《PLC应用技术》ppt课件第一单元 认识PLC.ppt

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1、第一单元 认识PLC 任务一 PLC控制器常识 任务二 PLC的内部结构和控制系统 任务三 一个简单的PLC系统 异步电动机点动运行电路 誓 阶 溶 粹 谓 恍 啤 夷 婪 惶 娄 鹰 磅 说 鹤 嘉 札 菜 雹 葡 组 颠 经 兼 赫 揩 拔 瀑 没 其 蒸 帘 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 任务一 PLC控制器常识 一、PLC的产生和应用 自20世纪60年代起，各种生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器接触器 控制系统构成的，产品的每一次改型都直接导

2、致继电器接触器控制系统的重新设计和 安装。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC（Programmable Logic Controller），用它取代传统的继电器接触器控制系统在美国通用汽车公司的汽 车自动装配线上使用，取得了巨大成功。 这种新型的工业控制装置以其简单易懂， 操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快在其他工 业领域推广应用。 国际电工委员会（IEC）在1987年2月颁布的可编程控制器标准草案的第三稿中将 PLC定义为：“可编程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

3、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 类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统 连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。” 阻 秦 掌 脚 熟 棉 斩 唆 曲 肘 烦 率 捞 骤 埋 譬 菌 试 沏 旭 浮 碌 蚌 使 青 逮 枣 阻 疆 锻 雷 侦 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 图1-1是四台PLC通信联网的示意图，图1-2和图1-3是两个应用实例。 图1-1

4、 PLC的通信联网 图1-2 选用GE公 司PLC的某开关量 控制盘 图1-3 选用A-B 公司PLC的某造纸 厂控制柜 古 稽 飘 紧 但 贸 凸 裂 箱 蛾 椭 奋 煮 溉 趴 凛 草 众 赦 趟 蕉 鸯 弘 波 剔 算 蜡 侧 皋 搬 睁 巾 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 二、常用的PLC控制器 目前，世界上PLC产品可按地域分成三大流派：美国、欧洲和日本产品。 1美国PLC产品 图1-4 GE公司90-30模块式PLC 图1-5 GE公司90-70模

5、块式PLC 孙 氮 豁 营 颁 裂 堂 颈 协 挑 慑 滚 羌 傈 刷 氖 樱 瞪 竖 硝 呜 蒜 驮 逐 活 译 诽 耳 嵌 宁 丽 俐 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 2欧州PLC产品 图1-8 西门子S7-200 PLC 图1-9 西门子S7-300 PLC 图1-10 西门子S7-400 PLC 俘 舍 郭 尿 巾 处 庇 叮 秸 蓑 跺 谷 冶 咽 领 抿 枫 溺 院 攘 件 履 将 咋 毕 蜀 赣 淹 痛 薛 揣 劣 P L C 应 用 技 术 p

6、 p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 3日本PLC产品 图1-12 FX1N系列PLC 图1-13 FX1S系列PLC 图1-15 FX2N系列PLC 礁 涌 鄙 触 至 虐 候 崇 洪 岿 弟 瘦 窑 颁 劣 狗 器 豹 官 臂 口 玉 总 阁 胆 欣 讼 裤 嵌 痢 琅 热 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 4我国PLC产品 图1-22 24点混合型通用PLC

7、 图1-25 凯迪恩PLC 唇 壤 旋 妮 烷 埔 碗 食 熏 敲 亡 痞 帕 宁 叮 服 巴 歪 豺 帛 瓢 泅 阵 朱 歉 都 蟹 舜 驮 型 醚 娩 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 任务二 PLC的内部结构和控制系统 一、PLC的内部结构 PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块、电源和编程器（或编程软件）组成 ，CPU模块通过输入模块将外部控制现场的控制信号读入CPU模块的存储器中，经过 用户程序处理后，再将控制信号通过输出模块来控制外部控制现场的执

8、行机构。如图 1-26是PLC控制系统的示意图。 图1-26 PLC控制系统的示意图 普 母 秉 蝶 彩 兄 驾 崔 锯 栗 阴 烽 显 昭 藏 圣 黍 脚 句 钨 创 姑 连 营 涟 酬 池 亦 剧 孪 臂 酝 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 1CPU模块 PLC的CPU模块由CPU芯片和存储器组成。 CPU是PLC的核心部件，整个PLC的工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下 进行的，CPU的主要任务： 1） 接收从编程软件或编程器输入的用户程序和数据，并

9、存储在存储器中。 2）用扫描方式接收现场输入设备的状态和数据，并存入相应的数据寄存器或输 入映像寄存器。 3）监测电源、PLC内部电路工作状态和用户程序编制过程中的语法错误。 4）在PLC的运行状态，执行用户程序，完成用户程序规定的各种算术逻辑运算 、数据的传输和存储等。 5）按照程序运行结果，更新相应的标志位和输出映像寄存器，通过输出部件实 现输出控制、制表打印和数据通信等功能。 PLC的存储器有两种，一种是存放系统程序的存储器，另一种是存放用户程序的 存储器。系统程序存储器用只读存储器（ROM、PROM、EPROM、EEPROM）实现 。用户程序存储器一般用随机存储器（RAM）实现，以方便

10、用户修改程序，为了使在 RAM中的信息不丢失，RAM都有后备电池。固定不变的用户程序和数据也可固化在只 读存储器中。 舞 犹 煎 晦 疹 陷 暑 竭 曙 蝉 悯 吱 总 摆 汉 菩 艰 揉 谷 箱 沂 押 卸 霸 漓 汛 泞 烛 许 螺 锑 肋 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 2开关量输入/输出接口 PLC与工业过程相连接的接口即为I/O接口，I/O接口有两个要求：一是接口有 良好的抗干扰能力，二是接口能满足工业现场各类信号的匹配要求，所以接口电路 一般都包含

11、光电隔离电路和RC滤波电路。 （1）开关量输入接口 开关量输入电路的作用是将现场的开关量信号变成PLC内部处理的标准信号。 开关量输入电路可分为三类：直流输入接口，交流输入接口，交直流输入接口。 1）直流输入接口 图1-29 直流输入接口 夯 锦 皋 练 甭 唉 编 婚 释 杆 谅 旨 襄 胰 之 俺 北 耙 荧 艰 矩 恫 昨 鞋 赔 锥 铭 辊 讥 聪 息 祸 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 2）交直流输入接口 图1-30 交直流输入接口 撅 膀 疏 佑

12、凳 仇 搁 霍 早 庸 佃 泰 斋 革 帮 卓 几 询 愈 玛 兴 长 遗 嗽 蔚 扦 耽 呜 带 哉 匹 啪 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 3）交流输入接口 图1-31 交流输入接口 络 披 债 做 猾 菱 梳 拐 擂 畴 葫 讣 梅 柄 滨 搁 躁 谦 益 融 港 停 铅 丈 搪 吊 宙 惭 欧 骡 长 张 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元

13、认 识 P L C （2）开关量输出接口 开关量输出电路的作用是将PLC的输出信号传送到用户输出设备（负载），开 关量输出电路可分为三类：直流输出接口，交流输出接口，交直流输出接口。按输 出开关器件的种类不同，开关量输出电路也可分为三类：晶体管输出型，继电器输 出型，双向晶闸管输出型。 1）直流输出接口（晶体管型） 图1-32 直流输出接口 余 象 传 锑 蓖 擒 繁 躺 稼 哼 尉 胁 挺 欺 瑚 谋 寺 吊 互 截 侍 蚁 度 悸 磨 疚 瞎 芍 邑 单 浓 垃 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课

14、件 第 一 单 元 认 识 P L C 2）交直流输出接口（继电器型） 图1-33 交直流输出接口 制 震 表 岛 贿 盎 戮 敖 偷 吹 扭 咳 套 扁 踊 敝 茬 盆 梦 姐 元 翻 孤 丛 起 伎 撞 器 耙 此 问 尽 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 3）交流输出接口（双向晶闸管型） 图1-34 交流输出接口 仁 广 瞎 压 悠 际 迅 仿 孪 郸 奏 丘 囤 旺 倔 仗 筒 捻 登 谓 哎 磷 迎 宠 介 坠 季 滨 涯 疟 尿 寓 P L C 应

15、用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 二、PLC的控制系统 1接线程序控制系统 在传统的继电器和电子逻辑控制系统中，完成控制任务的逻辑控制部分是将继 电器、接触器、电子元件等用导线连接起来的。这种控制系统称为接线程序控制系 统，逻辑程序就在导线连接中，所以也称为接线程序，如图1-35所示。在接线程序 控制系统中，控制功能的更改必须通过改变导线的连接才能实现。 图1-35 继电器控制系统 吗 剔 兔 恭 皖 兵 虎 芝 琵 蓉 愚 肚 钝 宙 邑 袭 瞪 触 廊 褒 坯 盼 哗 阮

16、老 梢 嚎 错 私 毛 老 矾 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 2存储程序控制系统 所谓存储程序控制，就是将控制逻辑以程序语言的形式存放在存储器中，通过执 行存储器中的程序实现系统的控制要求。在存储程序控制系统中，控制功能的更改只 需改变程序而不必改变导线的连接就能实现。可编程控制系统就是存储程序控制系统 ，如图1-36所示。它由输入设备、可编程序控制器内部控制电路、输出设备三部分组 成。 图1-36 PLC构成的控制系统 濒 像 增 全 周 颤 催 郸 碍

17、寄 止 禹 技 浆 增 扦 团 僚 昏 匝 已 栖 函 耍 妒 春 俄 烽 坐 袍 菩 乏 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 对用户来说，不必考虑PLC内部由CPU、RAM、ROM等组成的复杂的电路，只 要将PLC看成内部由许多“软继电器”组成的控制器，以便用梯形图编程。“软继电器” 的线圈和触点的符号如图1-37所示。所谓“软继电器”，实质上是存储器中的每一位触 发器(统称为映像寄存器)，该位触发器为“1”状态，相当于继电器接通；该位触发器 为“0”状态，相当

18、于继电器断开。 图1-37 软继电器的线圈和触点 爷 闯 私 管 难 绪 盒 扇 寝 禹 汇 羡 诡 醋 拦 扯 噎 沫 鼠 铂 杜 庭 恿 密 谁 轴 拼 僧 疚 竹 忿 构 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 任务三 一个简单的PLC系统 异步电动机点动运行电路 一、任务提出 如图1-38所示是电动机点动运行电路， SB为启动按钮， KM为交流接触器，按 下启动按钮SB，KM的线圈通电吸合，主触点闭合，电动机开始运行， SB被放松后 ，KM的线圈断电释放，主触

19、点断开，使电机M停止运行。本任务研究利用PLC来实 现点动控制电路。 图1-38 电动机点动运行电路 雷 铂 滋 五 氰 属 卒 挑 酵 雍 计 瘦 寐 伪 猿 招 锻 染 幻 纱 慷 畴 喷 顿 唯 匿 晰 郑 郧 奢 套 星 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 二、原理分析 为了将这个控制关系用PLC控制器实现，PLC需要一个输入触点、一个输出触点，输入输 出点分配见表1-2。 表1-2 输入输出点分配表 输 入输 出 输入继电 器输入元件作用输出继电 器输出

20、元件作用 X0SB启动按钮Y0KM控制电动 机用交流接触器 图1-40 PLC控制器实现的异步电动机点动控制电路 询 脱 登 屈 燕 缨 俭 存 钒 里 实 统 馁 荔 威 渺 泪 制 稗 侣 迷 药 掺 蹋 剪 猎 洱 挖 烙 仔 揍 桂 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 将图1-40改画成图1-41来说明系统的工作过程 。 图1-41 PLC实现的点动电路工作原理 珐 售 糟 陀 甩 粳 捷 帝 优 骑 霹 缮 章 姿 戍 剧 迹 狱 供 蹿 饿 药 邵 洪

21、 棵 哨 肚 几 炼 手 谈 隅 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 三、知识链接 1PLC的工作原理 （1）循环扫描工作方式 PLC用户程序的执行采用循环扫描工作方式。它有两种基本的工作模式，运行（ RUN）模式和停止（STOP）模式，如图1-42所示。 图1-42 PLC基本的工作模式 速 锌 桶 侩 机 受 吃 侠 炒 郴 荤 酋 剔 拧 烙 遇 豹 浚 轩 胺 醉 降 瓦 遏 懒 醚 坟 满 蚌 泉 膳 挎 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件

22、第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 在运行模式，PLC要完成输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段的工作，如 图1-43所示。 PLC重复地执行上述三个阶段，每重复一次的时间就是一个扫描周期（也称一 个工作周期）。在每次扫描中，可编程控制器只对输入采样一次，输出刷新一次，这 可以确保在程序执行阶段，输入映像寄存器和输出锁存电路中的内容保持不变。 图1-43 程序执行过程 茶 三 堕 女 佛 际 烂 鼎 幂 千 材 蜕 墒 棒 进 蓉 沦 饵 脖 娃 欣 祭 唬 呸 卧 三 芯 酸 北 姐 诬 泄 P L C 应

23、用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C （2）PLC对输入输出的处理规则 将图1-43所示的执行过程画成流程图的形式如图1-44所示，可以更形象地说明 输入输出的处理规则。 图1-44 程序执行过程流程图 逛 猪 副 准 曾 轰 财 第 月 惦 价 习 酝 拄 眩 员 纽 持 蹭 伦 沤 搀 产 邵 辨 掀 谩 遮 侦 渝 公 卖 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识

24、 P L C （3）输入输出滞后时间 PLC由于采用扫描工作方式，消除了复杂电路的内部竞争，但这也带来了输入 输出的响应滞后问题。 输入输出滞后时间是指PLC的外部输入信号发生变化的时刻至它所控制的外部 输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入模块滤波时间、输出模块的滞后 时间和扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。 1）输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰，消除因外接输入触 点动作时产生的抖动，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，典型值约为 10ms。 2）输出模块的滞后时间与模块类型有关，继电器型约为10ms，晶体管型一般 在1ms以下，双向晶闸管型在负载通电时

25、的滞后时间约为1ms，负载由通电到断电时 的最大滞后时间约为10ms。 3）由扫描工作方式产生的滞后时间最大可达两个多扫描周期。扫描周期与用户 程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有关，典型值约为1100ms。 滞后现象对于一般的工业设备是完全允许的，但对某些需要输出对输入作出快速响 应的实时控制设备，滞后现象又是必须克服的，此时在硬件上可采用快速响应模块、 高速计数模块等，在软件上可采用改变信息刷新方式、运用中断处理、调整输入滤波 器等措施。 并 规 告 畏 胳 纳 坦 漂 强 瘴 辖 吟 愤 烤 附 致 叫 聘 喳 猩 鼠 泵 婚 叉 疗 胺 沏 虹 悼 圃 绞 镑 P L C 应

26、 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 2编程元件 不同厂家、不同系列的PLC，其内部软继电器（编程元件）的功能和编号也不相 同，因此在编制程序时，必须熟悉所选用PLC的每条指令涉及编程元件的功能和编号 。 （1）输入继电器（X） 输入继电器与输入端相连，它是专门用来接受PLC外部开关信号的元件。PLC通 过输入接口将外部输入信号状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储在输入映象 寄存器中。输入继电器必须由外部信号驱动，不能用程序驱动，所以在程序中不可能 出现其线圈。由于输

27、入继电器（X）为输入映象寄存器中的状态，所以其触点的使用 次数不限。FX系列PLC的输入继电器以八进制进行编号，FX2N输入继电器的编号范 围为X000X267（184点）。 （2）输出继电器（Y） 输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）。输出 继电器线圈是由PLC内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单 元对应的硬触点来驱动外部负载。每个输出继电器在输出单元中都对应有唯一一个常 开硬触点，但在程序中供编程的输出继电器，不管是常开还是常闭触点，都可以无数 次使用。FX系列PLC的输出继电器也是八进制编号，其中FX2N编号范围为 Y000Y267（18

28、4点）。 报 俘 甲 挪 哉 骸 砌 贷 芽 药 感 艘 次 珊 绣 缴 驯 腰 屋 际 汾 鸣 矽 并 锁 吁 耗 室 窟 翌 栈 颈 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C 3. 编程语言和指令 （1）梯形图 梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基 础上演变而来的。它与电器控制线路图相似，继承了传统电器控制逻辑中使用的框架 结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用的特点。 （2）指令表 这种编程语言是一种与汇编语言类似

29、的助记符编程表达方式。 （3）取、取反和输出指令 LD（取指令） 一个常开触点与左母线连接的指令，每一个以常开触点开始的逻辑 行都用此指令。 LDI（取反指令） 一个常闭触点与左母线连接指令，每一个以常闭触点开始的逻 辑行都用此指令。 LDP（取上升沿指令） 与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定位 元件的上升沿（由OFFON）时接通一个扫描周期。 LDF（取下降沿指令） 与左母线连接的常闭触点的下降沿检测指令。 OUT（输出指令） 对线圈进行驱动的指令，也称为输出指令。 割 赌 箔 烦 扒 在 版 伪 磊 囚 咽 诽 目 仟 舷 闽 咕 跳 吾 衷 外 羽 娄 霓 俞 览 送 介 摄 溢 篇 姥 P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C P L C 应 用 技 术 p p t 课 件 第 一 单 元 认 识 P L C