plc的基本知识点

plc的基本知识点

一、PLC的定义与基本概念。

1. 定义。

- PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器。它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

- 它采用一种可编程的存储器，在其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，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

2. 工作原理。

- 输入采样阶段：PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的信号状态读入到输入映像寄存器中存储起来。在本扫描周期内，这个输入映像寄存器中的数据不会改变，即使外部输入信号状态发生了变化。

- 程序执行阶段：PLC按从左到右、从上到下的顺序对用户程序进行扫描，并根据输入映像寄存器中的数据以及其他内部元件（如辅助继电器、定时器、计数器等）的状态进行逻辑运算，将运算结果写入到对应的输出映像寄存器中。

- 输出刷新阶段：在所有指令执行完毕后，将输出映像寄存器中的状态转存到输出锁存器中，通过输出电路驱动外部负载。

二、PLC的硬件组成。

1. 中央处理单元（CPU）

- 功能：是PLC的核心部分，它执行用户程序，进行数据处理、逻辑判断、数值运算等操作，同时还对PLC的内部工作进行协调和控制。 - 类型：不同品牌和型号的PLC，其CPU的性能和功能有所差异。例如，有的CPU处理速度快，能够处理复杂的控制算法；有的CPU集成了多种通信接口，方便与其他设备进行通信。

2. 输入输出（I/O）接口。

- 输入接口：用于接收外部设备（如传感器、按钮等）的信号。常见的输入信号类型有数字量输入（如开关信号的通断）和模拟量输入（如温度、压力等连续变化的信号）。输入接口电路通常具有光电隔离等功能，以提高抗干扰能力。

- 输出接口：用于将PLC的运算结果输出给外部设备（如继电器、接触器、变频器等）。输出接口也分为数字量输出（如控制继电器的吸合与断开）和模拟量输出（如输出0 - 10V或4 - 20mA的模拟信号来控制调节阀的开度）。输出接口根据输出方式不同，可分为继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出等类型。

3. 存储器。

- 系统存储器：用于存放PLC的系统程序，这些程序是PLC生产厂家编写的，用户不能修改。系统程序包括监控程序、编译程序等，它们控制着PLC的基本运行功能。

- 用户存储器：用于存放用户编写的程序和数据。用户存储器又可分为程序区和数据区，程序区存储用户编写的控制程序，数据区存储输入输出信号的状态、定时器和计数器的设定值和当前值等数据。

4. 电源。

- 为PLC内部的各个部件提供工作电源。PLC的电源一般有交流电源（如220V

AC）和直流电源（如24V DC）两种输入类型，经过内部的转换电路，为CPU、I/O接口等部件提供稳定的直流工作电压。

三、PLC的编程语言。

1. 梯形图（LAD - Ladder Diagram） - 特点：

- 梯形图是一种图形化的编程语言，它类似于电气控制系统中的继电器电路图。在梯形图中，用“软继电器”（如输入继电器、输出继电器、辅助继电器等）的常开和常闭触点以及线圈来表示逻辑关系。

- 梯形图的编程规则简单直观，容易被电气技术人员理解和掌握。例如，它遵循从左到右、从上到下的逻辑运算顺序，每个逻辑行（梯级）起始于左母线，终止于右母线。

- 示例：

- 简单的启停控制梯形图。假设有一个启动按钮（I0.0）、一个停止按钮（I0.1）和一个控制电机的输出（Q0.0）。在梯形图中，启动按钮的常开触点与停止按钮的常闭触点串联后，再与输出线圈Q0.0串联，并且Q0.0的常开触点与启动按钮的常开触点并联（实现自锁功能）。

2. 指令表（STL - Statement List）

- 特点：

- 指令表是一种基于助记符的编程语言。它以指令的形式表示PLC要执行的操作，每条指令对应着一定的功能，如逻辑运算（AND、OR等）、数据传送（MOV等）、定时器和计数器操作（TON、CTU等）等。

- 指令表编程语言比较紧凑，适合有一定编程经验的人员使用。它可以直接反映PLC的内部逻辑关系，并且在一些复杂的控制程序中，指令表编程可以更加灵活地实现特定的功能。

- 示例：

- 对于上述的启停控制示例，在指令表中可能表示为：LD I0.0（装载启动按钮信号）、O Q0.0（或运算输出继电器的常开触点）、ANI I0.1（与非运算停止按钮信号）、OUT Q0.0（输出到输出继电器）。 3. 功能块图（FBD - Function Block Diagram）

- 特点：

- 功能块图是一种以功能块为单位的图形化编程语言。它将各种功能（如逻辑运算、算术运算、数据处理等）封装成功能块，通过连接功能块的输入输出端来构建控制程序。

- 功能块图编程语言具有较高的可读性和可维护性，尤其适合于复杂控制系统的编程。它可以方便地实现模块化编程，将整个控制程序分解成多个功能模块，便于调试和修改。

- 示例：

- 在功能块图中，对于一个简单的加法运算，有两个输入变量（如IN1和IN2），通过加法功能块（ADD）进行运算，输出结果（OUT）。

四、PLC的基本指令。

1. 逻辑指令。

- 常开触点指令（如西门子PLC中的LD、LDN等）：用于读取输入信号或内部元件的常开触点状态。例如，LD I0.0表示读取输入点I0.0的常开触点状态。

- 常闭触点指令（如ANI、AN等）：用于读取输入信号或内部元件的常闭触点状态，并与其他逻辑运算结果进行与运算。例如，ANI I0.1表示将输入点I0.1的常闭触点状态与前面的逻辑运算结果进行与非运算。

- 输出指令（如OUT）：用于将逻辑运算结果输出到指定的输出点或内部元件。例如，OUT Q0.0表示将前面的逻辑运算结果输出到输出点Q0.0。

2. 定时器和计数器指令。

- 定时器指令： - 类型：常见的定时器类型有通电延时定时器（TON - Timer On Delay）、断电延时定时器（TOF - Timer Off Delay）和保持型通电延时定时器（TONR - Timer On

Delay Retentive）等。

- 用法：以TON定时器为例，在程序中需要设置定时器的编号（如T37）、设定值（如PT = 100，表示定时时间为100个时间单位，具体时间单位根据PLC的设置而定）。当定时器的使能端（IN）为高电平时，定时器开始计时，当计时值等于设定值时，定时器的输出端（Q）为高电平。

- 计数器指令：

- 类型：有加法计数器（CTU - Counter Up）、减法计数器（CTD - Counter

Down）和可逆计数器（CTUD - Counter Up Down）等。

- 用法：以CTU计数器为例，需要设置计数器的编号（如C0）、设定值（如PV =

10）。当计数器的计数端（CU）有上升沿信号时，计数器的当前值（CV）加1，当当前值等于设定值时，计数器的输出端（Q）为高电平。

五、PLC的应用领域。

1. 工业自动化领域。

- 过程控制：在化工、石油、电力等行业，PLC用于对温度、压力、流量、液位等工艺参数进行精确控制。例如，在化工生产过程中，PLC通过采集温度传感器和压力传感器的信号，根据预先设定的控制算法，调节加热设备和调节阀的开度，以保证生产过程的稳定运行。

- 离散制造控制：在机械制造、汽车制造等离散制造行业，PLC用于控制各种机床、自动化生产线等设备。例如，在汽车装配线上，PLC控制机器人的动作、输送带的运行速度、拧紧工具的扭矩等，实现汽车零部件的高效装配。

2. 建筑智能化领域。 - 电梯控制：PLC可以实现对电梯的各种控制功能，如轿厢的升降、门的开关、楼层的停靠等。它能够根据乘客的呼叫信号，合理调度电梯的运行，提高电梯的运行效率和安全性。

- 楼宇自动化：PLC用于控制建筑物内的照明系统、空调系统、给排水系统等。例如，根据不同的时间段和室内外环境温度，PLC自动调节空调的运行模式和温度设定值，实现节能运行。

3. 交通运输领域。

- 交通信号控制：PLC可以对交通信号灯进行智能控制。它根据不同路口的车流量和人流量，自动调整信号灯的时长，提高道路的通行能力。

- 车辆控制系统：在一些特种车辆（如电动公交车、地铁列车等）中，PLC用于控制车辆的牵引系统、制动系统、车门系统等，确保车辆的安全可靠运行。