第三章MCS单片机指令系统世界大学城课件.ppt

1、下一页下一页返回返回上一页上一页PLCPLC基础知识基础知识1 1、了解、了解PLCPLC的由来及其特点的由来及其特点2 2、了解、了解PLCPLC的应用领域的应用领域3 3、重点掌握、重点掌握PLCPLC的工作原理的工作原理下一页下一页返回返回上一页上一页1、PLCPLC的产生和定义的产生和定义2 2、PLCPLC的发展的发展3 3、PLCPLC的应用领域的应用领域4 4、PLCPLC的特点的特点5 5、PLCPLC与其它控制系统的区别与其它控制系统的区别6 6、PLCPLC的分类的分类7 7、PLCPLC的系统组成的系统组成8 8、PLCPLC的编程语言的编程语言9 9、PLCPLC工作原

2、理工作原理PLCPLC基础知识基础知识下一页下一页返回返回上一页上一页S7-200系列系列S7-300系列系列S7-400系列系列西门子西门子PLCPLC外形图外形图下一页下一页返回返回上一页上一页Q系列系列FX2N系列系列FX1N系列系列PLCFX1S系列系列PLC三菱三菱PLCPLC外形图外形图下一页下一页返回返回上一页上一页C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC欧姆龙欧姆龙PLCPLC外形图外形图下一页下一页返回返回上一页上一页1 1、PLCPLC的产生和定义的产生和定义可编程控制器是在继电器控制和计算可编程控制器是在继电器控制和计算技术的基础上，逐渐发展起来的以徽

3、技术的基础上，逐渐发展起来的以徽处理器为核心，集微电子技术，自动处理器为核心，集微电子技术，自动化技术，计算机技术，通信技术为一化技术，计算机技术，通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型，体，以工业自动化控制为目标的新型，控制装置。目前已在工业控制装置。目前已在工业,交通运输交通运输,农业农业,商业等领域得到广泛应用商业等领域得到广泛应用.成为成为各行各业的通用产品。各行各业的通用产品。下一页下一页返回返回上一页上一页19681968年由美国通用汽车公司（年由美国通用汽车公司（GEGE）提出，）提出，19691969年美国数字设备公司（年美国数字设备公司（DECDEC）研制成功，）研制成

4、功，有 逻 辑 运 算、定 时 计 算 功 能 称 为有 逻 辑 运 算、定 时 计 算 功 能 称 为 P L CP L C（programmable logic controllerprogrammable logic controller）。）。8080年代，由于计算机技术的发展，年代，由于计算机技术的发展，PLCPLC采用通采用通用处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，用处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLCPLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制被称为程控制被称为PCPC（programmable controllerprogramm

5、able controller）即可编程控制器。）即可编程控制器。PLCPLC的产生的产生下一页下一页返回返回上一页上一页PLCPLC的定义的定义 19871987年年 国际电工委员会国际电工委员会 可编程序控制器是一种数字运算操可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序用来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控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输指令，并通过数字的，模拟的输入和输

6、出，控制各种类型的机械或生产过程。出，控制各种类型的机械或生产过程。下一页下一页返回返回上一页上一页2 2、PLCPLC的发展历史的发展历史19691969年，年，美国研制出世界第一台美国研制出世界第一台PDP-14PDP-1419711971年，年，日本研制出第一台日本研制出第一台DCS-8DCS-819731973年，年，德国研制出第一台可编程序控制德国研制出第一台可编程序控制器器19741974年，年，中国研制出第一台可编程序控制中国研制出第一台可编程序控制器器下一页下一页返回返回上一页上一页 PLCPLC发展经历的五个阶段：发展经历的五个阶段：1 1、初步阶段、初步阶段 2 2、崛起阶

7、段、崛起阶段 3 3、成熟阶段、成熟阶段 4 4、飞速发展阶段、飞速发展阶段 5 5、开放性、标准化阶段、开放性、标准化阶段2 2、PLCPLC的发展历史的发展历史下一页下一页返回返回上一页上一页1 1、中小型单机控制系统、中小型单机控制系统2 2、制造业的自动化、制造业的自动化3 3、运动控制、运动控制4 4、流程工业自动化、流程工业自动化5 5、通讯联网，、通讯联网，计算机，变频器，数控装置计算机，变频器，数控装置 3 3、PLCPLC的应用领域的应用领域下一页下一页返回返回上一页上一页4 4、PLCPLC的特点的特点1 1、使用于工业环境，抗干扰能力强。、使用于工业环境，抗干扰能力强。2

8、 2、可靠性高。无故障工作时间（平均）数十万小时并可构成多、可靠性高。无故障工作时间（平均）数十万小时并可构成多 机冗余系统。机冗余系统。3 3、控制能力极强。、控制能力极强。4 4、使用、编程方便。（、使用、编程方便。（LADLAD）梯形图、语句表（）梯形图、语句表（STLSTL）、功能图）、功能图（FBDFBD）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。5 5、组成灵活。小型、组成灵活。小型PLCPLC为整体结构，并可外接为整体结构，并可外接I/OI/O扩展机箱构成扩展机箱构成PLCPLC控制系统；中大型控制系统；中大型PLCPLC采用分

9、体模块式结构，设有各种专用采用分体模块式结构，设有各种专用功能模块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、功能模块（开关量、模拟量输入输出模块，位控模块，伺服、步进驱动模块等）供选用和组合，由各种模块组成大小和要求步进驱动模块等）供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制系统。不同的控制系统。可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。下一页下一页返回返回上一页上一页与继电器控制系统的区别与继电器控制系统的区别（1 1）控制逻辑）控制逻辑（2 2）工作方式）工作方式（3 3）可靠性和可维护性）可靠性和可维护性（4 4）控制速度）控制速度（5

10、5）定时控制）定时控制（6 6）设计和施工）设计和施工 5 5、PLCPLC与其它控制系统的区别与其它控制系统的区别下一页下一页返回返回上一页上一页5 5、PLCPLC与其它控制系统的区别与其它控制系统的区别与单片机控制系统的区别与单片机控制系统的区别（1 1）本质区别）本质区别（2 2）使用场合）使用场合（3 3）使用过程）使用过程（4 4）使用成本）使用成本（5 5）学习的难易程度）学习的难易程度（6 6）就业方向）就业方向下一页下一页返回返回上一页上一页 按按I/OI/O点数可分为大、中、小型三大类通常可点数可分为大、中、小型三大类通常可以定义为：以定义为：小型：小型：I/OI/O点数在

11、点数在128128点以下；点以下；中型：中型：I/OI/O点数在点数在12812820482048点之间；点之间；大型：大型：I/OI/O点数在点数在20482048点以上。点以上。按按I/OI/O点数容量分类点数容量分类6 6、PLCPLC的分类的分类（1 1）整体式结构）整体式结构 （2 2）模块式结构）模块式结构按结构形式分类按结构形式分类下一页下一页返回返回上一页上一页可编程控制器主机的硬件电路由可编程控制器主机的硬件电路由CPUCPU，存储器存储器，基本基本I/OI/O接口电路接口电路，外设接口外设接口，电源电源等五大部分组成。等五大部分组成。7 7、PLCPLC的系统组成的系统组成

12、下一页下一页返回返回上一页上一页中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）(1)(1)诊断诊断PLCPLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。的语法错误。(2)(2)采集现场的状态或数据，并送入采集现场的状态或数据，并送入PLCPLC的寄存器中。的寄存器中。(3)(3)逐条读取指令，完成各种运算和操作。逐条读取指令，完成各种运算和操作。(4)(4)将处理结果送至输出端。将处理结果送至输出端。(5)(5)响应各种外部设备的工作请求。响应各种外部设备的工作请求。下一页下一页返回返回上一页上一页存储器存储器 （ROM/RAMROM/RAM）系统程序存储

13、器（系统程序存储器（ROMROM），用以存放系统管理程序、），用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据，监控程序及系统内部数据，PLCPLC出厂前已将其固化在出厂前已将其固化在只读存储器只读存储器ROMROM或或PROMPROM中，用户不能更改。中，用户不能更改。用户存储器（用户存储器（RAMRAM），包括用户程序存储区和工作数），包括用户程序存储区和工作数据存储区。这类存储器一般由低功耗的据存储区。这类存储器一般由低功耗的CMOS-RAMCMOS-RAM构成构成，其中的存储内容可读出并更改。掉电会丢失存储的，其中的存储内容可读出并更改。掉电会丢失存储的内容，一般用锂电池来保持。内容，一般

14、用锂电池来保持。下一页下一页返回返回上一页上一页开关量输入接口电路：采用开关量输入接口电路：采用光电耦合光电耦合电路，将限位电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号控制信号转换成转换成CPUCPU所能接受和处理的所能接受和处理的数字信号数字信号。可编程控制器输入端口电路可编程控制器输入端口电路PLCPLC的输入接口电路（直流输入型）的输入接口电路（直流输入型）下一页下一页返回返回上一页上一页可编程控制器输出接口电路可编程控制器输出接口电路采用光电耦合电路，将采用光电耦合电路，将CPUCPU处理过的信号转换成现场需要的强处理过的信号转换成现

15、场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。开关量输出接口电路：开关量输出接口电路：继电器输出型、晶体管输出型、晶闸管输出型继电器输出型、晶体管输出型、晶闸管输出型有三种输出类型：有三种输出类型：下一页下一页返回返回上一页上一页继电器输出型：继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。下一页下一页返回返回上一页上一页晶体管输出型：晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率

16、较高的关频率较高的直流直流电源负载。电源负载。下一页下一页返回返回上一页上一页晶闸管输出型：晶闸管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的频率较高的交流交流电源负载。电源负载。下一页下一页返回返回上一页上一页智能输入输出接口：智能输入输出接口：自带自带CPUCPU，由专门的处理能力，与主，由专门的处理能力，与主CPUCPU配合共同完成控制任务，可减轻主配合共同完成控制任务，可减轻主CPUCPU工作负担，又可工作负担，又可提高系统的工作效率。提高系统的工作效率。模拟量输出接口模拟量输出接口：将将PLCPLC运算处理的若干位数字量信号转换运算处理的

17、若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制的要求信号。的要求信号。模拟量接口电路模拟量接口电路模拟量输入接口：模拟量输入接口：把现场连续变化的模拟量标准信号转换把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合成适合PLCPLC内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标准的模拟量信号。电流信号：准的模拟量信号。电流信号：4 4 20mA20mA，电压信号：，电压信号：1 1 10V10V下一页下一页返回返回上一页上一页指将外部输入的指将外部输入的交流电交流电处理后转换成满足处理后转换成满足

18、PLCPLC的的CPUCPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源直流电源电路或电源模块电路或电源模块。许多。许多PLCPLC的直流电源采用的直流电源采用直流开关稳压直流开关稳压电源电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备（传感器）提供标准电源。且还可为输入设备（传感器）提供标准电源。PLCPLC的电源的电源下一页下一页返回返回上一页上一页 19941994年年5 5月，可编程序控制器标准月，可编程序控制器标准IECll31)IECll31)。2 2）梯形图）梯形图(Ladd

19、erDiagram)(LadderDiagram)4 4）指令表）指令表(Instuction(Instuction List)List)3 3）功能块图）功能块图(Function(Function Block DiagramBlock Diagram1 1）顺序功能图）顺序功能图(Sequential Function(Sequential Function Chart)Chart)5)5)结构文本结构文本(structured(structured TextText)8 8、PLCPLC的编程语言的编程语言下一页下一页返回返回上一页上一页顺序功能图顺序功能图(SFC)(SFC)一种位于其

20、他编程语言之上的图形语言，一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。用来编制顺序控制程序。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。编程。步、转换和动作步、转换和动作是顺序功能图中的是顺序功能图中的三种主要元件。可以用顺序功能图来描述三种主要元件。可以用顺序功能图来描述系统的功能。系统的功能。下一页下一页返回返回上一页上一页组成：组成：由触点、线圈和用方框表示的功能块。由触点、线圈和用方框表示的功能块。特点：特点：1 1）沿用继电器这一名称，但不是真实继电器，而）沿用继电

21、器这一名称，但不是真实继电器，而是软件中编程元件。是软件中编程元件。2 2）假想的）假想的“能流能流”(Power Flow)(Power Flow)，从左向右流动，从左向右流动。3 3）逻辑解算，从左至右，从上至下。）逻辑解算，从左至右，从上至下。4 4）线圈放在最右边，触点可无限次使用。）线圈放在最右边，触点可无限次使用。梯形图梯形图(LAD)(LAD)下一页下一页返回返回上一页上一页功能块图功能块图(FBD)(FBD)语句表（语句表（STLSTL）,指令表程序：一种与微机的汇指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。编语言中的指令相似的助记符表达式。结构文本结构文本(s

22、T)(sT),是为是为IECll313IECll313标准创建的一标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。紧凑。下一页下一页返回返回上一页上一页可编程控制器通过可编程控制器通过循环扫描循环扫描输入端口的状态输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。，执行用户程序，实现控制任务。PLCPLC采用循环顺序扫描方式工作，采用循环顺序扫描方式工作，CPUCPU在每在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入

23、映像寄存器区域，并将其状态送入到输入映像寄存器区域,然然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。9 9、PLCPLC工作原理工作原理下一页下一页返回返回上一页上一页PLCPLC工作原理工作原理开机开机内部处理内部处理通讯服务通讯服务输入刷新输入刷新程序执行程序执行输出刷新输出刷新可编程控制器在开机后，可编程控制器在开机后，完成内部处理、通信处理、完成内部处理、通信处理、输入刷新、程序执行、输输入刷新、程序执行、输出刷新五个工作阶段，称出刷新五个工作阶段，称为为一个扫描周期一个扫描周期。完成一。完成一次扫描后，又重新执行上次扫描后，又重新执行上述过程，可编程控制器这述过程，可编程控制器这种周而复始的循环工作方种周而复始的循环工作方式称为式称为扫描工作方式扫描工作方式。下一页下一页返回返回上一页上一页PLC工作流程图工作流程图下一页下一页返回返回上一页上一页