PLC的基本结构和工作原理.ppt

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1、3.3.1 开关量输入接口模块3.3.2 开关量输出接口模块3.3 PLC的输入输出接口电路3.2.1 PLC的等效电路3.2.2 PLC的工作过程3.2.3 PLC的接线图和梯形图的绘制方法3.2.4 串行工作方式对梯形图控制结果的影响3.2 PLC的基本工作原理3.1 PLC的概述3.1.1 概述3.1.2 初步认识可编程控制器（PLC）第 章 PLC的基本结构和工作原理3.1 可编程序控制器概述 一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生三、可编程控制器的

2、特点三、可编程控制器的特点三、可编程控制器的特点三、可编程控制器的特点四、可编程控制器的应用四、可编程控制器的应用四、可编程控制器的应用四、可编程控制器的应用五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型v什么是什么是PLCPLC？一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义是一种是一种工业控制装置工业控制装置是是在在电电器器控控制制技技术术和和计计算算机机技技术术的的基基础础上上开开发发出出来来的的，并并逐逐渐渐发发展展成成为为以以微微处处理理器器为为核核心心，将

3、将自自动动化化技技术术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。v通用叫法通用叫法中文名称为中文名称为可编程控制器可编程控制器；英文名称为英文名称为Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，简称，简称PLCPLC。一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义v19871987年，国际电工委员会（年，国际电工委员会（IECIEC）定义定义：“可可编编程程控控制制器器是是一一种种数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统，专专为为在在工工业业环环境境下下应应用用而而

4、设设计计。它它采采用用可可编编程程序序的的存存储储器器，用用来来在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、定定时时、计计数数和和算算术术运运算算等等操操作作的的指指令令，并并通通过过数数字字式式和和模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出，控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产产过过程程。可可编编程程控控制制器器及及其其有有关关外外围围设设备备，都都应应按按易易于于与与工工业业系系统统联联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v因为继电器逻辑电路配线复杂因为继电器逻辑电路配线复杂二、

5、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v背景：背景：19681968年年美美国国通通用用汽汽车车公公司司（GMGM），为为了了适适应应汽汽车车型型号号的的不不断断更更新新，生生产产工工艺艺不不断断变变化化的的需需要要，实实现现小小批批量量、多多品品种种生生产产，希希望望能能有有一一种种新新型型工工业业控控制制器器，它它能能做做到到尽尽可可能能减减少少重重新新设设计计和和更更换换继继电电器器控控制制系系统统及及接接线线，以以降低成本，缩短周期。降低成本，缩短周期。v19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十项设计标准十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场修改程序；

6、维护方便，采用插件式结构；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可将数据直接送入计算机；可直接使用可直接使用115V115V交流输入电压；交流输入电压；输出采用输出采用115V115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB4KB。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v1969196

7、9年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。并应用于工业现场。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生Dick Morley之所以被称为“PLC之父”，1968年，莫利先生发明了第一台PLC，开启了工业自动化的新时代。从此，Modicon（莫迪康）成为了工业自动化的先驱1996年被施耐德电气收购以后，Modicon系列产品更是进行了全方位的扩展升级，性能也得到了进一步的提高。“PLC之父之父”DirkMorley创新创新-来源于无限好奇心和无数的问题！来源于无限好奇心和无数的问题！从从1968年到年到2008年期间，从第一台自

8、动化控制器年期间，从第一台自动化控制器Modicon 084,到第一个工业现场总线到第一个工业现场总线-Modbus、第一套热备、第一套热备PLC-Modicon 584，再到第一次将以太网引入工业自动化方案，再到第一次将以太网引入工业自动化方案，40年来，年来，Morley先生率领的团队从未间断对技术革新和产品创先生率领的团队从未间断对技术革新和产品创新的渴求及探寻。新的渴求及探寻。除了除了PLC外，他还同时拥有二十多个美国和外国专利，包括并行外，他还同时拥有二十多个美国和外国专利，包括并行推理机，手持终端，软驱、汽车推理机，手持终端，软驱、汽车ABS和磁性薄膜；和磁性薄膜；获得美国富兰克林

9、研究所的霍华德波茨奖，并入选自动化名人堂；获得美国富兰克林研究所的霍华德波茨奖，并入选自动化名人堂；他同时担任美国国家生产科学研究所他同时担任美国国家生产科学研究所(NCMS)委员会主席，制造委员会主席，制造工程师协会（工程师协会（SME）理事；）理事；Dick Morley成立的高科技公司在其行业内取得了持续领先三十成立的高科技公司在其行业内取得了持续领先三十年的革命性创新成果；年的革命性创新成果；Dick Morley已成为计算机设计、人工智能、自动化和技术趋势已成为计算机设计、人工智能、自动化和技术趋势预测等领域国际公认的先驱。预测等领域国际公认的先驱。三、三、可编程控制器的特点可编程控

10、制器的特点v无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 v通用性强，控制程序可变，使用方便通用性强，控制程序可变，使用方便v硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强v编程简单，容易掌握编程简单，容易掌握 v系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少v维修工作量小，维护方便维修工作量小，维护方便v体积小，能耗低体积小，能耗低.2、可编程序控制器的发展过程及趋势、可编程序控制器的发展过程及趋势2.1 2.1 可编程序控制器的发展过程可编程序控制器的发展过程 第一代：第一代：从第一台可编程序控制器诞生到从第一台可编程序控

11、制器诞生到70年代初期年代初期 第二代：第二代：7070年代初期到年代初期到7070年代末期年代末期 第三代：第三代：7070年代末期到年代末期到8080年代中期年代中期 第四代：第四代：8080年代中期到年代中期到9090年代中期年代中期 第五代：第五代：9090年代中期至今年代中期至今 PLCPLC发展主要历程时间表：发展主要历程时间表：发展主要历程时间表：发展主要历程时间表：1968：提出：提出PLC概念；概念；1969：基于硬件的：基于硬件的CPU（Hardware Based CPU）；）；1972：源码编辑（：源码编辑（Source Code Edit）；）；1974：多处理功能的

12、多处理功能的PLC（Multiprocessing PLC）：逻辑运）：逻辑运算、定时器算、定时器/计数器、数据驱动、算术运算、计数器、数据驱动、算术运算、8K存储器、存储器、1024点点I/O；1975：远程输入：远程输入/输出系统；输出系统；1977：带逻辑协处理器的基于微处理器的：带逻辑协处理器的基于微处理器的PLC；1977：位片：位片CPU，中速数据公路；，中速数据公路；1980：高性能分布式：高性能分布式I/O，带智能，带智能I/O模块和块传输的系统；模块和块传输的系统；1981：热后备（：热后备（Hot Back-up）；）；PLCPLC发展主要历程时间表：发展主要历程时间表：

13、发展主要历程时间表：发展主要历程时间表：1982：多处理器；：多处理器；1983：“Basic”语言协处理器，海量存储器；语言协处理器，海量存储器；1985：1MHz窄带窄带LAN；1986：并行处理；：并行处理；1987：容错系统；：容错系统；1988：小型独立系统；：小型独立系统；1989：控制网络（：控制网络（Control Networking）；）；1990：分布式处理（：分布式处理（Distributed Processing）；PLCPLC发展主要历程时间表：发展主要历程时间表：发展主要历程时间表：发展主要历程时间表：1990年以后：年以后：IECIEC在全世界出版并发行有关在全

14、世界出版并发行有关PLCPLC的一些标准；的一些标准；全局（全局（GlobalGlobal）PLCPLC编程和文件系统；编程和文件系统；高速通讯；高速通讯；通用多语种通用多语种PLCPLC；分布式控制结构；分布式控制结构；人机界面设计的工作环境改造语言（人机界面设计的工作环境改造语言（Ergonomic LanguagesErgonomic Languages）;专家相同和人工智能的广泛应用；专家相同和人工智能的广泛应用；模糊逻辑协处理器；模糊逻辑协处理器；人工神经网络等。人工神经网络等。四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四

15、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域三、三、PLCPLC的现状及发展趋势的现状及发展趋势 19691969年年美美国国数数据据设设备备公公司司（DECDEC）研研制制了了第第一一台台PLCPLC，从此从此PLCPLC发展迅

16、猛。发展迅猛。我我国国改改革革开开放放后后，美美国国ABAB、GEGE、MODICONMODICON、TITI，日日本本OMRONOMRON、三三菱菱、富富士士，德德国国西西门门子子等等厂厂家家的的产产品品不不断断进进入入我国，并在各行各业的工控系统中占据重要地位。我国，并在各行各业的工控系统中占据重要地位。nPLC三大流派三大流派欧洲：欧洲：德国的西门子德国的西门子(SIEMENS)、AEG及法国的施耐德公司及法国的施耐德公司美国：美国：A-B（Allen-Bradly）(其产品约占美国其产品约占美国PLC市场市场50的份额的份额)、GE（GeneralElectric）、德州仪器、德州仪器

17、T1)公司、公司、莫迪康莫迪康(MODICON)公司公司(已被施耐德收购已被施耐德收购)、歌德、歌德(Gould)公司、公司、西屋公司西屋公司(Westinghouse)日本：日本：三菱电机（三菱电机（MitsubishiElectric）、）、欧姆龙（欧姆龙（OMRON）、）、富富士士FUJI、松下、松下（日本主要发展中小型（日本主要发展中小型PLC，在世界小型在世界小型PLC市场上，市场上，日本产品约占有日本产品约占有70的份额。）的份额。）目前国内市场还有韩国、台湾等目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品；现在市场上出现了系列化产品；现在市场上出现了系列化的国产的国产PLC，其价格相对

18、低廉，性价比较高。，其价格相对低廉，性价比较高。西门子西门子PLCPLC外形图外形图2006-3-3 28 S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLC三菱三菱三菱三菱PLCPLCPLCPLC外形图外形图外形图外形图2006-3-3 29 Q系列系列PLCFX2N系列系列PLCFX1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC施耐德施耐德PLC系统构成系统构成Unity单机型单机型分散型分散型集中型集中型Zelio LogicTwido 机床设备机床设备 离散控制离散控制 批量处理批量处理 过程控制过程控制PremiumQuantumMicroM340M238M25

19、8LMC058M218Modicon M340可编程控制器外观可编程控制器外观FX-PLCFX0SFX0NFX1S/FX1NFX2NAnSQnA/AnAQnSCC-LINK欧姆龙欧姆龙PLCPLC外形图外形图C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC应用案例某客户开发一套立式间歇式包装机，现选用Schneider Electric的OEM Solution 方案来集成系统，其具体硬件配置要求如下:1)人机接口：选用XBTGT2330；2)PLC:选用TM238LFDC24DT;3)变频器:选用ATV303;4)伺服驱动器:选用Lexium23C;5)编码器:选用XCC1510

20、PS11Y；系统架构拓扑图系统架构拓扑图元器件清单1主开关NSC100 2断路器3开关电源 4断路器5接触器 6HMI XBTGT7PLC M218 8PC9伺服驱动器Lexium23C10变频器ATV30311增量编码器元器件清单列表型号 序号序号型号型号 描述描述 数量数量备注备注1 TM218LDA40DR4PH M218 控制器控制器 22 XBTGT2330 HMI 触摸屏触摸屏 13 LXM23CU02M3X Lexium23C 伺服驱动器伺服驱动器 14 BCH0601O01A1C 伺服电机伺服电机 15 VW3M5111R30 Lexium23C 电源线电源线16 VW3M81

21、11R30 Lexium23C 编码器反馈线编码器反馈线 17ATV303H075N4 ATV303 变频器变频器28XCC1510PS11Y 增量编码器增量编码器 19NCS100N 主开关主开关110ABL8RPS24030 开关电源，开关电源，3A 111GV2L08 断路器断路器 312LC1D18BL 接触器接触器 313OSMC32N2C16 断路器断路器 114XBTZ9008 HMI 与与M218 通讯连接线通讯连接线 115XBTZ935 HMI USB 编程电缆编程电缆 116TCSXCNAMUM3P M218 USB 编程电缆编程电缆 1现场总线的由来现场总线的由来计算机

22、控制系统计算机控制系统检测输入设备中央计算机控制输出设备生产过程检测变量操作变量现场总线的由来现场总线的由来集中式控制系统集中式控制系统检测输入设备中央计算机控制输出设备生产过程检测变量操作变量CRT操作台现场总线的由来现场总线的由来分布式控制系统（分布式控制系统（DCSDCS）现场总线的由来现场总线的由来分布式控制系统（分布式控制系统（DCSDCS）I/O4-20 mAAnalyzerPLC4-20 mA控制站控制站操作站操作站LAN现场总线的由来现场总线的由来基于现场总线的分布式控制系统（基于现场总线的分布式控制系统（FCSFCS）系统架构拓扑图可编程控制器-应用设计1-水处理介绍可编程控

23、制器可编程控制器-应用设计应用设计1-水处理水处理140CPU31110 UNITY 透明就绪透明就绪可编程控制器可编程控制器-应用设计应用设计2-包装行业包装行业(吹瓶机吹瓶机)介绍介绍工艺顺序为：理胚上胚加热送胚前进电动合模吹瓶送胚返回可编程控制器可编程控制器-应用设计应用设计2-包装行业包装行业(吹瓶机吹瓶机)方案方案可编程控制器可编程控制器-应用设计应用设计3-纺织行业纺织行业(高温织带染色机高温织带染色机)高速连续织带染色机具上色、固色、漂洗、烘干为一体的新型染色机，主要适用于背包带、吊装带、拉力带及花边带的染色、漂洗及烘干,织带染色后要求色泽均匀.可编程控制器可编程控制器-应用设计

24、应用设计3-纺织行业纺织行业(高温织带染色机高温织带染色机)方案方案可编程控制器可编程控制器-应用设计应用设计4-能源能源(定日镜定日镜)介绍介绍定日镜定日镜:将太阳光线集中反射到固定方向的光学装置，可作赤将太阳光线集中反射到固定方向的光学装置，可作赤,纬方向的移动。纬方向的移动。可编程控制器可编程控制器-应用设计追日系统应用设计追日系统可编程控制器可编程控制器-应用设计应用设计5-新能源新能源(多线切割多线切割)介绍介绍多线锯切方机是多线切割的一种，它通过金属丝的高速往复运动，把硅锭切成方形的四方块，供后续工序应用。是太阳能行业重要的、不可缺少的、理想的工作母机可编程控制器可编程控制器-应用

25、设计应用设计5-新能源新能源(多线切割多线切割)方案方案五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v高性能、高速度、大容量发展高性能、高速度、大容量发展为为了了提提高高PLCPLC的的处处理理能能力力，要要求求PLCPLC具具有有更更好好的的响响应应速速度度和和更更大大的的存存储储容容量量。目目前前，有有的的PLCPLC的的扫扫描描速速度度可可达达0.1ms/k0.1ms/k步步左左右右。PLCPLC的的扫扫描描速速度度已已成成为为很很重重要要的的一一个个性能指标。性能指标。在存储容量方面，有的在存储容量方面，有的PLCPLC最高可达几十兆字节。最高可达几十兆字节。v向小型化和大型化两个方向

26、发展向小型化和大型化两个方向发展小小型型PLCPLC由由整整体体结结构构向向小小型型模模块块化化结结构构发发展展，使使配配置置更更加加灵灵活活，为为了了市市场场需需要要已已开开发发了了各各种种简简易易、经经济济的的超超小小型型微微型型PLCPLC，最最小小配配置置的的I/OI/O点点数数为为8 81616点点，以以适应单机及小型自动控制的需要。适应单机及小型自动控制的需要。大大型型化化是是指指大大中中型型PLC PLC 向向大大容容量量、智智能能化化和和网网络络化化发发展展，使使之之能能与与计计算算机机组组成成集集成成控控制制系系统统，对对大大规规模模、复复杂杂系系统统进进行行综综合合性性的的

27、自自动动控控制制。现现已已有有I/OI/O点点数数达达1433614336点点的的超超大大型型PLCPLC，其其使使用用3232位位微微处处理理器器，多多CPUCPU并行工作和大容量存储器，功能强。并行工作和大容量存储器，功能强。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v大力开发智能模块，加强联网与通信能力大力开发智能模块，加强联网与通信能力为为满满足足各各种种控控制制系系统统的的要要求求，不不断断开开发发出出许许多多功功能能模模块块，如如高高速速计计数数模模块块、温温度度控控制制模模块块、远远程程I/OI/O模模块块、通信和人机接口模块等。通信和人机接口模块等。PLCPLC的的联联网网与

28、与通通信信有有两两类类：PLCPLC之之间间联联网网通通信信，各各PLCPLC生生产产厂厂家家都都有有自自己己的的专专有有联联网网手手段段；PLCPLC与与计计算算机之间的联网通信。机之间的联网通信。为为了了加加强强联联网网与与和和通通信信能能力力，PLCPLC生生产产厂厂家家也也在在协协商商制制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v增强外部故障的检测与处理能力增强外部故障的检测与处理能力据据统统计计资资料料表表明明：在在PLCPLC控控制制系系统统的的故故障障中中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接

29、接口口占占15%15%，输输入入设设备备占占45%45%，输输出出设设备备占占30%30%，线路占线路占5%5%。前前二二项项共共20%20%故故障障属属于于PLCPLC的的内内部部故故障障，它它可可通通过过PLCPLC本本身的软、硬件实现检测、处理。身的软、硬件实现检测、处理。而而其其余余80%80%的的故故障障属属于于PLCPLC的的外外部部故故障障。PLCPLC生生产产厂厂家家都都致致力力于于研研制制、发发展展用用于于检检测测外外部部故故障障的的专专用用智智能能模模块块，进一步提高系统的可靠性。进一步提高系统的可靠性。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v编程语言多样化编程语言多

30、样化在在PLCPLC系系统统结结构构不不断断发发展展的的同同时时，PLCPLC的的编编程程语语言言也也越越来越丰富，功能也不断提高。来越丰富，功能也不断提高。除除了了大大多多数数PLCPLC使使用用的的梯梯形形图图、语语句句表表语语言言外外，为为了了适适应应各各种种控控制制要要求求，出出现现了了面面向向顺顺序序控控制制的的步步进进编编程程语语言言、面面向向过过程程控控制制的的流流程程图图语语言言、与与计计算算机机兼兼容容的的高高级级语语言言（BASICBASIC、C C语语言言等等）等等。多多种种编编程程语语言言并并存存、互补与发展是互补与发展是PLCPLC进步的一种趋势。进步的一种趋势。五、

31、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v按功能分按功能分低低档档PLCPLC 具具有有逻逻辑辑运运算算、定定时时、计计数数、移移位位以以及及自自诊诊断断、监监控控等等基基本本功功能能，还还可可有有少少量量模模拟拟量量输输入入输输出出、算算术术运运算算、数数据据传传送和比较、通信等功能。送和比较、通信等功能。中中档档PLCPLC 具具有有低低档档PLCPLC功功能能外外，增增加加模模拟拟量量输输入入/输输出出、算算术术运运算算、数数据据传传送送和和比比较较、数数制制转转换换、远远程程I/OI/O、子子程程序序、通通信信联联网网等功能。有些还增设中断、等功能。有些还增设中断、PIDPID控制等功

32、能。控制等功能。高高档档PLCPLC 具具有有中中档档机机功功能能外外，增增加加带带符符号号算算术术运运算算、矩矩阵阵运运算算、位位逻逻辑辑运运算算、平平方方根根运运算算及及其其它它特特殊殊功功能能函函数数运运算算、制制表表及及表表格格传送等。高档传送等。高档PLCPLC机具有更强的通信联网功能。机具有更强的通信联网功能。六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型v按按I/OI/O点数分点数分小型小型PLCPLC I/O I/O点数为点数为256256点以下的为小型点以下的为小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数小于点数小于6464点的为超小型或微型点的为超小型或微型PLCPLC）中

33、中型型PLCPLC I/OI/O点点数数为为256256点点以以上上、20482048点点以以下下的的为为中中型型PLCPLC大型大型PLCPLC I/O I/O点数为点数为20482048以上的为大型以上的为大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数超过点数超过81928192点的为超大型点的为超大型PLCPLC）六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型按结构形式分类按结构形式分类 整体式整体式PLCPLC：整体式是将整体式是将PLCPLC的的CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O单元、电单元、电源等安装在同一机体内，构成主机，另外还有

34、源等安装在同一机体内，构成主机，另外还有I/OI/O扩展单元配扩展单元配合主机使用，用以扩展合主机使用，用以扩展I/OI/O点数。整体式点数。整体式PLCPLC的特点是结构紧凑、的特点是结构紧凑、体积小、成本低、安装方便，但输入输出点数固定，灵活性较体积小、成本低、安装方便，但输入输出点数固定，灵活性较低，小型低，小型PLCPLC多采用这种结构。多采用这种结构。六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型 组合式（模块式）组合式（模块式）PLCPLC：组合式组合式PLCPLC是由一些标准模块单元是由一些标准模块单元组成，采用总线结构，不同功能的模块（如组成，采用总线结构，不同功能的模块（如CP

35、UCPU模块、输入模模块、输入模块、输出模块、电源模块等）块、输出模块、电源模块等）通过总线连接起来。通过总线连接起来。组合式组合式PLCPLC的特点是可以根据功能需要灵活配置，构成具有的特点是可以根据功能需要灵活配置，构成具有不同功能和不同控制规模的不同功能和不同控制规模的PLCPLC，多用于大型和中型，多用于大型和中型PLCPLC。模块式PLC模块式施耐德公司Modican 340模块式结构模块式结构PLCPLC的结构的结构 3 3）叠装式（紧凑式）叠装式（紧凑式）PLC PLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结合起来。将整体式和模块式的特点结合起来。叠装式叠装式PLC

36、PLC其其CPUCPU、电源、电源、I/OI/O接口等也是各自独立的模块，接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。可编程控制器-背板式结构类型展示M340-2动力强劲动力强劲动力强劲动力强劲海量存储空间！海量存储空间！海量存储空间！海量存储空间！超大内存超大内存!4Mb,最大最大70 Kinst256 K数据数据8M用于应用程序备份用于应用程序备份包含包含SD存储卡存储卡可使用任何可使用任何IEC语言语言可

37、采用范型编程可采用范型编程增加重要注释增加重要注释数据记录数据记录处方处方维护指南维护指南16 M以上空间用于文件以上空间用于文件!标准文件系统标准文件系统易于通过易于通过FTP传输到传输到PCFTP可编程控制器-背板式结构类型展示M340-3基于基于M340的整体解决方案的整体解决方案HMIHMI远程远程远程远程I/OI/O运动控制运动控制运动控制运动控制其他产品其他产品其他产品其他产品CANopenMFBsCANopen,ModbusCANopen,Modbus,EthernetEthernetModbusUSB可编程控制器-一体式结构类型展示M218M218 本体本体TM2 模块转接附件

38、模块转接附件TM2 扩展模扩展模块块M218 扩展模块扩展模块可自由扩展的模块可自由扩展的模块40点本体扩展最多点本体扩展最多7个模块个模块24 24点本体扩展最多点本体扩展最多4 4个模块个模块可扩展新软连接模块或可扩展新软连接模块或TM2模块模块可编程控制器-一体式结构类型展示M258-1USB A 用于上传/下载应用程序和固件内置CANopen主站1 RJ45 串口&1 RJ45 Ethernet 端口USB B 编程口LED状态指示灯IO包括 10 快速输入&4 快速输出,可插拔端子块24VDC电源模块用于给CPU和IO供电TM5扩展模块,本地或者远程IO+紧凑 IO单片 IO高性能高

39、性能 :双核 CPU,64 Mb RAM,128 Mb flash 存储2 PCI插槽,用于扩展可选的通讯模块(Profibus DP,SL)IOIO总线总线 12Mb/s12Mb/s可编程控制器-一体式结构类型展示M258-2扩展电缆发送器发送器接受器接受器CPDMCPDMPDMPDMPDMPDM1 12 23 34 45 56 6最大模块数最大模块数:250块块最大距离最大距离(两个站点间两个站点间):100米米最小循环时间最小循环时间:100 s12 Mbits/s12 Mbits/sn超快运算速度：22ns/布尔指令n超大容量内存：64M RAMn超大存储空间：128M Flash七、

40、七、PLCPLC与其他工业控制系统的比较与其他工业控制系统的比较 PLC与继电器控制系统比较与继电器控制系统比较 继电器控制采用硬接线方式装配而继电器控制采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的功能。成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改变程序并改动少量控制只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的的接线端子，就可适应生产工艺的改变。改变。从适应性、可靠性及设计、安装、从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面进行比较。传统的继维护等各方面进行比较。传统的继电器控制大多数将被电器控制大多数将被PLC所取代。所取代。与工业计算机比较与工业计算机比较工业控制机控制要求开发人员具有工业控制

41、机控制要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。编程的能力。PLC采用了采用面向控制过程、面采用了采用面向控制过程、面向问题的向问题的“自然语言自然语言”进行编程，进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用使用，便于推广应用。，便于推广应用。PLC是专为工业现场应用而设计的，是专为工业现场应用而设计的，具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。在模型复杂、计算量大且较难、实在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境中，工业控制时性要求较高的环境中，工业控制机则更能发挥其专长。机则更能发挥其专长。七、七、可编程控制器与

42、其它工业控制装置的比较可编程控制器与其它工业控制装置的比较1、PLC与继电器控制系统的比较与继电器控制系统的比较 比较方面比较方面继电器控制系统继电器控制系统PLC控制系统控制系统控制逻辑控制逻辑采用硬接线、连线多且复杂、体积采用硬接线、连线多且复杂、体积大、功耗大、不利于修改大、功耗大、不利于修改采用存储逻辑、使用采用存储逻辑、使用“软接线软接线”、连线少、连线少、体积小、可扩展性好、功耗小体积小、可扩展性好、功耗小工作方式工作方式通电时所有继电器处于受约束状态通电时所有继电器处于受约束状态循环工作，受约束接通的时间短暂循环工作，受约束接通的时间短暂控制速度控制速度依靠机械触点，工作频率低。

43、触点依靠机械触点，工作频率低。触点的通断时间需几十毫秒的通断时间需几十毫秒指令执行，速度达微秒级指令执行，速度达微秒级限时控制限时控制使用时间继电器实现，有空气阻尼使用时间继电器实现，有空气阻尼型、电磁式、半导体式等，精度不型、电磁式、半导体式等，精度不高，且受环境湿度和温度影响高，且受环境湿度和温度影响使用半导体集成电路作定时器，依靠晶振使用半导体集成电路作定时器，依靠晶振器产生的时基脉冲进行定时精度高，不受器产生的时基脉冲进行定时精度高，不受环境影响环境影响计数控制计数控制不具备该功能不具备该功能可以方便实现可以方便实现设计施工设计施工设计、施工、调试要按顺序进行，设计、施工、调试要按顺序

44、进行，周期长、修改困难周期长、修改困难设计、施工、调试可以并行进行，周期短、设计、施工、调试可以并行进行，周期短、调试修改方便调试修改方便可靠性与可可靠性与可维护性维护性连线多、触点易损坏、机械磨损大，连线多、触点易损坏、机械磨损大，寿命短可靠性和可维护性差寿命短可靠性和可维护性差采用微电子技术，大量的开关由无触点的采用微电子技术，大量的开关由无触点的半导体电路和中间软元件实现，体积小、半导体电路和中间软元件实现，体积小、寿命长、可靠性高。且寿命长、可靠性高。且PLC具有自诊断功具有自诊断功能，为维护和调试提供方便能，为维护和调试提供方便价价格格初期投资较小，但后期扩展维护费初期投资较小，但后

45、期扩展维护费用较高，在大系统中尤其突出用较高，在大系统中尤其突出初期投资较大，但后期扩展维护费用低初期投资较大，但后期扩展维护费用低2 2、PLCPLC与工业控制计算机的比较与工业控制计算机的比较 比较方面比较方面微型计算机系统微型计算机系统PLC控制系统控制系统应用范围应用范围范围广范围广主要应用于工业控制主要应用于工业控制使用环境使用环境环境要求高，需要专门的机房环境要求高，需要专门的机房适应于工业环境适应于工业环境输入输出输入输出需要专门的扩展板卡，不需要需要专门的扩展板卡，不需要电气隔离电气隔离需要电气隔离，输入输出均采需要电气隔离，输入输出均采用用“光光电耦合电耦合”，输出还要，输出

46、还要采用继电器、可控硅、大功率采用继电器、可控硅、大功率晶体管等进行功率放大晶体管等进行功率放大程序设计程序设计专门的计算机语言，要求专门专门的计算机语言，要求专门训练训练语句少、逻辑简单、易学、易语句少、逻辑简单、易学、易掌握的编程语言掌握的编程语言系统功能系统功能有完备的大型系统软件，操作有完备的大型系统软件，操作复杂复杂简单的监控程序、操作简单简单的监控程序、操作简单运算速度和存运算速度和存储容量储容量运算速度快，存储容量大，但运算速度快，存储容量大，但接口响应速度慢接口响应速度慢接口响应速度快，存储容量小接口响应速度快，存储容量小价价格格价格高价格高低低2 2、PLCPLC与工业控制计

47、算机的比较与工业控制计算机的比较 比较方面比较方面单板机系统单板机系统PLC控制系统控制系统易于使用性易于使用性不易于使用。要求受过专不易于使用。要求受过专门训练的专业人员进行开门训练的专业人员进行开发、调试、维护发、调试、维护本质是一个高度集成的、本质是一个高度集成的、功能完备的专门的工业控功能完备的专门的工业控制用微型计算机系统，为制用微型计算机系统，为易于使用做了大量工作，易于使用做了大量工作，所有易于使用所有易于使用可靠性可靠性相对较低，特别是新开发相对较低，特别是新开发的系统可靠性因没有经过的系统可靠性因没有经过大量、长期的使用而进行大量、长期的使用而进行不断的修改而可能存在可不断的

48、修改而可能存在可靠性隐患靠性隐患经过大量的各行业的使用经过大量的各行业的使用考验，可靠性高考验，可靠性高专用性专用性针对性强，专用性强针对性强，专用性强通用性强，专用性较弱通用性强，专用性较弱3 3、PLCPLC与集散控制与集散控制(DCS)(DCS)系统的比较系统的比较 继电器逻继电器逻继电器逻继电器逻辑控制辑控制辑控制辑控制 PLC系统系统单回路单回路单回路单回路仪表控制仪表控制仪表控制仪表控制 DCS系统系统FCS系统系统目前技术条件下，两者的差异代表产品的类别目前技术条件下，两者的差异代表产品的类别目前技术条件下，两者的差异代表产品的类别目前技术条件下，两者的差异代表产品的类别3.2

49、PLC的基本原理及组成3.2.1 PLC3.2.1 PLC3.2.1 PLC3.2.1 PLC的等效电路的等效电路的等效电路的等效电路3.2.3 PLC3.2.3 PLC3.2.3 PLC3.2.3 PLC的组成的组成的组成的组成3.2.2 3.2.2 PLCPLC的工作过程的工作过程3.2.4 PLC3.2.4 PLC的接线图和梯形图的绘制方法的接线图和梯形图的绘制方法3.2.5 3.2.5 串行工作方式对梯形图控制结果的影响串行工作方式对梯形图控制结果的影响在PLC中有大量的、各种各样的继电器，如输入继电器(X)、输出继电器(Y)、辅助继电器(M)、定时器(T)、计数器(C)等。不过这些继

50、电器不是真正的继电器，而是用计算机中的存储器来模拟的，我们把它叫作软继电器。存储器中的某一位就可以表示一个继电器，这种继电器也叫位继电器。存储器中的一位有两种状态：“0”和“1”。我们用0表示继电器失电，用1表示继电器得电。把“0”或“1”写入存储器中的某一位就表示对应的继电器线圈失电或得电。读出该存储器某位的值为0时，表示对应继电器的常开接点断开；为1时，表示对应继电器的常开接点闭合。而常闭接点的值是对存储器位的取反。读存储器的次数是不受限制的，所以一个位继电器的接点从理论上讲是无穷多的。3.2.1 PLC的等效电路的等效电路为了区别常规控制电路和PLC控制电路(通常叫梯形图)，PLC一般用