第3章-PLC程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)匯報(bào)人：AA2024-01-172023AAREPORTINGPLC概述與基本原理PLC編程語(yǔ)言與指令系統(tǒng)PLC程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法PLC輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)PLC通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)PLC程序調(diào)試與故障診斷方法目錄CATALOGUE2023PART01PLC概述與基本原理2023REPORTING可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。PLC定義從1969年美國(guó)DEC公司研制出第一臺(tái)PLC開(kāi)始，經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展歷程，現(xiàn)已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重要支柱。發(fā)展歷程PLC定義及發(fā)展歷程基本組成PLC主要由CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、電源等部分組成。工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即按照一定的順序周而復(fù)始地掃描，并執(zhí)行用戶(hù)程序。在每個(gè)掃描周期內(nèi)，PLC會(huì)依次進(jìn)行輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。PLC基本組成與工作原理分類(lèi)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和模塊式兩類(lèi)；根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)和功能的不同，可分為小型、中型和大型三類(lèi)。選型依據(jù)在選擇PLC時(shí)，需要考慮控制要求、I/O點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)容量、通信功能、可靠性、性?xún)r(jià)比等因素。同時(shí)，還需要注意PLC的編程語(yǔ)言和編程工具是否易于學(xué)習(xí)和使用。PLC分類(lèi)及選型依據(jù)PART02PLC編程語(yǔ)言與指令系統(tǒng)2023REPORTING編程語(yǔ)言類(lèi)型及特點(diǎn)順序功能圖（SFC）描述控制系統(tǒng)順序行為的圖形語(yǔ)言，便于理解和分析控制過(guò)程。指令表（IL）由一系列操作碼和操作數(shù)組成的匯編語(yǔ)言，適用于復(fù)雜算法和數(shù)據(jù)處理。梯形圖（LD）直觀易懂的圖形語(yǔ)言，類(lèi)似于繼電器電路圖，適用于邏輯控制。結(jié)構(gòu)化文本（ST）類(lèi)似于高級(jí)編程語(yǔ)言，適用于復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。函數(shù)塊圖（FBD）以功能塊為單位，通過(guò)連接線實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，適用于模塊化編程。功能指令包括數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信等指令，用于擴(kuò)展PLC的功能。特殊指令針對(duì)特定硬件或特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的指令，如高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出等?；局噶畎ㄟ壿嬤\(yùn)算、定時(shí)/計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)比較等指令，用于實(shí)現(xiàn)基本的控制功能。指令系統(tǒng)概述與分類(lèi)LD/LDI（取/取反）：用于讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)。AND/ANI（與/與非）：用于實(shí)現(xiàn)邏輯與運(yùn)算。OR/ORI（或/或非）：用于實(shí)現(xiàn)邏輯或運(yùn)算。常用指令功能及應(yīng)用舉例OUT（輸出）：用于將運(yùn)算結(jié)果輸出到指定地址。TIM/CNT（定時(shí)/計(jì)數(shù)）：用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。MOV（傳送）：用于將數(shù)據(jù)從一個(gè)地址傳送到另一個(gè)地址。常用指令功能及應(yīng)用舉例123CMP（比較）：用于比較兩個(gè)數(shù)據(jù)的大小關(guān)系。ADD/SUB（加/減）：用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加減運(yùn)算。MUL/DIV（乘/除）：用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的乘除運(yùn)算。常用指令功能及應(yīng)用舉例PART03PLC程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法2023REPORTING程序按照固定的順序執(zhí)行，適用于簡(jiǎn)單控制邏輯。線性結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷選擇不同的執(zhí)行路徑，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。分支結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行某段程序，直到滿(mǎn)足退出條件，適用于需要反復(fù)執(zhí)行的控制任務(wù)。循環(huán)結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn)原理：根據(jù)控制任務(wù)的要求，將系統(tǒng)的控制過(guò)程劃分為若干個(gè)順序相連的階段，每個(gè)階段對(duì)應(yīng)一個(gè)控制步驟，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各步驟間的順序轉(zhuǎn)換。步驟分析控制任務(wù)，確定控制步驟和轉(zhuǎn)換條件。設(shè)計(jì)功能圖，描述各步驟間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。根據(jù)功能圖編寫(xiě)PLC程序，實(shí)現(xiàn)各步驟的控制邏輯。調(diào)試并優(yōu)化程序，確保滿(mǎn)足控制要求。順序控制設(shè)計(jì)法原理及步驟實(shí)例分析：以某生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)為例，介紹功能圖的繪制方法和步驟，并分析其在PLC程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。遵循一定的繪制規(guī)則，如從左到右、從上到下等。保持功能圖清晰、簡(jiǎn)潔，便于理解和維護(hù)。繪制技巧使用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)表示各步驟和轉(zhuǎn)換條件。功能圖繪制技巧與實(shí)例分析PART04PLC輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)2023REPORTING輸入接口電路原理：將外部開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部可處理的數(shù)字信號(hào)。通過(guò)光電耦合器等元件實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離和電平轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)要點(diǎn)選擇合適的輸入信號(hào)類(lèi)型（如NPN或PNP）和電壓等級(jí)?？紤]輸入信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，采取濾波、去抖等措施。合理布局和接線，降低信號(hào)傳輸過(guò)程中的干擾和損耗。輸入接口電路原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)輸出接口電路原理：將PLC內(nèi)部數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部執(zhí)行器可接收的模擬信號(hào)或開(kāi)關(guān)量信號(hào)。通過(guò)功率放大器等元件驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。設(shè)計(jì)要點(diǎn)根據(jù)負(fù)載類(lèi)型和參數(shù)選擇合適的輸出模塊和驅(qū)動(dòng)電路?？紤]輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性，采取過(guò)流、過(guò)壓等保護(hù)措施。合理布局和接線，降低信號(hào)傳輸過(guò)程中的干擾和損耗。0102030405輸出接口電路原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)在輸出回路中串聯(lián)快速熔斷器或自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，防止負(fù)載短路或過(guò)載時(shí)損壞輸出模塊。過(guò)流保護(hù)過(guò)壓保護(hù)隔離保護(hù)在輸入回路中并聯(lián)壓敏電阻等元件，吸收浪涌電壓，保護(hù)輸入模塊不被擊穿。采用光電耦合器等元件實(shí)現(xiàn)輸入輸出信號(hào)的電氣隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性。030201輸入輸出保護(hù)電路設(shè)計(jì)PART05PLC通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2023REPORTING通信網(wǎng)絡(luò)是由一系列通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)構(gòu)成的，用于實(shí)現(xiàn)信息傳輸和交換的系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)定義根據(jù)傳輸介質(zhì)、通信協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素，通信網(wǎng)絡(luò)可分為有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)兩大類(lèi)，其中有線網(wǎng)絡(luò)包括以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)等，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)包括WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等。通信網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型通信網(wǎng)絡(luò)基本概念及類(lèi)型VS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是指將數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩说倪^(guò)程，包括模擬傳輸和數(shù)字傳輸兩種方式。模擬傳輸是將模擬信號(hào)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，數(shù)字傳輸則是直接將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中需要遵循一定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在PLC通信中應(yīng)用廣泛，如以太網(wǎng)通信、串口通信、CAN總線通信等。以太網(wǎng)通信具有傳輸速度快、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；串口通信具有簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于小規(guī)模PLC系統(tǒng)；CAN總線通信具有實(shí)時(shí)性高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的PLC系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)原理數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)原理及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)定義現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的通信技術(shù)，它將傳感器、執(zhí)行器、控制器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)總線連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的信息交換和協(xié)同工作。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在PLC中的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在PLC中應(yīng)用廣泛，如Profibus、Modbus、DeviceNet等現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)在PLC系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，PLC可以與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互操作性和互換性，降低系統(tǒng)維護(hù)成本和升級(jí)成本?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在PLC中的應(yīng)用PART06PLC程序調(diào)試與故障診斷方法2023REPORTING熟悉程序邏輯、了解輸入輸出設(shè)備、準(zhǔn)備調(diào)試工具。使用編程軟件模擬程序運(yùn)行，檢查邏輯錯(cuò)誤。程序調(diào)試步驟及注意事項(xiàng)離線模擬準(zhǔn)備工作程序調(diào)試步驟及注意事項(xiàng)安全第一確保調(diào)試過(guò)程中不會(huì)對(duì)人員或設(shè)備造成傷害。逐步推進(jìn)按照程序邏輯逐步調(diào)試，避免遺漏或混淆問(wèn)題。細(xì)心觀察留意程序執(zhí)行過(guò)程中的異常現(xiàn)象，及時(shí)記錄并分析原因。程序調(diào)試步驟及注意事項(xiàng)故障診斷方法分類(lèi)與特點(diǎn)基于經(jīng)驗(yàn)的診斷憑借工程師的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)，快速定位故障點(diǎn)?；谛盘?hào)的診斷通過(guò)分析輸入輸出信號(hào)，判斷故障類(lèi)型和位置?；谀Ｐ偷脑\斷：通過(guò)建立系統(tǒng)模型，對(duì)比實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)與模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常。故障診斷方法分類(lèi)與特點(diǎn)故障診斷方法分類(lèi)與特點(diǎn)基于經(jīng)驗(yàn)的診斷基于信號(hào)的診斷基于模型的診斷客觀性強(qiáng)，但需要專(zhuān)業(yè)的信號(hào)分析工具。精度高，但需要建立準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型?？焖俚饔^性強(qiáng)，對(duì)工程師經(jīng)驗(yàn)要求高。案例一PLC程序無(wú)法啟動(dòng)，輸入信號(hào)指示燈不亮。故障現(xiàn)象診斷過(guò)程檢查輸入設(shè)備是否正常工作，測(cè)量輸入信號(hào)電壓是否在正常范圍內(nèi)，檢查PLC輸入模塊是否損壞。輸入信號(hào)異常導(dǎo)致程序無(wú)法啟動(dòng)典型故障診斷案例分析03故障現(xiàn)象輸出設(shè)備在不應(yīng)該動(dòng)作的時(shí)候動(dòng)作，或者在應(yīng)該動(dòng)作的時(shí)候不動(dòng)作。01解決方法更換損壞的輸入設(shè)備或PLC輸入模塊，調(diào)整輸入