可编程控制器基本原理及应用(二)
三菱可编程控制器原理与应用课件第二章
2.面板的组成 由输入接线端、输出接线端、操作面 板、状态指示栏组成。
（1）输入接线端
{
电源输入端（L：相线，N：中线，PE：地线） 输入公共端（COM） 输入接线端（X）
输入接线端子
电源输入端
输入公共端
PLC
仰恩大学 计算机与信息学院
（2）输出接线端
{
电源输出端（24V直流电） 输出公共端（COM） 输出接线端（Y）
• 上升沿：低水平线段右端或高水平线左 端竖线，表示某种状态的开始状态。 • 下降沿：低水平线段左端或高水平线右 端的竖线，表示某种状态的结束开始。 注意：有时时序图并非都是水平线和竖线 构成。时序图用来描述定时器和计数器 时，有时还会加上斜线表示时间值和数 值的累加过程，也有可能出现台阶形的 波形，表示计数值的变化过程。
PLC
仰恩大学 计算机与信息学院
FX系列的面板介绍 1.型号介绍
FX1S — 30 M R 输出方式（继电器输出。T：晶体管输出，S：晶闸管输出）
主机式 基本单元，内含 CPU（单元类型），E：扩展单元
输入输出总点数（输入：16个，输出：14个） 系列名称（FX1、FX1N、FX0S、FX0S、FX0N、FX2S、FX2N、FX2）
PLC
仰恩大学 计算机与信息学院
• FX系列的PLC软继电器在梯形图中的表示符 号有图形符号和文字符号。在表格中出现的 编号都是文字符号。
• 文字符号由类型号和数字编号两部分组成。 类型号用英文字母表示：
• • • • • •
PLC
输入继电器——X 辅助继电器——M 计数器——C 数据寄存器—D,V 中断指针——I 十进制常数—K
输出继电器——Y 定时器——T 状态继电器——S 跳转、调用指针—P 嵌套指针——N 十六进制常数—H
可编程序控制器原理及应用第02章
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2.1.2 硬件组成
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2.1.2 硬件组成
图2-2 模块式PLC的硬件结构 7
2020/3/15
2.1.2 硬件组成
1.中央处理单元（CPU）
同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。一般认为PLC中
的CPU有三类：通用微处理器（如Z80、8086等）、单片计
算机（如8031、8096等）和专用微处理器。历史上，小型
误等；
（3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映像
寄存器或数据寄存器中；
（4）从存储器逐条读取用户程序，并执行程序；
（5）根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄
存器的内容，通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制
表打印或数据通信等储器
2.1.2 硬件组成
PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；大中型PLC
大多采用16位通用微处理器和单片微处理器。
在PLC中的CPU又包含控制器和运算器，通过执行系统程
序，指挥PLC进行工作，归纳起来主要有以下几个方面作用：
（1）接收从编程装置输入的程序和数据；
（2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错
本章讲述的主要内容
PLC的硬件组成原理 PLC的工作原理 PLC的编程变量
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本章讲述的主要内容
2.1* PLC硬件系统的基本组成 2.2 PLC的软件系统 2.3*△ PLC的工作原理 2.4 * 西门子PLC的存储区与编程变量 2.5 S7-200/300/400 PLC的硬件模块构成
《可编程序控制器应用技术》2-PLC基础知识
2.2 P LC控制系统与电器控制系统的比较 2.2.3 PLC等效电路
例：三相异步电动机单向运行电器控制系统 输入设备
输出设备
2.2 P LC控制系统与电器控制系统的比较 2.2.3 PLC等效电路
三相异步电动机单向运行PLC控制系统
2.2 P LC控制系统与电器控制系统的比较 2.2.4 PLC控制系统与电器控制系统的区别
日趋模糊的时候，PLC从传统的应用于离散的制造业向应用 到连续的流程工业扩展
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品
2.1 概述 2.1.2 PLC的产生与发展 ■我国PLC发展情况
在70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备 引进了不少国外的PLC。 我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC，如辽宁无线
电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦
门A-B公司等。 在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多， 取得良好效果。PLC在我国的应用越来越广泛。
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.1 概述 2.1.3 PLC的应用领域
2.2 P LC控制系统与电器控制系统的比较 2.2.1 电器控制系统组成
2.2 P LC控制系统与电器控制系统的比较 2.2.2 PLC控制系统组成
可编程控制器原理及应用
可编程控制器原理及应用可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种数字式的、微型的、带有专用数字计算机特性的电子装置。
它具有自动化控制系统所需的输入输出接口、控制逻辑、计算处理和数据存储等功能。
可编程控制器可以广泛应用于工业自动化、机械设备、交通运输、建筑物控制、家庭自动化等领域。
本文将从可编程控制器的原理以及应用两个方面进行详细介绍。
一、可编程控制器的原理1.输入接口：可编程控制器通过输入接口将外部信号（例如传感器信号）转换成数字信号，以供中央处理器进行处理。
输入接口通常包括数字输入模块和模拟输入模块，数字输入模块接收开关信号、传感器信号等，模拟输入模块接收模拟传感器信号，例如温度、压力等。
2.中央处理器（CPU）：中央处理器是可编程控制器的核心部分，主要负责控制逻辑的运算和数据的处理。
中央处理器通常由微处理器、存储器和定时器等组成，它能够执行各种控制逻辑以及数学运算、函数计算等任务。
3.输出接口：可编程控制器通过输出接口控制执行器（例如电磁阀、电机等）的开关状态。
输出接口通常包括数字输出模块和模拟输出模块，数字输出模块能够控制开关状态，模拟输出模块能够输出模拟信号，例如控制电机的转速。
4.通信接口：可编程控制器可以通过通信接口与其他设备进行数据交换和通信。
通信接口通常包括串行接口、以太网接口等，用于与其他设备（如上位机、HMI人机界面）进行数据交换和实时监控。
二、可编程控制器的应用1.工业自动化：可编程控制器可以实现工厂的自动化生产线控制，对物体进行自动化的分拣、组装、检测等操作。
通过编写控制程序，设置不同的逻辑控制条件，能够实现生产线的高效率、高精度运行。
2.机械设备：可编程控制器可以应用于各种机械设备的控制和监控。
例如，印刷机、包装机、激光切割机等机械设备都可以使用可编程控制器进行自动化控制，提高生产效率和质量。
3.交通运输：可编程控制器可以应用于交通信号灯、地铁、机场行李输送系统等交通运输设备的控制和监控。
《可编程控制器应用》实验报告
《可编程控制器应用》实验报告
《可编程控制器应用》实验报告示例如下:
实验一:PID控制器的基本原理和基本算法
PID控制器是一种基于比例、积分和微分原理的控制器,能够根据输入信号的变化量来调节输出信号的大小。
在《可编程控制器应用》的实验中,我们将学习PID控制器的基本算法和如何用Python编写PID控制器的代码。
实验二:Kp、Ki、Kd参数的选择及其对控制器性能的影响
在PID控制器中,三个参数:Kp、Ki和Kd如何选择对控制器的性能有很大影响。
在实验中,我们将学习如何选择这三个参数,并使用Python编写PID控制器的代码来控制一个旋转电机的转速。
实验三:编写Python程序实现PID控制器
在实验中,我们将使用Python编写PID控制器的代码,控制一个旋转电机的转速。
我们将使用Python中的控制模块和OpenPID库来实现PID控制器。
通过实验,我们将学习如何使用Python编写PID控制器的代码。
实验四:使用Python控制电机转速
在实验中,我们将使用Python控制电机的转速,并比较PID控制器和传统控制器的控制效果。
我们将使用Python中的控制模块和OpenPID库来实现PID控制器。
通过实验,我们将学习如何使用Python 控制电机的转速,并比较PID控制器和传统控制器的控制效果。
可编程控制器(PLC)原理及应用讲解
用户程序存储区：存放用户程序
变量（数据）存储区：存放内 部变量或数据
通常采用低功耗的 CMOS-RAM存储器加 备用电池，可读写
3.输入/输出接口： 是CPU连接工业现场设备的桥梁。
CPU：
外部设备：
标准电平
开关量、模拟量
弱电 数字量
输入/输出接口 不同电压等级的交流、直流量 高速、低速信号
远程、本地信号
继电器输出 输出
晶体管输出 方式
晶闸管输出
请问PLC输出24V是否直接驱动接触器，接触器是不是 直流接触器？补充：PLC控制的接触器控制220V的电 路。要不要中间还要有什么转换电路。
PLC有多种输出控制，常见的是晶闸管，小型继电器， 理论上是可以直接控制接触器的，但是万一你的接触
器质量不好，是要烧坏PLC的，所以中间还是加套中间
三、主要功能
3.计数控制 可编程序控制器具有计数控制功能。它为用户提供若干个计数 器并设置了记数指令。计数值可由用户在编程时设定，并能在运行 中被读出与修改，有些可编程序控制器还设置了加计数、减计数两 种不同的记数方式。
4. A/D、D/A转换 大多数可编程序控制器还具有摸/数（A/D）和数/摸（D/A）转 换功能，能完成对模拟量的检测与控制。
“、“非”等逻辑运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、 串并联、并串联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑 和顺序逻辑控制。
2. 定时控制 可编程序控制器具有定时控制功能。它为用户提供若干个定时 器并设置了定时指令。定时时间可由用户在编程时设定，并能在运 行中被读出与修改，定时时间的最小单位也可在一定的范围内进行 选择，因此，使用灵活，操作方便。
称BCD码，即BCD代码。Binary-Coded Decimal，简称BCD，称 BCD码或二-十进制代码，亦称二进码十进数。是一种二进制的数字
可编程控制器工作原理
可编程控制器工作原理
可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种
采用微处理器作为核心控制元件、具有可编程记忆功能、控制离散工业过程的工控设备。
其工作原理主要包括输入信号的采集、逻辑控制的执行以及输出信号的输出三个过程。
首先，PLC通过输入接口采集外部输入信号。
输入接口可以
接收来自传感器、按钮以及其他外部设备的信号，并将其转换为数字信号。
这些输入信号可以表示各种状态，如开关的开关状态、传感器的检测结果等。
其次，PLC通过内部的逻辑控制程序对输入信号进行逻辑运
算和处理。
逻辑控制程序由程序员编写，其中包括了各种逻辑运算、条件判断以及运算结果的存储等。
当输入信号满足特定的逻辑条件时，PLC会执行相应的控制操作。
最后，PLC通过输出接口将逻辑控制的结果输出到外部设备。
输出接口可以控制继电器、电磁阀等各种执行机构，实现对工业过程的控制。
根据控制需要，PLC可以将逻辑结果通过输
出信号转换为电压、电流、频率等形式，以满足不同设备的工作需求。
总的来说，PLC的工作原理是通过采集输入信号，经过逻辑
控制程序的运算处理，最后将控制结果输出到外部设备，实现对工业过程的自动控制。
其可编程特性使得PLC能够根据具
体的工控需求进行灵活的功能扩展和逻辑代码编写，能够广泛应用于工业自动化控制领域。
plc控制器的原理及应用
PLC控制器的原理及应用1. 什么是PLC控制器？PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门设计用于自动化控制系统的数字计算机。
它采用可编程的存储器，用于存储指令，执行各种逻辑运算、顺序控制、定时和计数等操作，用于控制各种工业过程。
2. PLC控制器的工作原理PLC控制器的工作原理可以总结为以下几个步骤：2.1 输入信号采集PLC控制器通过数字量输入模块和模拟量输入模块，采集来自各种传感器和控制元件的输入信号。
这些输入信号可以是开关信号、传感器信号、按钮信号等。
2.2 程序执行PLC控制器根据预先编写的程序进行逻辑运算、顺序控制等操作。
程序可以采用Ladder Diagram（梯形图）或者其他编程语言进行编写，用于实现各种控制逻辑。
2.3 输出信号控制PLC控制器根据程序的运行结果，控制数字量输出模块和模拟量输出模块，输出相应的信号。
这些输出信号可以控制各种执行元件，如执行器、继电器、电机等。
2.4 监控与通信PLC控制器通常具有监控和通信功能。
通过监控功能，可以实时监测输入输出信号、程序运行状态等；通过通信功能，可以与上位机、其他PLC控制器等进行数据交换和远程控制。
3. PLC控制器的应用领域PLC控制器广泛应用于各种自动化控制系统中，涉及的领域包括但不限于以下几个方面：•工业生产：PLC控制器被广泛应用于工业自动化领域，用于控制生产线、机器人、输送系统等。
•建筑控制：PLC控制器可用于控制建筑物中的灯光、空调、安防系统等，提高能源利用效率和建筑物智能化程度。
•汽车工业：PLC控制器在汽车生产线中发挥重要作用，用于控制整个生产过程，提高生产效率和产品质量。
•电力系统：PLC控制器可用于控制电力系统中的开关、变压器、发电机等，实现电力系统的可靠稳定运行。
•医疗仪器：PLC控制器可以应用于各种医疗仪器，如医用成像设备、手术机器人等，提高医疗技术水平和治疗效果。
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可编程控制器基本原理及应用（二）德维森科技(深圳)有限公司2. 基本特点从讨论PLC的工作原理知，PLC的输入与输出在物理上是彼此隔开的，其间的联系是靠运行存储于它的内存中的程序实现。
它的入出相关，不是靠物理过程，不是用线路；而是靠信息过程，用软逻辑联系。
它的工作基础是用好信息。
信息不同于物质与能量，有自身的规律。
信息便于处理，便于传递，便于存储；信息还可重用，等等。
正是由于信息的这些特点，决定了PLC的基本特点。
下面介绍PLC的四个特点：2.1功能丰富PLC的功能非常丰富。
这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件有关。
它的指令多达几十条、几百条，可进行各式各样的逻辑问题的处理，还可进行各种类型数据的运算。
凡普通计算机能做到的，它也都可作到。
它的内部器件，即内存中的数据存储区，种类繁多，容量宏大。
I/O继电器，可以用以存储入、出点信息的，少的几十、几百，多的可达几千、几万，以至10几万。
这意味着它可进行这么多I/O点的入出信息变换，进行这么大规模的控制。
它的内部种种继电器，相当于中间继电器，数量更多。
内存中一个位就可作为一个中间继电器，怎么不多！它的计数器、定时器也很多，是继电电路所望尘莫及的。
小小的箱体或模块，其内部定时器、计数器可达成百、成千。
这也是因为只要用内存中的一个字，再加一些标志位，即可成为定时器、计数器，所以才那么多。
而且，这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保持的，即上电后予以清零的。
以满足不同的使用要求。
这些也是继电器件所难以做到的。
它的数据存储区还可用以存储大量数据，几百、几千、几万字的信息都可以存，而且，掉电后还不丢失。
PLC还有丰富的外部设备，可建立友好的人机界面，以进行信息交换。
可送入程序，送入数据，可读出程序，读出数据。
而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。
数据读出后，可转储，可打印。
数据送入可键入，可以读卡入，等等。
PLC还具有通讯接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。
自身也可联网，以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。
PLC还有强大的自检功能，可进行自诊断。
其结果可自动记录。
这为它的维修增加了透明度，提供了方便。
丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能；同时，也为工业系统的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。
像PLC这样集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的；更是传统的继电控制电路所无法比拟的。
2.2使用方便用PLC实现对系统的控制是非常方便的。
这是因为：首先PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。
编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多！其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的模块。
而且，这些模块是配套的，已实现了系列化与规格化。
种种控制系统所需的模块，PLC厂家多有现货供应，市场上即可购得。
所以，硬件系统配置与建造也非常方便。
正因如此，用可编程序控制器才有这个"可"字。
对软件讲，它的程序可编，也不难编。
对硬件讲，它的配置可变，而且也易于变。
具体地讲，PLC有五个方面的方便：（1）配置方便：可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC，那种类型的，用什么模块，要多少模块，确定后，到市场上定货购买即可。
（2）安装方便：PLC硬件安装简单，组装容易。
外部接线有接线器，接线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，都不必再接线。
内部什么线都不要接，只要作些必要的DIP开关设定或软件设定，以及编制好用户程序就可工作。
（3）编程方便：PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器，但它通过程序（软件）与系统内存，这些器件却实实在在地存在着。
其数量之多是继电器控制系统难以想象的。
即使是小型的PLC，内部继电器数都可以千计，时间继电器、计数也以百计。
而且，这些继电器的接点可无限次地使用。
PLC 内部逻辑器件之多，用户用起来已不感到有什么限制。
唯一考虑的只是入出点。
而这个内部入出点即使用得再多，也无关紧要。
大型PLC的控制点数可达万点以上，哪有那么大的现实系统？若实在不够，还可联网进行控制，不受什么限制。
PLC的指令系统也非常丰富，可毫不困难地实现种种开关量，以及模拟量的控制。
PLC还有存储数据的内存区，可存储控制过程的所有要保存的信息。
……总之，由于PLC 功能之强，发挥其在控制系统的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人们的想象力，或与其配套的其它硬件设施了。
PLC的外设很丰富，编程器种类很多，用起来都较方便，还有数据监控器，可监控PLC的工作。
使用PLC的软件也很多，不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言，有的还可用BASIC语言、C语言，以至于自然语言。
这些也为PLC编程提供了方便。
PLC的程序也便于存储、移植及再使用。
某定型产品用的PLC的程序完善之后，凡这种产品都可使用。
生产一台，拷贝一份即可。
这比起继电器电路台台设备都要接线、调试，要省事及简单得多。
（4）维修方便：这是因为：①PLC工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。
这在讲述PLC的第三个特点时，还将进一步介绍。
②即使PLC出现故障，维修也很方便。
这是因为PLC都设有很多故障提示信号，如PLC支持内存保持数据的电池电压不足，相应的就有电压低信号指示。
而且，PLC本身还可作故障情况记录。
所以，PLC 出了故障，很易诊断。
同时，诊断出故障后排故也很简单。
可按模块排故，而模块的备件市场可以买到，进行简单的更换就可以。
至于软件，调试好后不会出故障，再多只要依据使用经验进行调整，使之完善就是了。
（5）改用方便：PLC用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的PLC还可给别的设备使用，只要改编一下程序，就可办到。
如果原设备与新设备差别较大，它的一些模块还可重用。
2.3工作可靠用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。
这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多措施，确保它能可靠工作。
事实上，如果PLC工作不可靠，就无法在工业环境下运用，也就不成其为PLC了。
(1) 在硬件方面：PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。
其信息靠光耦器件或电磁器件传递。
而且，CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。
故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰，能正常地工作。
PLC使用的元器件多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其可靠工作提供了物质基础。
在机械结构设计与制造工艺上，为使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可确保PLC耐振动、耐冲击。
使用环境温度可高达摄氏50多度，有的PLC可高达80--90度。
有的PLC的模块可热备，一个主机工作，另一个主机也运转，但不参与控制，仅作备份。
一旦工作主机出现故障，热备的可自动接替其工作。
还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。
三套同时工作，最终输出取决于三者中的多数决定的结果。
这可使系统出故障的机率几乎为零，做到万无一失。
当然，这样的系统成本是很高的，只用于特别重要的场合，如铁路车站的道叉控制系统。
（2）软件方面：PLC的工作方式为扫描加中断，这既可保证它能有序地工作，避免继电控制系统常出现的"冒险竞争"，其控制结果总是确定的；而且又能应急处理急于处理的控制，保证了PLC对应急情况的及时响应，使PLC 能可靠地工作。
为监控PLC运行程序是否正常，PLC系统都设置了"看门狗"（Watchingdog）监控程序。
运行用户程序开始时，先清"看门狗"定时器，并开始计时。
当用户程序一个循环运行完了，则查看定时器的计时值。
若超时（一般不超过100ms），则报警。
严重超时，还可使PLC停止工作。
用户可依报警信号采取相应的应急措施。
定时器的计时值若不超时，则重复起始的过程，PLC将正常工作。
显然，有了这个"看门狗"监控程序，可保证PLC用户程序的正常运行，可避免出现"死循环"而影响其工作的可靠性。
PLC还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。
可通过编制相应的用户程序，对PLC的工作状况，以及PLC所控制的系统进行监控，以确保其可靠工作。
PLC每次上电后，还都要运行自检程序及对系统进行初始化。
这是系统程序配置了的，用户可不干预。
出现故障时有相应的出错信号提示。
正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施，才确保了PLC具有可靠工作的特点。
它的平均无故障时间可达几万小时以上；出了故障平均修复时间也很短，几小时以至于几分钟即可。
曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。
在回答中，多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作为它的首选指标。
2.4经济合算高新技术的使用必将带来巨大的社会效益与经济效益，这是科技是第一生产力的体现，也是高新技术生命力之所在。
PLC也是如此。
尽管使用PLC首次投资要大些，但从全面及长远看，使用PLC还是经济的。
这是因为：使用PLC的投资虽大，但它的体积小、所占空间小，辅助设施的投入少；使用时省电，运行费少；工作可靠，停工损失少；维修简单，维修费少；还可再次使用以及能带来附加价值等等，从中可得更大的回报。
所以，在多数情况下，它的效益是可观的。