PLC用于模拟量和位置控制
《电器控制与PLC技术》习题集(简答题)
《电器控制与PLC技术》习题集简答题1.什么是功能指令？有何作用？答：1）功能指令的表现形式图13-2 功能指令基本形式（1) [S﹒]叫做源操作数，其内容不随指令执行而变化，在可利用变址修改软元件的情况下，用加“﹒”符号的[S﹒]表示，源的数量多时，用[S1﹒][S2﹒]等表示（2) [D﹒]叫做目标操作数，其内容随指令执行而改变，如果需要变址操作时，用加“﹒”的符号[D﹒]表示，目标的数量多时，用[D1﹒][D2﹒]等表示。
(3) [n﹒]叫做其他操作数，既不作源操作数，又不作目标操作数，常用来表示常数或者作为源操作数或目标操作数的补充说明。
可用十进制的K、十六进制的H和数据寄存器D来表示。
在需要表示多个这类操作数时，可用[n1]、[n2]等表示，若具有变址功能，则用加“﹒”的符号[n﹒]表示。
此外其他操作数还可用[m]来表示。
2）功能指令又称应用指令，实际上是一个个功能不同的子程序，采用了计算机通用的助记符形式。
按功能号(FNC00~FNC99)编排，每条功能指令都有一助记符。
2.什么叫“位”软元件？什么叫“字”软元件？有什么区别？答：（1）“位”软元件：处理断开和闭合状态的元件为位软元件；（2）“字”软元件：处理16位数据的元件为字软元件。
（3）由位软元件组合起来也可以构成字软元件，进行数据处理；每4个位软元件为一组，组合成一个单元，位软元件的组合由Kn（n在1至7之间）加首元件来表示。
如KnY 、KnX等，K1Y0表示由Y0、Y1、Y2 、Y3组成的4位字软元件；K4M0表示由M0——M15组成的十六位字软元件。
3.数据寄存器有哪些类型？具有什么特点？试简要说明答：PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数(存放操作数、运算结果和运算的中间结果)。
数据寄存器为16位，最高位为符号位。
可用两个数据寄存器来存储32位数据，最高位仍为符号位。
数据寄存器有以下几种类型：1)．通用数据寄存器（D0～D199）共200点。
可编程控制技术课程标准(姚伟)
《可编程控制器技术》课程标准课程编码：560302课程类别：专业核心课适用专业：电气自动化、机电设备维修与管理，矿山机电授课单位：机电工程系审定负责人及审定日期：年月1前言1.1课程的性质《可编程控制器技术》课程是电气自动化、机电设备维修与管理和矿山机电等专业的一门核心专业课程，主要研究可编程计算机控制器的工作原理及其在工业控制工程应用中的设计技术。
对学生职业能力培养和职业素质养成起主要支撑作用，培养学生电气控制及PLC应用技术核心能力，也为学生考取中、高级维修电工资格证书、特种作业电工上岗证做准备。
其内容主要包括可编程控制器工作原理、指令系统及继电接触器电气控制系统和PLC控制系统的设计与应用等内容。
《可编程控制技术》这门课，对于学生能力培养是在掌握了计算机应用基础、电工、电子基本技能、电机与拖动技能的基础是进行培养的，后续课程根据人才培养方案设置为电机调速控制技术、变频技术、DCS控制技术、自动生产线控制系统、顶岗综合实习、毕业设计等。
1.2课程设计的理念与思路本课程内容充分体现了职业标准的要求，根据专业人才培养目标、岗位需求和前后续课程的衔接，以理论知识够用为度，精选教学内容，进行模块化的设计。
1.2.1课程选择原则与设计理论课程选择原则与设计理论1.2.2全过程职业素质的培养在教学中，结合维修电工岗位进行职业道德、安全规范等职业素质方面的教育，职业素质培养设计如下图。
并在每个模块的技能实训和综合项目实训的考核标准中，对职业道德、安全规范作了较详细的规定如下表。
职业素质 规范、要求检查、考核 职业道德 敬业、守时、认真、负责、吃苦、踏实 在总成绩中倒扣0-40分，项目组评价和个人评价相结合 团队协作精神要求所有活动，特别是项目训练，都以“模拟企业”为团队进行获取信息能力每个课程模块要求查阅文献参考资料，包括图书、网络、期刊、专利等创新精神和能力 要求每个项目组完成12个项目的方案设计课程内容选择原 则课程设计理论◆以就业能力培养为导向： ◆以电气自动化人才培养目标为标准 ◆以岗位需求和前后课程的衔接 ◆以必须够用为度◆融合维修电工、特种作业操作证等国家职◆依据职业岗位实际工作流程，重构教学内容体系◆以实际案例设计课程教学流程，以工程项目导向设计实训流程 ◆以教学生“怎样做”等过程性知识为主，以回答 “是什么”、“为什么”等陈述性知识为辅 ◆引导督促自主学习、自我评价，并不断创新2.课程教学目标基于工作岗位的能力要求，根据我院“以服务为宗旨，以就业为导向，培养高素质高技能应用型人才”的办学定位和高职学生毕业后从事电气自动化生产第一线技术工作岗位的实际，提出如下具体课程目标：2.1 知识目标(1)熟悉继电器、接触器等常用控制电器的电气结构、动作原理、及用途用法；(2)掌握PLC的基本组成、工作原理及其选用方法；(3)掌握PLC的SFC图的3种基本结构、及工序编程法；(4)掌握PLC的应用指令及其编程技巧；（5）掌握可编程控制器的工作原理及结构特点，熟练掌握基本逻辑指令的应用；（6）掌握PLC编程、操作、调试要点，了解常用编程软件的使用；（7）了解PLC网络通讯基本知识及现场应用情况2.2 能力目标（1）能熟练使用PLC的编程软件；（2）能利用编程软件对中等复杂程度的控制过程进行编程；（3）能根据任务要求选择合适PLC和扩展模块，并能进行I/O地址分配；（4）能进行PLC的硬件接线和调试；（5）能完成一个中等难度项目的项目设计任务。
PLC
PLC综述可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC,是一种以微处理器为基础、带有指令存储器和输入输出接口、综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。
它能够存储和执行指令，进行位置控制、逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，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。
PLC是电子技术、计算机技术与继电器逻辑自动控制系统相结合的产物。
它不仅充分发挥了计算机的优点，以满足各种工业生产过程自动控制的需要，同时又照顾一般电气操作人员的技术水平和习惯，采用梯形图或状态流程图等编辑方式，使PLC的使用始终保持大众化的特点。
PLC可以用于单台机电设备的控制，也可以用于生产流水线的控制。
使用者可根据生产过程和工艺要求编制控制程序。
程序运行后，PLC就根据现场输入信号（按钮、行程开关、接近开关或其他传感信号）按照预先编入的程序对执行机构（如电磁阀、电动机等）的动作进行控制。
一、PLC简介及其特点：1、PLC简介:可编程控制器（Programmable Logic Controller ，简称PLC，下同）是电气自动控制的新技术，目前公开发行适用于技校的教材较少，给广大师生的学习带来诸多不便。
本文介绍PLC的编程设计方案，使电气工程技术人员特别是初学者对PLC技术加深了解和认识；同时帮助学生更好地解决学习PLC技术中最难掌握的编程难题，达到能够牢固掌握、熟练运用、提高应用设计能力和加快推广应用的目的。
程序设计是整个系统设计的关键环节，在PLC程序设计中，可采用梯形图、指令表、SFC（程序流程图）进行编程。
2、可编程控制器的主要功能这是PLC的基本功能，也是最广泛的应用，如机车的电气控制、包装机械的控制、电梯的控制等（1）用于模拟量的控制：PLC通过模拟量I/O模块，实现模数转换，并对模拟量进行控制。
如闭环系统的过程控制、位置控制和速度控制（2）用于工业机器人的控制：PLC作为一种工业控制器，适用于工业机器人。
PLC应用技术 第7章 模拟量控制
PLC应用技术（三菱机型）
淄博职业学院 电子电气工程学院
PLC应用技术（三菱机型）
第1章 可编程控制器认知 第2章 FX系统资源 第7章 模拟量控制 第3章 基本指令 第6章 状态法编程
3.模拟量采集（FROM指令）
3.模拟量采集（FROM指令）
由于工业环境干扰，采集到的模拟量如果不很稳定，甚至 明显错误，就需进行滤波。如果设置模块参数进行滤波效 果仍不理想，可考虑进行平均值滤波。 平均值滤波的基本思路是先把采集到的值，存储在某一存 储区域，然后进行排序，去掉不可信的一部分数值，其余 值求和取平均。 由于采集存储，求和取平均已在循环指令中说明，在次只 说明比较法排序，也就是两重循环在PLC中的应用。 如果采集到的模拟量存放在D50-D59中，共10个数据。
第8章 变频器控制 第4章 定时器计数器指令
第9章 工业网络控制 第5章 应用指令 第10章 上位机监控组态
第11章 三菱大中型PLC
第 7章
模拟量控制
3 1 2 3 4
7.1 模拟量采集 7.2 模拟量变换 7.3 模拟量输出 7.4 恒压供水
1.变送器选择
变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的 直流电流或直流电压信号，例如DC0~10V和DC4~20mA。 变送器分为电流输出型和电压输出型。电压输出型变送器具 有恒压源的性质，PLC模拟量输入模块的电压输入端的输入 阻抗很高，例如100K~10MΩ。如果变送器距离PLC较远， 通过线路间的分布电容和分布电感产生的干扰信号电流，在 模块的输入阻抗上将产生较高的干扰电压。例如1μA干扰电 流在10MΩ输入阻抗上将产生10V的干扰电压信号，所以远 程传送模拟量电压信号时抗干扰能力很差。
本科毕业设计PLC张力控制系统的设计5
绪论随着科学技术的不断进展，工业生产的自动化程度不断地提高，微处置器、运算机和数字通信技术的应用愈来愈普遍。
工业自动化的主要支柱之一——PLC 在工业生产上具有普遍的应用，如造纸业、纺织业、橡皮业、薄膜加工业等等。
而PLC张力控制在上述工业中具有关键的作用。
在一般的造纸厂、印刷厂、纺织漂染厂、食物厂等，当处置一些如纸张、薄片、丝、布等长尺寸材料或产品时，都会用上卷壳及滚筒组成的加工生产线，因此，放料作业的张力控制，便成为通用的基础技术。
张力控制的作用就是在料膜动态处置进程中，维持恒定的张力，抑制外来干扰引发的张力抖动。
以料膜为例，在放卷，收卷和供料进程中，料膜上要维持必然的张力（或称之为拉伸力），过大的张力会致使料膜变形乃至短裂，而过小的张力又会使料膜松弛，致使褶皱，或处置尺寸不准等弊病。
如此就要求在料膜的处置进程，要维持恒定的张力。
张力控制的作用就是在料膜动态处置进程中，维持恒定的张力，抑制外来干扰引发的张力抖动。
本设计利用了伺服电机，三菱变频器、普通电机、西门子可编程控制器（PLC）、角度传感器。
项目中对两部份张力控制所选用的电机不同，是因为考虑到了生产本钱的因素。
在卷膜传送部份，需要的控制要求高，因此选用在性能好但价钱高的伺服电机，而在卷纸回收部份，需要的控制要求比较低，因此选用了廉价但能知足生产要求的普通电机。
设计中的张力控制系统，在利用传感器上选择了角度传感器。
通过对传送卷膜、卷纸的可动辊与水平面的夹角的测量，来判断张力大小是不是发生转变。
把检测出转角的模拟量送入控制器——PLC中进行控制。
第一章：张力控制系统的初步熟悉张力控制系统概述1.1.1 张力控制在一般的造纸厂、印刷厂、纺织漂染厂、食物厂等当处置一些如塑料膜卷、纸张、薄片、丝、布长尺寸材料或产品时，都会用上卷壳及滚筒组成的加工生产线，因此，放料作业的张力控制，便成为通用的基础技术。
以料膜为例，在放卷，收卷和供料进程中，料膜上要维持必然的张力（或称之为拉伸力），过大的张力会致使料膜变形乃至短裂，而过小的张力又会使料膜松弛，致使褶皱，或处置尺寸不准等弊病。
PLC-模拟量控制
功能指令、特殊模块及应用之三
主要内容
任务 任务 相关 任务 知识 目标 分析 知识 实施 链接
任务目标 ① 熟悉A/D特殊功能模块的连
接、操作和调整。 ② 掌握A/D特殊功能模块程序
编写的基本方法。 ③ 掌握PLC功能指令的应用。
任务分析
电热水炉控制要求
当水位低于低位液位 开关时打开进水电磁 阀加水, 高于高位液位 开关时关闭进水电磁 阀停止加水。加热时, 当水位高于低水位时, 打开电源控制开关开 始加热, 当水烧开时, 停止加热并保温。
4~20mA （ 输 入 阻 抗 为
0~10V DC，0~5V DC（输入阻抗200kW），当输入电 250W），当输入电流超过
压超过-0.5V或+15V DC时，此单位可能损坏
-2mA 或 +60mA 时 ， 此 单
元可能损坏
2.5mV（10V/4000） 1.25mV（5V/4000）
Hale Waihona Puke 4mA{（20-4）/4000}
调节。偏置值和增益值的调节是对实际的模拟输入 设定一个数字值, 这是由FX2N-2AD的容量调节器来 调节的。如图4-57所示为FX2N-2AD容量调节器示 意图, 使用电压发生器和电流发生器来完成。也可 以用FX2N-4DA和FX2N-2DA代替电压和电流发生 器来调节。
（1）增益调整
（2）偏置值调整
在装用时，对于0~10V DC的模拟电压输出，此单元的数字
范 围 是 0~4000 ， 当 使 用 FX2N~2DA 并 通 过 电 流 输 入 或 通 过 0~5VDC输出时，就有必要通过偏置和增益量进行再调节
0~10V DC，0~5V DC（输入阻抗 4~20mA（输入阻抗为
第5讲PLC的模拟量控制
模拟输出范围
0~10VDC
0~5VDC
4~20mADC
仪表显示值
0.040V
0.020V
4.064mA
注：顺时针旋转电位器为数字值增加，从最小值到最大值需要转18圈。 （2）增益校准 1） 输入校准程序（图5.13所示）
图5.13 输入校准程序
2）校准过程 ①运行前面程序，确保X0为ON状态； ②调节D/A GAIN电位器，直到仪表显示到相应的增益电压/电流为止，如表5.8所 示。
【实例19】有一个压力传感器，感应压力范围是0-5MPa，输出电压是0-5V。利用 这个传感器去测量某管道中的油压，当测到的压力<3.5MPa时，PLC的Y10灯亮， 表示压力低；当测到的压力为3.5-4.2MPa的范围内时，Y11灯亮，表示压力正常； 当测到的压力>4.2MPa时，Y12灯亮，表示压力过高。请写出PLC的控制程序。 （1）系统分析 在该系统中，传感器输出的模拟量通过FX0N-3A转换为数字量放在PLC中，然后通 过区间比较指令进行比较判断，控制PLC的输出，假设FX0N-3A接在PLC的0号位置。 （2）根据数值比例进行画图（图5.18所示）
模拟输入范围 偏置校准值
0~10VDC 0.040V
0~5VDC 0.020V
4~20mADC 4.064mA
②运行前面程序，确保X0为ON状态； ③调节A/D OFFSET电位器，直到数字值1读入D0为止。 注：顺时针旋转电位器为数字值增加，从最小值到最大值需要转18圈。
（2）增益校准 校准过程如下： ①选择对应的接线方法，使输入的增益电压/电流符合表5.6。
图5.7 A/D输入程序
程序解释如下：
（1）X1↓，(H00)写入BFM#17，选择输入通道 1 且复位A/D 转换； （2）(H02)写入BFM#17，保持输入通道1 的选 择且启动A/D 转换； （3）读取BFM#0，输入通道1 当前A/D 转换对 应值存储于主机单元(D01)中； （4）X2↓， (H01)写入BFM#17，选择输入通道 2 且复位A/D 转换； （5）(H03)写入BFM#17，保持输入通道2 的选 择且启动A/D 转换； （6）读取BFM#0，输入通道2 当前A/D 转换对 应值存储于主机单元(D02)中。
PLC编程的三大量：开关量、模拟量、脉冲量讲解
PLC编程的3大量：开关量、模拟量、脉冲量讲解1、 开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF（开关量只有两种状态0/1，包括开入量和开出量，反映的是状态）。
它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用。
开关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。
所以，有时也称其为顺序控制。
而顺序控制又分为手动、半自动或自动。
而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。
2、 模拟量是指一些连续变化的物理量（数字量是不连续的。
反映的是电量测量数值），如电压、电流、压力、速度、流量等。
PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的，可方便及可靠地用于开关量控制。
由于模拟量可转换成数字量，数字量只是多位的开关量，故经转换后的模拟量，PLC也完全可以可靠的进行处理控制。
由于连续的生产过程常有模拟量，所以模拟量控制有时也称过程控制。
模拟量多是非电量，而PLC只能处理数字量、电量。
所有要实现它们之间的转换要有传感器，把模拟量转换成数电量。
如果这一电量不是标准的，还要经过变送器，把非标准的电量变成标准的电信号，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。
同时还要有模拟量输入单元(A/D)，把这些标准的电信号变换成数字信号。
模拟量输出单元(D/A)，以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。
所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。
这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。
例如：PLC模拟单元的分辨率是1/32767，对应的标准电量是0—10V，所要检测的是温度值0—100℃。
那么0—32767对应0—100℃的温度值。
然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。
如果想把温度值精确到0.1℃，把327.67/10即可。
模拟量控制包括：反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。
这些都是PLC内部数字量的计算过程。
PLC控制技术及应用
远程控制
远程控制
随着工业互联网技术的发展，PLC在远程控制中的应用也越来越广泛。通过与物联网技术的结合，PLC能够实现 远程的数据采集、监控和控制。
具体应用
在智能制造中，企业可以通过远程监控系统实时了解生产线的运行状态、设备参数等信息，实现远程监控和管理。 在能源管理中，可以通过远程控制技术实现对能源设备的远程调度和优化，提高能源利用效率和管理水平。
PLC的工作原理
输入采样阶段
PLC通过扫描输入端子读取输入信号的状态，并将数据存入输入映 像寄存器中。
程序执行阶段
PLC按照从上到下的顺序逐条执行用户程序，并根据指令操作对输 入映像寄存器中的数据进行处理，输出结果到输出映像寄存器中。
输出刷新阶段
在程序执行完成后，PLC将输出映像寄存器中的数据输出到输出模块， 驱动外部设备。
PLC可通过编程实现不同的 控制功能，适应不同的控 制需求。
PLC具有自诊断功能，能快 速定位故障，方便维护。
PLC的历史与发展
早期阶段
01
20世纪60年代，PLC开始出现，主要用于替代传统的继电器控
制系统。
发展阶段
02
20世纪70年代，PLC的功能逐渐增强，开始广泛应用于工业自
动化领域。
现代阶段
PLC的编程语言
指令表（IL）
类似于汇编语言，使用助梯形图（LD）
类似于继电器控制电路图，使 用图形符号表示输入输出关系 和逻辑关系。
功能块图（FBD）
使用方框图表示功能块和连接 线，表示输入输出关系和逻辑 关系。
结构化文本（ST）
类似于高级编程语言，使用文 本描述算法和数据结构。
PLC将更加开放性，能够更好地与其他设备 和系统进行互联互通，实现更广泛的自动 化控制。
Ch12功能指令
Date: 2014-4-8
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
2．脉冲输出模块FX-1PG（FX2、FX2C用）
FX-1PG 脉冲输出模块是一种根据 FROM/TO 指令进行 与FX2、FX2C系列PLC数据交换的特殊功能模块。用一台 FX-1PG独立进行一轴定位控制，而一台PLC则最多可连 8台FX-1PG。
Date: 2014-4-8
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
3．脉冲输出单元FX-1GM（FX2、FX2C用）
FX-1GM是一种采用定位专用语言的简易高功能定 位装置。通用的具有7点输入、7点输出，还备有定位 控制编程语言。 FX-1GM 脉冲输出单元最高输出频率为 100K 波特率， 可得到足够的控制精度。
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
1．点位控制的脉冲输出单元F2-30GM
脉冲输出单元F2-30GM与步进电机或伺服电机驱 动器相接，可驱动步进电机或伺服电机实现位置控制。
Date: 2014-4-8
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
F2-30GM应用系统方框图
Date: 2014-4-8
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CH12 PLC用于模拟量和位置控制
1．角位控制开关F2-32-RM-SET
F2-32RM-SET可编程轮开关集CPU、电源、输入、输 出编程器于一体，可通过简单的键操作，替代32个凸轮 开关，进行32个输出动作，实现角位置控制。
Date: 2014-4-8
工程化反变换
工程量 0～100％ ……
CPU
软件实现
Date: 2014-4-8
PLC的用途
PLC的用途目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
1、开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑2、模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。
PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
3、运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
世界上各主要PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。
PID处理一般是运行专用的PID子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5、数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。
数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
PLC系统简介
PLC系统简介PLC系统简介PLC控制系统是一种专为工业生产设计的数字运算操作电子装置。
它采用可编程的存储器，用于内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等用户指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是工业控制的核心部分。
自20世纪60年代美国推出可编程逻辑控制器以来，PLC得到了快速发展并在世界各地得到了广泛应用。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术和网络技术的不断发展以及用户需求的提高，PLC的功能也不断完善。
今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
基本介绍PLC是一种即时系统，有别于个人电脑。
在传统的以继电器为主的电机控制系统中，每当变更设计时，整个系统几乎都要重新制作，这不仅费时又费力，而且继电器还有接点接触不良、磨损、体积大等缺点，造成成本升高、可靠性低、不易检修等问题。
为了改善这些缺点，美国DEC在1969年首次发表了可编程式控制器（Programmable Controller）。
程式控制器在发表初期被称为Programmable Logic-Controller，简称PLC。
最初的目的是取代继电器，从而执行继电器逻辑及其他计时或计数等功能的顺序控制为主，因此也称为顺序控制器。
其结构也像一部微电脑，因此也可称为微电脑可程式控制器（MCPC）。
直到1976年，XXX正式给予命名为Programmable Controller，即可程式控制器，简称PC。
由于目前个人电脑（Personal Computer）极为普遍，加上常与可程式控制器配合使用，为了区分两者，所以一般都称可程式控制器为PLC以加以分别。
目前市场上有许多种PLC控制器，不同的制造商和适用场所会有所不同，但它们通常可以根据机组复杂度分为大型、中型和小型。
一般工厂和学校通常会使用小型PLC，其中日系F系列和我国A系列PLC最受国人喜爱。
PLC的模拟量控制
PLC是一种基于微处理器的工业自动化控制装置，通过编程实现各种逻辑控制、顺序控制、定时控制 等功能。它具有结构简单、编程方便、可靠性高、抗干扰能力强等优点，广泛应用于工业自动化领域 。
PLC的基本结构和工作原理
总结词
PLC的基本结构包括输入输出接口、中央 处理单元、存储器、电源等部分，工作 原理是通过扫描输入状态，执行用户程 序，刷新输出状态来实现控制功能。
感谢您的观看
THANKS
模拟量输出模块
模拟量输出模块用于将PLC的数字信号转换为模拟信 号，以驱动执行机构或其他模拟设备。
常见的模拟量输出模块有电压输出模块、电流输出模 块和电阻输出模块等，根据需要驱动的设备选择相应
的输出模块。
模拟量输出模块具有信号驱动功能，可以提供足够的 电流或电压以驱动设备，同时具有保护功能，防止过
02
模拟量控制基础知识
模拟量的概念和特点
模拟量
在连续时间或空间中变化的物理量， 如温度、压力、速度等。
特点
连续性、非离散性、物理量之间存在 直接关系。
模拟量控制系统的组成
传感器
用于检测被控对象的物理量，并将物理量转换为电信号。
变送器
将传感器输出的电信号转换为标准信号，如4-20mA或0-10V。
PLC的编程语言和编程工具
总结词
PLC的编程语言包括指令表（IL）、梯形图（LD）、结 构化文本（ST）等，常用的编程工具有西门子的TIA Portal、三菱的GX Works等。
详细描述
PLC的编程语言有多种，其中最常用的是指令表（IL） 和梯形图（LD）。指令表是一种类似于计算机汇编语言 的文本编程语言，而梯形图则是一种图形化的编程语言， 易于理解和使用。此外，还有一些结构化文本（ST）等 编程语言可供选择。为了方便编程和调试，许多PLC厂 商都提供了各自的编程工具软件，如西门子的TIA Portal、三菱的GX Works等。这些软件提供了友好的 用户界面和丰富的功能，使得PLC的编程更加简单和高 效。
PLC编程与应用技术(第2版)花式喷泉系统的控制
电自锁，其常开触点闭合→定时器Ｔ０～Ｔ７分别进行延时，通过定 时器触点的配合，分别驱动Ｙ０００～Ｙ０１０的通断→定时器Ｔ７ 延时时间到后，其常闭触点断开，定时器Ｔ０～Ｔ７自动复位，达到 程序循环运行的目的→按下Ｘ００１停止按钮后，Ｍ０失电，其常开 触点恢复断开，系统停止运行。
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任务一 用基本逻辑指令实现花式喷泉 系统的控制
• 花式喷泉控制系统的输入／输出分配表见表５－１－１，仅作参考。
• 活动３：画ＰＬＣ系统电路原理图
• 用三菱ＦＸ２Ｎ－４８ＭＲ型可编程序控制器实现花式喷泉控制系统 的电路原理图如图５－１－２所示。
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任务一 用基本逻辑指令实现花式喷泉 系统的控制
• 特别注意： • （１）三菱ＦＸ２Ｎ系列ＰＬＣ的输入端共用１个公共端“ＣＯＭ”
阻值不符，应重新检查布线。 • ③通电观察ＰＬＣ的指示灯。经过自检，确认正确和无安全隐患后，
通电观察ＰＬＣ的ＬＥＤ指示灯并做好记录，见表５－１－６。
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任务一 用基本逻辑指令实现花式喷泉 系统的控制
PLC用来干什么0PLC六大应用
PLC的六大应用图1PLC控制系统框图1用于开关量控制开关量，即0或1，ON或OFF，或者通和断等。
PLC控制开关量是强项，控制的输入和输出点数，少的几点、几十点，多的可到几百点、几千点，甚至几万点。
由于PLC能通过总线联网，通过远程I/O自由扩展I/O点数，所实现的逻辑控制功能可以是多种多样的：组合逻辑、时序逻辑、即时、延时、计数、固定顺序逻辑、随机控制逻辑等等。
PLC的硬件结构可以根据需要的功能按需搭建，其软件控制程序是可以自由编写修改，用于控制时，非常方便灵活。
必要时可编写多套或多组程序，依需要调用。
它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。
用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。
目前，PLC第一类应用，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便可靠地用于开关量的控制。
2用于模拟量控制模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。
工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。
作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足，为此各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。
目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。
PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。
它也是I/O 单元，不过是特殊的I/O单元，PLC模拟量I/O外部是模拟量，而PLC内部进行运算的仍然是数字量数据。
A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLC；D/A单元，是把PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。
作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离、与输入输出继电器(或内部继电器)交换信息等等特点。
这里的A/D中的A，多为电流，或电压，也有温度。
D/A中的A，多为电压，或电流。
电压、电流变化范围多为0～5V，0～10V，4～20mA，有的还可处理正负值的。
PLC关于模拟量的处理
模拟量的处理1、模拟量的规范化读入模拟量输入模块的输入信号都与实际的物理量相对应，如用一个液位传感器-变送器来测量罐的液位，测量范围为0～500L，对应的输出电压为0～10V。
假设将该模拟量信号接入模拟量输入模块，对应于0～10V的电压信号，其转换值为0～27648，该数值应该进一步转换为实际物理量值（如：0～500L），这个过程称为“规范化”。
在STEP7的标准库中有可用于模拟量规范化的功能FC105，使用FC105（符号名为“SCALE”）可以将从模拟量输入模块所接收的整型值转换为以工程单位表示的介于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型值。
IN：欲转换为以工程单位表示的实型值的输入值（整数类型），可直接从模拟量输入模块接收数据；LO_LIM：以工程单位表示的下限值，实数类型；HI_LIM：以工程单位表示的上限值，实数类型；OUT：规范化后的值（物理量），实数类型；BIPOLAR：“1”表示输入值为双极性，“0”表示输入值为单极性。
示例说明，如果I0.0为“1”且M0.0为“0”，则可将地址为288的模拟量输入通道值（0～27648）转换为介于0.0和500.0之间的实型值，并写入MD104。
PIW288 为27648（01101100，00000000）MD104显示的值为500.00（注意MD104的值为实数显示）；PIW288为27036（01010001，00000000）MD显示的值为375.00；PIW288为13824（00110110，00000000）MD104显示的值为250.00；PIW288为6912（00011011，00000000）MD显示的值为125.00。
FC105的功能可用下式表示：常数K1和K2根据输入值是双极性还是单极性来设置。
假定输入整型值介于-27648与27648之间，则K1=-27648.0，K2=+27648.0；假定输入整型值介于0和27648之间，则K1=0.0，K2=+27648.0。
第7章PLC在模拟量闭环控制中的应用
1 TI
t
e(t)dt TD
0
de(t dt
)
]
M
initial
2．PID控制器的数字化 上式中的积分对应于图7-7中误差曲线e(t)与坐标轴包围的面积（图中的灰 色部分）。一般用图7-7中的矩形面积之和来近似精确积分。 在误差曲线e(t)上作一条切线，该切线与 x 轴正方向的夹角 α 的正切值tgα 即为该点处误差的一阶导数de(t)/dt。
7.2.3 PID参数整定的实验
用作者编写的子程序“被控对象”来模拟PID闭环中的被控对象（见图715），被控对象的数学模型为3个串联的惯性环节，其增益为GAIN，3个惯 性环节的时间常数分别为TIM1～TIM3。DISV是系统的扰动输入值。
主程序中T37和T38组成了方波振荡器，用 来提供周期为60s、幅值为20.0%和70.0%的方 波设定值。在主程序中调用PID向导生成的子 程序PID0_CTRL。CPU按PID向导中组态的采 样 周 期 调 用 PID 中 断 程 序 PID_EXE ， 在 PID_EXE中执行PID运算。PID_EXE占用了定 时中断0，模拟被控对象的中断程序INT_0使
用定时中断1。 设定值Setpoint_R是以百分数为单位的浮点
数。Auto_Manual（I0.0）为ON时为自动模式。
实际的PID控制程序不需要调用子程序“被控对象”，在主程序中只需要调 用子程序PID0_CTRL，其输入参数PV_I应为实际使用的AI模块的通道地址 （例如AIW0），其输出参数Output应为实际使用的AO模块的通道地址（例如 AQW0）。
6．变送器的选择 AI模块的电压输入端的输入阻抗很高，微小的干扰信号电流将在模块的输入 阻抗上产生很高的干扰电压。远程传送的模拟量电压信号的抗干扰能力很差。 电流输出型变送器具有恒流源的性质，恒流源的内阻很大。PLC的AI模块的 输入为电流时，输入阻抗较低，例如250。干扰信号在模块的输入阻抗上产生 的干扰电压很低，模拟量电流信号适用于远程传送。
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一、模拟量控制
? 模拟量输入 /输出单元 ? A/D转换、D/A转换
二、位置控制
? 脉冲输出单元 ? 运动控制模块
Date: 2019/12/26
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一、模拟量输入/输出单元
以三菱公司的F2-6A模块为例，来说明模拟量输
入输出单元模块的有关性能： F2-6A是三菱公司F1、F2系列PLC的扩展单元，
驱动 锁存
数据 总线
控制单元
控制 总线
A/D转换通常有二种方式：① 逐次比较型 ② 双积分型
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1．模拟量输入模块FX-4AD
FX-4AD为4通道12位A/D转换模块，根据外部连 接方法及PLC指令，可选择电压输入或电流输入，是 一种与F2-6A相比具有高精确度的输入模块。
COM1
X0
Y0
X1
Y1
X2
X3
COM2
X4 Y2
X5
X6
Y3
汇点式
分组式
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COM1 Y0
COM2 Y1
COM3 Y2
COM4 Y3
分隔式
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二、位置控制
◇ 位置控制是对工位的控制，可由位置控制模块实
现.PLC系统可作为整个位置控制系统中的一个控制环节， 配上伺服放大器或驱动放大器，就可以将位置控制功能 和逻辑控制、顺序控制等一揽子解决。
数模转换（D/A）模块：将计算机内部的数 字信号转化为现场仪表可以接收的标准信号 4-20mA 等。 如：12位数字量（0-4095）→ 4-20mA 2047 对应的转换结果： 12mA
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◇ A/D转换（A/D、AI）的作用
检测仪表
变送器： 温度变送器 压力变送器 流量变送器 液位变送器 成分分析仪
3、可靠性高，维护方便。
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◇ 脉ห้องสมุดไป่ตู้输出单元
1．点位控制的脉冲输出单元 F2-30GM 2．脉冲输出模块FX-1PG（FX2、FX2C用） 3．脉冲输出单元FX-1GM（FX2、FX2C用） 4．2轴定位单元FX-20GM
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0～4095
工程量 0～100％
CPU
0～1023
0～1023
……
……
……
软件实现
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4．模拟量输出模块FX-2DA
FX-2DA为2通道12位D/A转换模块，每个通道可独立 设置电压或电流输出。FX-2DA是一种与F2-6A相比具有 高精确度的输出模块。
传感器： Pt100 Cu50 热电偶 ……
现场仪表模拟信号
4～20mA 0～10mA 1～5VDC mV、Ω
……
模数转换 数字信号 端口 数字信号
工程量
(A/D、AI)
(地址)
工程化转换
CPU
0～4095
0～4095
0～100℃
0～1023
0～1023
?～??kPa
……
……
……
软件实现
硬件滤波 如：RC 滤波
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COM
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6
汇点式
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COM1 Y0 Y1
COM2 Y2 Y3
分组式
COM1 Y0
COM2 Y1
COM3 Y2
COM4 Y3
分隔式
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2．温度传感器模拟量输入模块 FX-2AD-PT
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◇ D/A转换（D/A、AO）的作用
调节阀 变频器 ……
执行器控制信号
4～20mA 0～10mA 1～5VDC 0～10VDC
……
数模转换 数字信号 (D/A、AO) 0～4095
端口 (地址)
数字信号 工程化反变换
为8位4通道输入、2通道输出的模拟量输入输出单元 模块。
F2-6A模块与F1、F2系列PLC连接示意图如下：
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◇ A/D转换、D/A转换
模数转换（A/D）模块：将现场仪表输出的 （标准）模拟量信号0-10mA、4-20mA、1-5VDC等转 化为计算机可以处理的数字信号
软件滤波 如：中值滤波
软件RC 滤波 ……
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A/D组成：
一般是由多路转换开关、前置放大器、采样保持 器、ADC（Analog to Digital Converter ）等组成
输入信号1
多路 转换
输入信号n
前置放大 采样保持 内、外
补偿
ADC
光电 隔离
数据
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1．点位控制的脉冲输出单元F2-30GM
脉冲输出单元F2-30GM与步进电机或伺服电机驱 动器相接，可驱动步进电机或伺服电机实现位置控制。
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F2-30GM应用系统方框图
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2．脉冲输出模块FX-1PG（FX2、FX2C用）
FX-1PG脉冲输出模块是一种根据 FROM/TO指令进行 与FX2、FX2C系列PLC数据交换的特殊功能模块。用一台 FX-1PG独立进行一轴定位控制，而一台 PLC则最多可连 8台FX-1PG。
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3．脉冲输出单元FX-1GM（FX2、FX2C用）
FX-1GM是一种采用定位专用语言的简易高功能定 位装置。通用的具有7点输入、7点输出，还备有定位 控制编程语言。
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◇ 利用PLC模块实现位置控制的优点：
1、在实现位置控制的时候，可充分利用 PLC系统的 硬件和软件资源。更便于在柔性制造系统（ FMS）、计 算机集成制造系统（ CIMS）或工厂自动化（ FA）系统中 大量应用位置控制。
2、用户可根据自身要求灵活配置系统，既降低成本， 又能因地制宜。
FX-2AD-PT是2通道温度传感器输入12位A/D转换 模块，这是一种内附温度传感器前置放大器的模拟电 压量输入模块，它可以直接与三线的铂电阻 PT-100直 接连接。
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3．热电偶温度传感器模拟量输入模块 FX-4AD-TC
FX-4AD-TC是4通道热电偶温度传感器模拟量输入 模块。