《工厂电气与可编程序控制器应用技术》第三章

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1、第3章可编程序控制器及其工作原理3.1可编程控制器的基本概念3.2可编程控制器的硬件组成及各部分功能3.3可编程序控制器的软件组成及编程语言3.4可编程控制器的工作原理3.5可编程序控制器的主要性能指标3.1可编程控制器的基本概念国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类

2、型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”3.1.1可编程控制器的特点及应用1．PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）编程简单、直观（3）控制功能强（4）易于安装，便于维护2．PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类。(1)顺序控制(2)运动控制(3)闭环过程控制(4)数据处理(5)通信和联网3.1.2可编程序控制器的产生与发展世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公

3、司(DEC)研制的PDP-14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果。可编程自问世以来，发展极为迅速。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得了广泛的应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。如美国Rockwell自动化公司所属的A-B(Allen-Bradley)公司，GE-Fanuc公司，日本的三菱公司和立石公司，德国的西门子(Siemens)公司等。可编程控制器已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。中国是20世纪80年代初引进、应用、研制、生产可编

4、程控制器的。目前，中国已能够生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模，并在工业产品中获得了应用。3.1.3可编程控制器的分类1、按硬件结构类型分类(1)整体式结构整体式又叫单元式或箱体式，它的特点是将PLC的基本部件，如CPU模块，I/O模块和电源等紧凑地安装在一个标准机壳内，组成PLC的一个基本单元或扩展单元。(2)模块式结构模块式结构又叫积木式。这种结构形式的特点是把PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块、输入模块、输

5、出模块、通讯模块等等。另外用一块带有插槽的母板(实质上就是计算机总线)把这些模块按控制系统需要选取后插到母板上，就构成了一个完整的PLC。这种结构的PLC的特点是系统构成非常灵活，安装、扩展、维修都很方便。缺点是体积比较大。（3）叠装式结构图示叠装式可编程控制器叠装式结构是单元式和模块式相结合的产物。把某个系列的PLC工作单元的外形都制作成一致的外观尺寸，CPU、I/O口及电源也可做成独立的，不使用模块式PLC中的母板，采用电缆连接各个单元，在控制设备中安装时可以一层层地叠装，就成了叠装式PLC。图示是一款西门子S7-200叠装式PLC示意图。二、按运用规模及功能分类PLC按规

6、模分类超小型64点以下,小型64～128点,中型128～512点,大型512～8192点,超大型8192点以上.可编程控制器还可以按功能分为低档机、中档机及高档机。3.2可编程控制器的硬件组成及各部分功能主要由中央处理器(CPU)，存储器，输入、输出接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，智能I/O接口，智能单元等组成。PLC的硬件结构框图如图所示。中央处理器(CPU)主要作用1.接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。2.诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。3.用扫描的方式通入I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中。4.PLC进入运行

7、状态后，从存储器逐条读取用户指令，解释并按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分系统存储器一般存放系统程序。用户存储器主要用于存放用户程序、逻辑变量和其它一些信息输入/输出接口输入/输出接口是PLC与外界连接的接口。I/O单元实际上是PC与被控对象间传递输入、输出信号的接口部件。PLC开关量输出接口按输出开关器件种类不同常有