第5章 可编程序控制器原理
第5章 FX系列PLC的基本工作原理
（其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）
按结构形式分
在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为 了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬 盘。
向小型化和大型化两个方向发展
小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配臵 更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的 超小型微型PLC，最小配臵的I/O点数为8～16点，以 适应单机及小型自动控制的需要。 大型化是指大中型PLC 向大容量、智能化和网络化发 展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、 复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/O点数达 14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU 并行工作和大容量存储器，功能强。
各种类型的PLC
中、大型PLC的结构外型
• 中、大型PLC的结构外型，它通常采用积木式结构，可以 根据需要将各种标准模块进行搭接，常用的模块有电源 模块、CPU模块、输入模块、输出模块以及各种特殊模块。
图3- 2中、大型PLC的结构外型
5.1.2 PLC的结构与特点
可编程控制器的类型
按I/O点数分
增强外部故障的检测与处理能力
据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%， I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线 路占5%。 前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本 身的软、硬件实现检测、处理。 而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都 致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，
第5章习题解答
第五章可编程序控制器及其工作原理5-1 可编程序控制器具有哪些特点？答：可编程序控制器特点：1）抗干扰能力强，可靠性高；2）控制系统结构简单、通用性强、应用灵活；3）编程方便，易于使用；4）功能完善，扩展能力强；5）PLC控制系统设计、安装、调试方便；6) 维修方便，维修工作量小；7) 体积小、重量轻，易于实现机电一体化。
5-2 整体式PLC、组合式PLC由哪几部分组成？各有何特点？答：整体式结构的PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信端口、I∕O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。
另外还有独立的I/O扩展单元等通过扩展电缆与主机上的扩展端口相连，以构成PLC不同配置与主机配合使用。
整体式结构的PLC结构紧凑、体积小、成本低、安装方便。
小型机常采用这种结构。
组合式结构的PLC是将CPU、输入单元、输出单元、电源单元、智能I∕O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块可以插在带有总线的底板上。
装有CPU的模块称为CPU模块，其他称为扩展模块。
组合式的特点是配置灵活，输入接点、输出接点的数量可以自由选择，各种功能模块可以依需要灵活配置。
5-3 PLC控制与继电器控制比较，有何相同之处？有何不同之处？答：PLC控制与继电器控制的比较见下表：5-4 PLC的硬件指的是哪些部件？它们的作用是什么？答：PLC的基本结构由中央处理器（CPU），存储器，输入、输出接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，智能I/O接口，智能单元等组成。
1）中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）其主要作用有①接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。
②诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。
③用扫描的方式通过I∕O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中。
④PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，解释并按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。
第5章控制器原理
• 因为对比较简单的指令，将有很多节拍是 不用的，处于等待。所以，在实际应用中 都不采用这种典型的同步控制方式，而是 采用某些折衷的方案。
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（2）异步控制方式
• 异步控制方式：没有统一的同步信号，采用 问答方式进行时序协调，将前一操作的回答 信号作为下一操作的启动信号。
• ② 微操作 由微命令控制实现的最基本的 操作。
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• ③ 微指令 用以产生一组微命令，控制完成 一组微操作的二进制编码字称为微指令。
• ④ 微程序：一系列微指令的有序集合称为 微程序。
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程序、指令、微程序、微指令、微命令、微操 作的关系
微指（ 令 1 微命1、 令微命2令 、 微命令 n）
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控制方式可分为： （1）同步控制 （2）异步控制 （3）联合控制
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（1）同步控制方式
• 同步控制方式：任何指令的运行或指令中各 个微操作的执行，均由确定的具有统一基准 时标的时序信号所控制。
• 即所有的操作均由统一的时钟控制，在标准 的时间内完成。
• 在同步控制方式下，每个时序信号的结束就 意味着对应操作的完成，随即开始执行后续 的微操作或下条指令的运行。
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②指令寄存器 IR
指令寄存器用于存放当前正在执行的指令。
③指令译码器 ID
指令译码器是指令分析部件，对指令寄存器 中的指令操作码进行译码分析，产生相应 操作的控制电位，提供给微操作控制信号 形成部件。
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④地址形成部件
可编程控制器工作原理
可编程控制器工作原理
可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种
采用微处理器作为核心控制元件、具有可编程记忆功能、控制离散工业过程的工控设备。
其工作原理主要包括输入信号的采集、逻辑控制的执行以及输出信号的输出三个过程。
首先，PLC通过输入接口采集外部输入信号。
输入接口可以
接收来自传感器、按钮以及其他外部设备的信号，并将其转换为数字信号。
这些输入信号可以表示各种状态，如开关的开关状态、传感器的检测结果等。
其次，PLC通过内部的逻辑控制程序对输入信号进行逻辑运
算和处理。
逻辑控制程序由程序员编写，其中包括了各种逻辑运算、条件判断以及运算结果的存储等。
当输入信号满足特定的逻辑条件时，PLC会执行相应的控制操作。
最后，PLC通过输出接口将逻辑控制的结果输出到外部设备。
输出接口可以控制继电器、电磁阀等各种执行机构，实现对工业过程的控制。
根据控制需要，PLC可以将逻辑结果通过输
出信号转换为电压、电流、频率等形式，以满足不同设备的工作需求。
总的来说，PLC的工作原理是通过采集输入信号，经过逻辑
控制程序的运算处理，最后将控制结果输出到外部设备，实现对工业过程的自动控制。
其可编程特性使得PLC能够根据具
体的工控需求进行灵活的功能扩展和逻辑代码编写，能够广泛应用于工业自动化控制领域。
可编程控制器的组成及工作原理
参数进行监视；与打印机相连可打印程序清单或输出有关记录信息。 • 2. 软件 • PLC工作所用各种程序的集合，包括：系统监控程序、用户程序。 • (1) 监控程序 • 由生产厂家编制用于管理、协调PLC各部分工作，充分发挥硬件功能，
第5章 可编程控制器的组成及工作原理
• （1）CPU
• PLC的CPU板，是必需部件。包括CPU、存贮器RAM、ROM；并行接口 PIO；串行接口SIO；时钟CTC。
• 作用：对整个PLC的工作进行控制。是PLC的运算、控制中心。实现逻辑 运算、算术运算并对整机进行协调、控制，按系统程序赋予功能工作：
• c、单个模块输入点数：8、16、32点，各点电路相同。
• 按输入模块与外部用户设备接线，可分为汇点输入接线和独立输入接线 两种基本形式。
第5章 可编程控制器的组成及工作原理
• 汇点输入：可用于直流也可用于交流输入模块。各输入元件共用一个公 共端（汇集端）COM，可以是全部输入点为一组，共用一个公共端和一 个电源，如图5-4（a）示；也可将全部输入点分为若干组，每组有一个 公共端和一个电源，如图5-4（b）示。
稳压电源;另一种是外部电源（用户电源），用于传送现场信号或驱动现 场执行机构。 • （5）扩展接口 • 用于系统扩展输入、输出点数。如I/O点离主机较远，可设置一个I/O子 系统将这些I/O点归纳到一起，通过远程I/O接口与主机相连。
第5章 可编程控制器的组成及工作原理
• (6) 存贮器接口 • 可根据使用需要扩展存贮器，内部与总线相连，可扩展用户程序存贮区、
简述可编程序控制器的定义
第一章习题1. 简述可编程序控制器的定义。
2. 可编程控制器的基本组成有哪些？3. 输入接口电路有哪几种形式？输出接口电路有哪几种形式？各有何特点？4. PLC的工作原理是什么？工作过程分哪几个阶段？5. PLC的工作方式有几种？如何改变PLC的工作方式？6. 可编程序控制器有哪些主要特点?7. 与一般的计算机控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?8. 与继电器控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?9. 可编程序控制器可以用在哪些领域?第二章习题1. S7-200系列PLC有哪些编址方式？2. S7-200系列CPU224 PLC有哪些寻址方式？3. S7-200系列PLC的结构是什么？4. CPU224 PLC有哪几种工作方式？5. CPU224 PLC有哪些元件，它们的作用是什么？6. 常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？7. PLC需要几个外电源？说明各自的作用？第三章习题1. 如何建立项目？2. 如何在LAD中输入程序注解？3. 如何下载程序？4. 如何在程序编辑器中显示程序状态？5. 如何建立状态图表？6. 如何执行有限次数扫描？7. 如何打开交叉引用表？交叉引用表的作用是什么？第四章习题1. 填空1）通电延时定时器（TON）的输入（IN）时开始定时，当前值大于等于设定值时其定时器位变为，其常开触点，常闭触点。
2）通电延时定时器（TON）的输入（IN）电路时被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值等于。
3）若加计数器的计数输入电路（CU），复位输入电路（R），计数器的当前值加1。
当前值大于等于设定值（PV）时，其常开触点，常闭触点。
复位输入电路时计数器被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值为。
4）输出指令（=）不能用于映像寄存器。
5）SM 在首次扫描时为1，SM0.0一直为。
6）外部的输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为状态，梯形图中对应的常开接点，常闭接点。
7）若梯形图中输出Q的线圈“断电”，对应的输出映像寄存器为状态，在输出刷新后，继电器输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点。
可编程序控制器及应用 课件
欧洲PLC的厂家有60余家: 西门子（Siemens）于1973年研制出第一 台PLC。 ❖ 法国的TE(Telemecanique）(施耐德） ❖ 瑞士的Selectron公司等。
1971年，日本从美国引进PLC技术，由日立 公司研制成功日本第一台PLC。
日本生产PLC的厂家有40余家： ❖ 三菱电机(MITSUBISHI),欧姆龙(OMRON), ❖ 富士电机（Fuji Electric）,东芝
❖ 把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电 源。
❖ 有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供 开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。可编 程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内 部的开关电源为各模块提供DC 5V、±12V、24V 等直流电源。
可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入 电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。
❖ 定义强调了PLC是： ❖ 1 数字运算操作的电子系统——也是一种计算
机 ❖ 2 专为在工业环境下应用而设计 ❖ 3 面向用户指令——编程方便 ❖ 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作 ❖ 5 数字量或模拟量输入输出控制 ❖ 6 易与控制系统联成一体 ❖ 7 易于扩充
❖
❖ 1.2 PLC的分类
❖ 1968年．美国最大的汽车制造厂家——通用汽车 公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了 十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工 业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本设想， 即
❖ (1)能用于工业现场。
❖ (2)能改变其控制“逻辑”，而不需要变动组成它的 元件和修改内部接线。
❖ 2.编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语 言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。
PLC课后知识题目解析
.可编程序控制器习题答案第一章习题答案1、什么是可编程序控制器？答：可编程序控制器是以微办理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通讯技术而睁开起来的一种通用的工业自动控制装置。
2、可编程序控制器主要有哪些特点？答： 1、可靠性高，抗搅乱能力强2、通用性强，使用方便3、程序设计简单，易学易懂4、采用先进的模块化结构，系统组合灵便方便5、系统设计周期短6、安装简略，调试方便，保护工作量小7、对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产3、举例说明可编程序控制器目前的应用途合。
答：可编程序控制器的应用形式主要有以下几各种类：1.开关逻辑控制2.模拟量控制3.序次〔步进〕控制4.准时控制5.计数控制6.闭环过程控制7.数据办理8.通讯和联网针对以上的应用形式，目前可编程序控制器已广泛地应用在选煤、酿酒、化工、反响堆、锅炉以及地址和速度等控制中。
4、简述 PLC 的睁开大要和睁开趋势。
答： 1、向高速、大储藏容量方向睁开2、向多品种方向睁开a、在结构上由整体结构向小型模块化方向睁开，使系统配置更加方便灵便。
b 、开发更丰富的I/O模块c、PLC 的规模向两端睁开d 、睁开容错技术e、增强通讯网络功能f、实现软、硬件标准化第二章习题答案1、可编程序控制器主要组成有哪几局部？各局部功能是什么？答：可编程序控制器主要有中央办理器〔CPU〕、储藏器、输入 / 输出〔I/O 〕接口、电源等组成。
中央办理器包括微办理器和控制接口电路，微办理器是PLC 的运算和控制中心，能实现逻辑运算、数字运算、协调控制系统内部各局部功能的作用，控制接口电路是微办理器与主机内部其他单元进行联系的部件，主要有数据缓冲、单元选择、信号般配、中断管理等功能。
存贮器主要用于储藏系统程序和用户程序等功能。
输入 / 输出单元是可编程序控制器的CPU 与现场输入、输出装置或其他外面设备之间的连接接口电路。
电源单元是PLC 的电源供电局部，他的功能是把外面供给的电源变换成系统内部各单元所需的电源。
可编程序控制器工作原理
2 更智能的功能
控制器将集成机器学习和人工智能技术，具备自主学习和优化能力。
3 更广泛的应用领域
控制器将进一步应用于领域如自动驾驶、医疗、能源等。
3 故障诊断
可编程序控制器能够检测 和诊断故障，并采取适当 的措施进行修复。
控制器的基本原理
可编程序控制器的基本原理是通过输入和输出模块与外部设备进行通信，接 收和发送信号来实现控制。
控制器的组成部分
CPU
中央处理器负责运行控制器程序和进行数据处 理。
ห้องสมุดไป่ตู้输入模块
接收来自传感器和外部设备的信号。
记忆单元
存储控制器程序和数据。
输出模块
向执行机构和显示设备发送控制信号。
控制器的工作流程
1
输入信号
控制器接收来自传感器和外部设备的输入信号。
2
程序执行
控制器根据预先编写的程序逻辑对输入信号进行处理。
3
输出信号
控制器发送处理后的信号到执行机构和显示设备。
控制器的输入与输出
控制器的输入包括数字信号、模拟信号和通信接口，输出包括开关、继电器、运动控制和通信接口。
控制器的应用领域
工厂自动化
控制器用于自动控制和监控生产线，提高生产效率 和质量。
建筑自动化
控制器用于控制和管理建筑系统，如照明、空调和 安防系统。
智能家居
控制器用于智能家居设备的控制和联网。
机器人技术
可编程序控制器是机器人技术的核心，驱动机器人 完成各种任务。
控制器的发展趋势
1 更强大的处理能力
可编程序控制器工作原理
控制器是现代工业自动化的核心，它以编程方式控制机械设备和生产流程。 本演示将介绍可编程序控制器的基本原理、组成部分、工作流程、输入输出、 应用领域以及未来发展。
西门子PLC可编程序控制器原理
的控制中枢。
10
5.4.2 存储器
系统程序 存储器
存储系统系统程序,是只读存储器
用户程序 存储器
存储系统用户程序,可读/写
工作数据 存储器
存储工作数据,可读/写
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5.4.3 输入/输出单元
输入 数字量 I/O 输出
按钮、选择开关、行程开关、 接近开关、压力继电器等
接触器、继电器、电磁阀、指 示灯、报警装置等
SB2 ST I0.0 Q0.0 KM
I0.1
I0.2 COM
PLC
COM
~
M 3~
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5.5 PLC工作原理
PLC执行用户程序的过程
I0.0 用 户 输 入 设 备 读 输 入 读 映 像 寄 Q0.0 存 器 I0.1 Q0.0 ( ) 写
输 入 端 子
输 入 电 路
Q0.1 ( )
元 读 件 映 像 寄 存 器 写
输 出 设 备
接触器
电磁阀
指示灯
编程器 打印机 上位计算机 PLC …
外 设 接 口
存 储 器
系统程序 用户程序 存储器 存储器
I/O 扩 展 口
I/O扩展 单元
特殊功 能单元
整体式 PLC的基本组成框图
8
5.4
可编程序控制器的基本组成
PLC系 统 总 线
CPU 模块 编程器
智能I/O模块
输出模块 …
• 响应速度快
• 延迟一般为0.5～1 ms 晶体管输出电路
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5.4.3 输入/输出单元
2．开关量输出单元
• 负载电源交/直流均可
• 输出电路负载能力大
• 工作电流约1A • 接口使用寿命长
PLC基础培训教材
P L C基础培训教材(总24页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--PLC编程理论与控制原理目录第一章 PLC基本工作原理1—1 基本原理 (3)1—2扫描原理 (3)1—3 I/O映象区 (3)1—4 输入输出操作 (4)1—5中断处理 (4)第二章 PLC硬件结构2—1 处理器单元 (5)2—2 EEPROM存储模块 (6)2—3 扩展单元 (7)2—4 手执式编程器 (7)2—5 安装设备—DIN道轨 (7)第三章 PLC I/O接口3—1电源电路的连接及性能 (8)3—2 接地 (8)3—3 输入输出 (9)3—4安装位置图 (10)第四章基本指令和基本逻辑说明4—1 基本逻辑指令 (11)4—2 基本逻辑指示说明 (12)第五章 PLC用户程序编程5—1 完成一个用户程序的步骤 (18)5—2 梯形图（LAD） (18)5—3 扫描周期 (19)5—4语句表（STL） (19)第一章 PLC基本工作原理PLC（Programmable Logic Controller)是目前工控的主要工具，具有高可靠性、丰富的I/O接口模块、模块化结构、编程简单、安装维护方便、系统设计和调试周期短等特点。
广泛应用于逻辑控制、计数控制、顺序控制、PID控制、数据处理、通信和联网等工业控制领域。
1 基本原理可编程序控制器要完成控制任务是在其硬件的支持下,通过执行反映控制要求的用户程序来完成的。
这一点是和计算机的工作原理一致的，所以可编程序控制器工作的基本原理是建立在计算机工作原理之上的，其实质上也是一种计算机控制系统，只不过它具有比计算机更强的与工业过程想连的接口，具有更适合用于控制要求的编程语言。
可编程序控制器的CPU是采用按顺序逐条扫描用户程序的运行方式工作的，它的输入输出是在扫描到该I/O点时才读入开关信号或刷新输出信号，考虑到继电器控制装置中各类触点的动作时间一般在100MS以上，故可编程序控制器扫描用户程序的时间一般都小于100MS。
可编程序控制器原理与应用基础 第3版 配套课件
主要系列： MicroLogix系列PLC、 SLC-500系列PLC、 PLC-5系列PLC、 Logix系列PLC等。
MicroLogix系列PLC
SLC-500
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3. 三菱公司的PLC
FX2N 系列 FX3G 系列
FX3U 系列
PLC 应用基础
第2章 可编程序控制器的基本原理
1. 可编程序控制器的基本结构 2. 可编程序控制器的各组成部分 3. 可编程序控制器的工作原理 4. 可编程序控制器的编程语言
4
1.1 可编程序控制器的由来与定义
一、PLC 的由来
◆ 传统继电器接触器控制系统的缺点：
体积庞大、可靠性差、响应慢、功耗高、噪音大， 依靠硬连线实现的逻辑关系，功能简单而固定， 缺乏通用性和灵活性。
◆ 美国GM公司提出十条指标：
1 编程简单、可以在现场修改程序； 2 维护方便、最好是插件式的结构； 3 可靠性高于继电器控制系统； 4 体积小于继电器控制系统； 5 可以将数据直接输入计算机；
S7-200 系列
S7-200 SMART系列
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(2) S7-1200系 列 PLC
S7-1200 系列
S7-1200系列与S7-200系列的区别
22
(3) S7-300系列和S7-300系 列 PLC 中型和大型可编程序控制器，采用模块式
S7-300 CPU
S7-400系列PLC
23
2. A-B 公司的PLC
15
1.4 国内外品牌可编程序控制器简介
一、我国主要品牌的可编程序控制器
1. 傲拓科技公司的PLC
NA通用型PLC系列、 NA300中型PLC、 NA2000 PLC
16
化工仪表及自动化第5章
可编程序控制器
概论 可编程序控制器的基本组成 可编程序控制器的编程语言 OMRON C 系列 PLC 应用实例
第一节 概论
液位自动控制系统方块图
自动控制仪表的主要作用： 将被控变量的测量值与给定值相比较，产生一定的偏差，控 制仪表根据该偏差进行一定的数学运算，并将运算结果以一 定的信号形式送往执行器，以实现对被控变量的自动控制。
第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响
把比例与积分组合起来，这样控制 既及时，又能消除余差。 比例积分控制规律可用下式表示
p K P e K I edt
或
1 p K P e edt T I
若偏差是幅值为A的阶跃干扰
(TI =1/KI为积分时间)
结论
双位控制过程中一般采用振幅与周期作为品质指标 被控变量波动的上、下限在允许范围内，使周期长些比较 有利。 双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因而 应用很普遍。
缺点：被控变量会产生持续的等幅振荡过程。
为了避免这种情况，应该使控制阀的开度与被控变量的偏差成 比例，根据偏差的大小，控制阀可以处于不同的位臵，这样就 有可能获得与对象负荷相适应的操纵变量，从而使被控变量趋 于稳定，达到平衡状态。
第一节 概论
自动控制仪表还要具有以下功能： 偏差显示：大小和正负 输出显示： 输出显示表也称为阀位表 提供内给定信号和内、外给定的选择： 当控制器用于单回路 定值控制系统时，给定信号由控制器内部提供，称为内给定 信号；在随动控制系统中，给定信号来自控制器的外部，称 为外给定信号。 正、反作用的选择： 控制器的输入信号增大，输出增大，称 为正作用；控制器的输入信号增大，输出减小，称为反作用。 通过正、反作用开关来选择。 手动操作与手动/自动双向切换： 通过控制器的手动/自动切 换开关来切换。
4PLC原理解读
2019/2/23
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第五章
PLC 配有多种通信接口。 PLC 通过这些 通信接口可以与监视器，打印机，其他的 PLC 或计算机相连。
2019/2/23
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第五章
智能 I/O 接口 PLC 配有多种智能 I/O 接口。例如，满足位置调节需 要的位置闭环控制模板，对高速脉冲进行计数和处理 的高速计数模板等。这类智能模板都有其自身的处理 器系统。
2．晶闸管输出接口电路
晶闸管输出接口电路
2019/2/23
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第五章 3．继电器输出接口电路
继电器输出接口电路
2019/2/23
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第五章
2019/2/23
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第五章
I/O单元输入信号两种类型 按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、 接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开 关量输入信号。 电位器、测速发电机和各种变送器等来的模 拟量输入信号。 输出信号 连接被控对象中各种执行元件，如接触器、 电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速 装置（模拟量）等。
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第五章
可编程控制器与微型计算机系统 比较
微型计算机计算机是通用的专用机，而可编程 控制器则是专用的通用机，主要差异 ： 应用范围 MC除了控制领域外，还大量用于科学计算，数 据处理，计算机通信等方面。而PLC主要用于工业控 制。 使用环境 微型计算机对环境要求较高，可编程控制器则 使适用于工业现场环境。
第五章
可编程控制器原理及应用教程ppt课件
可编程25控制器应用技术（三菱）
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5.3 节省I/O点数的方法
4.有了输入输出的分配表，就可以绘制可编程控制器 的外部线路图，以及其他的电气控制线路图。此外， 要注意对PLC的保护。
可编程7 控制器应用技术（三菱）
.
5.1 可编程控制器控制系统设计的步骤和内容
❖ 运料小车输入输出点分配表
输入继电器 作用 输出继电器 作用
X0
启动按钮
Y0
小车右行
X1
右限位开关
可编程23控制器应用技术（三菱）
.
5.2 可编程控制器的选型与硬件配置
❖ 开关量输入输出模块及扩展的选择
▪ 开关量输出模块有继电器输出、晶体管输出及可控硅输出。 ▪ 继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承
受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢，寿 命(动作次数)有一定的限制。一般控制系统的输出信号变化 不是很频繁，我们优先选用继电器型，并且继电器输出型价 格最低，也容易购买。 ▪ 晶体管型与双向可控硅型输出模块分别用于直流负载和交流 负载，它们的可靠性高，反应速度快，寿命长，但是过载能 力稍差。选择时应考虑负载电压的种类和大小、系统对延迟 时间的要求、负载状态变化是否频繁等，还应注意同一输出 模块对电阻性负载、电感性负载和白炽灯的驱动能力的差异。
▪ 在编程软件中，可采用梯形图来监控程序运行， 一边及时排除错误。
可编程13控制器应用技术（三菱）
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第5章可编程序控制器(PLC )原理可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器，用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、模拟式的输入和输出控制各种机械或生产过程。
可编程序控制器(又称可编程控制器)是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，目前已被广泛应用于各个领域。
可编程序控制器(PLC )PLC 的产生与发展第一代：从第一台PLC诞生到上个世纪70年代初。
第二代：70年代初至70年代末。
●CPU使用中小规模集成电路，采用磁芯存储器。
●CPU使用微处理器，采用半导体存储器EPROM。
●可靠性较差，略强于继电器控制。
●机种单一，没形成系列。
●有了计算机接口和模拟量控制功能。
●可靠性提高。
●整机功能向系列化、标准化发展，并由专用向通用方向过渡。
●功能简单（只有计数/定时功能）。
●功能增强（增加逻辑/数据运算、数据处理、自诊断等功能）。
第三代：70年代末到80年代中期。
●CPU使用8或16位微处理器甚至多微处理器，采用半导体存储器EPROM、CMOSRAM等。
●增加浮点数运算，平方、三角函数等运算。
●增加查表、列表功能。
●自诊断及容错技术提高。
●梯形图语言及语句表成熟。
●小型PLC体积减小、可靠性提高、成本下降。
●大型PLC向模块化、多功能方向发展。
第四代：80年代中期到90年代中期。
第五代：90年代中期之后。
●增加高速计数、中断、A/D、D/A、PID等功能。
●处理速度进一步提高（1μs/步）。
●连网功能增强。
●编程语言进一步完善，开发了编程软件。
●CPU使用16位或32位微处理器。
●PLC的I/O点增加，最多可达32K个I/O点。
●处理速度进一步提高（1ns/步）。
●PLC都可以与计算机通信。
●具有强大的数值运算、函数运算、大批量数据处理的功能。
●开发了大量的特殊功能模块。
●编程软件功能更强大。
●不断开发出功能强大可编程终端。
1.通用性和灵活性强；2. 抗干扰能力强，可靠性高；3. 编程语言简单易学；4. 与外部设备的连线简单、使用方便；5. 功能强、功能的扩展能力强；6. 控制系统设计、调试周期短；7. 体积小、重量轻、易于机电一体化；8. PLC控制系统的故障少、维修方便。
可编程序控制器的特点PLC 及其控制系统的发展趋势PLC 的性能对小型PLC对大中型PLC向着更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠性、易于连络通信的方向发展。
使之更利于对大规模、复杂系统的控制。
向着体积更小、速度更高、功能增强、价格低廉的方向发展。
使之更利于取代继电器控制。
★I/O模块将直接安装在现场，CPU与现场I/O通过数据通信实现控制，使系统控制更有效、可靠性更高；★进一步应用计算机的信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使系统的产生控制功能与信息管理功能一体化。
PLC 控制系统的性能★随着硬件冗余技术的应用，各种单元、甚至整个系统都可应用冗余技术，使系统具有更高的可靠性；可编程序控制器用途1.取代继电器控制；2. 过程控制；3. 位置、速度控制；4. 数据监控；5. 组成分散控制系统；整体式组合式PLC的基本分类小型机常采用整体式中、大型机常采用组合式小型（128以下）中型（128-512）大型（512以上）输出设备输入设备I/O扩展单元特殊功能单元主机输出单元输入单元电源外设接口I/O扩展口存储器系统程序存储器C P U用户程序存储器盒式磁带机打印机EPROM写入器上位计算机PLC编程器可编程终端PT整体式PLC的基本组成框图将CPU、存储器、输入单元、输出单元、电源、组合式PLC的基本组成框图系统总线通信单元控制系统现场过程CPU单元输出单元编程器PLC或上位计算机……智能I/O单元输入单元将CPU、输入单元、输出单元、通信单元、智能I/O单元等分别做成相应的电路板或模块、各模块可以插在底板上。
OMRON公司的整体式PLCC28PCPM2AC200HECVM1底版★输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；CPU指挥PLC 完成各种预定的功能★检查、校验用户程序，发现错误即报警；★执行用户程序、驱动外部输出设备动作；★诊断故障、记忆故障信息并报警。
1. CPU单元系统程序存储器——存储系统系统程序用户程序存储器——存储系统用户程序工作数据存储器——存储工作数据2. 存储器PLC 与外部设备联系的桥梁开关量输入单元开关量输出单元直流输入单元交流输入单元晶体管输出单元晶闸管输出单元继电器输出单元3. 输入/输出单元直流输入电路COM+5VLEDSR3R1AR2C→→T内部电路滤波→→→→光电耦合外部开关输入点的状态显示输入点公共端交流输入电路LED+5VA→→R2T～COMSCR1内部电路R3滤波→→→→光电耦合输入点的状态显示外部开关输入点晶体管输出电路COMT2LED→→DFU+5V内部电路T1R1R2R3负载→→光电耦合输出点的状态显示公共端输出点晶闸管输出电路COMLEDR2C→→TFU～内部电路R1负载→→光电耦合输出点的状态显示公共端输出点继电器输出电路COMLEDJ～R内部电路→→负载输出点的状态显示继电器机械触点公共端输出点PLC 由开关式稳压电源为内部电路供电抗干扰性能好有的PLC能向外部提供24V 的直流电源可作为输入单元连接的外部设备的电源开关电源输入电压范围宽体积小重量轻效率高4. 电源单元5. I/O扩展端口CPM1A主机与I/O扩展器的连接主机I/O扩展器连接电缆6. 外设端口外设端口盒式磁带机打印机EPROM写入器上位计算机PLC可编程终端PT编程器…一、PLC 采用循环扫描工作方式扫描工作分为5 个阶段公共处理阶段程序执行阶段扫描周期计算阶段I/O 刷新阶段外设端口处理阶段00002010000000100002010001. PLC扫描工作各环节的功能①PLC上电后，首先检查硬件是否正常。
(公共处理阶段)②按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。
(执行程序阶段)对输入的数据进行处理，将结果存入元件映象寄存器。
③计算扫描周期。
(扫描周期计算处理)若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。
母线④I/O刷新阶段。
⑤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。
读读读写写执行用户程序I/O刷新I/O刷新2. PLC执行用户程序的过程0100101000000000000101000输入端子输入电路用户输入设备输入映像寄存器输出电路输出端子元件映像寄存器输出锁存器用户输出设备PLC在执行用户程序的过程中，输入映像寄存器的状态是不变的，而元件映像寄存器的内容则随程序的执行在改变。
前一步的计算结果随即作为下一步的计算条件，这一点与输入映像寄存器完全不同。
另外，程序的执行是由上而下进行的，所以各梯级中的继电器线圈不可能同时改变状态，执行用户程序的结果要保持到下一个扫描周期的用户程序执行阶段。
PLC的循环扫描工作方式也为PLC提供了一条死循环自诊断功能。
（看门狗）3. PLC控制的原理等效电路图SB1SB2SQ公共端公共端输入部分输出端子输入端子用户程序输出部分主电路KMFUFRM3 ~Q~KM01000PLCCOM00000000000000100002≈0000001000000010000201000COM0000100002PLC~SB1SB2KMSQ00000000010000201000COMCOM~KM线圈通电SB1闭合00000闭合接点闭合KMFUKHM3 ~KM通电电动机转触点闭合PLCCOM00000000000000100002≈0000001000000010000201000COM010000000100002SB2SQPLC~SB2SQ0000100002COMCOM~KM线圈断电00001断开接点断开KMFUKHM3 ~通电KM断电电动停转触点断开PLCCOM00000000000000100002≈0000001000000010000201000COM010000000100002SB2SQPLC~SB2SQ0000100002COMCOMSB2闭合4. PLC 执行用户程序的特点①按梯形图自左向右、自上而下逐次执行程序②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③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④每个扫描周期I/O刷新阶段集中读入/读出数据1. 用户程序存储的容量大小；2. 输入/输出点数的多少；3. 循环扫描速度的快慢；4. 编程指令的种类和条数的多少；5. 内部器件的种类和数量的多少；6. 功能及功能扩展的能力；7. 智能单元数量的多少；8. 连网通信能力等。
PLC的主要性能指标PLC 的编程语言逻辑功能图梯形图逻辑方程式语句表1. 梯形图编程语言两种梯形图的继电器符号图对照物理继电器PLC继电器常开常闭触点线圈梯形图编程语言是一种图形语言000000100001000PLC控制00001SB2KMKM继电器控制SB12. 两种控制的梯形图比较线圈线圈常开触点常闭触点物理继电器继电器需硬接线连接触点个数有限PLC 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PLC的用户程序改变——控制功能改变3. 两种控制中继电器的区别PLC梯形图左右的两根线也叫母线，但与继电器控制电路的两根母线不同。
继电器控制电路的母线与电源连接，其每一行(也称梯级)在满足一定条件时将通过两条母线形成电流通路，从而使电器动作；而PLC梯形图的母线并不接电源，它只表示每一个梯级的起始和终止，PLC的每一个梯级中并没有实际的电流通过。
通常说PLC的线圈接通了，这只不过是为了分析问题方便而假设的概念电流通路，而且概念电流的方向只能从左向右，这是PLC 梯形图与继电器控制电路本质的区别。
两种控制的区别用PLC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。
KMQFUFRM3 ~SB1SB2KMFRKM继电器控制接线PLC控制外部接线输入设备PLC~SB1SB2FRKM输出设备欲改变控制功能：主电路相同例如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PLC用户程序的基础元素LD 00000OR 01000AND NOT 00001OUT 01000 00000010000100000001梯形图程序语句表程序微型机：SP系列，体积极小，速度极快小型机：P型、H型、CPM1A系列等中型机：C200H、CS1系列等大型机：C1000H/C2000H、CV 系列等OMRON plc 系列产品1. 产生I/O 滞后现象的原因PLC的I/O 滞后现象（1）由于PLC 采用循环扫描的工作方式。