 條 指 令 語(yǔ) 句 的 組 合 構(gòu) 成 了 語(yǔ) 句 表 程 序 指 令 語(yǔ) 句 是

42、 PLC用 戶 程 序 的 基 礎(chǔ) 元 素LD 00000， 表 示 邏 輯 操 作 開 始OR 01000 ； 表 示 常 開 觸 點(diǎn) 01000與 前 面 的 觸 點(diǎn) 并 聯(lián) AND NOT 00001； 表 示 常 閉 觸 點(diǎn) 00101與 前 面 的 觸 點(diǎn) 串 聯(lián)OUT 01000； 表 示 前 面 的 邏 輯 運(yùn) 算 結(jié) 果 輸 出 給 01000END ;表 示 程 序 結(jié) 束梯 形 圖 程 序 語(yǔ) 句 表 程 序 0000001000 0100000001END （ 3） 順 序 功 能 圖 順 序 功 能 圖 常 用 來 編 制 順 序控 制 程 序 ， 它 包 括 步 、

43、動(dòng) 作 、 轉(zhuǎn)換 三 個(gè) 要 素 。 順 序 功 能 圖 法 可 以將 一 個(gè) 復(fù) 雜 的 控 制 過 程 分 解 為 一些 小 的 工 作 狀 態(tài) 。 對(duì) 于 這 些 小 狀態(tài) 的 功 能 依 次 處 理 后 再 把 這 些 小狀 態(tài) 依 一 定 順 序 控 制 要 求 連 接 成組 合 整 體 的 控 制 程 序 。 步 1步 2步 3 動(dòng) 作 1動(dòng) 作 2轉(zhuǎn) 換 1轉(zhuǎn) 換 2圖 順 序 功 能 圖 OR AND SRS1 Q1RI1I2 I3I4 I5 Q1圖 功 能 塊 圖（ 4） 功 能 塊 圖 功 能 塊 圖 是 一 種 類 似 于 數(shù) 字 邏 輯 電 路 的 編 程 語(yǔ) 言 ，

44、用 類似 與 門 、 或 門 的 方 框 來 表 示 邏 輯 運(yùn) 算 關(guān) 系 ， 方 塊 左 側(cè) 為 邏 輯運(yùn) 算 的 輸 入 變 量 ， 右 側(cè) 為 輸 出 變 量 ， 輸 入 端 、 輸 出 端 的 小 圓點(diǎn) 表 示 “ 非 ” 運(yùn) 算 ， 信 號(hào) 自 左 向 右 流 動(dòng) 。 類 似 于 電 路 一 樣 ， 方 框 被 “ 導(dǎo) 線 ” 連 接 在 一 起 。 2.2 可 編 程 控 制 器 工 作 過 程 特 點(diǎn) 及 主 要 性 能 指 標(biāo) 當(dāng) PLC運(yùn) 行 時(shí) ， 需 要 進(jìn) 行 眾 多 的 操 作 ， 而 PLC的 CPU不 可能 同 時(shí) 去 執(zhí) 行 多 個(gè) 操 作 ， 每 一 刻 只

45、 能 執(zhí) 行 一 個(gè) 操 作 。 解 決 的 辦 法 ： 采 用 分 時(shí) 操 作 原 理 掃 描 工 作 方 式 ： 由 于 CPU的 運(yùn) 算 處 理 速 度 很 快 ， 所 以 從宏 觀 上 來 看 ， PLC外 部 出 現(xiàn) 的 結(jié) 果 似 乎 是 同 時(shí) 完 成 的 ，這 種 分 時(shí) 操 作 的 方 法 稱 為 2.2.1 循 環(huán) 掃 描 工 作 方 式 PLC采 用 “ 順 序 掃 描 、 不 斷 循 環(huán) ” 工 作 方 式 ， 這 個(gè) 過 程 可 分輸 入 采 樣 ， 程 序 執(zhí) 行 、 輸 出 刷 新 三 個(gè) 階 段 ， 整 個(gè) 過 程 掃 描 并 執(zhí)行 一 次 所 需 的 時(shí) 間

46、稱 為 掃 描 周 期 。 2.2.2 PLC的 工 作 過 程 分 自 診 斷 、 與 編 程 器 或 計(jì) 算 機(jī) 等 通 信 、輸 入 采 樣 、 程 序 執(zhí) 行 和 輸 出 刷 新 五 個(gè) 階 段 。 000020100000001 0000201000 2.2.2 PLC掃 描 工 作 各 環(huán) 節(jié) 的 功 能 PLC上 電 后 ， 首 先 檢 查 硬 件 是 否 正 常 。 按 自 上 而 下 的 順 序 ， 逐 條 讀 用 戶 程 序 并 執(zhí) 行 。對(duì) 輸 入 的 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 處 理 ， 將 結(jié) 果 存 入 元 件 映 象 寄 存 器 。 計(jì) 算 掃 描 周 期 。若 正 常 ，

47、 則 進(jìn) 行 下 一 步 ； 若 不 正 常 ， 則 報(bào) 警 并 作 處 理 。母 線 I/O刷 新 階 段 外 設(shè) 端 口 服 務(wù)讀 輸 入 點(diǎn) 的 狀 態(tài) 并 寫 入 輸 入 映 像 寄 存 器 。將 元 件 映 像 寄 存 器 的 狀 態(tài) 經(jīng) 輸 出 鎖 存 器 、 輸 出 電 路 送 到 輸 出 點(diǎn) 。訪 問 外 設(shè) 端 口 連 接 的 外 部 設(shè) 備 。 4. PLC執(zhí) 行 用 戶 程 序 的 特 點(diǎn) 按 梯 形 圖 自 左 向 右 、 自 上 而 下 逐 次 執(zhí) 行 程 序 執(zhí) 行 程 序 時(shí) 所 需 數(shù) 據(jù) 取 自 于 ：輸 入 映 像 寄 存 器 元 件 映 像 寄 存 器 輸

48、 入 映 像 寄 存 器 和 元 件 映 像 寄 存 器 中 的 數(shù) 據(jù)元 件 映 像 寄 存 器 ： 在 一 個(gè) 掃 描 周 期 中 可 讀 可 寫輸 入 映 像 寄 存 器 ： 在 一 個(gè) 掃 描 周 期 中 保 持 不 變 每 個(gè) 掃 描 周 期 I/O刷 新 階 段 集 中 讀 入 /讀 出 數(shù) 據(jù) 讀讀 讀寫寫 執(zhí) 行 用 戶 程 序 I/O刷 新 I/O刷 新刷 新 刷 新0100101000000000000101000輸入端子 輸入電路用戶輸入設(shè)備 輸入映像寄存器 輸出電路 輸出端子元件映像寄存器 輸出鎖存器 用戶輸出設(shè)備從 輸 入 端 子 到 輸 出 端 子 的 信 號(hào) 傳

49、遞 過 程(3)PC的 循 環(huán) 掃 描 工 作 過 程 （ 信 號(hào) 傳 遞 過 程 ） 3. PLC控 制 的 原 理 等 效 電 路 圖SB1SB 2ST公 共 端 公 共 端輸 入 部 分 輸 出 端 子輸 入 端 子 用 戶 程 序 輸 出 部 分主 電 路 KMFUKH M 3 Q KM01000PLCCOM00000000000000100002 0000001000 00001 0000201000 COM0000100002 PLC SB1SB2 KMST 000000000100002 01000COMCOM KM線 圈 通 電SB1閉 合 00000 閉合 接 點(diǎn) 閉 合KM

50、FUKH M 3 Q KM通 電通 電觸 點(diǎn) 閉 合電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 觸 點(diǎn) 閉 合PLCCOM00000000000000100002 0000001000 00001 0000201000 COM010000000100002SB2ST PLC SB1SB2 KMST 000000000100002 01000COMCOM KM線 圈 斷 電00001 斷開 接 點(diǎn) 斷 開KMFUKH M 3 Q KM通 電斷 電觸 點(diǎn) 斷 開電 動(dòng) 停 轉(zhuǎn) 觸 點(diǎn) 斷 開PLCCOM00000000000000100002 0000001000 00001 0000201000 COM0100000001

51、00002SB2ST PLC SB1SB2 KMST 000000000100002 01000COMCOMSB2閉 合 2.3掃 描 周 期 和 I/O滯 后 時(shí) 間 I/O滯 后 時(shí) 間 又 稱 為 系 統(tǒng) 響 應(yīng) 時(shí) 間 ， 是 指 PLC外 部 輸入 信 號(hào) 發(fā) 生 變 化 的 時(shí) 刻 起 至 它 控 制 的 有 關(guān) 外 部 輸 出 信號(hào) 發(fā) 生 變 化 的 時(shí) 刻 之 間 的 間 隔 。 PLC在 運(yùn) 行 工 作 狀 態(tài) 時(shí) ， 執(zhí) 行 一 次 掃 描 操 作 所 需 要 的時(shí) 間 稱 為 掃 描 周 期 。 其 典 型 值 為 1-100ms。 1. 產(chǎn) 生 I/O滯 后 現(xiàn) 象

52、的 原 因（ 1） 由 于 PLC采 用 循 環(huán) 掃 描 的 工 作 方 式 。 PLC只 在 每 個(gè) 掃 描 周 期 的 I/O刷 新 階 段 集 中 輸 入 /輸 出 ， 導(dǎo) 致 輸出 信 號(hào) 相 對(duì) 輸 入 信 號(hào) 滯 后 。（ 2） 輸 入 濾 波 器 對(duì) 信 號(hào) 的 延 遲 作 用 。濾 波 器 時(shí) 間 常 數(shù) 越 大 ， 對(duì) 輸 入 信 號(hào) 的 延 遲 作 用 越 強(qiáng) 。有 的 PLC其 輸 入 電 路 濾 波 器 的 時(shí) 間 常 數(shù) 可 以 調(diào) 整 。 輸 出 ON延 時(shí) 。（ 3） 輸 出 繼 電 器 的 動(dòng) 作 延 遲 （ 繼 電 器 輸 出 型 PLC） 。從 輸 出 鎖

53、存 器 ON、 到 輸 出 觸 點(diǎn) ON經(jīng) 歷 一 定 時(shí) 間（ 4） 用 戶 程 序 的 長(zhǎng) 短 及 語(yǔ) 句 編 排 。要 求 有 較 快 響 應(yīng) 的 場(chǎng) 合 最 好 不 要 使 用 繼 電 器 輸 出 型 PLC。I/O滯 后 現(xiàn) 象 ， 對(duì) 慢 速 控 制 系 統(tǒng) 影 響 不 大 。要 求 快 速 響 應(yīng) 的 場(chǎng) 合 ， 需 要 解 決 I/O速 度 問 題 。 2. I/O響 應(yīng) 時(shí) 間 的 估 算以 20點(diǎn) 的 繼 電 器 輸 出 型 CPM1A為 例 。設(shè) 輸 入 ON延 時(shí) 為 8毫 秒公 共 處 理 和 I/O刷 新 時(shí) 間 為 2毫 秒執(zhí) 行 用 戶 程 序 時(shí) 間 為 14

54、毫 秒輸 出 ON延 時(shí) 為 15毫 秒輸 入 狀 態(tài) 經(jīng) 過 一 個(gè) 掃 描 周 期 后 在 輸 出 得 到 響 應(yīng) 最 小 I/O響 應(yīng) 時(shí) 間輸 入 狀 態(tài) 經(jīng) 過 兩 個(gè) 掃 描 周 期 后 在 輸 出 得 到 響 應(yīng) 最 大 I/O響 應(yīng) 時(shí) 間 最 小 I/O響 應(yīng) 時(shí) 間 的 計(jì) 算 最 小 I/O響 應(yīng) 時(shí) 間 = 輸 入 ON延 時(shí) + （ 公 共 處 理 + I/O刷 新 時(shí) 間 ） + 執(zhí) 行 程 序 時(shí) 間 + 輸 出 ON延 時(shí) = 8 + 2 + 14 + 15 = 39 ms輸 入觸 點(diǎn)輸 入濾 波輸 出鎖 存輸 出觸 點(diǎn) 刷 新 執(zhí) 行 程 序 其 他 刷 新

55、執(zhí) 行 程 序 其 他 掃 描 周 期 (Ts) 掃 描 周 期 (Ts)輸 入 ON延 時(shí) 輸 出 ON延 時(shí)I/O響 應(yīng) 時(shí) 間 輸 入 ON延 時(shí)最 大 I/O響 應(yīng) 時(shí) 間 = 輸 入 ON延 時(shí) + (公 共 處 理 + I/O刷 新 +執(zhí) 行 程 序 ) 2 + 輸 出 ON延 時(shí) = 8 +（ 2 +14） 2 + 15 = 55 ms。 最 大 I/O響 應(yīng) 時(shí) 間 的 計(jì) 算輸 入觸 點(diǎn)輸 入濾 波輸 出鎖 存 輸 出 ON延 時(shí)輸 出觸 點(diǎn) I/O響 應(yīng) 時(shí) 間刷 新 執(zhí) 行 程 序 其 他 刷 新 執(zhí) 行 程 序 其 他掃 描 周 期 (Ts) 掃 描 周 期 (Ts)

56、刷 新 執(zhí) 行 程 序 其 他掃 描 周 期 (Ts) 程 序 語(yǔ) 句 安 排 對(duì) I/O響 應(yīng) 時(shí) 間 的 影 響 舉 例2000000000 010002000020000 01001 PLC SB KM100000 0100101000COMCOM KM2當(dāng) SB閉 合 ， 經(jīng) 過 輸 入 濾 波 ， 設(shè) 第 一 個(gè) 掃 描 周 期 I/O刷 新 時(shí) 00000的 映 像 寄 存 器 ON。第 一 個(gè) 掃 描 周 期 結(jié) 束 時(shí) ， 01000為 OFF。01000只 能 在 第 二 個(gè) 掃 描 周 期 結(jié) 束 后 才 能 ON。 0000020000 200000100020000 0

57、1001當(dāng) SB閉 合 ， 經(jīng) 過 輸 入 濾 波 ， 設(shè) 第 一 個(gè) 掃 描 周 期 00000的 映像 寄 存 器 ON。01000 在 第 一 個(gè) 掃 描 周 期 結(jié) 束 后 就 能 ON 。如 果 將 梯 形 圖 的 第 一 與 第 二 梯 級(jí) 交 換 ， 如 下 圖 ：顯 然 ， 程 序 語(yǔ) 句 的 安 排 對(duì) I/O響 應(yīng) 的 影 響 很 大 。PLC SB KM100000 0100101000COMCOM KM2 3、 PLC的 掃 描 時(shí) 間 計(jì) 算1 上 電 后 初 始 處 理2 共 同 處 理 時(shí) 間 ： 程 序 自 檢 。 Tc=2.6ms3 上 位 鏈 接 服 務(wù) （

58、 處 理 微 機(jī) 與 PLC的 通 訊 ） Tl Tl = PLC與 微 機(jī) 構(gòu) 成 網(wǎng) 絡(luò) 0 8ms 4 運(yùn) 算 處 理 TP : 執(zhí) 行 用 戶 程 序 TP= 平 均 速 度 X指 令 條 數(shù) Tl = PLC與 微 機(jī) 不 構(gòu) 成 網(wǎng) 絡(luò) 0ms5 I/O刷 新 Tr = 主 機(jī) 與 近 程 擴(kuò) 展 機(jī) ： 輸 入 0.07ms/8個(gè) 輸 出 0.04ms/8個(gè)遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 機(jī) ： 以 通 道 數(shù) 計(jì) 算 ， 1.3ms+nX0.2ms 6 外 設(shè) 服 務(wù) （ 裝 有 外 設(shè) 時(shí) ） To To=0.8ms （ T=Tc+Tl+Tp+Tr 13ms)To=0.06 T（ T=Tc+

59、Tl+Tp+Tr 13ms)7、 共 同 處 理 、 上 位 鏈 接 服 務(wù) 、 外 設(shè) 服 務(wù) 、 運(yùn) 算 處 理 、 I/O刷 新 時(shí) 間 構(gòu) 成 了 PLC的 掃 描 時(shí) 間 TsPLC的 掃 描 時(shí) 間 Ts=Tc+Tl+To+Tp+Tr 有 關(guān) 結(jié) 論 1、 PLC的 掃 描 周 期 和 用 戶 程 序 的 長(zhǎng) 短 與 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 有 關(guān) ， 用戶 程 序 越 短 、 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 越 簡(jiǎn) 單 ， 掃 描 周 期 越 短 。 2、 PLC的 掃 描 周 期 一 般 在 10ms級(jí) ， 這 樣 普 通 輸 入 點(diǎn) 的 信 號(hào)頻 率 應(yīng) 不 大 于 50HZ（ 在 使 用 時(shí) 一

60、般 在 10HZ以 下 ） 。 例 3 1 某 C200H型 PLC系 統(tǒng) ， 由 主 機(jī) 和 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 機(jī) 構(gòu) 成 。 主 機(jī) 上 裝 有 3個(gè) 16點(diǎn) 輸 入 模 塊 ， 2個(gè) 12點(diǎn) 輸 出 模 塊 。 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 機(jī) 上 裝 有 3個(gè) 16點(diǎn) 輸 入 模 塊 ， 一 個(gè) 12點(diǎn) 輸 出 模 塊 。 程 序 有 5000條 指 令 ， 假 定 程序 中 使 用 的 指 令 均 為 基 本 指 令 ， 平 均 執(zhí) 行 時(shí) 間 為 0.94PS。 試 計(jì) 算 不 與 微 機(jī) 構(gòu) 成 網(wǎng) 絡(luò) 且 不 帶 編 程 器 時(shí) 的 掃 描 時(shí) 間 。 解 ： 共 同 處 理 時(shí) 間 Tc=2

61、.6m。 因 不 與 微 機(jī) 構(gòu) 成 網(wǎng) 絡(luò) ， 故 上 位 鏈接 服 務(wù) 時(shí) 間 Tl=0。 因 不 帶 外 設(shè) ， 所 以 外 設(shè) 服 務(wù) 時(shí) 間 To=0。 運(yùn) 算 處 理 時(shí) Tp 0.94 5000 4.7 103(ms)=4.7ms。 主 機(jī) 部 分 的 3個(gè) 16點(diǎn) 模 塊 可 看 作 6個(gè) 8點(diǎn) 輸 入 模 塊 ， 2個(gè) 12點(diǎn) 輸出 模 塊 可 看 作 4個(gè) 8點(diǎn) 輸 出 模 塊 。 遠(yuǎn) 程 擴(kuò) 展 機(jī) 部 分 3個(gè) 16點(diǎn) 輸 入 模塊 和 1個(gè) 12點(diǎn) 輸 出 模 塊 共 占 用 4個(gè) 通 道 。 因 此 ， I/O刷 新 時(shí) 間 : Tr=0.07 6+0.04 4+(

62、1.3+0.2 4)=2.68(ms) 所 以 ， 該 PLC系 統(tǒng) 在 不 與 微 機(jī) 構(gòu) 成 網(wǎng) 絡(luò) ， 不 帶 編 程 器 時(shí) 的 掃 描時(shí) 間 為 : Ts=Tc+Tl+To+Tp+Tr=2.6+4.7+2.7 10(ms) 1.I/O點(diǎn) 數(shù)指 PLC外 部 輸 入 和 輸 出 端 子 數(shù) 。2.用 戶 程 序 存 儲(chǔ) 容 量用 來 衡 量 PLC所 能 存 儲(chǔ) 用 戶 程 序 的 多 少 。3.掃 描 速 度指 掃 描 1000步 用 戶 程 序 所 需 的 時(shí) 間 ， 以 ms/千 步 為 單 位 。4.指 令 系 統(tǒng) 條 數(shù)指 PLC具 有 的 基 本 指 令 和 高 級(jí) 指 令

63、 的 種 類 和 數(shù) 量 。 種 類 數(shù) 量越 多 ， 軟 件 功 能 越 強(qiáng) 。2.4 PLC主 要 技 術(shù) 性 能 指 標(biāo)5. 內(nèi) 部 寄 存 器6. 高 功 能 模 塊 2.5 可 編 程 序 控 制 器 分 類1.按 結(jié) 構(gòu) 形 式 分 類 整 體 式 PLC： 整 體 式 是 將 PLC的 CPU、 存 儲(chǔ) 器 、 I/O單 元 、電 源 等 安 裝 在 同 一 機(jī) 體 內(nèi) ， 構(gòu) 成 主 機(jī) ， 另 外 還 有 I/O擴(kuò) 展 單 元配 合 主 機(jī) 使 用 ， 用 以 擴(kuò) 展 I/O點(diǎn) 數(shù) 。 整 體 式 PLC的 特 點(diǎn) 是 結(jié) 構(gòu)緊 湊 、 體 積 小 、 成 本 低 、 安 裝

64、 方 便 ， 但 輸 入 輸 出 點(diǎn) 數(shù) 固 定 ，靈 活 性 較 低 ， 小 型 PLC多 采 用 這 種 結(jié) 構(gòu) 。 組 合 式 PLC： 組 合 式 PLC是 由 一 些 標(biāo) 準(zhǔn) 模 塊 單 元 組 成 ， 采用 總 線 結(jié) 構(gòu) ， 不 同 功 能 的 模 塊 （ 如 CPU模 塊 、 輸 入 模 塊 、 輸 出模 塊 、 電 源 模 塊 等 ） 通 過 總 線 連 接 起 來 。 組 合 式 PLC的 特 點(diǎn) 是 可 以 根 據(jù) 功 能 需 要 靈 活 配 置 ， 構(gòu) 成 具有 不 同 功 能 和 不 同 控 制 規(guī) 模 的 PLC， 多 用 于 大 型 和 中 型 PLC。 組 合

65、式 PLC 電 源 模 塊CPU模 塊 IO模 塊底 板模 塊 式 模 塊 式 結(jié) 構(gòu) PLC的 結(jié) 構(gòu) 電 源 單 元 DIN導(dǎo) 軌 CPU單 元 3） 疊 裝 式 PLC 還 有 一 些 PLC將 整 體 式 和 模 塊 式 的 特 點(diǎn) 結(jié) 合 起 來 。 疊 裝 式 PLC其 CPU、 電 源 、 I/O接 口 等 也 是 各 自 獨(dú) 立 的 模 塊 ，但 它 們 之 間 是 靠 電 纜 進(jìn) 行 聯(lián) 接 ， 并 且 各 模 塊 可 以 一 層 層 地 疊裝 。 這 樣 ， 不 但 系 統(tǒng) 可 以 靈 活 配 置 ， 還 可 做 得 體 積 小 巧 。 2.按 控 制 規(guī) 模 分 類輸 入

66、 輸 出 的 總 路 數(shù) ， 又 稱 為 I/O點(diǎn) 數(shù) ， 是 表 征 PLC控 制 規(guī) 模 的重 要 參 數(shù) 。 因 此 ， 按 控 制 規(guī) 模 對(duì) PLC分 類 時(shí) ， 可 分 為 ：1.小 型 PLC： I/O點(diǎn) 數(shù) 較 少 ， 在 256點(diǎn) 以 下 的 PLC。2.中 型 PLC： I/O點(diǎn) 數(shù) 較 多 ， 在 256點(diǎn) 以 上 、 2048點(diǎn) 以 下 的 PLC。3.大 型 PLC： I/O點(diǎn) 數(shù) 較 多 ， 在 2048點(diǎn) 以 上 的 PLC。但 大 中 小 型 PLC的 劃 分 并 無 嚴(yán) 格 的 界 限 ， PLC的 I/O點(diǎn) 數(shù) 可 以 依據(jù) 需 要 靈 活 配 置 。 1） 微 型 機(jī) OMRON公 司 的 SP系 列 2） 小 型 機(jī) OMRON公 司 的CPM1A、 CQM系 列 松 下 公 司 的 FP1系 列 3） 中 型 機(jī) OMRON公 司 的 C200H西 門 子 公 司 的 S7-300 4） 大 型 機(jī)OMRON公 司 的 C1000H松 下 公 司 的 FP3 COMRON公 司 的 2000H COMRON公 司 的 2000H 5） 超 大