分布式控制系统：第3章PLC (2).ppt

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1、分布式控制系统分布式控制系统 宋宋 宇宇 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 工业生产中大量应用顺序控制，均已可编工业生产中大量应用顺序控制，均已可编 程控制器程控制器PLCPLC作为核心。作为核心。 n n 顺序控制：按照一定的逻辑关系，对各生顺序控制：按照一定的逻辑关系，对各生 产阶段进行信息处理与控制。产阶段进行信息处理与控制。 传送带生产线控制 灌装及包装机械 木材加工 电梯控制 空调控制 纺织机械 印刷机械 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 3.12 PLC3.12 PLC简介简介 nPLC:可编程序控制器Programmable Logic Con

2、troller n可编程序控制器的历史 60年代 继电接触控制系统 优点：简单 易懂 价格便宜 n缺点：硬设备多 接线复杂 改变设计困难。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 3.12 PLC3.12 PLC简介简介 定义：定义： n n 国际电工委员会（国际电工委员会（ IECIEC）于）于 19821982年年1111月和月和 19851985年年1 1月月 对可编程序控制器作了如下的定义：对可编程序控制器作了如下的定义：“ “可编程序控制器可编程序控制器 是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下 应用而设计。它采用可编程

3、序的存储器，用来在其内应用而设计。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 运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输 出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制 器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一 个整体，易于扩充功能的原则而设计个整体，易于扩充功能的原则而设计” ”。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 3.12 PLC3.12 P

4、LC简介简介 PLCPLC的历史的历史 19681968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（ GMGM），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出），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 型的工业控制装置型的工业控制装置 以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的 PLCPLC。 7070年代中期，年代中期，PLCPLC进入了实用化阶段。进入了实用化阶段。 7070年代末和年代末和 8080年代初，年代初，PLCPLC进入了成熟阶段

5、进入了成熟阶段。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 3.12 PLC3.12 PLC简介简介 美国美国PLCPLC发展得最快：发展得最快： 19841984年有年有4848家，生产家，生产150150多种多种PLCPLC； 19871987年有年有6363家，生产家，生产243243种种PLCPLC； 19961996年有年有7070余家，生产近余家，生产近300300种种PLCPLC。 著名厂家有著名厂家有A AB B（AllenAllenBradleyBradley）艾伦一布拉德利公）艾伦一布拉德利公 司，司，MODICONMODICON莫迪康公司，莫迪康公司，GEGEF

6、ANUCFANUC公司，公司，TITI （Texas InstrumentTexas Instrument）德州仪器公司，）德州仪器公司，WESTHOUSE WESTHOUSE ElectricElectric西屋电气公司，西屋电气公司， IPMIPM（International Parallel International Parallel MachinesMachines）国际并行机器公司等。）国际并行机器公司等。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 3.12 PLC3.12 PLC简介简介 欧洲欧洲PLCPLC的厂家有的厂家有6060余家余家: : 西门子（西门子（Sie

7、mensSiemens）于）于19731973年研制出第一台年研制出第一台 PLCPLC。 金钟默勒金钟默勒 AEGAEG， 法国的施耐德法国的施耐德 瑞士的瑞士的SelectronSelectron公司等。公司等。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 3.12 PLC3.12 PLC简介简介 19711971年，日本从美国引进年，日本从美国引进PLCPLC技术，由日立公司研技术，由日立公司研 制成功日本第一台制成功日本第一台PLCPLC。 日本生产日本生产PLCPLC的厂家有的厂家有4040余家：余家： 三菱电机三菱电机(MITSUBISHI)(MITSUBISHI) 欧姆龙

8、欧姆龙(OMRON)(OMRON) 富士电机（富士电机（Fuji ElectricFuji Electric） 东芝（东芝（TOSHIBATOSHIBA）, , 光洋（光洋（KOYO),KOYO),松下电工（松下电工（MEWMEW） 和泉（和泉（IDECIDEC）, ,夏普夏普(SHARP(SHARP） 安川等公司。安川等公司。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 3.12 PLC3.12 PLC简介简介 我国在我国在 7070年代末和年代末和 8080年代初开始引进年代初开始引进PLCPLC。我国早期。我国早期 独立研制独立研制PLCPLC的单位有：的单位有： 北京机械工业自

9、动化研究所，北京机械工业自动化研究所， 上海工业自动化仪表研究所，上海工业自动化仪表研究所， 大连组合机床研究所，大连组合机床研究所， 成都机床电器研究所，成都机床电器研究所， 中科院北京计算机所及自动化所，中科院北京计算机所及自动化所， 长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司，长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司， 上海自力电子设备厂上海自力电子设备厂 等单位。等单位。 以上诸单位都没有形成规模化生产。以上诸单位都没有形成规模化生产。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 3.12 PLC3.12 PLC简介简介 辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产辽宁无线电二厂引进

10、德国西门子技术生产 PLCPLC； 无锡电器和日本光洋合资生产的无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC;PLC; 中美合资的厦门中美合资的厦门 A AB B公司生产的公司生产的PLCPLC； 上海香岛机电公司引进技术生产的上海香岛机电公司引进技术生产的PLC;PLC; 上海上海OMRONOMRON公司公司; ; 西安西安SiemensSiemens公司等。公司等。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 PLCPLC的发展趋势的发展趋势 1 1）向高速度、大存储容量方向发展）向高速度、大存储容量方向发展 （CPUCPU处理速度处理速度nSnS级；内存级；内存2M2M字节）字节） 2 2）向多

11、品种方向发展和提高可靠性）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型）（超大型和超小型） 3 3）产品更加规范化、标准化）产品更加规范化、标准化 （硬件、软件兼容的（硬件、软件兼容的PLCPLC） 4 4）分散型、智能型、与现场总线兼容的）分散型、智能型、与现场总线兼容的I I0 0 5 5）加强联网和通信的能力）加强联网和通信的能力 6 6）控制的开放和模块化的体系结构）控制的开放和模块化的体系结构 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 4. 4. PLCPLC著名品牌著名品牌 中国中国PLCPLC市场排行榜上的世界十大厂家：市场排行榜上的世界十大厂家： 美国美国 A AB

12、 B公司公司 （AllenAllenBradleyBradley） 德国西门子公司（德国西门子公司（SiemensSiemens） 美国美国GEGEFanucFanuc公司公司 美国的莫迪康（美国的莫迪康（ModiconModicon）和法国的）和法国的TETE电器公司电器公司 日本欧姆公司（日本欧姆公司（OMRONOMRON） 日本三菱电机株式会社（日本三菱电机株式会社（MITSUBISHIMITSUBISHI） 日本富士电机株式会社（日本富士电机株式会社（Fuji ElectricFuji Electric） 日本东芝公司（日本东芝公司（TOSHIBATOSHIBA） 日本的光洋电子（日本

13、的光洋电子（KOYOKOYO） 日本松下电工株式会社（日本松下电工株式会社（MEWMEW） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 PLCPLC著名品牌著名品牌 根据美国根据美国 Automation Research CoAutomation Research Co（ARCARC）的商）的商 情调查，在情调查，在19941994年年PLCPLC市场上，最大的市场上，最大的5 5家家PLCPLC制制 造商是（造商是（80%80%）: : SIEMENSSIEMENS， AllenAllenBradlyBradly，（，（Rockwell) Rockwell) AEG SchneiderAE

14、G Schneider， 三菱电机三菱电机, , OMRON OMRON 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC的分类的分类 （1 1）按）按 I IOO点数分类点数分类 n n I IOO点数小于点数小于 3232为微型为微型PLCPLC； n n I IOO点数在点数在3232128128为微小型为微小型PLCPLC； n n I IOO点数在点数在128128256256为为小型小型PLCPLC； n n I IOO点九在点九在25625610241024为为中型中型PLCPLC； n n I IOO点数大于点数大于10241024为为大型大型PLCPLC； n

15、 n I IOO点数在点数在40004000以上为超大型以上为超大型PLCPLC。 以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I I0 0点数，且划分界限不是固定不点数，且划分界限不是固定不 变的。变的。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 按结构形式分类按结构形式分类 n n 整体式整体式PLCPLC： 又称单元式或箱体式。整体式又称单元式或箱体式。整体式PLCPLC 是将电源、是将电源、CPUCPU、I I0 0部件都集中装在一个机箱部件都集中装在一个机箱 内。一般小型内。一般小型PLCPLC采用这种结构。采用这种结构。 n n 模块式模块式PLCPLC：将：将PLCPLC各部分分成

16、若干个单独的模各部分分成若干个单独的模 块，如块，如 CPUCPU模块、模块、I I0 0模块、电源模块和各种功模块、电源模块和各种功 能模块。模块式能模块。模块式PLCPLC由框架和各种模块组成。模由框架和各种模块组成。模 块插在插座上。一般大、中型块插在插座上。一般大、中型PLCPLC采用模块式结采用模块式结 构，有的小型构，有的小型PLCPLC也采用这种结构。也采用这种结构。 n n 有的有的PLCPLC将整体式和模块式结合起来，称为将整体式和模块式结合起来，称为叠装叠装 式式PLCPLC。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC的优点的优点 可靠性高可靠性高(

17、 (平均无故障时间平均无故障时间3-53-5万小时）万小时） 编程简单编程简单 通用性强通用性强 体积小、结构紧凑、安装、维护方便体积小、结构紧凑、安装、维护方便 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC的缺点的缺点 n n 主要是主要是PLCPLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开的软、硬件体系结构是封闭而不是开 放的：如专用总线、专家通信网络及协议，放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/OI/O模模 板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。 n n 编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言编程语言虽多数是梯形图，但组态

18、、寻址、语言 结构均不一致，因此各公司的结构均不一致，因此各公司的 PLCPLC互不兼容。互不兼容。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC的应用领域的应用领域 n n PLCPLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国 内外已广泛应内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻用于机械、冶金、石油、化工、轻 工、纺织、电力、电子、食品、工、纺织、电力、电子、食品、 交通等行业。经交通等行业。经 验表明，验表明， 80 80 以上的工业控制可以使用以上的工业控制可以使用PLCPLC来完来完 成。成。 n n 在日本，凡在日本，凡8

19、8个以上中间继电器组成的控制系统都个以上中间继电器组成的控制系统都 已采用已采用PLCPLC来取代。来取代。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC系统组成系统组成 组成：组成：CPUCPU模块、输入模块、输出模块、编模块、输入模块、输出模块、编 程装置。程装置。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n CPU CPU模块模块 1 1）CPUCPU芯片芯片 作用：作用： 在可编程序控制器控制系统中，在可编程序控制器控制系统中，CPUCPU模块模块 相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行 用户程序，刷新系统的输出

20、。用户程序，刷新系统的输出。 2 2）存储器：）存储器： 作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。 系统程序：决定系统程序：决定PLCPLC的基本智能，由厂家设计，的基本智能，由厂家设计， 并存入并存入ROMROM、EEPROMEEPROM。用户不能修改。用户不能修改。 用户程序：根据要求，用用户程序：根据要求，用PLCPLC的编程语言，编制的编程语言，编制 的程序，用户用编程器写入的程序，用户用编程器写入RAMRAM或或EEPROMEEPROM。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n I I0 0模块模块 作用：是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部

21、现作用：是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现 场和场和CPUCPU模块的桥梁。模块的桥梁。 1 1）输入模块）输入模块 作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。 输入电路：设有输入电路：设有RCRC滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。 2 2）输出模块）输出模块 作用：控制输出设备，执行装置。作用：控制输出设备，执行装置。 输出电路：晶体管和场效应管输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸管，小型双向晶闸管，小型 继电器。继电器。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 其他模块：其他模块： n n 运动控制模块运动控制模块 n n 伺服单元伺服单元 n n 步进单元步进单

22、元 n n 闭环控制模块闭环控制模块 n n 高速计数单元高速计数单元 通讯单元通讯单元 点对点通信模块（点对点通信模块（RS-232CRS-232C） 现场总线通信模块现场总线通信模块PROFIBUS(FMS/PA/DP)PROFIBUS(FMS/PA/DP)、DeviceNetDeviceNet、 DeviceCONTROLDeviceCONTROL n n 电源电源可编程序控制器使用可编程序控制器使用220V220V交流电源或交流电源或24V24V直流电源。内部直流电源。内部 的开关电源为各模块提供的开关电源为各模块提供DC 5VDC 5V、12V12V、24V24V等直流电源等直流电源

23、。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 PLC交流输入 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 nPLC直流输入 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 nPLC继电器输出 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 nPLC晶体管输出 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 编程装置编程装置 作用：作用： 编程装置用来生成用户程序，并对它进行编编程装置用来生成用户程序，并对它进行编 辑、检查和修改。辑、检查和修改。 1 1）手持式编程器手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只：不能直接输人和编辑梯形图，只 能输入和编辑

24、指令表程序，因此又叫做指令编程能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程 器。器。 2 2）编程软件编程：编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图在屏幕上直接生成和编辑梯形图 、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以 实现不同编程语言的相互转换。实现不同编程语言的相互转换。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 （1 1）简易型编程器）简易型编程器 n n 背卧式背卧式 n n 手持式手持式 它们的编程语言有图形语言和代码两种，工作它们的编程语言有图形语言和代码两种，工作 状态有编程、监控、运行三种。状态有编程、监控、运行三种。 （2 2）台

25、式编程器）台式编程器 n n 专用智能编程器专用智能编程器 显示器采用显示器采用 CRTCRT、液晶显示器和等离子显示器、液晶显示器和等离子显示器 功能（工作方式）包括：功能（工作方式）包括： 离线、在线编程离线、在线编程 在线、组态软件监控在线、组态软件监控 n n IPCIPC机（机（PCPC机）机）+ +系统软件编程器系统软件编程器 有编程和监控功能有编程和监控功能 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC的工作方式的工作方式 n n 工作状态：工作状态： STOPSTOP：创建和编辑用户：创建和编辑用户 程序，设置程序，设置PLCPLC的硬的硬 件功能，并可下栽

26、到件功能，并可下栽到 PLCPLC。 RUN: RUN: 执行用户程序实执行用户程序实 现控制功能。现控制功能。 n n 扫描工作方式。扫描工作方式。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n常用控制电器 n控制电器 n继电器 n接触器 n主令电器 n配电电器 n电气原理图的绘制 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 一、 继电器 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n1、电压或电流控制继电器 n线圈的控制信号为电压。 n线圈的控制信号为电流。 n2、时间继电器 n线圈接通后触点延迟导通。（延时导通） n线圈断电后触点延迟释放。 （延时释放） 第三章第三章 DCSDCS控制

27、算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n2接触器 （1）结构 触头 电磁系统 灭弧装置 支架、外壳和接线柱 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n（2）工作原理：当励磁线圈通电后，线圈电流产生磁场 ，使静铁芯产生电磁吸力吸引街铁，接头带动触头动作（ 常闭触头断开，常开触头闭合、两者是联动的）。当励磁 线圈断电时，电磁吸力消失，街铁在释放弹簧的作用下释 放，使触头复原到初始状态（常开触头断开，常闭触头闭 合） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n（3）种类 n交流接触器： 线圈主触头接通和切换的主电路均为交流电 。 n直流接触器： 线圈主触头接通和切换的主电

28、路均为直流电 。 n真空接触器： 触头在真空泡中。 n（4）技术参数 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n3、继电器与接触器的区别在于： n接触器的主要任务是控制主电路的通断； n而继电器则要实现对各种信号的检测，通 过比较确定其动作值。继电器触点通常接 在小容量的控制电路中。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n主令电器 n主令电器用来闭合或断开控制电路，以发布命令 或用作程序控制，主要有按钮、位置开关、主令 控制器等。 按钮 n按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。 通常按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外 壳等组成。 n按用途的和结构的不同可以分为启动按钮（常开

29、 ）、停止按钮（常闭）和复合按钮等。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 位置开关（行程开关） n位置开关是利用运动部件的行程位置实现控制的电器元件 ，也称为行程开关。常应用于自动返回的生产机械中。其 原理与按钮相似，它们的区别在于位置开关不是靠手动而 是利用运动部件的碰压使触头工作。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n绘制电气原理图应遵循以下原则： 1电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电 路和控制电路。主电路包括从电源到执行器的电路， 是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。 控制电路是通过弱电流的电路，一般有按钮

30、、电气元 件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成 ，用细线条画在原理图的右边。 2电气原理图中，所有电气元件的图形、文字符号必 须采用国家规定的统一标准。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 3采用电气元件展开图的画法。同一电气元件的各部 件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有 多个同一种类的电气元件，可以在文字符号后加上数 字信号的下标，如KM1、KM2等。 4所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的 原始状态（初始状态）画出。 5两线交叉联接时的电器联接点需用黑点标出。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 笼形电机正反转控制线路图的电器原理图 第三章第三

31、章 DCSDCS控制算法控制算法 笼形电机正反转控制PLC线路图 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 笼形电机正反转控制PLC程序 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC工作方式工作方式 n n PLCPLC采用循环扫描的工作方式，这个过程可分为采用循环扫描的工作方式，这个过程可分为 内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输 出处理几个阶段，整个过程扫描一次所需要的时出处理几个阶段，整个过程扫描一次所需要的时 间称为扫描周期。间称为扫描周期。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC工作方式工

32、作方式 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 nPLC扫描过程 I/OI/OI/O T 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 二、系统响应时间二、系统响应时间 影响系统响应时间的大小的原因：影响系统响应时间的大小的原因： 输入延迟（滤波、机械滞后、传输滞后）输入延迟（滤波、机械滞后、传输滞后） 输出延迟（机械滞后、传输滞后）输出延迟（机械滞后、传输滞后） PLCPLC循环扫描、数据循环扫描、数据I/OI/O操作时间出现的时机操作时间出现的时机 PLCPLC对输入采样、输出刷新的特殊处理、用户程对输入采样、输出刷新的特殊处理、用户程 序的设计序的设计 系统响应的时间系统响应的时间=

33、=输入延迟时间输入延迟时间+PLC+PLC工作时间工作时间+ + 输出延迟时间输出延迟时间 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 输入采样阶段 n在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所 有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中 的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程 序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使 输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应 单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入 是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个 扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能 被读入。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n用户程序执行阶段 n在用户程

34、序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依 次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时 ，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线 路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的 控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果， 刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态。 n即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O 映象 区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软 设备在I/O 映象区的状态和数据都有可能发生变化， 而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下 面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反 ，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或 数据只能到下一个

35、扫描周期才能对排在其上面的程序 起作用。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n输出刷新阶段 n当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶 段。在此期间，CPU 按照I/O 映象区内对应的状 态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电 路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出 。 nPLC 的扫描周期包括自诊断、通讯等，即一个扫 描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序 执行、输出刷新等所有时间的总和。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 PLC 的I/O 响应时间 为了增强PLC 的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC 的每个 开关量输入端都采用光电隔离等技术。 为了能

36、实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC 采用 了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。 以上两个主要原因，使得PLC 得I/O 响应比一般微型计算 机构成的工业控制系统慢的多，其响应时间至少等于一个 扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。 所谓I/O 响应时间指从PLC 的某一输入信号变化开始到系 统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的I/O 响应 时间与最长的I/O 响应时间. 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 PLC 编程 l可编程控制器的程序有系统程序和用户程序两种 l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。 梯形图：

37、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。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图梯形图 组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。（图组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。（图3-33-3） 特点：特点： 1 1）沿用继电器这一名称，但不是真实继电器，而是软件）沿用继电器这一名称，但不是真实继电器，而是软件 中编程元件。中编程元件。 2 2）假想的）假想的“ “能流能流” ”(POWER Flow)(POWER Flow)，从左向右

38、流动。，从左向右流动。 3 3）逻辑解算，从左至右，从上至下。）逻辑解算，从左至右，从上至下。 4 4）线圈放在最右边，触点可无限次使用）线圈放在最右边，触点可无限次使用。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图梯形图 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图说明梯形图说明 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 基本方法基本方法 1) 1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况， 根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。 2)2)确定可编程

39、序控制器的输入信号和输出负载，对应的确定可编程序控制器的输入信号和输出负载，对应的 梯形图中的输入位和输出位的地址，画出可编程序控梯形图中的输入位和输出位的地址，画出可编程序控 制器的外部接线图。制器的外部接线图。 3)3)确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应 的梯形图中的存储器位的梯形图中的存储器位(M)(M)和定时器和定时器(T)(T)的地址。的地址。 4)4)根据上述对应关系画出梯形图。根据上述对应关系画出梯形图。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n梯形图的基本画法： 1.在左右两条逻辑电源线之间，按系统逻辑要求从左 到

40、右排列接点和线圈；计算机可只画左边 2.逻辑可以是一个或多个接点的串并联，然后接到输 出线圈(定时器、锁存器、移位寄存器等) 3.所有接点必须在输出线圈左边； 4.输出线圈不能不经过任何接点直接接在两个逻辑电 源线之间。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 nPLC梯形图语言的编程原则 n(1) PLC编程元件的触点在编制程序时使用次数是无限的。每个 继电器的线圈在梯形图中只能出现一次, 它的触点可以使用无 数次。 即：梯形图中的继电器继电器、接点、线圈不是物理的，是 PLC存储器中的位(1=ON；0=OFF)；故编程时常开/常闭接点 可无限次引用，线圈输出只能是一次； n(2) 梯形

41、图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止于右母线。线 圈总是处于最右边，且不能直接与左边母线相连。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 PLC梯形图语言的编程原则 梯形图中流过的不是物理电流而是“概念电流”，只能从左向右 流； 用户程序的运算是根据PLC的输入/输出映象寄存器中的内容， 逻辑运算结果可以立即被后面的程序使用； PLC的内部继电器不能做控制用，只能存放逻辑控制的中间状 态； 输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过I/O模块上的功率 器件来驱动。 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法

42、第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC n n 电源模块电源模块 n n CPUCPU模块模块 n n IOIO模块模块 n n ADDAADDA模块模块 n n 计数器模块计数器模块 n n PWMPWM模块模块 n n 运动控制模块运动控制模块 n n 各种总线通信模块各种总线通信模块 n n 计算机模块计算机模块 n n 网络通信模块网络通信模块 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC 第三章第三章 DC

43、SDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n QQ系列的系列的IOIO地址分配地址分配 电源 CPUQXQXQXQYQY X00 至 X0F X10 至 X1F X20 至 X2F Y30 至 Y3F Y40 至 Y4F 16点I16点I16点I16点O 16点O 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n I I模块：模块：QX40 DC24VQX40 DC24V正公共端型正公共端型 0 1 com E F 24V GND GND GND GND 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n OO模块：模块：QY10 QY10 继电器输出模块继电

44、器输出模块 0 1 com E F 24VDC、220VAC GND 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n FX2NFX2N 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC内部结构内部结构 第三章第三章 DCSDCS控制

45、算法控制算法 n n 输入与输出输入与输出 1 1、物理输入：外部输入给、物理输入：外部输入给PLCPLC的真实信号；的真实信号； 输入映像寄存器：外部有输入时，对应的映像寄存器输入映像寄存器：外部有输入时，对应的映像寄存器 值就为值就为1 1，否则为零。因而，否则为零。因而PLCPLC程序只需扫描输入映像程序只需扫描输入映像 寄存器的值就可知道真实的输入状态；寄存器的值就可知道真实的输入状态； 2 2、物理输出：、物理输出：PLCPLC的真实输出；的真实输出； 输出映像寄存器：某一映像寄存器值为输出映像寄存器：某一映像寄存器值为1 1时，对应的输时，对应的输 出端就接通，否则断开。因而出端就

46、接通，否则断开。因而PLCPLC程序只需改变输出程序只需改变输出 映像寄存器的值（映像寄存器的值（1 1或或0 0）就可改变物理输出端状态（）就可改变物理输出端状态（ 通或断）；通或断）； 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC的输入与输出的映像的输入与输出的映像 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n PLCPLC的程序扫描过程的程序扫描过程 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC n n 常用继电器自锁电路常用继电器自锁电路 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n

47、 PLCPLC选型选型 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 三菱三菱PLCPLC的编程软件的编程软件GX DeveloperGX Developer 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 工具栏工具栏 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 工具栏工具栏 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 工具栏工具栏 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 工具栏工具栏 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图编程（自锁程序）梯形图编程（自锁程序） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图编程（自锁程序

48、）梯形图编程（自锁程序） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图编程（自锁程序）梯形图编程（自锁程序） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图编程（自锁程序）梯形图编程（自锁程序） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图编程（自锁程序）梯形图编程（自锁程序） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图编程（自锁程序）梯形图编程（自锁程序） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图编程（自锁程序）梯形图编程（自锁程序） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 梯形图编程（自锁程序）梯形图编程（自锁程序） 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 上升沿、下降沿捕获指令上升沿、下降沿捕获指令 第三章第三章 DCSDCS控制算法控制算法 n n 上升沿、下降沿捕获指令举例上升沿、下降沿捕获指令举例 功能：功能：X0X0接按键，接按键，Y0Y0接接1 1个小灯个小灯 要求：按键按下，灯亮；再次按下，灯灭；要求：按键按下，