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1、可编程序控制器可编程序控制器原理原理应用应用实验实验常斗南常斗南 主编主编主讲教师：曹丽联系方式：参考资料：PLC编程及应用 廖常初 主编 机械工业出版社可编程序控制器及常用控制电器 何友华 主编 冶金工业出版社参考网站：可编程控制器技术教程可编程控制器技术教程概述概述PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。是一种专门用于工业控制的计算机。 早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。是用来替代继电器、接触器控制的。它主要它主要 用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为被称为可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器（Programmable logic
2、controller，略写略写 PLC ) 随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为为可编程控制器可编程控制器（Programmable controller，略写略写PC)。为区别于为区别于Personal Computer (PC)，故沿用故沿用PLC 这个略写。这个略写。常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍学习内容学习内容常用的工厂控制电器一些基本工厂控制电路教学要求教学要求了解常用的控制电器的工作原理了解常开触点、常闭触点和线圈的概念了解基本控制电路
3、的工作原理常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍1 1、按钮、按钮按钮是一种常用的手动控制电器，用来发出信号和接通或断开控制电路。按钮帽复位弹簧动断（常闭）触点动合（常开）触点SBSB控制按钮控制按钮常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍2 2、接触器、接触器接触器是一种用途极为广泛的自动控制电器，主要用于接通或切断交直流电动机的主电路或大容量控制电路，也常用于控制其他电器。接触器可以频繁地操作，而且性能比较稳定。接触器是利用电磁吸力的原理工作的，主要由电磁机构和触头系统组成。电磁机构主要包括吸引线圈、铁心和衔铁三部分组成。常用低压控制电器介绍常用低
4、压控制电器介绍常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍接触器结构示意图接触器结构示意图静铁心动铁心弹簧衔铁吸引线圈静触点静触点动触点常开触点常开触点常闭触点常闭触点常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍KMKMKM吸引线圈常开触点常闭触点接触器图文符号接触器图文符号3 3、热继电器、热继电器 热继电器是利用电流的热效应来切断电路的保护电器，它在控制电路中，用作电动机的过载保护，既能保证电动机不超过容许的过载，又可以最大限度地保护电动机的过载能力。 热继电器的测量元件通常采用双金属片，由两种具有不同线膨胀系数的金属碾压而成。主动层采用膨胀系数较高的铁镍铬合金，被动层采用膨胀系数较小的铁镍合金。
5、当双金属片受热后将向被动层方向弯曲，当弯曲到一定程度时，通过动作机构是触点动作。常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍感受部分结构示意图感受部分结构示意图热继电器图文符号热继电器图文符号感受部分工作原理感受部分工作原理：发热元件2通电发热后，主双金属片1受热向左弯曲，推动导板3向左推动执行机构发生一定的运动。电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，执行机构发生跃变，即触点发生动作从而切断主电路。热继电器热继电器使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。的配合。选择：选择：eReReded
6、eReR：热继电器热元件的额定电流；热继电器热元件的额定电流； eded：电动机的额定电流。电动机的额定电流。常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍4、熔断器、熔断器常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍一、熔断器的结构原理及分类 熔断器是低压电路及电动机控制电路中用作短路保护的电器，它串联在线路中，当线路或电气设备发生短路（或严重过流）时，熔断器中的熔体首先因电路电流增大而过热熔断，自动切断电路，以保护电气设备。二、熔断器的主要参数 额定电压 熔体额定电压 熔断器额定电流三、常用的熔断器三、常用的熔断器1 1、插入式熔断器、插入式熔断器2 2、螺旋式熔断器、螺旋式熔断器3 3、封闭管式熔
7、断器、封闭管式熔断器4 4、自复式熔断器、自复式熔断器5 5、高分断能力熔断器、高分断能力熔断器常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍插入式熔断器插入式熔断器常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍螺旋式熔断器螺旋式熔断器常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍无填料密封式式熔断器无填料密封式式熔断器有填料式密封式熔断器有填料式密封式熔断器常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍自恢复熔断器自恢复熔断器常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍4 4、位置开关、位置开关 位置开关又称行程开关或限位开关。 用于将机械位移变为电信号，使电动机运行状态发生改变，即按一定行程自动停车、反转、变速或循环
8、。从而控制机械运动或实现安全保护。 位置开关包括：行程开关、限位开关、微动开关等。 工作原理：在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍推杆推杆弹簧弹簧动断（常闭）动断（常闭）触点触点动合（常开）动合（常开）触点触点行程开关行程开关常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍接近开关接近开关常用低压控制电器介绍常用低压控制电器介绍基本控制电路基本控制电
9、路基本控制电路基本控制电路L1L2L3QMFU1KMKRPEFU2SB1KMSB2KMKRFU2U V W1 1、单向旋转、单向旋转接触器控制电路图中，Q为开关，FU1、FU2为主电路与控制电路的熔断器，KM 为接触器，KR为热继电器，SB1、SB2分别为起动按钮与停止按钮，M为笼型感应电动机。接触器触点接触器触点热继电器的感受部分热继电器的感受部分接触器的线圈接触器的线圈热继电器的常闭触点热继电器的常闭触点（短路保护）（短路保护）（过载保护）（过载保护）依靠接触器自身辅助触点保持依靠接触器自身辅助触点保持线圈通电的电路称为线圈通电的电路称为自保电路自保电路基本控制电路基本控制电路2 2、可逆
10、转动、可逆转动在实际生产中常需要运动部件实现正反两个方向的运动，这就要求拖动电动机能做正反两方向的运转。从电机原理可知，改变电动机三相电源相序即可改变电动机旋转方向。电动机的常用可逆旋转控制电路如图所示。L1L2L3QMFU1KM1PEKM2FU2SB1KM1SB2KM2SB1KM1SB2KM2SB3KRFU2KM1KM2互锁互锁按钮联锁按钮联锁3 3、点动控制、点动控制 生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运动，还需要点动控制。 该控制电路既可实现点动控制，又可实现连续运转。 SB3为连续运转的停止按钮，SB1为连续运转起动按钮，SB2为点动起动按钮。 L1L2L3QMFU1KMPEU
11、V WKR基本控制电路基本控制电路FU2SB1KMSB3KMFU2SB2SB2KR4 4、自动往返运行、自动往返运行 在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。该图为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。基本控制电路基本控制电路L1L2L3QMFU1KM1PEKM2KRFU2SB1SB2KM1KM1FU2KM1SQ1SB2SB1KM2KM2KM2SQ2KRSB3SQ2SQ3SQ1SQ45 5、Y-DY-D压降起动压降起动 为了减少或限制起动时对机械设备的冲击，通常对三相笼感应电动机采用降压起动。 起动时，定子绕组先接成Y
12、联结，接入三相交流电源，此时起动电流只有全压起动时的1/3.当转速接近额定转速时，将电动机定子绕组改成D联结，电动机进入正常运行。 凡是正常运行时三相定子绕组接成三角形运转的三相笼型感应电动机，都可采用Y-D降压起动。基本控制电路基本控制电路基本控制电路基本控制电路L1L2L3QMFU1KM1PEU1V1W1KM2KRKM1FU2SB1KM1W2U2V2KM3KM3KM2KTKRKM2KM3KM1KTKTSB2123456789FU2.Y-DY-D降压起动控制电路降压起动控制电路基本控制电路基本控制电路L1L2L3FU1MKSMnnQKM1KM2FU2KM3RRKM3KRKM4KM5KM5KM
13、6KM7TELFU4Q1XSXPHLSQ5SQ6SBSB1FU3FRKA1KA1KA2SB2KA1KA2KA2SQ3SQ1KM3KA1KA2KTSQKVSB3KM2KM1KVSQ4SQ2KM3SB4KM1KM2KVKM1KM2KT1KM5KM4KM4KM5KM6KM7KM7KM6KT1SQ7SQ8SQ9SQ10SQ9SQ1012n.6 6、镗床控制原理图、镗床控制原理图本章小结本章小结 本章简要介绍继电接触控制系统中的常用低压电气设备和常用的电机控制的基本环节，这是分析和设计电气控制电路的基础，同时也是学习可编程序控制器知识的基础。 1、本章简单介绍了按钮、接触器、热继电器和位置开关的构成和工
14、作原理。 2、本章简单介绍了掌握电机控制的基本环节，如单向旋转、可逆旋转、点动控制、自动往返、降压起动等继电器控制电路。 3、本章的控制电路涉及的都是开关量的控制，如按钮或开关的闭合与断开，线圈的通电与断电，回路的闭合与断开等。重点掌握：常开触点、常闭触点、线圈。重点掌握：常开触点、常闭触点、线圈。基本控制电路基本控制电路第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及可编程序控制器的一般结构及基本工作原理基本工作原理学习内容学习内容 PLC的产生和特点及其发展动向 PLC的结构和基本的工作原理 PLC的技术性能指标 PLC的分类及其应用场合 PLC的应用设计步骤教学要求教学要求 了解PLC的特点、发
15、展动向、性能指标及其应用场合 掌握PLC的结构和基本的工作原理 了解PLC的设计步骤第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理第一节 PLC的产生和特点及其发展动向n 什么是PLCn PLC产生的原因n PLC的特点n PLC的发展动向第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理n什么是什么是PLC可编程序控制器的定义可编程序控制器的定义（1985年，国际电工委员会） 可编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算、顺序控制、定
16、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。PC、PLC、个人计算机、工业、个人计算机、工业PC的区别？的区别？第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理nPLCPLC产生的原因产生的原因 继电器控制系统的明显缺点： 体积大，可靠性低，查找故障困难，特别是由于它是靠硬件连线逻辑构成的系统，所有接线复杂，对生产工艺变化的适应性差。 继电器控制系统的优点： 简单易懂、操作方便、加工便宜 计算机系统的优点： 功能完备、灵活性、通用性好第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构
17、及基本工作原理nPLCPLC的特点的特点编程简单 图形式指令结构 简化的程序结构 丰富的调试手段功能强，性价比高（和继电器系统相比）硬件配套齐全，适应性强 可编程序控制器及其有关设备，都很易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计，已经标准化，系统化和模块化。 通过修改用户程序，可以快速适应工艺条件的变化可编程控制器概述可编程控制器概述可靠性高，抗干扰能力强 利用软件替代触点，并减少接线。 专为工业生产现场设计，抗干扰措施齐全。 系统设计安装和调试工作量少维修方便 体积小，功耗低。 综上所诉，可编程序控制器在性能上均优于继电器逻辑控制，与计算机相比，综上所诉，可编程序控制器在性能
18、上均优于继电器逻辑控制，与计算机相比，它也是一种用于工业自动化控制的理想工具。它也是一种用于工业自动化控制的理想工具。可编程控制器概述可编程控制器概述nPLCPLC的主要特点的主要特点：PLC的软件简单易学使用和维护方便 硬件配置简单； 安装方便； 使用方便； 维护方便运行稳定可靠设计施工周期短 第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理nPLC的发展动向的发展动向 向高速度、大容量方向发展 CPU处理速度进一步加快；存储容量进一步扩大 控制系统将分散化 分散控制、集中管理的原则。 可靠性进一步提高 随着PLC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一
19、步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。 控制与管理功能一体化 PC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理第二节第二节 PLCPLC的一般结构和基本工作原理的一般结构和基本工作原理n PLC的一般结构n PLC的基本工作原理第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理n PLCPLC的一般结构的一般结构 可编程控制器实施控制的实质是按一定的算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现。第一
20、章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理入出变换入出变换物理实现物理实现信息处理信息处理微处理机技术微处理机技术考虑实际的控制需要考虑实际的控制需要输出应放大电信号输出应放大电信号输入应当排除干扰输入应当排除干扰I/O电路电路专门设计专门设计PLC采用了典型的计算机结构，主要由CPU、ROM、RAM和专门设计的输入输出接口电路等组成。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理输输 入入 接接 口口中央处理单元中央处理单元存存 储储 器器输入输出数据存储输入输出数据存储输输 出出 接接 口口照明电磁装置
21、电动机其他执行装置或接触器开关或传感器继电器触电行程开关模拟量输入编 程 单 元电源单元地址总线控制总线数据总线图图1-1 PLC1-1 PLC机结构示意图机结构示意图nPLCPLC的一般结构的一般结构中央处理机中央处理机 中央处理机是PLC的大脑，它由中央处理器和存储器等组成p 中央处理器（中央处理器（CPU）l CPU的组成：控制电路、运算器和寄存器组成。 注：不同的PLC可能选用不同的CPUl CPU的主要功能：1）从存储器中读取指令 2）执行指令 3）准备取下一条指令 4）处理中断第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理n CPU模块模
22、块 CPU通过输入装置读入外设的状态，由用户程序去处理，并根据处理结果通过输出装置去控制外设。 一般的中型可编程控制器多为双微处理器系统 一个是字处理器，它是主处理器，由它处理字节操作指令，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。 一个为位处理器，也称布尔处理器，它是从处理器。它的主要作用是处理位操作指令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转换语言转换。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理p 存储器存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程
23、序、应用程序、逻辑变量和其它一些信息。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理存储器的类型存储器的类型只读存储器只读存储器ROM随机存储器随机存储器RAM检查程序检查程序翻译程序翻译程序监控程序监控程序用户程序用户程序逻辑变量逻辑变量供内部程序使用的工作单元供内部程序使用的工作单元电源部件电源部件 PLC内部电路使用的电源是整体的能源供给中心，它的好坏直接影响PLC的功能和可靠性，因此目前的大部分PLC采用开关式稳开关式稳压电源供电。压电源供电。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理UiuBD
24、LCRL+-UO串联型开关型稳压电路n I/O模块模块联系外部设备和CPU模块的桥梁输入模块 开关量输入模块：接收来自按钮、位置开关和光电开关等设备提供的开关量输入信号。 模拟量输入模块：接收电位器和测速发电机等设备提供的模拟电流电压信号。输出模块 开关量输出模块：用于控制接触器、指示灯和报警装置等输出设备。 模拟量输出模块：用于控制调节阀和变频器等执行装置。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理输入、输出部分（输入、输出部分（PLC与被控设备相连接的接口电路）与被控设备相连接的接口电路）p输入接口电路 功能：输入接口电路将用户设备输入PLC
25、的各种控制信号控制信号转换成 中央处理器能够接收和处理的电信号电信号。 电路构成：由光电耦合电路光电耦合电路和微电脑输入接口电路微电脑输入接口电路组成。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理光电耦合器p 输出接口电路 功能：输出接口电路将中央处理器送出的弱电控制信号弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电动机等被控设备的执行元件。 电路组成：微电脑输出接口电路微电脑输出接口电路和功率放大电路功率放大电路第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理n 编程装置编
26、程装置用于生成、编辑、检查和修改用户程序手持式编程器 只能输入和编辑指令编程软件 直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图 实现不同编程语言的转换 下载和上传用户程序第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理n PLC的基本工作原理的基本工作原理微机一般采用等待命令的工作方式；PLC采用循环扫描工作方式循环扫描工作方式。 循环扫描的工作方式工作方式：在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号。 整个工作过程工作过程分五阶段：自诊断自诊断、与编辑器等的通信与编辑器等的通信，输入采输
27、入采样样，用户程序执行用户程序执行，输出刷新输出刷新。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理自诊断自诊断与编辑器与编辑器计算机等通信计算机等通信输出输出结果结果执行用执行用户程序户程序读入现读入现场信号场信号（1 1）自诊断内容为）自诊断内容为I/OI/O部分、存储器、部分、存储器、CPUCPU等，发现异常停机显示出错。若等，发现异常停机显示出错。若自诊断正常，继续向下扫描。自诊断正常，继续向下扫描。（2 2）PLCPLC检查是否与编辑器和计算机的通信请
28、求，若有则进行相应处理。检查是否与编辑器和计算机的通信请求，若有则进行相应处理。（3 3）PLCPLC的中央处理器对各个输入端进行扫描，将输入端的状态送到输入状的中央处理器对各个输入端进行扫描，将输入端的状态送到输入状态寄存器中态寄存器中输入采样阶段输入采样阶段（4 4）中央处理器）中央处理器CPUCPU将指令逐条调出并执行，并将执行的结果送到输出状态将指令逐条调出并执行，并将执行的结果送到输出状态存储器中存储器中程序执行阶段程序执行阶段（5 5）当所有的指令执行完毕时，）当所有的指令执行完毕时，集中把输出状态存储器的状态集中把输出状态存储器的状态通过输出部通过输出部件转换成被控设备所能接受的
29、件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，电压或电流信号，以驱动被控设备以驱动被控设备输出刷输出刷新阶段新阶段PLCPLC与计算机控制系统的异同与计算机控制系统的异同相同点： （1）基本结构相同u PLC和计算机都是主要由CPU、存储器、输入和输出部分构成。有的部件（如存储器）在二者中通用。 （2）程序执行原理相同u PLC和计算机都采用存储程序，按地址访问和顺序执行的基本工作思想u 在PLC程序执行阶段，与计算机基本相同，都是指令在内存中顺序存放，CPU从内存中顺序取指令并执行，直到最后的一条指令。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理不同
30、点： 两者的不同点主要体现在工作方式上u 计算机工作时是循环地取指令和执行指令。在执行指令时，每执行完一条指令。立即产生结构，这一结果立即影响到所涉及的部件。这样不断地取指令并执行，直到指令结束。u PLC是以循环扫描的的方式工作循环扫描的的方式工作，执行用户程序只是其中的一步，而且指令的执行结果并不立即传送到输出点，只是用它改变内部的映像寄存器状态它改变内部的映像寄存器状态，当所有指令执行完成后，同时对个输出点刷新。u 另外，PLC专门为工业应用而设计，输入输出部件采用电气隔离技术，其元件经过精挑细选，从而更好地保证了PLC设备工作的可靠性。总之，采用循环扫描的工作方式是总之，采用循环扫描的
31、工作方式是PLCPLC区别于微机的最大特点区别于微机的最大特点第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理第三节 PLC的技术性能指标一、常见技术性能指标（一）输入/输出点数（即I/O点数） 即指PLC外部输入、输出端子数。这是最重要的一项技术指标。（二）扫描速度 一般以执行1000步指令所需时间来衡量（ms/千步）；也可以执行一步指令的时间计算（us/步）。（三）内存容量 一般以PLC能存放用户程序的多少衡量。PLC中指令是按“步”存放的一“步”占用一个地址单元地址单元一个地址单元占用两个字节两个字节。l 例1：内存容量1000步=2K字节第一章
32、第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理一条指令一般不一条指令一般不止一止一“步步”（四）指令条数 衡量PLC功能强弱的主要指标。PLC指令种类越多，软件功能软件功能越强。（五）内部寄存器 PLC内部有许多的寄存器用于存放变量状态、中间结果、数据等。寄存器的配置是衡量PLC硬件功能硬件功能的重要指标。（六）高功能模块 PLC除了主控模块外还配置了高功能模块。主控模块实现基本控制功能，高功能模块可实现某一种特殊的专门功能。高功能模块的多少，功能强弱是衡量PLC产品水平高低水平高低的一个重要指标。 A/D模块、D/A模块、高速计数模块、速度控制模块、位置
33、控制模块、轴定位模块、温度模块、远程通信模块、高级语言编辑以及各种物理量转换模块等。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理开关量顺序控制、模拟量控开关量顺序控制、模拟量控制、精确定位和速度控制制、精确定位和速度控制二、关于PLC的内存分配及I/O点数 I/O区的寄存器可直接和外部输入、输出端子传递信息，这个区的寄存器有特殊的编号，如输入寄存器是Xn，那么输出寄存器的编号为Yn，其中n是十进制数，受CPU的I/O寻址能力限制。I/O寄存器一般是一个16位的寄存器，它的每一位对应PLC的一个外部端子。l 例2：I/O寄存器有10个，该PLC最大可
34、扩展到10*16=160个I/O点。 I/O模块通过总线电缆总线电缆与主机相连。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理I/OI/O区区内部辅助寄存器区内部辅助寄存器区特殊寄存器区特殊寄存器区数据区数据区PLC内部寄存器空间分配第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理第四节 PLC的分类及应用场合一、PLC产品的分类（一）根据结构形状分类第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理结构形状分类结构形状分类整体型整体型机架模块式机架模块式结构紧凑，体积
35、小，重量轻和价格低，小型的结构紧凑，体积小，重量轻和价格低，小型的PLC采用这种结构，适用于工业生产中的采用这种结构，适用于工业生产中的单机控制单机控制。整体式结构的整体式结构的PLC是将中央处理器、电源部是将中央处理器、电源部件、输入和输出部件件、输入和输出部件集中配置在一起集中配置在一起。机架式结构的机架式结构的PLC，是将各部分单独的，是将各部分单独的模块分开模块分开，如中央处理机模块、电源模块、输入模块、输，如中央处理机模块、电源模块、输入模块、输出模块等。出模块等。配置灵活、方便，便于扩展。一般大、中型配置灵活、方便，便于扩展。一般大、中型PLC采用这种结构。采用这种结构。（二）根据
36、I/O点数和功能分类第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理按按I/O点数、存储点数、存储容量和功能分类容量和功能分类小型小型PLC中型中型PLC大型大型PLC适合开关量的场合，也用于简单的模拟量控制适合开关量的场合，也用于简单的模拟量控制I/O点数在点数在120点以下，用户程序存储器容量为点以下，用户程序存储器容量为2K字。字。I/O点数在点数在120-512点之间，用户程序存储器容量点之间，用户程序存储器容量为为2-8K字字可完成既有开关量又有模拟量较为复杂的控制可完成既有开关量又有模拟量较为复杂的控制I/O点数在点数在512点以上，用户程
37、序存储器容量达点以上，用户程序存储器容量达到到8K字或字或8K以上。以上。用于规模的过程控制中，可构成分布式控制系用于规模的过程控制中，可构成分布式控制系统，或整个工厂的自动化网络。统，或整个工厂的自动化网络。（三）按生产厂家分类第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理l德国西门子公司德国西门子公司l日本日本OMRONOMRON公司公司 （欧姆龙）（欧姆龙）l美国美国ROCKWELLROCKWELL公司公司 （罗克（罗克威尔）威尔）l法国施耐德公司法国施耐德公司lGE-FANAC公司公司l日本三菱公司日本三菱公司l日本松下电工公司日本松下电工公
38、司l日本日立公司日本日立公司l日本东芝公司日本东芝公司l日本富士公司日本富士公司二二 PLCPLC的应用场合的应用场合 数字量逻辑控制（开关逻辑控制）u 利用指令替代物理触点的串并联，方便实现逻辑控制、定时控制和顺序控制。 运动控制（机械加工的数字控制、机器人控制）u 利用专用的运动控制模块可以实现运动控制和顺序控制功能的有机结合。u 机器人、点头和机器加工。 闭环过程控制u 用于对温度、压力和流量等 连续变化的模拟量的控制u 可以提供直接的PID控制功能，方便用户使用。 数据处理 通信联网第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理第五节 PLC
39、的应用设计和步骤PLC程序设计可遵循以下六步进行：1）确定被控系统需完成的动作及动作的顺序2）分配输入输出设备。确定输入输出设备，并为其分配必要的输入输出端口。3）设计PLC程序画出梯形图。4）实现用计算机对梯形图直接编程。5）对程序进行调试（模拟和现场）。6）保存已完成的程序。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理第六节第六节 PLC的编程语言的编程语言n梯形图n语句表n逻辑功能图n逻辑方程式或布尔代数式第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理n 梯形图梯形图PLC的主要编程语言的主要编程语
40、言第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理SBSBKMKM（a）电器控制梯形图）电器控制梯形图（b）PLC梯形图梯形图00000000010100001000PLC的梯形图在形式上类似于电器控制的梯形图的梯形图在形式上类似于电器控制的梯形图一、一、PLC梯形图的表达方式梯形图的表达方式二、PLC梯形图的主要特征（1）梯形图中的继电器不是物理的继电器，每个继电器是映像寄存器中的一位，被称为“软继电器软继电器”。因此：l 用户程序解算时，输入触电和输出线圈的状态是从I/O映像寄存器中读取的，不是解算时现场开关的实际状态不是解算时现场开关的实际状态。
41、l 继电器状态可以反复读取，因此可以认为继电器有无限多个常开无限多个常开触电和常闭触点触电和常闭触点，程序中可反复引用。l 在PLC的梯形图中所有的触点是一样触点是一样的，都可以看做开关量。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理（2）梯形图是PC形象化的编程手段，梯形图两端是没有任何电源可接的。梯形图中并没有真实的电流，而仅只是“概念概念”电流电流，且只能从左向右流动。（3）输入继电器供PC接收外部输入信号，因此，在梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现输入继电器的线圈（4）输出继电器供PC作输出控制用。它通过开关量输出模块对应的输出开关（
42、晶体管、双向晶体闸管或继电器触点）区驱动外部负载。（5）当PC处于运行状态时，PC对梯形图是按扫描方式顺序执行程序。第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理n语句表语句表一种与汇编语言类似的一种与汇编语言类似的 助记符编程表达式助记符编程表达式第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理（b）PLC梯形图梯形图00000000010100001000语句表使用的助记符语句表使用的助记符LD 00000OR 01000AND NOT 00001OUT 01000PLC的语句：的语句：操作码操作码+操作
43、数操作数n逻辑功能图逻辑功能图 逻辑功能图用“与”、“或”、“非”等逻辑功能来表达控制功能第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理（b）PLC梯形图梯形图00000000010100001000000000000101000+n布尔表达式布尔表达式第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理SBSBKMKM（a）电器控制梯形图）电器控制梯形图（b）PLC梯形图梯形图0000000001010000100001000=（00000+01000） 00001小结：第一部分 关于PLC的几个基本问题 什么
44、是PLC PLC产生的原因 PLC的特点 PLC的发展动向第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理第二部分 PLC的一般结构和基本的工作原理 PLC的基本组成 按结构形式的不同，可分为整体式和组合式。 各部分的作用第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理l中央处理单元中央处理单元l存储器存储器lI/O单元单元l智能单元智能单元l电源电源l扩展口扩展口l编程工具编程工具l其它外部设备其它外部设备 PLC的基本工作原理采用循环扫描工作方式第三部分 PLC的性能指标与分类 PLC的性能指标 PLC的分类 按结构分类 按控制规模分类 按生产厂家分类 PLC的应用场合 PLC的应用设计步骤第一章第一章 可编程序控制器的一般结构及基本工作原理可编程序控制器的一般结构及基本工作原理
