PLC原理及应用 （讲义） 1
目 录
第一章．
第一节．
PLC概论 ................................................................................................... 4
PLC的产生 .................................................................................................................. 4
第二节． PLC的定义及其术语 .................................................................................. 5
一．定义 ......................................................................................................................................................... 5
二．常用术语 ................................................................................................................................................. 5
第三节． PLC特点 ........................................................................................................... 6
一． 可靠性高、抗干扰能力强 ................................................................................................................... 6 二． 程序可变、具有柔性 ........................................................................................................................... 7 三． 编程简单、使用方便 ........................................................................................................................... 7 四． 功能完善 ............................................................................................................................................... 6 五． 组合灵活、扩充方便 ........................................................................................................................... 6 六． 减少了工作量 ....................................................................................................................................... 8 七． 体积小、重量轻、环境要求低............................................................................................................ 8 八． 成本低、水平高 ................................................................................................................................... 8
第四节．
一． 二．
PLC的应用状况和发展趋势 ...................................................................................... 9
应用状况 ......................................................................................................................................... 9 发展趋势 ....................................................................................................................................... 10
第二章．
第一节． 第二节．
一．
二． 三． 四． 五．
PLC的组成及工作原理 ......................................................................... 12
PLC的组成 ................................................................................................................ 12 PLC主要部件功能 .................................................................................................... 13
CPU................................................................................................................................................ 13 存储器 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。 I/O部分 ......................................................................................................................................... 15 编程工具 ....................................................................................................................................... 20 电源 ............................................................................................................................................... 21
第三节．
一．
二． 三．
PLC的工作原理 ........................................................................................................ 22
PLC的工作过程 ........................................................................................................................... 22 扫描周期的计算方法 ................................................................................................................... 23 系统响应时间 ............................................................................................................................... 24
第四节．
一．
二． 三． 四． 五． 六．
OMRON C200H数据通道 ........................................................................................ 27
I/O继电器区 ................................................................................................................................. 36 内部辅助继电器区 ( Internal Relay ) IR区 ............................................................................. 37 特殊继电器区 ( Special Relay ) SR区 ........................................................................ 37 暂存继电器区 ( Temporary Relay ) TR区 .................................................................................. 40 保持继电器区 ( Holding Relay ) HR区 ................................................................................. 40 辅助存贮继电器区 ( Auxiliary Relay ) AR区 ......................................................................... 40
七． 八． 九． 第三章．
第一节．
一．
二． 三． 四． 五． 六．
第二节．
一． 二．
第三节．
一． 二． 三． 四． 五． 六． 七． 八． 九． 十． 十一．十二．第四章． 第五章．
第一节. 第二节.
一． 二． 三．
四．
第三节.
一． 二．
第六章． PLC原理及应用 （讲义） 2
链接继电器区 ( Link Relay ) LR区 .............................................................................. 40 定时/计时继电器区 ( Timer & Counter ) TC区 ......................................................................... 40 数据存贮区 ( Data Memory ) DM区 ............................................................................... 40
PLC的基本指令 ..................................................... 错误！未定义书签。
编程语言简介 ............................................................................. 错误！未定义书签。
梯形图 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。 助记符 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。 布尔表达式 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 功能块图 ( Function block diagram ) ........................................................... 错误！未定义书签。 功能表图 ( Function chart ) .......................................................................... 错误！未定义书签。 高级语言 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
梯形图使用的符号、概念及注意事项 ..................................... 错误！未定义书签。
梯形图中的符号、概念 ............................................................................... 错误！未定义书签。 梯形图使用应注意事项： ........................................................................... 错误！未定义书签。
OMRON C200H 指令系统 ....................................................... 错误！未定义书签。
分类及说明 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 基本指令 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。 常用指令(11条) ............................................................................................ 错误！未定义书签。 数据传送指令： ........................................................................................... 错误！未定义书签。 比较指令(6条) .............................................................................................. 错误！未定义书签。 数据转换指令(16条) .................................................................................... 错误！未定义书签。 移位指令(16条) ............................................................................................ 错误！未定义书签。 十进制数(BCD码)运算指令 (28条) .......................................................... 错误！未定义书签。 二进制运算指令 (8条) ................................................................................ 错误！未定义书签。 逻辑运算指令 (10条) .................................................................................. 错误！未定义书签。 子程序指令 (5条) ........................................................................................ 错误！未定义书签。 特殊指令 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
PLC应用实例 ........................................................ 错误！未定义书签。 PLC程序设计的功能表图方法 ............................ 错误！未定义书签。
概 述 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 功能表图的基本概念 ................................................................. 错误！未定义书签。
步 ................................................................................................................... 错误！未定义书签。 有向线和转移 ............................................................................................... 错误！未定义书签。 功能表图的构成规则 ................................................................................... 错误！未定义书签。 功能表图的基本形式 ................................................................................... 错误！未定义书签。
用梯形图实现功能表图的程序设计 ......................................... 错误！未定义书签。
步的进入 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。 步的退出 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
PLC应用中的若干问题 ......................................... 错误！未定义书签。
PLC原理及应用 （讲义） 3
第一节．
一． 二． 三．
PLC的使用及其型号选择 ........................................................ 错误！未定义书签。
PLC型号的选择 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 开关量I/O模块的选择 ................................................................................ 错误！未定义书签。 编程手段的选择 ........................................................................................... 错误！未定义书签。
第二节．
一． 二． 三．
降低PLC系统费用的方法 ....................................................... 错误！未定义书签。
减少模块的数量 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 减少输入点 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 减少输出点 ................................................................................................... 错误！未定义书签。
参考书： ......................................................................................... 错误！未定义书签。
PLC原理及应用 （讲义） 4
第一章． PLC概论
可编程序控制器(Programmable Controller)简称PC，为了避免同个人计算机（Personal Computer，简称PC）混淆，现在一般将可编程序控制器简称为PLC（Programmable Logic Controller）。
PLC从诞生至今已有30多年，发展势头异常迅猛，已经成为当代工业自动化领域中的支柱产品之一。特别是随着计算机技术和通信技术的发展，PLC的应用领域逐步扩大，应用前景十分看好。
第一节． PLC的产生
传统的控制系统（特别是1969年以前，那时PLC还未出现）中主要元件是各 种各样的继电器，它可以可靠且方便地组成一个简单的控制系统。例1-1：
但随着社会的进步，工业的发展，控制对象越来越多，其逻辑关系也越来越复杂，用继电器组成的控制系统就会变得非
L
SB1 KM KM HL × SB2 KR KM N U V W 图1-1 电机控制
KM
M L
QA C C × TA C RJ HD N A B C C D 常庞大，从而造成系统的不稳定和造价昂贵。主要表现在：错误！未找到引用源。当某个继电器损坏、甚至继电器的某触点接触不良都会影响系统的运行；错误！未找到引用源。继电器本身并不太贵，但控制柜内元件的安装和接线工作量极大，造成系统价格偏高；错误！未找到引用源。产品需要不断地更新换代，生产设备的控制系统不断地作相应的调整。但对庞大的系统而言，日常维护已很难，再作调整难度更大。
鉴于以上问题，1968年美国通用汽车公司(General Motors)向传统的继电器控制系统提出了挑战：设想是否能用一种新型的控制器，引入这种控制器后可使庞大的系统减小，并且能方便地进行修改、调整。按照这个宗旨，该公司向外公开
PLC原理及应用 （讲义） 5
招标，提出如下十大指标：
错误！未找到引用源。. 编程简单，可在现场改程序； 错误！未找到引用源。. 维护方便，最好是插件式 ；
错误！未找到引用源。. 可靠性高于继电器控制柜； 错误！未找到引用源。. 体积小于继电器控制柜；
错误！未找到引用源。. 成本低于继电器控制柜 ； 将数据直接输入计算机 ；
错误！未找到引用源。. 输入可以是市电(AC110v)；
错误！未找到引用源。. 控
制程序容量 ≥ 4KB；
错误！未找到引用源。. 输出可驱动市电2A以下的负荷，能直接驱动电磁阀 ； 错误！未找到引用源。. 扩展时，原有的系统仅作少许更改。
这次招标引起了工业界的密切注视，吸引了不少大公司前来投标，最后DEC公司一举中标，并于1969年研制成功第一台PLC，当时命名为PC(Programmable Logic Controller)。这台PLC投运到汽车生产线后，取得了极为满意的效果，引发了效仿的热潮，从此PLC技术得以迅猛的发展。
错误！未找到引用源。. 可
第二节． PLC的定义及其术语
一．定义
严格地讲，至今对PLC没有最终的定义。
国际电工委员会（IEC）1985年在可编程序控制器标准草案（第二稿）中作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境条件下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备都应按易于使工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”
美国电气制造协会（NEMA）1987年作的定义如下：“它是一种带有指令存储器、数字或模拟I/O接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。”
IEC(国际电工委员会)在标准草案中，将这种装置定义为可编程序控制器(Programmable Controller)，简称PC。为了避免同个人计算机混淆，现在一般将可编程序控制器简称PLC（Programmable Logic Controller）