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PLC基本原理 5.1 概述 5.2 PLC组成及各部分功能 5.3 PLC的工作原理 5.4 PLC的指令系统 5.5 梯形图设计方法 5.6 SFC设计方法 5.1 概述 可编程控制器 (PLC)是非常有用的工业 控制装置。每个工业控制工程师都应该学 会使用PLC,从而使机器能够自动运行,提 高工作效率和质量,提高产量。 5.1.1可编程控制器的定义和发展史 最初,可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,主要用于顺序控制,虽然 采用了计算机的设计思想,但是实际上只能进行逻 辑运算。 但是为了和个人计算机(Personal Computer)的 简称PC相区别,人们常常把可编程控制器仍简称为 PLC。 国际电工委员会(IEC)于1987年对PLC定义如 下: PLC是专为在工业环境下应用而实际的一种数字 运算操作的电子装置,是带有存贮器、可以编制程 序的控制器。它能够存贮和执行指令,进行逻辑运 算、顺序控制、定时、计数和算术等操作,并通过 数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械 和生产过程。PLC及其有关的外围设备,都应按易于 与工业控制系统形成一体、易于扩展其功能的原则 设计。 PLC就是以嵌入式CPU为核心,配以输入、输出等 模块,可以方便的用于工业控制领域的装置。PLC 与机器人、计算机辅助设计与制造一起称为现代 业的三大支柱。 1969年,美国数字设备公司研制出了世界上第一 台PLC,型号为PDP-14。 第一代PLC:从第一台PLC诞生到70年代初期。其 特点是:CPU由中小规模集成电路组成,存储器为磁 芯存储器。 第二代PLC:70年代初期到70年代末期。其特点 是:CPU采用微处理器,存储器采用EPROM。 第三代PLC:70年代末期到80年代中期。其 特点是:CPU采用8位和16 位微处理器,有些 还采用多微处理器结构,存储器采用EPROM、 EAROM、CMOSRAM等。 第四代PLC :80年代中期到90年代中期。 PLC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯 片?,处理速度也达到1us/步。 第五代PLC:90年代中期至今。PLC使用16位和32 位的微处理器芯片,有的已使用了RISC芯片。 5.1.2可编程控制器的应用领域与发展趋势 PLC发展方向主要有以下几个方面 小型、微型化 大型、超大型化 智能化 CPU能力更强 支持更多的工业总线 编程软件标准化 人机交流功能增强 数据处理能力大大增强 5.1.3 可编程控制器的控制系统与电气控制系统的比较 PLC控制系统和电气控制系统的电路形式和符号 基本相同,相同电路的输入和输出信号也基本相 同,但是它们的控制的实现方式是不同的。 电气控制系统中的继电器触点在PLC中是存储器中 的“数”,继电器的触点数量有限,设计时需要合 理分配使用继电器的触点,而PLC中存储器的“数” 可以反复使用,因为控制中只使用“数”的状态 “1”或“0”。 电气控制系统中梯形图就是电线连接图,施工费 力?,更改困难,而PLC中的梯形图是利用计算机制 作的,更改简单,调试方便。 电气控制系统中继电器是按照触点的动作顺序 和时间延迟,逐个动作。而PLC是按照扫描方式工 作,首先采集输入信号,然后对所有梯形图进行计 算。当计算完成后,将计算结果输出,由于PLC的扫 描速度快,输入信号的变化到输出信号的改变似乎 是在一瞬间完成。 梯形图左右两侧的线对电气控制系统来说是系 统中继电器的电源线,而在PLC中这两根线已经失去 了意义,只是为了维持梯形图的形状。 PLC中的梯形图按行从上至下编写,每一行 从左向右顺序编写,在电气控制系统中,控 制电路的动作顺序和梯形图编写的顺序无 关,而PLC中对梯形图的执行顺序与梯形图编 写的顺序一致,因为PLC视梯形图为程序。 梯形图的最右侧必须连接输出元素,在电气控 制系统中,梯形图的最右侧是各种继电器的线 圈,?而在PLC中,在梯形图最右侧可以是表示线圈 的存储器“数”,还可以是计数器、定时器、数据传 输、译码器等PLC中的输出元素或指令。 ? 梯形图中的触点可以串联和并联,输出元素在 PLC中只允许并联,不允许串联。而在电气控制系 统中,继电器线圈是可以串联使用的(只要所加电 压合适)。 在PLC中的梯形图结束标志是END。 5.2 PLC组成及各部分功能 从数字系统的角度来看,PLC其实就是一个单片 机系统。 PLC的基本组成 PLC从结构上可分为整体式结构、模块式结构 及混合式结构。整体式PLC硬件系统由CPU、存储 器、通信接口、输入输出电路和电
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