第三章第三节可编程控制器

1、天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源1智智 能能 建建 筑筑 基基 础础 知知 识识 模块三模块三 智能楼宇现场控制设备智能楼宇现场控制设备 智能楼宇现场控制设备智能楼宇现场控制设备通常由检测设备通常由检测设备（传感器）（传感器）、控制设备、控制设备（控制器）（控制器）、执行设备、执行设备（执行器）（执行器）等组成。现场控制器接收来自现等组成。现场控制器接收来自现场的输入信息，实时地与设定值进行比较并进行场的输入信息，实时地与设定值进行比较并进行PIDPID运算，实现各种运算，实现各种逻辑控制，并逻辑控制，并将最终结果输出给执行装置（

2、阀门、风门、电动控制将最终结果输出给执行装置（阀门、风门、电动控制单元等）完成对应的机械动作（位移、旋转）。单元等）完成对应的机械动作（位移、旋转）。本模块针对智能楼本模块针对智能楼宇中常用的现场控制设备进行学习，使学生对智能楼宇的控制和调宇中常用的现场控制设备进行学习，使学生对智能楼宇的控制和调节有个初步的认识和了解。节有个初步的认识和了解。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源2模块三1传感器与驱动装置传感器与驱动装置2直接数字控制器直接数字控制器3可编程控制器可编程控制器天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电

3、系列课程教学资源机电系列课程教学资源3学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器一、可编程控制器概述一、可编程控制器概述天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源4学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的概念 可编程控制器可编程控制器（PLCPLC）诞生于美国。国际电工委员会对）诞生于美国。国际电工委员会对PLCPLC的定义是：的定义是：可编程控制器可编程控制器是一种是一种数字运算操作的电子系统数字运算操作的电子系统，专，专为在工业环境下应用而设计。它采用了为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器可编程的存储器

4、，用来，用来在其内部存储执行在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作算等操作的命令，并的命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或自动化设备以及生产过程。各种类型的机械或自动化设备以及生产过程。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源5学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器P L C 硬 件 系 统 组 成天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源6学习单元学习单

5、元3 3 可编程控制器可编程控制器P L C 软 件 编 程 环 境天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源7学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器P L C 的 主 要 应 用天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源8学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的功能高速计数功能；高速计数功能；逻辑处理功能；逻辑处理功能；1顺序控制功能；顺序控制功能；2数据运算功能；数据运算功能；3内部定时功能；内部定时功能；4567中断处理功能；中断处理功能；程序与数据存储功

6、能；程序与数据存储功能；8网络通信功能。网络通信功能。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源9学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的特点编程方法简单，容易掌握编程方法简单，容易掌握 ；体积小、重量轻、功耗低；体积小、重量轻、功耗低；1使用方便、通用性强；使用方便、通用性强；2功能强大、完善、通用，适应面广功能强大、完善、通用，适应面广 ；3可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强 ；4567设计、安装、调试和维修方便容易设计、安装、调试和维修方便容易 ；性能价格比好，经济核算性能价格比好，经济核算 ；8系统组网方便

7、、简单系统组网方便、简单 。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源10学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器二、可编程控制器系统组成二、可编程控制器系统组成天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源11学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器P L C 的 硬 件 系 统PLCPLC硬件系统。硬件系统。PLCPLC的硬件系统主要由中央处理的硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、器、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口和电源等部分组

8、成。扩展接口和电源等部分组成。中央处理器是中央处理器是PLCPLC的核心，相当于人的大脑；输的核心，相当于人的大脑；输入入/ /输出单元相当于人的眼、耳、手、脚，是联输出单元相当于人的眼、耳、手、脚，是联系现场设备与中央处理器之间的接口电路；通系现场设备与中央处理器之间的接口电路；通信接口用于信接口用于PLCPLC与外部设备进行通信与外部设备进行通信 。 天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源12学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器P L C 的 硬 件 系 统可扩展式一体机分布式模块机天津中德职业技术学院天津中德职业技术学

9、院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源13学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器P L C 的 软 件 系 统 PLC PLC 的软件系统包括系统程序和用户程序。的软件系统包括系统程序和用户程序。系统程序一般系统程序一般由系统诊断程序、输入处理程序、编译程序和监控程序组成。由系统诊断程序、输入处理程序、编译程序和监控程序组成。它是由生产厂家直接固化在存储器中、属于永久存储的程序和它是由生产厂家直接固化在存储器中、属于永久存储的程序和指令，用户不能直接读写与更改。指令，用户不能直接读写与更改。PLC PLC 的的用户程序是用户利用用户程序是用户利用PLC PLC 的

10、编程语言，根据控制要求编写的程序。的编程语言，根据控制要求编写的程序。它的好坏直接决它的好坏直接决定了定了PLC PLC 在实际应用中的价值。在实际应用中的价值。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源14学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能中央处理器中央处理器 PLCPLC属于计算机家族，属于计算机家族，它的核心部件是它的核心部件是中央处理器（中央处理器（CPUCPU）。）。CPUCPU是是PLCPLC的控制中枢。的控制中枢。它是由它是由运算器、控制器和寄存器等组成。运算器、控制器和寄存器等组成。不不同

11、型号的同型号的PLCPLC所选的所选的CPUCPU芯片也不同，芯片也不同，CPUCPU芯芯片的性能直接关系到片的性能直接关系到PLCPLC处理控制信息的能处理控制信息的能力与速度，力与速度，PLCPLC的功能将随着的功能将随着CPUCPU芯片技术的芯片技术的发展而不断提高。发展而不断提高。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源15学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能存储器存储器 存储器存储器是用来保存系统或用户相关程序、是用来保存系统或用户相关程序、参数、变量和其他数据信息的参数、变量和其他数据信息的专

12、用存储单元。专用存储单元。它包括它包括RAMRAM和和ROMROM。RAMRAM可实现电写入和电擦可实现电写入和电擦除，而除，而ROMROM的信息是通过专用的程序写入器的信息是通过专用的程序写入器进行程序写入，要想删除这部分程序则需在进行程序写入，要想删除这部分程序则需在紫外线的照射下完成，在紫外线的照射下完成，在PLCPLC中存储器主要中存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。用于存放系统程序、用户程序及工作数据。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源16学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能I

13、/OI/O单元单元 输入输入/ /输出单元是输出单元是PLCPLC的的CPUCPU与现场输入、与现场输入、输出装置或其他外部设备之间相连接的接口输出装置或其他外部设备之间相连接的接口部件。部件。输入单元采集信息的类型有两种，数输入单元采集信息的类型有两种，数字量输入字量输入（DIDI）信号和模拟量输入信号和模拟量输入（AIAI）信信号。输出单元用来连接被控对象中的各种执号。输出单元用来连接被控对象中的各种执行元器件，其连接类型也是两种，数字量输行元器件，其连接类型也是两种，数字量输出出（DODO）信号和模拟量输出信号和模拟量输出（AOAO）信号。信号。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华

14、腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源17学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能PLCPLC输入接口电路输入接口电路天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源18学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能PLCPLC输出接口电路输出接口电路天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源19学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能通信接口通信接口 通信接口是保障通信接口是保障PLCPLC与

15、其他外设之间数与其他外设之间数据通信的一种数据通道，据通信的一种数据通道，一般一般PLCPLC都会配有都会配有各种通信接口（或通信模块）。各种通信接口（或通信模块）。PLCPLC通过这通过这些通信接口与监视器、打印机、其他些通信接口与监视器、打印机、其他PLCPLC、计算机等设备进行通信，实现不同的功能，计算机等设备进行通信，实现不同的功能，更好地为系统控制服务。更好地为系统控制服务。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源20学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能智能接口智能接口 智能接口可连接智能模块，

16、智能接口可连接智能模块，常用的智能常用的智能模块有高速计数模块、闭环控制模块、运动模块有高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。它有自己的控制模块、中断控制模块等。它有自己的CPCPU U和控制系统及总线接口。和控制系统及总线接口。它可以对外设的它可以对外设的局部现场进行单独控制与调节，通过总线与局部现场进行单独控制与调节，通过总线与PLCPLC相连，进行数据交换，并在相连，进行数据交换，并在PLCPLC的协调管的协调管理下独立地进行工作。理下独立地进行工作。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源21学习单元学习单元3

17、 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能编程装置编程装置 编程装置编程装置是进行是进行PLCPLC程序设计的主要工程序设计的主要工具。具。用户通过编程器可实现用户程序的离线用户通过编程器可实现用户程序的离线编程和在线编程，编程和在线编程，程序上传到程序上传到PLCPLC后，还可后，还可以借助于以借助于编程装置对用户程序进行调试或修编程装置对用户程序进行调试或修改。并可实现改。并可实现PLCPLC内部状态和参数的监控。内部状态和参数的监控。通常编程装置分为简易编程器和图形编程器通常编程装置分为简易编程器和图形编程器两种。两种。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机

18、电系列课程教学资源机电系列课程教学资源22学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能电源电源 PLCPLC的电源模块的电源模块可将交流电源转换成供可将交流电源转换成供C CPUPU、存储器所需的直流电源，它的好坏直接、存储器所需的直流电源，它的好坏直接影响到影响到PLCPLC的功能和可靠性。是整个的功能和可靠性。是整个PLCPLC的能的能源供给中心。源供给中心。一般一般PLCPLC可以使用厂家提供的可以使用厂家提供的专用电源模块（推荐），也可以使用外部开专用电源模块（推荐），也可以使用外部开关电源。关电源。专用电源模块的品质应该比较好，专用电源模块的品质应该比较好，

19、比普通电源具有更高的稳定性和抗干扰能力。比普通电源具有更高的稳定性和抗干扰能力。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源23学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的内部结构及功能其他外部设备其他外部设备 PLC PLC还有许多外部设备，如还有许多外部设备，如EPROMEPROM写入器、写入器、外存储器、人外存储器、人/ /机接口装置等。它们可以辅机接口装置等。它们可以辅助助PLCPLC完成预定的控制任务。其中，完成预定的控制任务。其中，EPROMEPROM写写入器是用来将用户程序固化到入器是用来将用户程序固化到EPROME

20、PROM存储器存储器中的一种中的一种PLCPLC外部设备。当外部设备。当PLCPLC内部的半导体内部的半导体存储器满足不了需要时，就可用外部的存储存储器满足不了需要时，就可用外部的存储器进行扩展或用于用户程序的永久保存。器进行扩展或用于用户程序的永久保存。天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源24学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器三、可编程控制器工作原理三、可编程控制器工作原理天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源25 PLCPLC对用户程序的扫描是周而复始的，始终

21、处于循环过程。对用户程序的扫描是周而复始的，始终处于循环过程。PLCPLC的扫描工作过程除了执行用户程序外，在每次扫描工作过程中还要的扫描工作过程除了执行用户程序外，在每次扫描工作过程中还要完成内部处理、通信服务等工作。完成内部处理、通信服务等工作。学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的扫描工作方式天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源26学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器PLC的工作执行过程初始化PLCPLC的工作执行过程的工作执行过程内部处理阶段通信服务阶段PLC输入/输出刷新执行程序阶段天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源27学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器四、可编程控制器控制与处理四、可编程控制器控制与处理天津中德职业技术学院天津中德职业技术学院华腾教育华腾教育机电系列课程教学资源机电系列课程教学资源28学习单元学习单元3 3 可编程控制器可编程控制器通信通信联网联网逻辑逻辑