可編程式控制制器原理及應用董愛華

㈠ 可編程控制器原理及應用

可編程式控制制器原理：採用可以編製程序的存儲器，用來在執行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字或模擬的輸入(I)和輸出(O)介面，控制各種類型的機械設備或生產過程。

可編程式控制制器應用：PLC採用微電子技術來完成各種控制功能，在現場的輸入信號作用下，按照預先輸入的程序，控制現場的執行機構，按照一定規律進行動作。其主要功能有順序邏輯控制、運動控制、定時控制、記數控制、步進控制、數據處理、模、數和數、模轉換、通信及聯網等

可編程式控制制器是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發出來的，並逐漸發展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業控制裝置。

(1)可編程式控制制器原理及應用董愛華擴展閱讀

從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言；

從網路的發展情況來看，可編程式控制制器和其它工業控制計算機組網構成大型的控制系統是可編程式控制制器技術的發展方向 。

計算機集散控制系統DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程式控制制器應用。伴隨著計算機網路的發展，可編程式控制制器作為自動化控制網路和國際通用網路的重要組成部分，將在工業及工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用。

㈡ 可編程序控制器的主要功能有哪些 可編程式控制制器的主要應用范圍

可編程式控制制器PLC在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，其主要功能大致可歸納為如下幾類。

1、開關量的邏輯控制；

2、模擬量控制；

3、運動控制；

4、過程式控制制；

5、數據處理；

6、通信及聯網。

㈢ 可編程式控制制器簡介

可編程式控制制器是60年代末在美國首先出現，當時叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執行邏輯判斷、計時、計數等順序控制功能。PLC的基本設計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優點和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點結合起來，控制器的硬體是標準的、通用的。根據實際應用對象，將控制內容編成軟體寫入控制器的用戶程序存儲器內。控制器和被控對象連接方便。

隨著半導體技術，尤其是微處理器和微型計算機技術的發展，到70年代中期以後，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都採用了中、大規模甚至超大規模的集成電路，這時的PLC已不再是邏輯判斷功能，還同時具有數據處理、PID調節和數據通信功能。

可編程式控制制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它採用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算，順序控制、定時、計算和算術運算等操作的指令，並通過數字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用微處理器的優點。

可編程式控制制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產工藝，因此可在初步設計階段選用可編程式控制制器，在實施階段再確定工藝過程。另一方面，從製造生產可編程式控制制器的廠商角度看，在製造階段不需要根據用戶的訂貨要求專門設計控制器，適合批量生產。由於這些特點，可編程式控制制器問世以後很快受到工業控制界的歡迎，並得到迅速的發展。目前，可編程式控制制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的應用。

一、PLC的結構及各部分的作用

可編程式控制制器的結構多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結構。通常由中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等幾個部分組成。

1．中央處理單元（CPU）

CPU作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的晶元上。CPU通過地址匯流排、數據匯流排、控制匯流排與存儲單元、輸入輸出介面電路連接。CPU的功能有以下一些：從存儲器中讀取指令，執行指令，取下一條指令，處理中斷。

2．存儲器（RAM、ROM）

存儲器主要用於存放系統程序、用戶程序及工作數據。存放系統軟體的存儲器稱為系統程序存儲器;存放應用軟體的存儲器稱為用戶程序存儲器；存放工作數據的存儲器稱為數據存儲器。常用的存儲器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進行讀寫操作的隨機存儲器存放用戶程序，生成用戶數據區，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導體存儲器，可用鋰電池做備用電源。掉電時，可有效地保持存儲的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲器。用這些類型存儲器固化系統管理程序和應用程序。

3．輸入輸出單元（I/O單元）

I/O單元實際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的介面部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入介面的輸入器件是各種開關、按鈕、感測器等。PLC的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。

4．電源

PLC電源單元包括系統的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉換成內部工作電壓。PLC內有一個穩壓電源用於對PLC的CPU單元和I/O單元供電。

5．編程器

編程器是PLC的最重要外圍設備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監視PLC的工作狀態。除此以外，在個人計算機上添加適當的硬體介面和軟體包，即可用個人計算機對PLC編程。利用微機作為編程器，可以直接編制並顯示梯形圖。

二、PLC的工作原理

PLC採用循環掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先後順序存放，CPU從第一條指令開始執行程序，直到遇到結束符後又返回第一條，如此周而復始不斷循環。PLC的掃描過程分為內部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當PLC處於停狀態時，只進行內部處理和通信操作服務等內容。在PLC處於運行狀態時，從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執行、程序輸出，一直循環掃描工作。

1．輸入處理

輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態，並將讀入的信息存入內存中所對應的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進入程序執行階段。在程序執行時，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號發生變化，其映象寄存器的內容也不會發生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。

2．程序執行

根據PLC梯形圖程序掃描原則，按先左後右先上後下的步序，逐句掃描，執行程序。遇到程序跳轉指令，根據跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態時，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應輸入端子狀態，從輸出映象寄存器讀出對應映象寄存器，根據用戶程序進行邏輯運算，存入有關器件寄存器中。對每個器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內容，會隨著程序執行過程而變化。

3．輸出處理

程序執行完畢後，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態，在輸出處理階段轉存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅動外部負載。

三、PLC編程語言

1．梯形圖編程語言

梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，它是在電器控制系統中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變來的，形象、直觀、實用。

梯形圖的設計應注意以下三點：

（一）梯形圖按從左到右、從上到下的順序排列。每一邏輯行起始於左母線，然後是觸點的串、並聯接，最後是線圈與右母線相聯。

（二）梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是「概念電流」，從左流向右，其兩端沒有電源。這個「概念電流」只是形象地描述用戶程序執行中應滿足線圈接通的條件。

（三）輸入繼電器用於接收外部輸入信號，而不能由PLC內部其它繼電器的觸點來驅動。因此，梯形圖中只出現輸入繼電器的觸點，而不出現其線圈。輸出繼電器輸出程序執行結果給外部輸出設備，當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅動輸出設備，而要通過輸出介面的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現。輸出繼電器的觸點可供內部編程使用。

2．語句表編程語言

指令語句表示一種與計算機匯編語言相類似的助記符編程方式，但比匯編語言易懂易學。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分組成。

3．控制系統流程圖編程圖

控制系統流程圖是一種較新的編程方法。它是用像控制系統流程圖一樣的功能圖表達一個控制過程，目前國際電工協會(IEC)正在實施發展這種新式的編程標准。

第二章 基本指令簡介

基本指令如表所示

名 稱
助記符
目 標 元 件
說 明

取指令
LD
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
常開接點邏輯運算起始

取反指令
LDN
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
常閉接點邏輯運算起始

線圈驅動指令
=
Q、M、SM、T、C、V、S、L
驅動線圈的輸出

與指令
A
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
單個常開接點的串聯

與非指令
AN
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
單個常閉接點的串聯

或指令
O
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
單個常開接點的並聯

或非指令
ON
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
單個常閉接點的並聯

置位指令
S
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
使動作保持

復位指令
R
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
使保持復位

正跳變
ED
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
輸入信號上升沿產生脈沖輸出

負跳變
EU
I、Q、M、SM、T、C、V、S、L
輸入信號下降沿產生脈沖輸出

空操作指令
NOP
無
使步序作空操作

一、標准觸點 LD、A、O、LDN、AN、ON、

LD，取指令。表示一個與輸入母線相連的常開接點指令，即常開接點邏輯運算起始。

LDN，取反指令。表示一個與輸入母線相連的常閉接點指令，即常閉接點邏輯運算起始。

A，與指令。用於單個常開接點的串聯。

AN，與非指令。用於單個常閉接點的串聯。

O，或指令。用於單個常開接點的並聯。

ON，或非指令。用於單個常閉接點的並聯。

二、正、負跳變 ED、EU

ED，在檢測到一個正跳變（從OFF到ON）之後，讓能流接通一個掃描周期。

EU，在檢測到一個負跳變（從ON到OFF）之後，讓能流接通一個掃描周期。

三、輸出 =

=，在執行輸出指令時，映像寄存器中的指定參數位被接通。

四、置位與復位指令S、R

S，執行置位(置1)指令時，從bit或OUT指定的地址參數開始的N個點都被置位。

R，執行復位(置0)指令時，從bit或OUT指定的地址參數開始的N個點都被復位。

置位與復位的點數可以是1-255，當用復位指令時，如果bit或OUT指定的是T或C時，那麼定時器或計數器被復位，同時當前值將被清零。

五、空操作指令NOP

NOP指令不影響程序的執行，執行數N（1-255）。

第三章 可編程式控制制器梯形圖設計規則

1．觸點的安排

梯形圖的觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。

2．串、並聯的處理

在有幾個串聯迴路相並聯時，應將觸點最多的那個串聯迴路放在梯形圖最上面。在有幾個並聯迴路相串聯時，應將觸點最多的並聯迴路放在梯形圖的最左面。

3．線圈的安排

不能將觸點畫在線圈右邊，只能在觸點的右邊接線圈。

4．不準雙線圈輸出

如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次，則稱為雙線圈輸出。這時前面的輸出無效，只有最後一次才有效，所以不應出現雙線圈輸出。

5．重新編排電路

如果電路結構比較復雜，可重復使用一些觸點畫出它的等效電路，然後再進行編程就比較容易。

6．編程順序

對復雜的程序可先將程序分成幾個簡單的程序段，每一段從最左邊觸點開始，由上之下向右進行編程，再把程序逐段連接起來。

㈣ 可編程式控制制器原理及應用

可編程式控制制器（PLC）的工作有兩個要點：入出信息變換、可靠物理實現，入出信息變換主要由運行存儲於PLC內存中的程序實現。這程序既有系統的（這程序又稱監控程序，或操作系統），又有用戶的。系統程序為用戶程序提供編輯與運行平台，同時，還進行必要的公共處理，如自檢，I/O刷新，與外設、上位計算機或其它PLC通訊等處理。用戶程序由用戶按照控制的要求進行設計。什麼樣的控制，就有什麼樣的用戶程序。
可靠物理實現主要通過輸入（I， INPUT）及輸出（O， OUTPUT）電路。每一輸入點或輸出點就有一個I或O電路。而且，總是把若干個這樣電路集成在一個模塊（或箱體）中，然後再由若干個模塊（或箱體）集成為PLC完整的I/O系統（電路）。盡管這些模塊相當多，佔了PLC體積的大部分，但由於它們都是由高度集成化的，所以，PLC的體積還是不太大的。
輸入電路時刻監視著輸入點的（通、ON或斷、OFF）狀態，並將此狀態暫存於它的輸入暫存器（還可能有別的稱謂）中。每一輸入點都有一個與其對應的輸入暫存器。
輸出電路有輸出鎖存器（還可能有別的稱謂）。它也有兩個狀態，高、低電位狀態，並可鎖存。同時，它還有相應的物理電路，可把這個高、低電位的狀態傳送給輸出點。每一輸出點都有一個與其對應的輸出鎖存器。
這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際是PLC的I/O電路的寄存器。它們與PLC內存交換信息通過PLC I/O匯流排及運行PLC的系統程序實現。
把輸入暫存器的信息讀到PLC的內存中，稱輸入刷新。PLC內存有專門開辟的存放輸入信息的映射區。這個區的每一對應位（bit）稱為輸入繼電器，或稱軟觸點，或稱為過程映射輸入寄存器（the process-image input register）。這些位（bit）置成1，表示觸點通，置成0為觸點斷。由於它的狀態是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入點的狀態。
輸出鎖存器與PLC內存中的輸出映射區也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個內存位（bit）與其對應，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈，或稱為過程映射輸出寄存器（the process-image output register）。通過PLC I/O匯流排及運行系統程序，輸出繼電器的狀態將映射給輸出鎖存器。這個映射的完成也稱輸出刷新。
PLC除了有可接收開關信號的輸入電路，有時，還有接收模擬信號的輸入電路（稱模擬量輸入單元或模塊）。只是後者先要進行模、數轉換，然後，再把轉換後的數據存入PLC相應的內存單元中。
如要產生模擬量輸出，則要配有模擬量輸出電路（稱模擬量輸出模塊或單元）。靠它對PLC相應的內存單元的內容進行數、模轉換，並產生輸出。
這樣，用戶所要編的程序只是，PLC輸入有關的內存區到輸出有關的內存區的變換。這是一個數據及邏輯處理問題。由於PLC有強大的指令系統，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的。

㈤ 可編程式控制制器的工作原理是什麼

就是前半部分啊
PLC的基本工作原理
PLC採用「順序掃描，不斷循環」的工作方式
1．每次掃描過程，集中採集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新。
2．輸入刷新過程，當輸入埠關閉時，程序在進行執行階段時，輸入端有新狀態，新狀態不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態才被讀入。
3．一個掃描周期分為輸入采樣，程序執行，輸出刷新。
4．元件映象寄存器的內容是隨著程序的執行變化而變化的。
5．掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU執行指令的速度（2）指令本身佔有的時間（3）指令條數，現在的PLC掃描速度都是非常快的。
6．由於採用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯後的現象，即輸入/輸出響應延遲。

㈥ PLC可編程式控制制器是什麼東西干什麼用的

PLC可編程式控制制器:

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC），一種具有微處理機的數字電子設備，用於自動化控制的數字邏輯控制器，可以將控制指令隨時載入內存內儲存與執行。可編程式控制制器由內部CPU，指令及資料內存、輸入輸出單元、電源模組、數字模擬等單元所模組化組合成。

應用梁磨:

廣泛應用於目前的工業控制領域。在可編程邏輯控制器出現之前，一般要使用成百上千的繼電器以及計數器才能組成具有相同功能的自動化系統，而現在，經過編程的簡單的可編程邏輯控制器模塊基本上已經代替了這些大型裝置。

可編程邏輯控制器的系統程序一般在出廠前已經初始化完畢，用戶可以根據自己的需要自行編輯相應的用戶程序來滿足不同的自動化生產要求。

最初的可編程邏輯控制器只有電路邏輯控制的功能，所以被命名為可編程邏輯控制器，後來隨著不斷的發展。

這些當吵渣友初功能簡單的計算機模塊已經有了包括邏輯控制，時序控制、模擬控制、多機通信等許多的功能，名稱也改為可編程式控制制升槐器（Programmable Controller），但是由於它的簡寫也是PC與個人電腦（Personal Computer ）的簡寫相沖突，也由於多年來的使用習慣，人們還是經常使用可編程邏輯控制器這一稱呼，並在術語中仍沿用PLC這一縮寫。

㈦ 可編程式控制制器原理及應用

可編程式控制制器原理：採用可以編製程序的存儲器，用來在執行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字或模擬的輸入(I)和輸出(O)介面，控制各種類型的機械設備或生產過程。

可編程式控制制器應用：PLC採用微電子技術來完成各種控制功能，在現場的輸入信號作用下，按照預先輸入的程序，控制現場的執行機構，按照一定規律進行動作。其主要功能有順序邏輯控制、運動控制、定時控制、記數控制、步進控制、數據處理、模、數和數、模轉換、通信及聯網等

可編程式控制制器是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發出來的，並逐漸發展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業控制裝置。

(7)可編程式控制制器原理及應用董愛華擴展閱讀

從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言；

從網路的發展情況來看，可編程式控制制器和其它工業控制計算機組網構成大型的控制系統是可編程式控制制器技術的發展方向 。

計算機集散控制系統DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程式控制制器應用。伴隨著計算機網路的發展，可編程式控制制器作為自動化控制網路和國際通用網路的重要組成部分，將在工業及工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用。

㈧ 簡述可編程式控制制器的工作原理

(一）PLC的基本機構：
從PLC的硬體結構形式上，PLC可以分為整體固定I/O型，基本單元加擴展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結構形式。
（二）PLC的組成：
1. 中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU。它按照PLC系統程序賦予的功能接收並存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，並能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，並分別存入I/O映象區，然後從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋後按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之後，最後將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。
為了進一步提高PLC的可靠性，對大型PLC還採用雙CPU構成冗餘系統，或採用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。
CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，I/O數量及軟體容量等，因此限制著控制規模。
2.存儲器
系統程序存儲器是存放系統軟體的存儲器；用戶程序存儲器是存放PLC用戶程序應用;數據存儲器用來存儲PLC程序執行時的中間狀態與信息，它相當於PC的內存。
3.輸入輸出介面（I/O模塊）
PLC與電氣迴路的介面，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。
4.通信介面
通信介面的主要作用是實現PLC與外部設備之間的數據交換（通信）。通信介面的形式多樣，最基本的有UBS,RS-232,RS-422/RS-485等的標准串列介面。可以通過多芯電纜，雙絞線，同軸電纜，光纜等進行連接。
5.電源
PLC的電源為PLC電路提供工作電源，在整個系統中起著十分重要的作用。一個良好的、可靠的電源系統是PLC的最基本保障。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不採取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。