1、第3章 PLC概述 3.1 PLC性能简介 3.2 PLC的基本结构与工作原理 3.3 PLC的分类与发展趋势 3.1 PLC性能简介 3.1.1 PLC的定义及特点 3.1.2 PLC的主要功能 3.1.3 PLC的应用领域 3.1.1 PLC的定义及特点 1. PLC的定义 2. PLC的特点 2. PLC的特点 (1)通用性强、灵活性好、接线简单 (2)功能强、功能的扩展能力强 (3)可靠性高、抗干扰能力强 (4)定时准确，定时范围宽 (5)编程和接线可同步进行 3.1.2 PLC的主要功能 (1)开关量逻辑控制 (2)模拟量控制 (3)闭环过程控制 (4)定时、定位、计数控制 (5)网
2、络通信 3.1.3 PLC的应用领域 1)开关逻辑和顺序控制：这是PLC最基本的控制功能，在工业场 合应用最广泛，可代替继电器控制系统。 2)过程控制：PLC通过模拟量I/O模块，可对温度、流量等连续变 化的模拟量进行控制。 3)运动控制：PLC可应用于对直线运动或圆周运动的控制，如数 控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。 4)多级控制网络系统：PLC与PLC之间、PLC与计算机之间及其他 智能控制设备之间可以联网通信，实现远程数据处理和信息共享 ，从而构成工厂计算机集成制造(生产)系统(CIMS/CIPS)。 3.2 PLC的基本结构与工作原理 3.2.1 PLC的硬件系统 3.2.2 P
3、LC的软件系统 3.2.3 PLC的工作原理 3.2.4 PLC等效电路 3.2.1 PLC的硬件系统 1. CPU模块 2.存储器(ROM和RAM) 3. I/O模块 4.电源模块 5.智能接口模块 6.编程器 7.其他外部设备 图3-1 整体式PLC基本结构简图 图3-2 模块式PLC基本结构图 图3-3 输入模块的基本原理 a)直流输入 b)交流输入 c)交/直流输入 图3-4 PLC开关量输出模块的基本原理 a)继电器输出 b)晶体管输出 c)晶闸管输出 3.2.2 PLC的软件系统 1.梯形图语言 2.指令语句表编程语言 3.功能块图编程语言 4.顺序功能图编程语言 5.高级语言 图
4、3-5 电气控制电路图与PLC梯形图 a)电气控制电路图 b)PLC梯形图 3.2.3 PLC的工作原理 1.建立I/O映像区 2.循环扫描工作方式 2.循环扫描工作方式 (1)PLC的工作过程 (2)用户程序的扫描过程 (1)PLC的工作过程 1)初始化：PLC上电后，首先进行系统初始化，清除内部继电器 区、复位定时器等。 2)CPU自诊断：PLC在每个扫描周期都要进入CPU自诊断阶段， 对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行检查，定期复位监 控定时器(WDT)等，以确保系统可靠运行。 3)通信信息处理：在每个通信信息处理扫描阶段，进行PLC之间 以及PLC与计算机之间的信息交换，PLC
5、与其他带微处理器的智 能设备通信，如智能I/O模块。 4)与外部设备交换信息：PLC与外部设备连接时，在每个扫描周 期内要与外部设备交换信息。 5)执行用户程序：PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要执行 用户程序。 6)输入、输出信息处理：PLC在运行状态下，每一个扫描周期都 要进行输入、输出信息处理。 (1)PLC的工作过程 图3-6 PLC的工作过程 (2)用户程序的扫描过程 1)输入采样阶段。 2)程序执行阶段。 3)输出刷新阶段。 图3-7 PLC用户程序的工作过程 3.2.4 PLC等效电路 1. PLC等效电路分析 2. PLC控制系统与电气控制系统的比较 图3-8 三相异步电动
6、机 单向起动控制电路 a)主电路 b)控制电路 图3-9 PLC等效电路 2. PLC控制系统与电气控制系统的比较 1)从控制方法上看，电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用 继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复 杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困 难。 2)从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路 中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合 ，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式 称为并行工作方式。 3)从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现 控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。
7、4)从定时和计数控制上看，电气控制系统采用时间继电器的延时 动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度 变化的影响，定时精度不高。 5)从可靠性和可维护性上看，由于电气控制系统使用了大量的机 械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的连线 多，所以可靠性和可维护性较差。 3.3 PLC的分类与发展趋势 3.3.1 PLC的分类 3.3.2 PLC的发展趋势 3.3.1 PLC的分类 1.按结构分类 2.按控制规模分类 3.按控制性能分类 1.按结构分类 (1)整体式PLC (2)模块式PLC (3)叠装式PLC 2.按控制规模分类 (1)小型PLC (2)中型PLC (3)大型PLC 3.按控制性能分类 (1)低档机 (2)中档机 (3)高档机 3.3.2 PLC的发展趋势 1.大型化、高速度、大存储容量趋势 2.微型化、多功能化趋势 3.标准化趋势 4.模块智能化趋势 5.网络化趋势
