常用低压电器与可编程序控制器课件

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1、第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器第5章 可编程序控制器原理 5.1 可编程序控制器简介可编程序控制器简介5.2 可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点5.3 可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展趋势5.4 可编程序控制器的基本组成可编程序控制器的基本组成5.5 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.1 可编程序控制器简介可编程序控制器简介 可编程序控制器(又称可编程控制器)是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，目前已被广泛应用于各个领域。由于早期的可编

2、程序控制器只能进行计数、定时以及对开关量的逻辑控制，因此，它被称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。后来，可编程序控制器采用微处理器作为其控制核心，它的功能已经远远超出逻辑控制的范畴，于是人们又将其称为 Programmable Controller，简称 PC。但个人计算机(Personal Computer)也常简称PC，所以为了避免混淆，可编程序控制器仍被称为PLC。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 1987年，国际电工委员会(IEC)在可编程序控制器国际标准草案第三稿中，对可编程序控制器定义如下：可编

3、程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为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机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 PLC是生产力发展的必然产物。20世纪60年代初，美国的汽车制造业竞争激烈，产品更新换代的周期越来越短，其生产线必须随之频繁地变更。传统的继电器控制对频繁变动的生产线很不适应，因此人们对控制装置提出了更高的要求，即经济、可靠、

4、通用、易变、易修。 自从1969年美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台PLC，并在美国GM公司的汽车自动装配生产线上获得试用成功以来，由于PLC优越的性能，其技术得到了飞速的发展。1971年，日本引进了这项技术并开始生产PLC。1973年，原西德和法国也研制出自己的PLC。随着微电子技术的迅猛发展，到20世纪80年代中期，PLC的处理速度和可靠性大大提高，不仅增加了多种特殊功能，而且体积进一步缩小，成本大幅度下降。到20世纪90年代中期之后，PLC几乎完全计算机化，其速度更快，功能更强，PLC的各种智能化模块不断被开发出来。为了推动PLC的应用，一些厂家还推出了PLC的计算机辅助编程

5、软件。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 现在，PLC不仅能进行逻辑控制，还在模拟量的闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制等方面都得到了广泛的应用。如今大中型，甚至小型PLC都配有A/D、D/A转换及算术运算功能，有的还具有PID功能。这些功能使PLC的应用具有了硬件基础。另外，PLC还具有较强的通信功能，可与计算机或其他智能装置进行通信和联网，从而方便地实现集散控制。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 目前，世界上一些著名电器生产厂家几乎都在生产PLC，产品功能日趋完善，换代周期越来越短。为了进一步扩大PLC在工业自动

6、化领域的应用范围，适应大、中、小型企业的不同需要，PLC产品大致向两个方向发展：小型PLC向体积缩小，功能增强，速度加快，价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器控制，更便于实现机电一体化；大、中型PLC向高可靠性、高速度、多功能、网络化的方向发展，将PLC系统的控制功能和信息管理功能融为一体，使之能对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 我国从20世纪70年代中期开始研制和开发国产PLC，许多企业在PLC的应用方面进行了积极的探索，取得了成功的经验和良好的效益。随着PLC产品性能价格比的不断提高，中小企业普及应用PLC的投资已

7、经完全可以承受。可以预见，PLC技术的推广应用会使我国的工业自动化水平产生极大的飞跃。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.2 可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点 1灵活性和通用性强灵活性和通用性强 2抗干扰能力强、可靠性高抗干扰能力强、可靠性高 1) 硬件方面的抗干扰措施硬件方面的抗干扰措施 对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰。 对供电系统及输入电路采用多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各部分之间的相互影响。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 对PLC内部所需的+5 V电源采用多级滤波

8、，并用集成电压调整器进行调整，以消除由于交流电网的波动引起的过电压、欠电压的影响。 采用光电隔离措施，有效地隔离了内部与外部电路间的直接电联系，以减少故障和误动作。 采用模块式结构的PLC，一旦某一模块有故障，可以迅速更换模块，从而尽可能缩短系统的故障停机时间。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 2) 软件方面的抗干扰措施软件方面的抗干扰措施 PLC通过监控程序定时地对电源及强干扰信号等进行检测。当检测到故障时，立即转入故障处理程序，保存当前状态，禁止对程序的任何操作，以防存储信息被破坏。待故障排除后，立即恢复到故障前的状态，继续执行程序。 PLC设置了监视定时器，如果

9、程序每次循环的执行时间超过了规定值，表明程序已进入死循环，则立即报警。 加强对程序的检查和校验，发现错误立即报警，并停止程序的执行。 利用后备电池对用户程序及动态数据进行保护，确保停电时信息不丢失。 由于采取了以上措施，PLC的抗干扰能力和可靠性得到了提高。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器3编程语言简单易学编程语言简单易学 4PLC与外部设备的连接简单，使用方便与外部设备的连接简单，使用方便 5PLC具有完善的功能和较强的扩展能力具有完善的功能和较强的扩展能力 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.3 可编程序控制器的发展趋势可编程序控制器的发展

10、趋势 目前，PLC技术和产品的发展非常活跃，各厂家不同类型的PLC品种繁多，各具特色。综合起来看，PLC的发展趋势有以下几个方面。 1) 系统功能完善化系统功能完善化 2) 体系结构开放化及通信功能标准化体系结构开放化及通信功能标准化 3) I/O模块智能化及安装现场化模块智能化及安装现场化 4) 功能模块专用化功能模块专用化 5) 编程组态软件图形化编程组态软件图形化 6) 硬件结构集成化、冗余化硬件结构集成化、冗余化 7) 控制与管理功能一体化控制与管理功能一体化 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.4 可编程序控制器的基本组成可编程序控制器的基本组成 系统程序存储

11、器用户程序存储器存储器I/O扩展口外设接口输入单元输出单元用户输出设备中央处理单元（CPU）电源用户输入设备I/O扩展单元特殊功能单元主机编程器盒式磁带机打印机EPROM写入器上位计算机PLC可编程终端PT图5-1 整体式PLC组成示意图 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 组合式PLC组成如图5-2所示。这种结构的PLC是将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块可以插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CPU的单元称为CPU模块，其他称为扩展模块。CPU与各扩展模块之间若通过电缆连接，距离一般不超过10

12、m。中、大型机常采用组合式PLC。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器PLC或上位计算机通信单元智能I/O单元输出单元输入单元CPU单元编程器控制系统现场过程系 统 总 线图5-2 组合式PLC组成示意图 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.4.1 中央处理单元中央处理单元(CPU) 中央处理单元是PLC的主要组成部分，是系统的控制中枢。它的主要功能是接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并诊断用户程序的语法错误。当PLC投入运行时，首先以扫描方式接收现场各输入装置的状态或数据，并分别存入I/O映像区

13、；然后从用户程序存储器中逐条取指令，按指令的规定执行逻辑或算术运算任务，并将运算结果存入I/O映像区或数据寄存器内。等到所有用户程序扫描执行完毕后，才将I/O映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置。如此循环运行，直至停止运行为止。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 PLC和一般微处理机不同，它常以字(16位)为单位而不是以字节(8位)为单位存储与处理信息。 不同厂家、不同产品的CPU也不一样，但CPU在系统中的作用是一致的。只不过在CPU本身的集成度、运算速度和位数等方面略有差异。一般的中型PLC多为双CPU系统，其中一个为主处理器，主要处理字节操作

14、指令，控制系统总线、内部计数器、内部定时器，监视扫描时间，统一管理编程接口，同时协调位处理器及输入/输出。如OMRON公司的 C200H用的是美国Motorola公司的MC681309CP。也有一些PLC采用单片机，如8051、8031等；另一个CPU则作为从处理器，专门用来处理位操作指令和在机器操作系统的管理下实现PLC编程语言向机器语言的转换，它是加快PLC工作处理速度的关键。一般情况下，这样的 CPU都是各公司自己开发的专用CPU。因此，实际上PLC是一个双CPU的微机(或单片机)系统，它的可靠性也比较高。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.4.2 存储器存储器

15、 PLC的存储器可以分为以下3种。 1系统程序存储器系统程序存储器 系统程序是厂家根据其选用的CPU的指令系统编写的，它决定了PLC的功能。系统程序存储器是只读存储器，用户不能更改其内容。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 2用户程序存储器用户程序存储器 根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。不同机型的PLC的用户程序存储器的容量可能差异较大。根据生产过程或工艺的要求，用户程序经常需要改动，所以用户程序存储器必须可读写。一般要用后备电池(锂电池)进行掉电保护，以防掉电时丢失程序。目前较先进的PLC(如CPM1A等)采用可随时读/写的快闪存储器作为用户程序存储器。快闪

16、存储器不需要后备电池，掉电时数据也不会丢失。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 3工作数据存储器工作数据存储器 用来存储工作数据的区域叫工作数据区。工作数据是经常变化、经常存取的，所以这种存储器必须可读/写。 在工作数据区中开辟有元件映像寄存器和数据表。其中，元件映像寄存器用来存储开关量的输入/输出状态以及定时器、计数器、辅助继电器等内部器件的ON/OFF状态。数据表用来存放各种数据，它存储用户程序执行时的某些可变参数值及A/D转换得到的数字量和数学运算的结果等。在PLC断电时能保持数据的存储器区称数据保持区。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5

17、.4.3 输入输入/输出接口输出接口 1开关量输入开关量输入 按照输入端电源类型的不同，开关量输入可分为直流输入和交流输入。 直流输入的电路如图5-3所示，外接的直流电源极性可任意，虚线框内是PLC内部输入电路，虚线框外为外部用户接线。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器滤波内部电路SR1CR2LEDCOMT5VAR3图5-3 直流输入电路 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 图5-3中，T为一光电耦合器，发光二极管与光电三极管封装在一个管壳中。当二极管中有电流时其发光，此时光电三极管导通。R1为限流电阻，R2和C构成滤波电路，可滤除输入信号中的高频

18、干扰。LED显示该输入点的状态。 由于电路中采用了光电耦合器，故在电性能上是完全隔离开的，同时，由于发光二极管的正向阻抗约为1001 k，因此输入阻抗较低。而外界干扰源的内阻一般都比较大，故干扰源送到输入端的干扰噪声很小。并且由于干扰源内阻大，尽管能产生较高的干扰电压，但能量却很小，因此只能产生很弱的电流。而发光二极管只有通过一定的电流才能发光，这就抑制了干扰信号。可见在输入端采用了光电耦合器件后，提高了PLC的抗干扰能力。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 有的PLC内部提供24 V的直流电源，这时直流输入单元无需外接电源，用户只需将开关接在输入端子和公共端子之间即可

19、，这就是所谓无源式直流输入单元。无源式直流输入单元简化了输入端的接线，方便了用户。 PLC的输入电路有共点式、分组式和隔离式之别。输入单元只有一个公共端子(COM)的称为共点式，外部各输入元件都有一个端子与COM相接；分组式是将输入端子分为若干组，每组各共用一个公共端子；隔离式输入电路是具有公共端子的各组输入点之间互相隔离，可各自使用的独立电源。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 2开关量输出开关量输出 按输出电路所用开关器件的不同，PLC的开关量输出可分为晶体管输出、双向晶闸管输出和继电器输出，如图5-4所示。 (1) 在晶体管输出电路中，负载电源只能是直流，由用户提

20、供。输出电路负载能力小(工作电流仅0.30.5 A)，为无触点开关。晶体管输出接口使用寿命长，响应速度快，其延迟一般为0.51 ms。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 (2) 在双向晶闸管输出电路中，输出电路采用的开关器件是光控双向晶闸管，负载电源由用户提供，它使PLC的负载可以根据需要选用直流或交流电源。输出电路负载能力较大(工作电流约1 A左右)，响应速度较快，一般导通延迟为12 ms，关断延迟为810 ms。 (3) 继电器输出电路中，负载电源由用户提供，可以是交流也可以是直流，视负载情况而定。输出电路抗干扰能力强，负载能力大(工作电流可达25 A)，但信号响应

21、速度较慢，其延迟一般为810 ms。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 由于继电器触点电气寿命一般仅为1030万次，因此在需要输出点频繁通断的场合(如高频脉冲输出)，应选用晶体管或晶闸管输出型的PLC。另外，继电器从线圈通电到触点动作存在延迟时间，是造成输出滞后于输入的原因之一。 PLC输出电路也有共点式、分组式和隔离式之分。输出只有一个公共端子的称为共点式；分组式是将输出端子分为若干组，每组共用一个公共端子；隔离式是具有公共端子的各组输出点之间互相隔离，可各自使用独立的电源。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器内部电路负载T15 VR2LEDR1

22、R3T2VFUCOM(a)图5-4 开关量输出(a) 晶体管输出；(b) 双向晶闸管输出；(c) 继电器输出 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器内部电路负载TLEDR1R2CFUCOM(b)图5-4 开关量输出(a) 晶体管输出；(b) 双向晶闸管输出；(c) 继电器输出 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器内部电路负载JCOMRLED(c)图5-4 开关量输出(a) 晶体管输出；(b) 双向晶闸管输出；(c) 继电器输出 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.4.4 电源部件电源部件 电源部件将交流电源转换成PLC的中央处理器、

23、存储器等电路工作所需要的直流电源，使PLC能正常工作。PLC内部使用的电源是整机的供电中心，它的优劣直接影响到PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电。开关式稳压电源的输入电压范围宽，体积小，效率高，重量轻，抗干扰性能好。有的PLC还能向外部提供24 V的直流电源，给输入单元所连接的外部开关或传感器供电。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.5 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 5.5.1 PLC的扫描周期与工作过程的扫描周期与工作过程 PLC采用循环扫描的工作方式，它可以看成是一种由系统软件支持的扫描设备，不论用户程序运行与否，

24、都周而复始地进行循环扫描，并执行系统程序规定的任务。每一个循环所经历的时间称为一个扫描周期，每个扫描周期又分为五个工作阶段，每个工作阶段完成不同的任务。工作过程如图5-5所示。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器初始化扫 描 周 期公共处理执行程序扫描周期计算处理I/O刷新 外设端口服务图5-5 PLC循环扫描过程 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 1公共处理阶段公共处理阶段 在每次扫描开始之前，CPU都要进行监视定时器复位、硬件检查、用户内存检查等操作。如果有异常情况，除了故障显示灯亮以外，CPU还判断并显示故障的性质；如果属于一般性故障，则只报

25、警不停机，等待处理；如果属于严重故障，则停止PLC的运行。公共处理阶段所用的时间一般是固定的，不同机型的PLC有所差异。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 2执行程序阶段执行程序阶段 在执行程序阶段，CPU将指令逐条调出并执行。CPU从输入映像寄存器和元件映像寄存器中读取各继电器当前的状态，根据用户程序给出的逻辑关系进行逻辑运算，运算结果再写入元件映像寄存器中。 执行用户程序阶段的扫描时间不是固定的，其原因主要取决于用户程序中所用语句的条数及每条指令的执行时间。因此，执行用户程序的扫描时间是影响扫描周期时间长短的主要因素，而且，在不同时段执行用户程序的扫描时间也不尽相同

26、。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 3扫描周期计算处理阶段扫描周期计算处理阶段 若预先设定扫描周期为固定值(可由用户设定)，则进入等待状态，直至达到该设定值时扫描再往下进行。若设定扫描周期为不定(即取决于用户程序的长短等)，则要进行扫描周期的计算。扫描周期计算处理所用的时间很短。PLC在正常工作的情况下，扫描周期T为 T = (运算速度程序步数)+ I/O刷新时间 + 故障诊断时间 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 由于I/O刷新时间和故障诊断时间相对用户程序执行时间要小得多，因此扫描时间主要由用户程序的长短和CPU的运算速度决定。一般扫描时间

27、达每秒钟可扫描数十次以上，这对于一般的工业设备控制通常没什么影响。但对控制时间要求较严格，响应速度要求快的系统，则应考虑PLC的运算速度；并且应精确计算响应时间，精心编排程序，合理安排指令的顺序；尽可能减少扫描周期造成的响应延时等不良影响。由于PLC是采用循环扫描的工作方式，因此它的输入/输出响应速度受扫描周期的影响较大。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 4I/O刷新阶段刷新阶段 在I/O刷新阶段，CPU与输入/输出电路直接打交道。从输入电路中读取各输入点的状态，并写入输入映像寄存器中，也就是刷新输入映像寄存器的内容。自此输入映像寄存器就与外界隔离，无论输入点的状态怎

28、样变化，输入映像寄存器的内容都保持不变，直到下一个扫描周期的I/O刷新阶段才会写进新内容。另外，CPU还将所有输出继电器元件映像寄存器的状态传送到相应的输出锁存电路中，再经输出电路的隔离和功率放大部分传送到PLC的输出端，驱动外部执行元件动作。I/O刷新阶段的时间长短取决于I/O点数的多少。第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 5外设端口服务阶段外设端口服务阶段 这个阶段里，PLC检查是否有对编程器或计算机等的通信请求，若有，则进行相应处理。例如，接收由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器进行显示。如果有对计算机的通信请求，则也在

29、这段时间内完成数据的接收和发送任务。 完成上述各阶段的处理后，又返回公共处理阶段，周而复始地进行扫描。PLC信号的传递过程如图5-6所示。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器00001读写读写执行用户程序用户输入设备输入端子输入电路输入映像寄存器读00002010010100201001I/O刷新元件映像寄存器输出寄存器输出电路输出端子用户输出设备I/O刷新图5-6 PLC信号的传递过程 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 PLC在执行用户程序的过程中，输入映像寄存器的状态是不变的，而元件映像寄存器的内容则随程序的执行在改变。前一步的计算结果随即作为

30、下一步的计算条件，这一点与输入映像寄存器完全不同。另外，程序的执行是由上而下进行的，所以各梯级中的继电器线圈不可能同时改变状态，执行用户程序的结果要保持到下一个扫描周期的用户程序执行阶段。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 PLC的循环扫描工作方式也为PLC提供了一条死循环自诊断功能。在PLC内部设置了一个监视定时器(WDT)，其定时时间可设置为大于用户程序的扫描时间，在每个扫描周期的公共处理阶段将监视定时器复位。正常情况下，监视定时器不会动作。如果由于CPU内部故障使程序执行进入死循环，那么扫描周期将超过监视定时器的定时时间。这时监视定时器(WDT)动作使PLC运行停

31、止，以提示用户排查故障。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.5.2 PLC的主要性能指标的主要性能指标 1) 存储容量存储容量 系统程序存放在系统程序存储器中。这里说的存储容量指的是用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量决定了PLC可以容纳用户程序的长短，一般以字为单位来计算。中、小型PLC的存储容量一般在8 K字以下；大型PLC的存储容量可达到256 K字2 M字；也有的PLC用存放用户程序的指令条数来表示容量。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 2) 输入输入/输出输出(I/O)点数点数 I/O点数指PLC面板上的输入、输出端子的个数。

32、I/O点数越多，外部可接的输入器件和输出器件就越多，控制规模就越大。因此，I/O点数是衡量PLC性能的重要指标之一。 3) 扫描速度扫描速度 扫描速度是指PLC执行程序的速度。一般以扫描1 K字所用的时间来衡量扫描速度。PLC用户手册一般给出执行各条指令所用的时间，用户可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 4) 编程指令的种类和条数编程指令的种类和条数 这也是衡量PLC能力强弱的主要指标。编程指令种类及条数越多，其功能就越强，即处理能力、控制能力越强。 5) 内部器件的种类和数量内部器件的种类和数量 内

33、部器件包括各种继电器、计数器/定时器、数据存储器等。其种类越多，数量越大，存储各种信息的能力和控制能力就越强。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 6) 扩展能力扩展能力 大部分PLC可以用I/O扩展单元进行I/O点数的扩展；有的PLC可以使用各种功能模块进行功能扩展等。 7) 智能单元的数量智能单元的数量 PLC不仅能完成开关量的逻辑控制，而且利用智能单元可完成模拟量控制、位置和速度控制以及通信联网等功能。智能单元种类的多少和功能的强弱是衡量PLC产品水平高低的一个重要指标，各个生产厂家都非常重视智能单元的开发。近年来智能单元的种类日益增多，功能也越来越强。 第5章 可

34、编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 8) 支持软件支持软件 为了便于对PLC的编程和监控，各PLC生产厂家相继开发出各类计算机支持的编程和监控软件。性能优越的PLC支持软件可方便地实现用户软件的编制和修改，同时也可以对PLC的工作状态进行有效的监控。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.5.3 PLC的编程语言的编程语言 1) 图形式指令 程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要对这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类

35、似于继电器控制电路的梯形图。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，直观易懂。对于较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 2) 明确的变量常数 图形符号相当于操作码，规定了运算功能；操作数由用户填入。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确的规定，它们由产品型号决定，用户可查阅产品目录手册。 3) 简化的程序结构 PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。 第5章 可编程序控制器原

36、理 常用低压电器与可编程序控制器 4) 简化应用软件生成过程简化应用软件生成过程 使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和链接三个过程；而使用PLC编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成。整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。 5) 强化调试手段强化调试手段 无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件使用编程器。利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等功能，在对应软件的支持下，进行诊断和调试操作，十分简单。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 1. 梯

37、形图编程语言梯形图编程语言 梯形图编程语言是一种图形语言，是若干图形符号的组合。不同厂家的PLC各有自己的一套梯形图符号。这种编程语言具有继电器控制电路形象、直观的优点，熟悉继电器控制的技术人员很容易掌握。因此，各种机型的PLC都把梯形图作为第一编程语言。 表5-1列出了物理的继电器与CPM1A系列PLC继电器的梯形图符号。图5-7给出了两种控制方式的梯形图。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器表5-1 两种继电器符号的对照 线 圈物理继电器PLC继电器常开常闭触点第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器01000KMSB2SB1KM(a)00000010

38、0000001(b)图5-7 两种控制方式的梯形图(a) 继电器控制梯形图；(b) PLC控制梯形图 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 1) 两种继电器的区别两种继电器的区别 (1) 继电器控制电路中使用的继电器都是物理的电器，继电器与其他控制电器间的连接必须通过硬接线来完成；PLC的继电器不是物理的电器，它是PLC内部的寄存器位，常称之为“软继电器”，因为它具有与物理继电器相似的功能。例如，当它的“线圈”通电时，其所属的常开触点闭合，常闭触点断开；当它的“线圈”断电时，其所属的常开触点和常闭触点均恢复常态。PLC梯形图中的接线称为“软接线”，这种“软接线”是通过编程序

39、来实现的。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 (2) PLC的每一个继电器都对应着内部的一个寄存器位，由于可以无限次地读取某位寄存器的内容，因此，可以认为PLC的继电器有无数个常开、常闭触点可供用户使用；而物理继电器的触点个数是有限的。 (3) PLC的输入继电器是由外部信号驱动的，在梯形图中只能使用输入继电器的触点，而不出现它的线圈。而物理继电器触点的状态取决于其线圈中有无电流通过，在继电器控制电路中，若不接继电器线圈，只接其触点，则触点永远不会动作。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 2) 两种梯形图的区别两种梯形图的区别 PLC梯形图左右的

40、两根线也叫母线，但与继电器控制电路的两根母线不同。继电器控制电路的母线与电源连接，其每一行(也称梯级)在满足一定条件时将通过两条母线形成电流通路，从而使电器动作；而PLC梯形图的母线并不接电源，它只表示每一个梯级的起始和终止，PLC的每一个梯级中并没有实际的电流通过。通常说PLC的线圈接通了，这只不过是为了分析问题方便而假设的概念电流通路，而且概念电流的方向只能从左向右，这是PLC梯形图与继电器控制电路本质的区别。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 3) 实现控制功能的手段不同实现控制功能的手段不同 继电器控制是靠改变电器间的硬接线来实现各种控制功能的，而PLC是通过编

41、程序来实现控制的。 图5-8是对应图5-7的PLC外部接线。图中只画出了一部分输入和输出端子。00000和00001等是输入端子，01000和 01001等是输出端子，输入和输出端子各有自己的公共端COM。 当启动按钮SB1闭合时，00000输入端子对应的输入继电器线圈通电，它的触点相应动作；当停止按钮SB2闭合时，00001输入端子对应的输入继电器线圈通电，它的触点相应动作。当01000输出端子对应的输出继电器线圈通电时，外部负载KM的线圈通电。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器000000000100002COMPLC010000100101002COMKMSB2S

42、B1图5-8 PLC的外部接线 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 2. 助记符语言表助记符语言表 助记符语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能。对同样功能的指令，不同厂家的PLC使用的助记符一般不同。 对应图5-7(b)所示的梯形图，其语言表示为LD 00000 (常开触点00000与左母线连接)OR 01000 (常开触点01000与常开触点00000相并联)AND NOT 00001 (串联一个常闭触点 00001)OUT 1000 (输出到继电器01000)第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器 指令语句是PLC用户程序的基础元素

43、，多条语句的组合构成了语句表。一个复杂的控制功能是用较长的语句表来描述的。 助记符语言表不如梯形图形象、直观，但是在使用简易编程器输入用户程序时，必须把梯形图程序转换成助记符语言表才能输入。 第5章 可编程序控制器原理 常用低压电器与可编程序控制器5.5.4 OMRON PLC系列产品系列产品 从20世纪70年代初至今的30多年时间里，PLC生产已发展成为一个产业，主要厂商集中在一些欧美国家和日本。美国与欧洲一些国家的PLC是在互相封闭的情况下发展起来的，因此差异较大。日本的PLC是在引进美国PLC技术的基础上发展起来的。欧美国家的PLC是以大型的PLC而闻名，而日本则以高性价比的小型机著称。某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，用日本的小型机就可以解决。所以，在开发较复杂的控制系统方面，日本的产品明显优于欧美的产品。