可編程序控制器的構成及工作原理

本節(jié)介紹PLC的發(fā)展、特點、基本構成，著重介紹等效電路、工作原理及技術規(guī)格內容提要可編程序控制器（ProgrammableLogicController）簡稱為PLC

PLC集微電子技術、計算機技術和通信技術于一體，是一種通用控制器，廣泛應用于機械制造、汽車、電力、輕工、環(huán)保、電梯等工農業(yè)生產和日常生活。第一節(jié)PLC概述第二節(jié)PLC的基本構成及工作原理第三節(jié)PLC的技術規(guī)格與分類第一節(jié)PLC概述一、PLC的發(fā)展簡史PLC的產生源于汽車制造業(yè)。1968年，美國通用汽車公司（GM）設想將繼電器控制與計算機控制兩者的長處結合起來，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項招標指標。其主要內容是：用計算機代替繼電器控制系統，用程序代替硬接線，輸入輸出電平可與外部負載直接連接，結構易于擴展。我國于1977年研制出第一臺具有實用價值的二、PLC的定義（1982年11月、1985年1月和1987年2月國際電工委員會（IEC）可編程控制器標準草案第一、二、三稿）1.是一種數字運算操作的電子系統2.為工業(yè)環(huán)境應用而設計3.采用計算機的軟硬件結構4.達到各類機械或生產過程的控制目的三、PLC的幾種流派按地域分為三種流派：1.美國的PLC：如羅克韋爾(Rockwell)公司（包括AB公司）產品，通用電氣（GE）產品。2.歐洲的PLC：如西門子（Siemens)公司產品，施耐德(Schneider)公司的產品。如歐姆龍（OMRON）公司的產品，三菱（Mitsubishi)公司的產品。3.日本的PLC：四、PLC控制與繼電器控制的區(qū)別繼電器控制電路KMKMSB1SB2控制電路比較PLC梯形圖(3)輸入、輸出邏輯關系基本一致(1)圖形符號基本類似(2)結構形式基本相同相同點(1)組成器件不同(2)觸點情況不同(3)工作電流不同(4)接線方式不同(5)工作方式不同繼電器控制：I/O邏輯關系是由實際的布線實現；PLC控制：I/O邏輯關系是由存儲在PLC內的用戶程序（梯形圖）實現。不同點五、PLC的主要優(yōu)點1.編程簡單2.可靠性高3.通用性好4.功能強5.易于遠程監(jiān)控

6.設計、施工和調試周期短六、PLC的應用（1）邏輯控制（2）位置控制和運動控制（3）過程控制（4）監(jiān)控系統（5）集散控制水處理電力煤礦七、PLC的發(fā)展趨勢向控制與管理功能一體化方向發(fā)展向小型化、低成本、簡單易用方向發(fā)展向網絡化、高可靠性、多功能方向發(fā)展向編程語言標準化方向發(fā)展第二節(jié)PLC的基本構成及工作原理一、PLC的基本構成

系統程序用戶程序編程器存儲器輸入口CPU輸出口通信口系統總線電源軟件系統基本單元硬件系統CPU存儲器總線I/O口通信接口編程器電源擴展設備……系統軟件用戶軟件硬件系統軟件系統FRKMKMAFU2SB2SB1BSB1SB2FR24VCOM0.000.02PLCCOM10.000.01輸入模塊輸出模塊LNBAQSFU1KMFRM3~L3L2L1NFU2KMFU3拆除原控制回路安裝PLC接入輸入元件接入輸出元件對PLC供電編寫程序（梯形圖）寫入PLCPLC控制實例

二、PLC控制的等效電路輸入元件負載SB1SB2FRKM負載電源PLC內部控制電路（用戶程序）等效輸出繼電器0.00PLCCOMDC24V0.000.010.020.010.0210.0010.0010.00COM等效輸入繼電器END繼電器控制電路KMKMSB1SB2PLC梯形圖X000X001Y000Y000控制電路比較PLC控制與繼電器控制系統的比較(3)輸入、輸出邏輯關系基本一致(1)圖形符號基本類似(2)結構形式基本相同相同點(1)組成器件不同(2)觸點情況不同(3)工作電流不同(4)接線方式不同(5)工作方式不同繼電器控制：I/O邏輯關系是由實際的布線實現；PLC控制：I/O邏輯關系是由存儲在PLC內的用戶程序（梯形圖）實現。不同點三、PLC的基本工作原理1.PLC的工作方式初始化內部處理通信服務輸入采樣程序處理輸出刷新STOPRUNPLC在初始化后，進入循環(huán)掃描。當PLC處于停止（STOP）狀態(tài)時，PLC只循環(huán)完成內部處理和通信服務兩個階段的工作。當PLC處于運行（RUN）狀態(tài)時，則循環(huán)完成內部處理、通信服務、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個階段的工作。2.程序執(zhí)行的過程1.輸入采樣階段（簡稱“讀”）

讀入所有輸入端子的狀態(tài)，并將各狀態(tài)存入輸入暫存器，此時輸入暫存器被刷新。

2.程序處理階段（簡稱“算”）對用戶程序的指令逐條掃描、運算，運算結果寫入輸出暫存器。

3.輸出刷新階段（簡稱“寫”）

輸出暫存器的內容，轉存入輸出鎖存器中。輸出鎖存器通過輸出端去驅動輸出端所接的外部負載。信號傳遞過程讀寫讀寫M20Y000Y000X000輸入暫存器輸出暫存器輸出鎖存器輸出端子輸入端子輸入電路輸出電路從PLC的輸入端有一個輸入信號發(fā)生變化，到PLC輸出端對該變化做出響應，需要一段響應時間。第三節(jié)PLC的技術規(guī)格與分類一、PLC的一般技術規(guī)格

電源電壓允許電壓范圍消耗功率沖擊電流絕緣電阻耐壓抗干擾性

抗振動耐沖擊環(huán)境溫度環(huán)境濕度環(huán)境氣體狀況保存溫度電源保持時間

二、PLC的基本技術性能

輸入/輸出控制方式

編程語言

指令長度

指令種類

掃描速度

程序容量

中斷處理

模擬量

特殊功能模塊

內部繼電器種類及數量

最大I/O點數三、PLC的分類1．按I/O總點數分

256、2048、小型、中型、大型2．按組成結構分

整體式、模塊式3．按功能分

低檔、中檔、高檔本章小結1.PLC發(fā)展于汽車