第十二章 可编程控制器及其应用
可编程控制器的应用3
液体B和混合液体由电磁阀YV1、YV2、YV3控制。 具体要求如下：
1)初始状态: 当装置投入运行时,A﹑B阀门关闭,混合阀门打开20S,放空后关闭。 2)启动操作:
按SB1流入A；当液面到SL2动作→A关B打开。达SL1动作→B关 电机M得电1min后→混合阀打开→达SL3接通变为断开→经20S后 放空→开始下一周期。 3）停止操作
可编程控制器的应用
开关量、模拟量：所需内存字数=模拟I/O总点数×200 推荐经验计算公式: 存储器总字数=[(开关量I/O)×10+(模拟I/O)×150] ×1.25(余
量) 4、设计I/O连接图(分配I/O点)常开常闭触点的使用。 5、进行PLC程序设计,同时可进行控制台(柜)的设计和现场施工。
按SB2,在本周期结束后,停在原始状态上。
可编程控制器的应用
设计: 1、I/O连接图
2、梯形图
可编程控制器的应用
报警电路
可编程控制器的应用
高精度时钟
可编程控制器的应用
可编程控制器的应用
小车运动控制 控制要求： 小车处于后端，按下启动按钮，小车向前运行。压 下前限位开关，翻门打开，7s后小车向后运行，达到后端后压 下后限位开关，打开小车底门5s,完成一次动作。 要求：控制小车的运行，并具有以下几种方式：a：手动；b：
1）绘制控制系统流程图(简单的控制可省略) 2）梯形图设计（编写指令表） 3）键入程序 4）对程序进行调试和修改 5）编制技术文件(设计、计算书、产品说明书等) 6）交付使用
可编程控制器的应用
可编程控制器的应用
三、PLC系统设计的应用举例 混合液体控制装置 一、装置结构：
可编程控制器原理及应用
可编程控制器原理及应用可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种现代化的工业自动化设备，它由控制器主体、外部输入输出口及通信接口等部分组成，能够根据预先编写的程序进行逻辑运算、数据处理、控制输出等功能。
PLC的应用领域广泛，包括工业生产、建筑、交通、能源等各个行业，能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量等，因此在工业自动化中起到了至关重要的作用。
PLC的原理是基于可编程逻辑控制的思想，它采用了数字逻辑电路和现代微处理器技术相结合的方式，能够根据内部编程和外部输入输出信号的状态进行运算和判断，并控制相应的输出信号。
PLC的编程语言多种多样，包括梯形图（Ladder Diagram）、指令列表（Statement List）、功能块图（Function Block Diagram）等，用户可以根据需要选择合适的编程方法。
PLC的应用具有以下特点：1.可靠性高：PLC采用数字化控制和可编程技术，相对于传统的电气控制设备更加可靠稳定，由于运算及控制过程都由单片机完成，因此不受外部环境的影响。
2.灵活性强：PLC具有较强的适应性，可以根据不同的控制要求进行编程和调整，能够针对不同的控制环节进行灵活的组合，方便用户根据实际情况进行应用。
3.扩展能力强：PLC的硬件结构和软件设计都具有良好的扩展性，可以满足用户日益增长的需求，比如增加输入输出点位、扩大存储容量等。
4.程序易于编写和修改：PLC的编程语言相对简单易懂，即使对于非专业人员来说也能进行简单的编程和修改。
PLC的应用非常广泛，几乎涵盖了所有工业领域。
以下是几个典型的应用案例：1.电力行业：PLC可用于发电厂的自动化控制，包括煤气轮机控制、燃煤锅炉控制、燃气轮机控制等，以提高发电效率和运行安全性。
2.制造业：PLC可用于各种生产制造过程的控制，如汽车生产线的控制、机械加工的控制、食品加工的控制等，以提高生产效率和产品质量。
《可编程控制器及应用》课程简介
可编程控制器及应用
(Programmab1eContro11erandApp1ication)
总学时：48学时理论：48学时实验（上机、实习等）：0学时
学分：3
课程主要内容：
《可编程控制器及应用》是计算机科学与技术专业的嵌入式技术应用方向一门应用性很强的专业必修课程。
本课程主要内容包括：可编程控制器的基本结构及工作原理，可编程控制器的工作特点及主要技术指标，可编程控制器助记符指令、梯形图的特点以及梯形图设计的基本原则，三菱FX2N系列P1C指令系统（基本逻辑指令、定时指令、计数及比较指令、数据块及数据传送指令、移位/循环、转换以及数学运算指令等），P1C通信的通信协议、P1C通信及P1C网络技术，P1C控制系统设计等。
先修课程：
《电工技术》、《数字电子技术》等。
适用专业：
计算机科学与技术
教材：
赵燕，周新建.《可编程控制器原理与应用》.北京：中国林业出版社，北京大学出版社，2006教学叁考书：
[1]李胜多，张还.《可编程控制器原理与应用实训》.北京：中国电力出版社，2010
[2]钟肇.《可编程控制器原理及应用》（第4版）.广州：华南理工大学出版社，2008
[3]宫淑贞，徐世许.《可编程控制器原理及应用》（第2版）.北京：人民邮电出版社2009
[4]日本三菱公司.《三菱FX系列可编程控制器编程手册》.2008。
可编程控制器原理及应用
可编程控制器原理及应用可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种数字式的、微型的、带有专用数字计算机特性的电子装置。
它具有自动化控制系统所需的输入输出接口、控制逻辑、计算处理和数据存储等功能。
可编程控制器可以广泛应用于工业自动化、机械设备、交通运输、建筑物控制、家庭自动化等领域。
本文将从可编程控制器的原理以及应用两个方面进行详细介绍。
一、可编程控制器的原理1.输入接口：可编程控制器通过输入接口将外部信号（例如传感器信号）转换成数字信号，以供中央处理器进行处理。
输入接口通常包括数字输入模块和模拟输入模块，数字输入模块接收开关信号、传感器信号等，模拟输入模块接收模拟传感器信号，例如温度、压力等。
2.中央处理器（CPU）：中央处理器是可编程控制器的核心部分，主要负责控制逻辑的运算和数据的处理。
中央处理器通常由微处理器、存储器和定时器等组成，它能够执行各种控制逻辑以及数学运算、函数计算等任务。
3.输出接口：可编程控制器通过输出接口控制执行器（例如电磁阀、电机等）的开关状态。
输出接口通常包括数字输出模块和模拟输出模块，数字输出模块能够控制开关状态，模拟输出模块能够输出模拟信号，例如控制电机的转速。
4.通信接口：可编程控制器可以通过通信接口与其他设备进行数据交换和通信。
通信接口通常包括串行接口、以太网接口等，用于与其他设备（如上位机、HMI人机界面）进行数据交换和实时监控。
二、可编程控制器的应用1.工业自动化：可编程控制器可以实现工厂的自动化生产线控制，对物体进行自动化的分拣、组装、检测等操作。
通过编写控制程序，设置不同的逻辑控制条件，能够实现生产线的高效率、高精度运行。
2.机械设备：可编程控制器可以应用于各种机械设备的控制和监控。
例如，印刷机、包装机、激光切割机等机械设备都可以使用可编程控制器进行自动化控制，提高生产效率和质量。
3.交通运输：可编程控制器可以应用于交通信号灯、地铁、机场行李输送系统等交通运输设备的控制和监控。
第12章 可编程控制器及其应用
第12章可编程控制器（PLC）及其应用本章基本要求：1.了解PLC主要特点、结构、工作原理及技术性能指标；2.熟悉PLC的基本指令系统；3.学会PLC的编程原则和编程的基本方法。
本章重点内容：熟悉PLC基本指令的意义并能用于实际编程。
本章难点：各指令动作时序图。
本章学时及分配：共10学时(其中第1节2学时，第2节4学时，第3节4学时)。
第1节概述1.PLC主要特点1）可靠性高，抗干扰能力强；2）功能完善，组合灵活，扩展方便；3）体积小，质量轻，功耗低；4) 编程简单易学；5）硬件配置、安装、使用及维护都方便；6）运行稳定可靠；7)设计施工周期短。
2.结构1）主机：包括CPU、系统程序内存、用户程序及数据存储器；2）I/O接口：接受输入设备的控制信号并将处理结果通过输出电路去驱动输出设备；3）编程器：除手持编程器外，还可将PLC和计算机联接；4）电源：是为CPU、内存、I/O接口等内部电子电路所配备的直流开关稳压电源；5）I/O扩展接口：用于将扩展单元与主机联接在一起；6）外部设备接口。
3.可编程控制器的工作原理PLC是采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作的，扫描工作过程分为三个阶段：（1）.输入采样阶段按顺序扫描所有的输入端口并将输入信息存入输入状态寄存器中，即刷新输入。
随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。
在程序执行阶段，即使输入状态有变化，输入状态寄存器的内容也不会改变。
一个扫描周期只接收一次输入信号。
（2）.程序执行阶段按用户程序的先后顺序执行每条指令，将运算和处理后再写入输出状态寄存器中。
（3）输出刷新阶段所有指令执行完毕后，将所有输出结果由输出状态寄存器送入输出锁存器中，并通过继电器、晶体管或晶闸管驱动控制对象。
一个扫描周期只执行一次输出控制。
(4) 扫描周期扫描一次所需要的时间。
在每一个扫描周期中，分三个阶段，即输入采样、程序执行和.输出刷新。
以ms/千步为单位。
有时也可用扫描一步指令的时间计，如μs/步。
可编程控制器原理及其应用
可编程控制器原理及其应用在现代工业自动化系统中，可编程控制器（PLC）扮演着至关重要的角色。
它作为一种专门用于工业控制的计算机，广泛应用于各种自动化设备和生产线中。
本文将介绍可编程控制器的原理和应用，并探讨其在工业领域中的重要性。
一、可编程控制器的原理可编程控制器的原理基于它的硬件和软件系统。
硬件系统由中央处理器（CPU）、内存、输入/输出（I/O）模块、通信接口和电源组成。
软件系统则包括操作系统、编程软件和用户自定义程序。
可编程控制器的工作原理是通过接收来自传感器的输入信号，经过逻辑判断和运算，控制执行器输出相应的控制信号，实现对设备和生产线的自动控制。
它的核心是中央处理器，负责解释和执行用户编写的程序指令。
内存用于存储程序和数据，输入/输出模块用于与外部设备进行数据交互，通信接口用于与其他设备进行通信。
二、可编程控制器的应用1. 工业自动化控制可编程控制器在工业自动化控制中发挥着关键作用。
它可以对多个设备和生产线进行集中控制和管理，提高生产效率和质量。
例如，在汽车制造中，可编程控制器可以实现自动化装配线的运行控制，确保汽车零部件的准确安装和高效生产。
2. 机械设备控制可编程控制器广泛应用于各种机械设备的控制中。
它可以实现对机械设备的自动启停、速度调节和位置控制等功能。
例如，在包装机械中，可编程控制器可以根据产品尺寸和数量自动调整包装速度和包装形式，提高包装效率和可靠性。
3. 过程控制可编程控制器还可以用于各种过程控制领域，如化工、电力和环境控制等。
它可以实现对生产过程中的温度、压力、流量等参数进行监测和控制，确保过程的稳定和安全。
例如，在化工生产中，可编程控制器可以根据反馈信号自动调整化学反应的温度和物料投入量，实现精确控制和优化生产。
4. 智能建筑控制随着智能建筑的发展，可编程控制器在建筑控制领域中的应用也越来越广泛。
它可以实现对建筑物的照明、空调、安防等系统进行集中控制和管理，提高能源利用效率和舒适性。
12_第十二章 PLC可编程控制器的应用
第一节 PLC可编程控制器硬件和软件及工作原理
一、PLC可编程控制器的硬件 PLC的硬件,随厂家的不同、功能强弱的不同,差异很大。但 是其组成的基本原理大同小异,都是由单板机与接口电路组成 的。有的PLC将这两部分组成一体,其体积较小,功能相对较弱。
例如西门子的ST─200系列产品。有的PLC分为几部分,这种产品
PLC的多数部件都安装在标准导轨上,首先将电源模块安装在导
轨的最左边,中央处理单元靠在电源模块的右边。接下来安装总线
单元,将总线单元夹子中的扁平线拉出,与其左侧的CPU插座相连 接,再将总线单元的扁平线与其本身的插座连接。这里强调一点,
带有中断功能的总线模块必须靠紧CPU模块安装。多排安装的要
将产生发热的CPU安装在最下一排,模块序号是自左向右顺序排 列,然后将每一排总线模块用带插头的电缆连接,由带有CPU一排
第二节 PLC可编程控制器的应用
一、可编程控制器基本应用 最初,PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步, 它的应用领域不断扩大。如今,PLC不仅用于开关量控制,还用于模 拟量及数字量的控制,可采集与存储数据,还可对控制系统进行监控, 同时能联网、通信,实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日 益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。
(4)用定时器取代线圈
(5)用计数器取代线圈
图12-1 基本梯形图及编程
由于梯形图是最早的编程语言,只能编写十分简单的程序,很 多稍复杂的程序就不能用梯形图来编制。现在一般用专门的编程 语言,如西门子S5系列使用的编程语言是STEP5,欧姆龙C200H系 列使用的LSS(IBM XTAT编程软件),语言功能十分强大,基本能满 足编程需要。
(一)输入输出点数 这是使用PLC开发者首先考虑的问题。一般选用的PLC所允许 的输入输出点数要大于或等于控制电路所需的开关量。例如后面要
可编程控制器原理及应用教程
可编程控制器是一种用于自动化控制的电子设备。通过该教程，您将了解到 可编程控制器的核心原理、功能以及在各个领域的应用。
可编程控制器的定义和功能
可编程控制器（PLC）是一种专门设计用于自动化控制的电子设备。它具有 灵活性和可配置性，可根据不同的应用需求进行编程和修改。
可编程控制器的原理
物流领域
可编程控制器在仓储和物流系统中使用，提 高物流效率和准确性。
如何学习并开始使用可编程控制器
1. 了解可编程控制器的基本原理和工作方式。 2. 学习编程语言和开发环境，如Ladder Diagram（LD）和Structured Text（ST）。 3. 参加培训课程或自学教材，了解实际应用和案例。 4. 通过实际项目实践，掌握可编程控制器的使用技巧。
机器人技术
机器人技术中的运动控制和路径规划通常使用可编程控制器。
智能家居
可编程控制器可以实现智能家居系统的自动化控制和远程监控。可编程控制器的优势和特点
1 灵活性和可扩展性
可编程控制器可以灵活配置和扩展，以适应不同的应用需求。
2 可编程性和可定制性
可编程控制器可以根据具体需求编写和修改程序，实现个性化的控制逻辑。
1
输入输出模块
输入输出模块用于将传感器和执行器与可编程控制器连接起来，实现对外部设备 的控制。
2
中央处理器
中央处理器负责执行程序和控制逻辑，根据输入信号和编程指令来控制输出信号。
3
存储器
存储器用于存储程序、数据和配置信息，确保可编程控制器的正确运行。
可编程控制器的应用领域
工业自动化
可编程控制器在工业领域广泛应用，用于控制生产线和自动化设备。
3 可靠性和稳定性
可编程序控制器及其应用
高效率、低成本、安全性
详细描述
在汽车制造生产线上，PLC被广泛应用于对各种机械设备的自动化控制，例如对焊接、涂装、装配等 环节进行精确控制。此外，PLC能够实现生产线的智能化调度，提高生产效率的同时降低生产成本， 并确保生产过程的安全性。
工程实例三：智能仓库的管理系统
总结词
智能化、高精度、自动化
梯形图语言（ LD）
一种以图形符号表示输入 、输出变量和逻辑运算结 果的编程语言，通过梯形 图表达控制程序。
功能块图语言 （FBD）
一种以功能块为单位描述 控制系统逻辑的编程语言 ，用矩形框表示功能块， 用线段表示功能块之间的 信息传递。
结构化文本语 言（ST）
一种基于文本的编程语言 ，采用结构化语句描述控 制系统的逻辑，可读性强 。
程序执行与输出
控制器根据采样结果和用户程序， 对输出映像区进行更新，输出控制 信号。
输出刷新
控制器将输出映像区的控制信号输 出到外部设备，实现控制功能。
03
可编程序控制器的编程语言 及选型
可编程序控制器的编程语言
01
02
03
04
05
继电器逻辑（ RL）语言
一种以硬件继电器表示输 入和输出变量的编程语言 ，利用物理继电器实现逻 辑控制功能。
02
可编程序控制器的构成及原 理
可编程序控制器的硬件构成
中央处理器(CPU)
输入输出模块
包括微处理器和存储器，用于执行用户程序 和控制信号输入输出。
提供与外部设备的接口，实现信号的采集和 输出。
电源模块
提供控制器所需的电源。
其他可选模块
如通信模块、模拟量输入输出模块等，根据 具体应用需求进行选配。
可编程控制器及其应用
指令块1
每一指令块均以ST或ST/开始
指令块1 X0 X1 X2 X3 指令块2 Y0
Y0
返回
4. 取反指令/
地址
X0 Y0 Y1
指令 ST OT / OT X0 Y0 Y1
0 1 2 3
返回
5. 定时器指令TM
X0 T 时间常数: 1~32767
输入接点
定时器号码 （FP1:0～99）
n
类型
说明：
X0 R30 X1
R31
功能解释
X0接通瞬间（上升沿），R30触点接通一个扫描周期。
X1断开瞬间（下降沿），R31触点接通一个扫描周期。
指令使用
当只需要信号的上升或下降沿时使用。例：启动或停
车按钮信号。
返回
9. 置位、复位指令SET , RST
X0 Y0 S
地址 0 1 4 5 指 ST SET ST RST 令 X0 Y0 X1 Y1
第12章 可编程序控制器（PLC）
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12.1可编程控制器的结构和工作原理 12.2可编程控制器的程序编制 12. 3 可编程控制器应用举例
12.1 可编程控制器的结构和工作原理
PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。
早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。 它主要用于顺序控制，实现逻辑运算。因此，被称 为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写 PLC ) 随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程 控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称 为可编程控制器（Programmable controller，略写 PC)。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用 PLC 这个名称。
可编程控制器原理及其应用
可编程控制器原理及其应用可编程控制器（PLC）是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，它的主要作用是根据预先设定的程序，通过对输入信号的检测和处理，控制输出信号以实现各种设备的自动控制。
可编程控制器的原理及其应用可以从以下几个方面来详细介绍。
一、可编程控制器的原理：1.输入模块：用于采集外部输入信号，如开关量信号、模拟量信号等，通过输入模块将这些信号传送到中央处理器。
2.中央处理器（CPU）：是可编程控制器的核心部分，负责执行控制程序。
中央处理器包含运算器、控制器和存储器。
运算器用于执行各种运算操作，控制器用于执行各种控制操作，存储器用于存放程序和数据。
3.输出模块：用于控制外部输出设备，如继电器、电磁阀等。
中央处理器处理完输入信号后，通过输出模块将控制信号发送到外部设备。
二、可编程控制器的应用：1.自动化生产线控制：可编程控制器可以对生产线上的设备进行自动控制，根据生产需求灵活调整生产线的运行状态，提高生产效率和质量。
2.机器人控制：可编程控制器可以实现对工业机器人的运动控制、路径规划和任务调度，使机器人能够完成各种复杂的操作任务，如焊接、装配等。
3.工艺过程控制：可编程控制器可以对工艺过程中的参数进行实时监测和调节，保持过程在设定的控制范围内，提高产品的一致性和稳定性。
4.智能建筑系统：可编程控制器可以通过对温度、湿度、光线等信号的检测和处理，对建筑内的照明、空调、安防等设备进行自动控制，提高建筑的能源利用效率和舒适性。
5.交通信号控制：可编程控制器可以实现对交通信号灯的定时控制，根据交通流量的变化调整信号灯的切换时间，提高交通流畅度和安全性。
三、可编程控制器的优点：与传统的继电器控制系统相比，可编程控制器具有以下优点：1.灵活性：可编程控制器的控制程序可以随时修改和调整，适应生产需求的变化。
2.可靠性：可编程控制器具有较高的可靠性和稳定性，可以长时间稳定地工作。
3.高效性：可编程控制器的反应速度快，能够实现实时控制，提高生产效率。
可编程控制器原理及应用
可编程控制器原理及应用可编程控制器（PLC）是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，它具有灵活性高、可靠性强、易于维护等优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
本文将从可编程控制器的原理和应用两个方面进行介绍。
首先，我们来谈谈可编程控制器的原理。
PLC的核心是中央处理器（CPU），它负责执行控制程序，并且通过输入输出模块与外部设备进行通信。
PLC的输入模块用于接收外部传感器或开关的信号，而输出模块则用于控制执行器或驱动器的动作。
通过这种方式，PLC可以实现对生产过程的监控和控制。
PLC的控制程序是由用户编写的，通常采用类似于 ladder diagram（梯形图）的图形化编程语言。
通过这种方式，即使对于没有专业编程经验的工程师来说，也可以比较容易地编写出复杂的控制程序。
此外，PLC还具有很强的扩展性，可以通过添加不同的模块来满足不同的控制需求，从而实现对不同工业场景的灵活应用。
接下来，我们来谈谈可编程控制器的应用。
在工业自动化领域，PLC被广泛应用于各种生产设备的控制，比如输送带、机械手、注塑机等。
通过PLC的控制，这些设备可以实现自动化运行，提高生产效率，减少人力成本，同时也能够提高产品的质量和稳定性。
除了工业生产领域，PLC还在建筑自动化、环境监测、交通信号控制等领域得到了广泛应用。
比如，在建筑自动化中，PLC可以控制灯光、空调、安防系统等设备的运行，实现对建筑物的智能化管理；在交通信号控制中，PLC可以根据交通流量和道路情况实时调整信号灯的状态，提高交通效率，减少交通拥堵。
总的来说，可编程控制器作为一种灵活、可靠的控制设备，在工业自动化和其他领域得到了广泛的应用。
通过对PLC原理和应用的了解，我们可以更好地理解和应用这一技术，从而为工业生产和社会发展做出更大的贡献。
《可编程控制器及其运用》教案
《可编程控制器及其运用》教案第一章：可编程控制器概述1.1 可编程控制器的定义与发展历程1.2 可编程控制器的功能与特点1.3 可编程控制器在各领域的应用1.4 可编程控制器与传统继电器的比较第二章：可编程控制器的基本组成与工作原理2.1 可编程控制器的基本组成2.2 可编程控制器的工作原理2.3 可编程控制器的运行方式2.4 可编程控制器的性能指标第三章：可编程控制器编程软件的使用3.1 编程软件的安装与启动3.2 编程软件的主要功能与操作3.3 编程软件的编程语言与指令系统3.4 编程软件的程序调试与第四章：可编程控制器的基本控制程序设计4.1 顺序控制程序设计4.2 定时控制程序设计4.3 计数控制程序设计4.4 跳转与分支控制程序设计第五章：可编程控制器在实际工程中的应用案例5.1 工业自动化生产线控制案例5.2 电梯控制案例5.3 plc 在环保领域的应用案例5.4 plc 在家居自动化领域的应用案例第六章：可编程控制器在工业现场通讯的应用6.1 工业现场通讯概述6.2 可编程控制器的串行通讯接口6.3 工业现场通讯协议介绍6.4 可编程控制器与其他设备的通讯案例第七章：可编程控制器在运动控制中的应用7.1 运动控制概述7.2 可编程控制器的运动控制功能7.3 步进电机控制系统设计7.4 伺服电机控制系统设计第八章：可编程控制器在温度控制中的应用8.1 温度控制概述8.2 可编程控制器的温度控制原理8.3 温度传感器的选用与接口电路设计8.4 温度控制系统设计案例第九章：可编程控制器在模糊控制中的应用9.1 模糊控制概述9.2 模糊控制原理及算法9.3 可编程控制器实现模糊控制的方法9.4 模糊控制系统设计案例第十章：可编程控制器的编程技巧与维护方法10.1 编程技巧概述10.2 编程规范与最佳实践10.3 可编程控制器的故障诊断与排查10.4 可编程控制器的日常维护与保养第十一章：可编程控制器在工业网络与物联网中的应用11.1 工业网络概述11.2 可编程控制器与工业以太网11.3 工业物联网的基本概念11.4 可编程控制器在工业物联网中的应用案例第十二章：可编程控制器在安全控制中的应用12.1 安全控制系统概述12.2 可编程控制器在安全控制中的应用12.3 安全控制算法与程序设计12.4 安全控制系统的设计案例第十三章：可编程控制器在特殊环境中的应用13.1 特殊环境概述13.2 可编程控制器在高温环境中的应用13.3 可编程控制器在防水防尘中的应用13.4 可编程控制器在爆炸危险环境中的应用第十四章：可编程控制器项目的开发与实施14.1 项目开发流程概述14.2 可编程控制器选型与系统设计14.3 编程与调试14.4 项目的实施与验收第十五章：可编程控制器的未来发展趋势15.1 新型可编程控制器技术概述15.2 可编程控制器在领域的应用15.3 可编程控制器在可持续发展方面的贡献15.4 可编程控制器未来的挑战与机遇重点和难点解析本文主要介绍了可编程控制器（PLC）的基本概念、组成、工作原理、编程软件使用、编程技巧、维护方法以及在不同领域的应用案例。
电工技术12第12章可编程控制器及其应用课件
1. 梯形图 是在继电控制系统电气原理图基础上开发出来的 一种图形语言。它继承了继电器触点、线圈、串联、 并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示 PLC输入和输出之间逻辑关系的图形。
1. 梯形图
梯形图中用
表示 PLC 编程元件的动合触点
5. 输入输出扩展接口 I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数
扩展单元与基本单元(即主机)联接在一起。 6. 外部设备接口
此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外 部设备与主机相连。
12.4 PLC指令系统和编程语言
可编程控制器的程序有系统程序和用户程序两种。 系统程序用户不能修改。 用户程序是用户根据控制要求，利用 PLC 厂家提 供的程序编制语言编写的应用程序。
第12章 可编程控制器(PLC)
12.1 可编程控制器(PLC)的特点及应用场合 12.2 可编程控制器(PLC)的基本结构和工作原理 12.3 可编程控制器I/O配置及内部软继电器 12.4 可编程控制器指令系统和编程语言 12.5 可编程控制器(PLC)的应用举例
12.1 可编程控制器(PLC)的特点及应用场合
12.2 可编程控制器(PLC)的基本结构 和工作原理
PLC的类型种类繁多，功能和指令系统也不尽 相同虽然多种多样，但其结构和工作方式则大同小 异，一般由主机、输入/输出接口、电源、编程器、 扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。
PLC 可看作一个系统，外部的各种开关信号 或模拟信号均为输入量，它们经输入接口寄存到 PLC 内部的数据存储器中，而后按用户程序要求进 行逻辑运算和数据处理，最后以输出变量的形式送 到输出接口，从而控制输出设备。
可编程逻辑控制器及应用
可编程逻辑控制器及应用可编程逻辑控制器（PLC）是一种用于工业自动化控制系统的电子设备。
它通过接收和处理输入信号，然后根据预设的逻辑程序来控制输出信号，以实现对操作过程的自动控制。
PLC在工业生产中起到了至关重要的作用，广泛应用于制造、能源、交通、电力等领域。
PLC的工作原理是基于组合逻辑和顺序逻辑。
它可以接收数字和模拟信号作为输入，进行逻辑处理后产生相应的输出信号。
PLC通常由中央处理器、输入/输出模块、通信模块、存储器和电源等组成。
中央处理器负责接收和处理输入信号，并根据预设的程序控制输出信号。
输入/输出模块负责将输入信号转换为数字信号，并将输出信号转换为可控制的物理设备。
通信模块用于与其他设备进行通信，存储器用于存储程序和数据，电源则提供所需的电力供应。
PLC的应用非常广泛。
在制造业中，PLC被广泛应用于生产线控制、机械设备控制、流水线控制等各个环节。
PLC具有较高的可编程性和灵活性，可以根据不同的生产需求进行程序修改和调整，从而提升生产效率和产品质量。
在能源领域，PLC可用于控制电力系统、能源输配系统等，确保电力供应的稳定和高效。
在交通运输领域，PLC能够实现交通信号控制、航空控制、地铁信号控制等，提高交通流量的安全性和效率。
在电力行业，PLC可用于监测和控制电网运行状态，实现电网的自动化管理和优化调控。
PLC的优势主要包括以下几个方面。
首先，PLC具有较高的可靠性和稳定性，能够在恶劣的工作环境下正常工作。
其次，PLC具有较高的可编程性和灵活性，用户可以根据实际需要进行程序的修改和调整。
再次，PLC的响应速度较快，可以实现实时控制和数据处理。
最后，PLC具有较好的兼容性和扩展性，可以与其他设备进行无缝连接和通信。
然而，PLC也存在一些局限性。
首先，PLC在处理复杂逻辑和大规模控制时可能会面临性能瓶颈。
其次，PLC的编程和调试相对复杂，需要专业的技术人员进行操作。
再次，PLC在网络和安全方面的功能相对薄弱，容易受到黑客和病毒等攻击。
可编程控制器原理及其应用
可编程控制器原理及其应用一、可编程控制器的原理可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种数字化的电气控制系统，它是由微处理器、存储器、输入输出接口电路、通信接口电路等组成的。
PLC的基本原理是通过输入模块采集现场信号，经过处理后，通过输出模块控制执行器，实现对现场设备的控制。
PLC的输入输出模块可以根据实际需要进行扩展，从而实现对更多设备的控制。
PLC的程序是由用户编写的，程序可以通过编程软件进行编辑、调试和修改。
PLC的程序可以实现多种控制逻辑，例如顺序控制、计数控制、定时控制、比较控制、位置控制等。
PLC的程序可以通过通信接口和上位机进行通信，实现对PLC的远程监控和控制。
二、可编程控制器的应用PLC在现代工业自动化控制中应用广泛，其主要应用领域包括以下几个方面：1. 工业生产线控制PLC可以实现对工业生产线的控制，例如对装配线、流水线、包装线等进行控制。
通过PLC的程序编写，可以实现对生产线的自动化控制，从而提高生产效率和质量。
2. 机器人控制PLC可以实现对机器人的控制，例如对焊接机器人、喷涂机器人、装配机器人等进行控制。
通过PLC的程序编写，可以实现对机器人的自动化控制，从而提高生产效率和质量。
3. 智能建筑控制PLC可以实现对智能建筑的控制，例如对楼宇自动化控制系统、空调系统、照明系统等进行控制。
通过PLC的程序编写，可以实现对智能建筑的自动化控制，从而提高能源利用效率和舒适度。
4. 交通信号控制PLC可以实现对交通信号的控制，例如对红绿灯、行人信号灯等进行控制。
通过PLC的程序编写，可以实现对交通信号的自动化控制，从而提高交通流量和安全性。
5. 水处理控制PLC可以实现对水处理设备的控制，例如对水泵、过滤器、加药设备等进行控制。
通过PLC的程序编写，可以实现对水处理设备的自动化控制，从而提高水质和水量的稳定性。
总之，PLC在现代工业自动化控制中应用广泛，其应用领域不断扩大，为工业自动化控制提供了强有力的支持。
可编程控制器的原理及应用
可编程控制器的原理及应用1. 引言可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种专为工业自动化控制而设计的计算机控制系统。
它具有高可靠性、高稳定性和强大的运算能力，被广泛应用于工业生产过程中的自动化控制。
本文将介绍可编程控制器的基本原理以及在工业自动化中的应用。
2. 可编程控制器的原理可编程控制器基于微处理器技术，由处理器、存储器、输入输出接口以及供电电路等组成。
它的主要原理是通过读取输入信号，进行逻辑运算，再通过输出接口将相应的控制信号发送给执行器，从而实现对工业设备的控制。
具体而言，可编程控制器的工作原理包括以下几个方面：2.1 输入信号采集可编程控制器通过输入模块采集外部的各种信号，包括传感器的信号、按钮的信号、开关的信号等。
这些信号经过变换和滤波后被送入处理器进行处理。
2.2 逻辑运算处理器接收到输入信号后，根据预设的逻辑程序进行各种逻辑运算。
逻辑程序通常采用梯形图（Ladder Diagram）进行表示，其中包括多种逻辑元件（如与门、或门、非门等）和逻辑运算符（如与、或、非等）。
通过这些逻辑运算，可编程控制器能够实现多种复杂的控制逻辑。
2.3 输出信号生成处理器根据逻辑运算的结果，生成相应的输出信号。
输出信号经过输出模块进行处理，然后通过输出接口送入执行器，控制工业设备的运行。
3. 可编程控制器的应用可编程控制器在工业自动化中有着广泛的应用。
下面列举几个常见的应用场景：3.1 生产线控制可编程控制器可以对生产线上的各个环节进行自动化控制，包括物料输送、加工、装配等过程。
通过设置逻辑程序和输入输出接口，可编程控制器可以实现自动检测、自动计数、自动调整等功能，提高生产效率和产品质量。
3.2 机器人控制可编程控制器在机器人控制中发挥着重要作用。
通过与机器人的传感器和执行器连接，可编程控制器可以实现对机器人运动轨迹、抓取动作等的精确控制。
同时，可编程控制器还可以实现人机交互功能，通过人机界面（如触摸屏）与操作人员进行交互，提升工作效率和安全性。
可编程控制器的原理及应用
可编程控制器的原理及应用
可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种用于工业自动化的控制设备，类似于计算机，具有处理能力和存储能力。
PLC的原理是通过输入和输出模块与现场设备进行通信，接收传感器信号并对执行器输出控制信号来实现对设备的控制。
PLC的工作原理可以简化为以下几个步骤：
1. 输入模块接收外部信号，如各种传感器信号、按钮信号等。
2. PLC的中央处理器（CPU）接收输入模块的信号，并根据程序内存中存储的逻辑规则进行逻辑运算和决策。
3. CPU根据逻辑规则的运算结果，生成相应的输出信号。
4. 输出模块接收CPU生成的输出信号，将其转换为电信号或其他形式的信号，再通过执行器控制现场设备。
PLC广泛应用于工业控制领域，其主要应用有以下几个方面：
1. 自动化生产线控制：PLC可控制各种设备，如机械臂、输送带、自动流水线等，实现自动化生产和加工。
2. 过程控制：PLC可以对复杂的工业过程进行控制，如温度、压力、流量等参数的调节和监控。
3. 机器人控制：PLC可以与机器人系统集成，通过PLC对机器人的运动轨迹和操作进行精确控制。
4. 交通灯控制：PLC可应用于交通信号灯控制系统，通过传感器感知路况和交
通流量，并根据设定的规则控制交通灯的颜色和时序，实现交通流畅和安全。
5. 楼宇自动化：PLC可用于大型建筑物的自动化控制，如照明、空调、电梯、门禁等设备的控制和监控。
总之，PLC作为一种可编程的控制器，通过输入和输出模块与现场设备通信，实现自动化设备的控制和监控。
它在工业自动化领域有广泛的应用和重要的作用。
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2. 程序执行阶段 PLC在执行阶段，按先左后右，先上后下的步 序，执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存 器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状 态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存 入有关的状态寄存器中。
3. 输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应 的输出状态寄存器的通/断状态，在输出刷新阶段转 存到输出寄存器，去控制各物理继电器的通/断，这 才是PLC的实际输出。
RO—R62F 共1 008点 R R90O—R62F 共64点 T C WR T0—T99 共100点 共44点 共63点
特殊内部继电器 定时器 计数器 通用“字”寄存器 数据寄存器 DT
C100—C143 WR0—WR62
DT0—DT6 143 共6 144字
特殊数据寄存器
DT9 000—DT9 069 共70字
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内部存储器有两类：一类是系统程序存储器， 另一类是用户程序及数据存储器 系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序 及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家 固定，用户不能更改。
用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应 用程序及各种暂存数据、中间结果。
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继电器输出 L负载
L
LED
输出端子
L
内 部 电 路
～
COM
PLC的继电器输出接口电路
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晶体管输出 L负载
L
LED
输出端子
L 24V
内 部 电 路
COM
PLC的晶体管输出接口电路
3. 电源
电源指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配 备的直流开关稳压电源
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采用光电 隔离装置
照明 电磁装置 执行机构
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1. 主机 主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序 存储器和用户程序及数据存储器 CPU是PLC的核心，一切逻辑运算及判断都是 由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是 我们常说的电脑芯片。 (1) 运行用户程序。 (2) 监控输入/输出接口状态。 (3) 作出逻辑判断和进行数据处理
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5. 输入输出扩展接口 I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩 展单元与基本单元（即主机）联接在一起。 6. 外部设备接口 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等 外部设备与主机相连。
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12.1.2 可编程控制器的工作原理
4. 编程器
编程器是PLC很重要的外部设备，它主要由 键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两 类。小型PLC常用简易编程器，大、中型PLC多 用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并 送入PLC程序存储器。利用编程器可检查、修改、 调试用户程序和在线监视PLC工作状况。现在许 多PLC采用和计算机联接，并利用专用的工具软 件进行编程或监控。
目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻 工等领域，加速了机电一体化的进程。
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12.1 可编程控制器的结构和工作原理
各种PLC的具体结构虽然多种多样，但其结 构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心 的电子电气系统。PLC各种功能的实现，不仅基 于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。
位址 WX0 15 XF 14 XE 13 XD 12 XC 11 XB 10 XA 9 X9 8 X8 7 X7 6 X6 5 X5 4 X4 3 X3 2 X2 1 X1 0 X0
位址
15
14
R1E
13
R1D
12
R1C
11
R1B
10
R1A
9
R19
8
R18
7
R17
6
R16
5
R15
4
R14
3
R13
2
第12章 可编程控制器(PLC)
概述 12.1 可编程控制器的结构和工作原理 12.2 可编程控制器的程序编制 12.3 可编程控制器应用举例
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第12章 可编程控制器(PLC)
本章要求：
1. 了解可编程控制器的结构和工作原理。
2. 了解可编程控制器的几种基本编程方法。 3. 熟悉常用的编程指令。
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(4) 缩短设计、施工、投产的周期，维护容量。目前 PLC产品朝着系列化、标准化方向发展，只需根据 控制系统的要求，选用相应的模块进行组合设计， 同时用软件编程代替了继电控制的硬连线，大大减 轻了接线工作，同时PLC还具有故障检测和显示功 能，使故障处理时间缩短。 (5) 体积小，易于实现机电一体化。
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12.2 可编程控制器的程序编制
12.2.1 可编程控制器的编程语言
同其它电脑装置一样，PLC的操作是依其程序 操作进行的，而程序是用程序语言表达的，并且表 达的方式多种多样，不同的生产厂家，不同的机种， 采用的表达方式不同，但基本上可归纳为：
PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式， 这个过程可分为输入采样，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。
输 入 端 子 输 入 锁 存 器 输 输 写 出 入 状 状 读 程 序 态 态 执 读 寄 寄 行 存 存 器 器
程序执行
输 出 锁 存 器
输 出 端 子
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FP1－C24编程元件的表示形式及编号范围
元 件 名 称 输入继电器 代表字母 X XO—XF 编 号 范 围 共16点 功 能 说 明 接收外部输入设备的信号
输出继电器
内部辅助继电器
Y
YO—Y7
共8点
输出程序执行结果给外部输出设 备
在程序内部使用，不能提供外 部输出，类似中间继电器。 提供特殊功能，在程序内部使 用，不能提供外部输出。 延时定时继电器，其触点在程 序内部使用。 减法计数继电器，其触点在程 序内部使用。 每个WR有相应的16个内部辅助 继电器R构成。 用于以字为单位存储内部数据， 不提供触点。
2. PLC的主要特点 (1) 可靠性高，抗干扰能力强。由于采用大规模集成 电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬 件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰 措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠 性。 (2) 编程简单，使用方便。 (3) 通用性好，具有在线修改能力。PLC硬件采用模 块化结构，可以灵活地组态以适应不同的控制对象， 控制规模和控制功能的要求。且可通过修改软件，来 实现在线修改的能力，因此其功能易于扩展，具有广 泛的工业通用性。
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进入80年代，随着微电子技术和计算机技术 的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控 制、顺序控制的范围，可以进行模拟量控制、位 置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现 柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制 器（Programmable Controller）简称PC ,但为 了与个人电脑PC相区别，仍将其称为PLC。 PLC已被称为现代工业控制的三大支柱（PLC、 机器人和CAD/CAM）之一。
用于特殊用途的以字为单位的 内部数据寄存器
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12.1.4 可编程控制器的主要功能和特点
1. 主要功能 （1）开关逻辑控制 （2）定时/计数控制 （3）步进控制
（4）数据处理
（5）过程控制 （6）运动控制
（7）通信联网
（8）监控
（9）数字量与模拟量的转换
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2. 可编程控制器的发展：它的起源可以追溯到60年 代，美国通用汽车公司为了适应汽车型号不断翻新 的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要求， 为此研制了第一台可编程控制器用于生产线上，通 过改变存储在里面的指令的方法来改变生产线的控 制流程，从而提供了继电器控制系统无法比拟的灵 活性。但这一时期它主要是代替继电器系统完成顺 序控制，虽然也采用了计算机的设计思想，实际只 能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器 简称 PLC（Programmable Logical Controller）。
12.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用
PLC内部主要由主机、输入 /输出接口、电源、 编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。
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编 程 器 外 接 设 备 接 口 I/O 接 设 备 接 口
打印机 计算机 盒式磁带机 条码扫描仪
存储器
系统程序 系统 程序 数据
R12
1
R11
0
R10
WR1 R1F
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12.1.3 可编程控制器的主要技术性能
1. I/O点数 指PLC外部输入和输出端子数。 2. 用户程序存储容量 用来衡量PLC所能存储用户程序的多少。 3. 扫描速度 指扫描1000步用户程序所需的时间，以ms/千步为 单位。 4. 指令系统条数 指PLC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。
输 出 端 子
一个扫描周期
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1. 输入采样阶段 PLC在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入 所有输入端的通/断状态或输入数据，并将此状态 存入输入状态寄存器，即输入刷新。接着转入程 序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发 生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，只 有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。