第1章 plc基礎(chǔ)知識(shí)

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1、 1.1 PLC概述 1.2 PLC系統(tǒng)與繼電器系統(tǒng)比較 1.3 PLC組成 1.4 PLC工作原理 1.5 PLC特點(diǎn)與分類 1.6 PLC的發(fā)展趨勢(shì) 1.7 PLC的技術(shù)指標(biāo)可編程序控制器（可編程序控制器（Programmble Controller）簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PC或或PLC PLC是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為的，并逐漸發(fā)展成為“以微處理器以微處理器”為核心，將自動(dòng)化技術(shù)為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。 國(guó)際電工委員會(huì)（國(guó)際電工

2、委員會(huì)（IEC）于于1987年頒布了可編程控制器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：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： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，?？删幊炭刂破魇且环N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)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(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。

3、可編程控制器及其有關(guān)，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)其功能的原則設(shè)計(jì)”。 1969年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（年由美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽根據(jù)美國(guó)通用汽車公司（車公司（GM）的要求研制成功。的要求研制成功。 ： 1968年美國(guó)通用汽車公司（年美國(guó)通用汽車公司（GM），），為了適應(yīng)汽車型為了適應(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、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

4、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。本，縮短周期。附：附：GM十大要求通用汽車公司（通用汽車公司（GM）對(duì)）對(duì)PLC的十大要求：的十大要求：（1）編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序）編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序（2）維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)）維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)（3）可靠性高于繼電器控制柜）可靠性高于繼電器控制柜（4）體積小于繼電器控制柜）體積小于繼電器控制柜（5）成本可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)）成本可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)（6）可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)）可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)（7）可

5、直接使用）可直接使用115V交流輸入電壓交流輸入電壓（8）輸出采用）輸出采用115V交流電壓，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等負(fù)載交流電壓，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等負(fù)載（9）通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便）通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便（10）能存儲(chǔ)程序，存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到）能存儲(chǔ)程序，存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到4KB返回 ：吸取繼電器和計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)吸取繼電器和計(jì)算機(jī)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，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，但但簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜；簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜；

6、計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好。： 僅有邏輯運(yùn)算、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）： 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 ：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

7、。 PLC由于性價(jià)比高、高可靠性的特點(diǎn)，由于性價(jià)比高、高可靠性的特點(diǎn)，已成為自動(dòng)化已成為自動(dòng)化工程的核心設(shè)備。工程的核心設(shè)備。 PLC成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。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（成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)、機(jī)器人、器人、CAD/CAM）之一。之一。1969年，美國(guó)數(shù)字公司（年，美國(guó)數(shù)字公司（DEC）根據(jù)十項(xiàng)要求研制出世界）根據(jù)十項(xiàng)要求研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器上第一臺(tái)可編程序控制器PDP-14，并在，并在GM公司自動(dòng)裝配線公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。

8、上試用，獲得成功。1971年，日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出日本年，日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出日本第一臺(tái)可編程序控制器第一臺(tái)可編程序控制器DSC-8。1973年，西歐國(guó)家也研制出他們的第一臺(tái)可編程序控制器。年，西歐國(guó)家也研制出他們的第一臺(tái)可編程序控制器。我國(guó)從我國(guó)從1974年也開始研制，年也開始研制，1977年開始工業(yè)應(yīng)用。年開始工業(yè)應(yīng)用。（遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門A-B公司等） 全世界全世界PLC生產(chǎn)廠家約有生產(chǎn)廠家約有200家家,生產(chǎn)生產(chǎn)300多個(gè)品種多個(gè)品種,主要集中在美國(guó)、主要集中在美國(guó)、德國(guó)和日本。德國(guó)和日本。(1)美國(guó)的美國(guó)的

9、PLC A-B（ALLEN-BRADLRY）公司：）公司：SLC-500系列、系列、PLC-5系列、系列、PLC-5/250系列系列 GE（通用）公司：（通用）公司：GE-1、GE-1/J、GE-1P、GE-、GE-等。等。(2)德國(guó)的德國(guó)的PLC 西門子公司：西門子公司：S7-200、S7-300、S7-400系列系列PLC。(3)日本的日本的PLC 松下電工：松下電工：FP0、FP1、FP2、FP3 立石電機(jī)公司立石電機(jī)公司(歐姆龍歐姆龍)：C20、C120、C500、C1000H等。等。 三菱公司：三菱公司：F1、F2、FX0、FX2、A系列等。系列等。(4)無錫華光的無錫華光的PLC：

10、SH、SU、SG系列。系列。 目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 從PLC應(yīng)用類型看，大致可歸納為以下幾個(gè)方面：n開關(guān)量邏輯控制n運(yùn)動(dòng)控制 n過程控制（PID閉環(huán)控制 ）n數(shù)據(jù)處理 n通信聯(lián)網(wǎng)n開關(guān)量邏輯控制 沖壓機(jī)械、包裝機(jī)械的控制，化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制，冶金系統(tǒng)的高爐上料系統(tǒng)的控制，各種生產(chǎn)線的控制。n運(yùn)動(dòng)控制 PLC使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單軸/雙軸/3軸位置控制，使運(yùn)動(dòng)控制和順序控制功能有機(jī)的結(jié)合

11、在一起。如金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)器人、電梯等。n過程控制（PID閉環(huán)控制） n 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。n PLC通過模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量實(shí)行閉環(huán)PID（比例積分微分）控制。n 現(xiàn)代的大中型PLC一般都有PID閉環(huán)控制功能，廣泛應(yīng)用于塑料擠壓成形機(jī)、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備。n數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括四則運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算以及求反、循環(huán)、移位、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系

12、統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)。n通信聯(lián)網(wǎng) PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC與其它智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其它智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。 n 例：三相異步電動(dòng)機(jī)的啟停控制輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 n 三相異步電動(dòng)機(jī)的PLC控制系統(tǒng)控制方法上：控制方法上： 控制速度上：控制速度上： 定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上：定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上： 可靠性和可維護(hù)性上：可靠性和可維護(hù)性上： PLC的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似： 是一種是一種特殊計(jì)算機(jī)。特殊計(jì)算機(jī)。 PLC的基

13、本組成包括的基本組成包括兩部分兩部分CPU模塊（模塊（CPU和存儲(chǔ)器）、輸入和存儲(chǔ)器）、輸入/輸出模塊、輸出模塊、 電源、編程器和通信接口等電源、編程器和通信接口等系統(tǒng)程序和用戶程序系統(tǒng)程序和用戶程序編程編程器器寫入器寫入器寫入器電電 源源輸入單元輸入單元輸出單元輸出單元CPU通信接口通信接口擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 PLC中常采用的中常采用的CPU有三類：有三類： 1) （如80286、80386、80486、Pentium 系列等） 2) （如Z80、8031、8051、8086等） 3) (如AMD2900) 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

14、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） PLC中中CPU的作用：的作用： 它不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。 ： 1）RAM 隨機(jī)存儲(chǔ)器。可讀可寫，斷電不保存，讀寫速度快，價(jià)格低，改寫方便，不穩(wěn)定。一般為RAM配備一個(gè)鋰電池，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。 2）ROM 只讀存儲(chǔ)器?？勺x不可寫，斷電保存。 3）EPROM 可紫外線擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器。可讀可寫，斷電保存，讀寫速度慢，改寫不方便，但穩(wěn)定。用紫外線照射芯片上的透鏡窗口，可以擦除已寫入的內(nèi)容，再寫入新內(nèi)容。 4）EEPROM 可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器。與EPROM區(qū)別在于用

15、高電壓就可擦除，改寫方便，但價(jià)格比ROM和EPROM都貴。用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。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、EPROM或EEPROM中，用戶不能訪問和修改。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，它和PLC控制對(duì)象的要求有關(guān)。 為了便于讀出、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。為了防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，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

16、接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。傳遞信號(hào)：傳遞信號(hào)：輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào)；輸出模塊將處理結(jié)果送給被控對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。電平轉(zhuǎn)換功能電平轉(zhuǎn)換功能： PLC內(nèi)部CPU模塊的工作電壓一般是5V，而外部輸入輸出信號(hào)電壓一般較高，如直流24V和交流220V。 光電隔離功能光電隔離功能：用光電耦合器、光電可控硅、小型繼電器等器件來隔離外部輸入電路和負(fù)載。簡(jiǎn)稱I / O 模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)與CPU模塊的橋梁。 ： 開關(guān)量輸入/輸出接口 1)常用：直流輸入接口、交流輸入接口、 交/直流輸入接口 2)常用：繼電器輸出接口響應(yīng)速度慢、動(dòng)作頻率低，可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載 晶體管輸出接口響應(yīng)速度快、動(dòng)

17、作頻率高，只能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載晶閘管輸出接口：響應(yīng)速度快、動(dòng)作頻率高，只能用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載模擬量輸入/輸出接口 ：是指PLC的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的總和。 I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一 當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過PLC的I/O擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展 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 P L C 連接，組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(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、

18、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（是用于連接護(hù)展單元的接口）。 當(dāng)PLC基本單元I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí)，可通過擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展單元以增加系統(tǒng)的增加系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù) 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。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

19、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。 簡(jiǎn)易編程器 智能編程器 （圖形編程器） （計(jì)算機(jī)輔助編程）:是用來將用戶程序固化到EPROM存儲(chǔ)器中的一種PLC外部設(shè)備。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用EPROM寫入器將PLC內(nèi)RAM保存的程序保存到EPROM中。PLC的工作方式是的工作方式是 例如：用戶程序的執(zhí)行（例如：用戶程序的執(zhí)行（用戶程序的掃描工作過程）用戶程序的掃描工作過程） u輸入采樣階段輸入采樣階段 作用是收集被控設(shè)備的信息或操作命令，由外部作用是收集被控設(shè)備的信息或操作命令，由外部輸入電路、輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。輸入繼電器由接輸入接線

20、端子和輸入繼電器組成。輸入繼電器由接到輸入端口的外部信號(hào)來驅(qū)動(dòng)。到輸入端口的外部信號(hào)來驅(qū)動(dòng)。u程序執(zhí)行階段程序執(zhí)行階段 按照程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對(duì)輸入信號(hào)和輸出信按照程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)算、處理和判斷，得出相應(yīng)的輸出。號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)算、處理和判斷，得出相應(yīng)的輸出。u輸出刷新階段輸出刷新階段 是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載用的，由輸出繼電器的外部常開是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載用的，由輸出繼電器的外部常開觸點(diǎn)、輸出接線端子和外部電路組成。觸點(diǎn)、輸出接線端子和外部電路組成。 集中采樣：集中采樣： 在一個(gè)掃描周期中，對(duì)輸入狀態(tài)的采樣只在輸入處理階段在一個(gè)掃描周期中，對(duì)輸入狀態(tài)的采樣只在輸入處理階段

21、進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)行。當(dāng)PLC進(jìn)入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一進(jìn)入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。個(gè)掃描周期的輸入處理階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。集中輸出：集中輸出： 在用戶程序中如果對(duì)輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有效。在用戶程序中如果對(duì)輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有效。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從輸出映在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從輸出映像像寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。在其它階段里輸出狀寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映像寄存器中。態(tài)一直保存在輸出映像寄

22、存器中。PLC工作時(shí)大多數(shù)時(shí)間與外部輸入/輸出設(shè)備隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。 輸入輸出滯后時(shí)間輸入輸出滯后時(shí)間 又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻，至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)刻，至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。間間隔。它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。對(duì)一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。對(duì)一般的工業(yè)控制，這種滯后是完

23、全允許的。 對(duì)于小型對(duì)于小型PLC:PLC: I/O點(diǎn)數(shù)較少、用戶程序較短點(diǎn)數(shù)較少、用戶程序較短 一般采用一般采用的工作方式的工作方式 對(duì)于大中型對(duì)于大中型PLC:PLC: I/O點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，用戶點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，用戶程序較長(zhǎng)，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度程序較長(zhǎng)，為提高系統(tǒng)響應(yīng)速度采用采用或以以及采用智能及采用智能I/O接口等多種方式接口等多種方式 。 PLC一般可從其一般可從其I/O點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和功能三方面進(jìn)行分類：和功能三方面進(jìn)行分類： 根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，PLC分為小型、中型和大型三類。1） I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下點(diǎn)以下的為小型PLC （其中I/O點(diǎn)數(shù)小于64

24、點(diǎn)的為超小型或微型PLC）2） I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以上、點(diǎn)以上、2048點(diǎn)以下點(diǎn)以下的為中型PLC3） I/O點(diǎn)數(shù)為2048以上以上的為大型PLC （其中I/O點(diǎn)數(shù)超過8192點(diǎn)的為超大型PLC）這個(gè)分類界限不是固定不變的，它隨PLC的發(fā)展而變化。 根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式、模塊式和疊裝式PLC。 將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。（小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。） 模塊式模塊式PLC 將PLC各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊以及各種功能模塊。 模塊插在模塊插座上，模塊插座焊

25、在框架中的總線連接板上，各框架之間用I/O擴(kuò)展電纜相連。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。 疊裝式PLC是由基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊通過扁平電纜連接而成。 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。 具有低檔PLC功能外，具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能。 具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)運(yùn)算、制表及表格傳送等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)

26、模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，主要是因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。 硬件方面硬件方面：I/O接口采用采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源的影響；對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對(duì)CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對(duì)有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。 軟件方面軟件方面：采用掃描工作方式，減少了外界的干擾；設(shè)有故障檢測(cè)和自診斷程序，能對(duì)系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和判斷；當(dāng)由干擾引起故障時(shí)

27、，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。 目前，各種PLC都采用梯形圖語言為第一編程語言，梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活。 同時(shí)，PLC編程器的操作和使用也很簡(jiǎn)單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。 許多PLC還針對(duì)具體問題，設(shè)計(jì)了各種專用編程指令及編程方法，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了編程。 現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信

28、聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。 同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。 由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。 PLC的用戶程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。 在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很??；而且PLC具很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備 為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目

29、前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。 模擬量控制方面出現(xiàn)了模糊控制、自適應(yīng)和參數(shù)自整定控制。在人機(jī)接口方面，出現(xiàn)了面象對(duì)象的組態(tài)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)和管理工具軟件。 在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。 當(dāng)前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展。 現(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。 小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場(chǎng)需要已開發(fā)了各種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PL

30、C，最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為816點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要，如三菱公司系列PLC、西門子公司的LOGO系列PLC。 為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊，既擴(kuò)展了PLC功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了PLC應(yīng)用范圍。 加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)與通信的能力，是PLC技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類： PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段； PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。 為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，PLC生產(chǎn)廠家之間也

31、在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。 前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理； 而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性 與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，PLC的硬件、軟件體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。 在硬件方面，各廠家的CPU模塊和I/O模塊互不通用，各公司的總線、通信網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議一般也是專用的。編程語言雖然多用梯形圖，但具體的指令系

32、統(tǒng)和表達(dá)方式并不一致，因此各公司的PLC互不兼容。 為了解決這一問題，1994年5月國(guó)際電工委員會(huì)IEC公布了PLC的編程語言標(biāo)準(zhǔn)IEC1131-3。 標(biāo)準(zhǔn)中共有5種編程語言：順序功能圖、梯形圖、功能塊圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本。 幾乎所有的可編程控制器廠家都表示在將來完全支持IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)，但是不同廠家的產(chǎn)品之間的程序轉(zhuǎn)換仍有一個(gè)過程。 1994年5月國(guó)際電工委員會(huì)IEC公布了PLC的編程語言標(biāo)準(zhǔn)IEC1131-3。 (1) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）(2) 梯形圖（LD） (3) 指令表（IL）LD X0OR Y0ANI X1OUT Y0(4) 功能塊圖（FBD）(5) 結(jié)構(gòu)文本（ST）(1)

33、 輸入輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，即輸出點(diǎn)數(shù)，即I/O總點(diǎn)數(shù)總點(diǎn)數(shù) 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是PLC外部輸入、輸出端子數(shù)，是PLC的最重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。(2) 用戶程序存儲(chǔ)容量用戶程序存儲(chǔ)容量 用戶程序存儲(chǔ)容量是以存放用戶程序的多少來衡量的，通常以字為單位表示，對(duì)于一般的邏輯操作指令，每條指令占1個(gè)字，定時(shí)/計(jì)數(shù)指令每條占2個(gè)字；有些PLC是以編程的步數(shù)來表示用戶程序存儲(chǔ)容量的，一條指令包含若干步，一步占用一個(gè)地址單元，一個(gè)地址單元為兩個(gè)字節(jié)。(3) 掃描速度掃描速度 掃描速度是指掃描1K字用戶程序所需的時(shí)間，通常以ms/K字為單位表示。有些PLC以執(zhí)行1000步指令所需時(shí)間來衡量，單位為ms/K步或s/步。(4

34、)指令種類指令種類 指令種類是衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的重要技術(shù)指標(biāo)，PLC具有的指令種類越多，說明其軟件功能越強(qiáng)。(5)內(nèi)部寄存器的配置及容量?jī)?nèi)部寄存器的配置及容量 PLC內(nèi)部寄存器是用來存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果、定時(shí)計(jì)數(shù)等數(shù)據(jù)，其數(shù)量的多少、容量的大小，直接關(guān)系到用戶編程的靈活方便與否。(6)特殊功能特殊功能 PLC除了基本功能外，還有很多特殊功能，例如自診斷功能、高速計(jì)數(shù)功能，聯(lián)網(wǎng)通信功能等等。特殊功能越多，PLC 配置越靈活，適應(yīng)性越強(qiáng)。1. 在一個(gè)掃描周期中在一個(gè)掃描周期中,如果在程序執(zhí)行期間輸入狀態(tài)如果在程序執(zhí)行期間輸入狀態(tài)發(fā)生變化發(fā)生變化,輸入映像寄存器的狀態(tài)是否也隨之變化輸入映像寄存器的狀態(tài)是否也隨之變化?為什么為什么?2. PLC為什么會(huì)產(chǎn)生輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象為什么會(huì)產(chǎn)生輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象?如何提高如何提高I/O響應(yīng)的速度響應(yīng)的速度?