PLC基本知识简介

用户程序执行操作
1）执行用户程序——每一扫描周期都按顺序从用 户的第一条指令开始，逐条的解释和执行（遇到跳 转指令除外），直到执行到END指令才结束本次 扫描。 2）监视用户程序——PLC有监视定时器（看门 狗），每次执行程序前复位WDT并计时，正常时 执行一次用户程序所需时间不会超过某一值，若扫 描失控或进入死循环，WDT报警并使程序重新开 始执行。不可恢复确定性故障，则停止程序执行等 待处理。
典型产品：
罗克韦尔(A-B公司)，SLC、MicroLogix、Control Logix等； 西门子公司，SIMATIC S7-400/300/200系列； GE -Fanuc公司，9030 9070； 三菱， FR-FX2N FR-A FR-Q； 欧姆龙、富士、松下，日立等。
PLC的定义
现代工业控制三大支柱之首（PLC、机器人、CAD/CAM） 。具有逻辑控制、顺序控制和模拟量输入/输出、定位控制、 旋转角度检测、高速计数、数据处理、联网通讯等综合性功 能。 IEC定义：可编程控制器是一种把数字运算和控制操作为一体 的电子控制系统，专为在工业环境下应用设计，它采用可编 程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑控制、顺序控 制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式输入/ 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 关的外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，并 易于扩充功能的原则设计。
PLC发展方向及分类
• 一是向大型化、通用化发展，以实现现代工业控制要求 • 二是向小型化、微型化、专用化发展，适应产品更新换代 及控制要求 • 三是体积小更高速，与其他控制产品结合，结合PC，采 用windows平台等
按结构形式分： • 整体式，西门子S7-200，三菱FX2N等 • 模块式（积木式），西门子S7-300/400，三菱A系列/Q系 列，GE-9030等
友情提示
1：PLC功能强大，在机械工业中对开关量逻辑控 制应用最为广泛； 2：PLC系列多，分类方式也有多种，各个厂家的 型号不同，编号也不同，以西门子和三菱应用较多 3：各种PLC原理相同，编程及应用接近 4：PLC技术参数是选型的基本依据，一定注意； 5：哪些PLC可以是否可以佩带模块要查阅资料 6：国产PLC不建议选用
PLC的I/O模块
I/O接口是 PLC 与外界连接的接口。主要连接的设 备有以下类型： • DI（按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、 接近开关、光电开关、数字拨码开关等开关量） • DO（继电器，晶体管等） • AI（变送器，电位器，测速电机等） • AO（电机，脉冲等） 开关量输入输出接线方式有汇点式、分组式和分隔 式三种。
PLC的存储器
1）系统程序存储器：用于存放系统程序，这些程 序在PLC出厂前就已经 固化到只读存储器ROM中。 第一部分为系统管理程序；第二部分为 用户指令 解释程序；第三部分为标准程序模块与系统调用程 序。 2）用户程序存储器：用于存储PLC用户的应用程 序，在调试阶段，用户程序存放在读写存储器 RAM中，可由备用电池保存 1～3年。 3）工作数据存储器 ：用来存储工作数据，即用户 程序中使用的 ON/OFF 状态、数值数据等。
PLC的编程维护
• 通讯电缆：每个厂家的通讯电缆都不同， 一般通过厂家购买，不推荐使用匹配电 缆 • 维护接口：RS-232/485，USB，网络等 • 编程及维护软件： 西门子 STEP 7 GE -Fanuc Verspro 三菱 GX developer
PLC组建方案
• 集中式： 通过通讯电缆连接主底板及扩展板，集中组屏。 方便查找问题及处理故障。适用于中小型系统 • 分布式 通讯单元通过现场总线连接不同的模块及单元， 每个单元都具备独立的采集控制功能，分散在不同 的控制柜内。适用于分布范围广的场合或者危险区 域等
PLC的编程语言
IEC公布的可编程控制器标准IEC-61131-3为PLC 语言标准，可分为： 指令表 (STL) 梯形图 (LAD) 函数块图(FBD) 结构化文本(S7-SCL) 顺序功能图表 (S7-GRAPH)
编程方式分为在线方式和离线编程方式。
LD编程元件的分类
• • • • • • • 输入继电器、 输出继电器、 辅助继电器、 状态继电器、 定时器、 计数器、 数据寄存器和指针
PLC采用循环扫描方式，用户程序按 顺序存放，CPU从第一条指令开始执 行直到结束符号后返回第一条指令， 如此循环。即在系统软件控制下，顺 序扫描各输入点状态，按用户程序进 行运算处理，然后顺序向输出点发出 相应控制信号。而微机采用的是等待 命令方式。
扫描过程
1）每次扫描首先执行自诊断程序——检查I/O部分，存储器、 CPU等，发现异常停机显示告警； 2）PLC检测是否与编程器、计算机等的通信请求——如果有 则相应处理，如接受编程器程序、命令、数据，并把状态、 数据、出错信息送给编程器或计算机显示； 3）PLC对各输入端进行扫描——将输入端的状态送到输入状 态寄存器； 4）CPU将指令逐条调出并执行—— 5）输出 完成上述五个阶段的过程称为一个扫描周期，是PLC的重要 指标。T=(读入一点时间×输入点数)＋(运算速度×程序部数) ＋(输出一点时间×输出点数)＋自诊断时间
编程语言
梯形图，指令表
梯形图，流程图， 梯形图，流程图， 指令表 指令表，图标语 言，高级语言
PLC性能参数
• 输入/输出点数 • 内部继电器种类和点数：含辅助继电器、特殊继电器、定 时器、计数器、位移寄存器等 • 用户程序存储器容量：用K表示 • 扫描时间：解读用户程序事件，一般以1K来估算。（一 步即16位，用户程序存储器容量大小，关系到用户程序的 步长） • 编程语言和指令功能：常用四种语言，指令有差别，功能 接近。指令条数和功能是衡量PLC软件功能强弱的主要技 术指标 • 工作环境：适应工业环境 • 可扩展性：能扩展的模拟量，通讯，温控，伺服控制等
PLC按容量及功能分类
性 能
I/O点 存储器容量 CPU 扫描速度 辅助继电器 定时器及计数器 特殊功能模块 主要用途 <256 <2KB
小 型
中 型
256~2048 2KB~64KB
大 型
>2048 >64KB
单个8位微处理器 双CPU，16位/32 多CPU，32位字 位位处理器 及浮点处理器 10-60ms/千步 8~256 8~64 少 逻辑运算、定时、 计数、简单算术 运算、比较，数 制转换 10-60ms/千步 256`2048 64~256 有 逻辑运算、定时、 计数、寄存器和 触发器功能、算 术运算、比较， 数制转换，函数， 中断等 1-5ms/千步 2048~8192 256~1024 有 逻辑运算、定时、 计数、寄存器和 触发器功能、算 术运算、函数， PID、过程监控、 文件处理
PLC基本结构
• 构成---结构和原理与微机相似。硬件包含中央 处理器、存储器、各种输入输出接口、编程器、 电源。
CPU
1）作用：是PLC的核心。是运算、控制中心，用于逻辑运算、 算术传输，并对全机进行控制。 2）构成：微处理器可采用单CPU、双CPU、多CPU，用8位、 3；用2位芯片，如Z80A、8086,80286等芯片。其性能代表 信号处理能力与速度。 3）CPU功能：接受并存储从编程器来的用户程序与数据， 或计算机的梯形图信息，并存入指令寄存器；用扫描方式接 受现场输入的状态和数据，存入输入状态寄存器或数据寄存 器；显示自诊断、电源、内部工作状态和编程的语法错误； PLC运行时，逐条读取程序，执行指令，发出控制信号，启 闭控制电路，执行数据存取、传送、组合、比较、转换、逻 辑算术等运算；根据运算结果，更新状态和数据，实现输出 控制、数据通信等功能;CPU接受I/O送来的中断请求，进行 中断处理，再返回主程序，顺序执行。
PLC的特点
• 适应工业现场恶劣环境——可靠性高、模块结构、抗干扰、 自检、自诊断、连锁、互锁等 • 适应强，应用灵活——模块积木结构、可组合和扩展，满 足各种规模、功能的控制系统。 • PLC编程方便相对易学——梯形图、语句表、高级语言编 程 • PLC使用方便——输入、输出可与AC220V、DC24V相连， 有较强带负载能力 • 具有各种接口外设，适应性广，功能完善——系列化模块 和标准接口 • PLC体积小、重量轻、便于安装——标准导轨
PLC简述 简述
by grrxwy 2011年12月
PLC的发展
• 第一代可编程序控制器，Programmable Controller(PC)。 美国数字公司 1969年 • 可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller(PLC)， A-B公司 上世纪80年代 目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品
PLC的电源及其他
• 专门的电源模块，接口信号AC220V、DC24V, 采用开关式电源 • 电池做停电的程序信息保护电源，需要定期更 换 • CPU的工作电压为12V或5V • 可以采用双电源模式或者通过外部逆变器进行 电源输入 • 电源的连接需要遵照不同供应商产品的规格和 说明
PLC的工作方式
PLC的选型
(一)分析被控对象并提出控制要求 一 分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对 象机、电、液、气之间的配合，提出被控对象对PLC控制系 统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 (二)如何确定 的输入 输出设备 如何确定plc的输入 二 如何确定 的输入/输出设备 根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备(如 ：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备( 如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等)，从而确 定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。 并 且在容量上做冗余配置。 (三)如何选择 如何选择PLC 三 如何选择 PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的 选择
PLC的自检
在每次扫描程序前都要对PLC及系统 做一次自检，异常则error显示灯亮。 一般故障仅报警而不停机，严重故障 则停止程序运行。
数据输入/输出操作
1）数据输入/输出操作即I/O口刷新 2）将输出寄存器称为软继电器 3）输入操作实际上是输入采样信号，即刷新输入 状态寄存器；输出操作时送出处理后的结果，是按 输出状态寄存器的内容刷新输出电路。 4）信号的滞后现象——在本次I/O刷新之后，输入 量才有变化，则本次扫描期间PLC输出保持不变， 只有下一次扫描期间输出对输入产生相应。PLC根 据用户程序对当前输入状态进行处理，其结果放在 映像存储器中，在程序执行结束时，PLC才将输出 状态寄存器的内容输出到端子上，刷新后的输出状 态要保持到下次刷新位置。
PLC的编程器
编程器是PLC最重要的外围设备。编程器的作用是 输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行 过程。编程器一般有以下类型： • 简易编程器体积小，使用方便，适合小型PLC， 缺点是需联机编程； • 图形编程器是指带有显示屏的编程器，可用指 令语句编程，也可用梯形图编程，可联机编程 也可脱机编程， 操作方便，功能强大，还可与 打印机、绘图仪等设备相连，适用于大型PLC。 • 计算机辅助编程：由于计算机的参与，用PLC编 程软件编程的 工作效率和编程量远非前两种编 程器可比，因此，越来越多的用户更愿意采用 这种编程方式。
响应Biblioteka Baidu设的请求命令
PLC每扫描周期内执行完用户程序，如遇外设命令 的请求操作就执行。操作完结束本次扫描周期，开 始下次扫描周期
提醒
1.PLC循环扫描方式执行操作，输入/输出信号在逻 辑关系上存在原理上的滞后现象，扫描周期越长， 滞后越严重； 2.对变化慢的控制过程，可认为输出信号是即时的； 对控制要求严格、响应速度要求快的系统，就必须 考虑滞后现象所引起的响应延迟等不良影响。 3.可以采用分时、分批的程序设计方法减少滞后。 4.编程器在程序正常执行时，和PLC是断开的；计 算机可以在程序正常执行时连接PLC 5.输入对输入的功能滞后，极限情况为两个扫描周 期。