可编程控制器的指令系统返回返回可编程控制器概述可编程控制器形成与发展趋势1.1PLC的特性与应用1.2PLC控制系统与其他工业控制系统的比较1.3PLC的基本组成和各部份的作用1.4PLC的工作原理1.51.1.1可编程控制器的形成与定义1.可编程控制器的形成在可编程控制器形成之前，继电器控制系统已广泛应用于工业的各个部门，且占主导地位。然而，继电器控制系统有着容积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速率慢、适应性差等缺点。这些缺点诱使人们研发新型工业控制系统，以代替占统治地位的熔断器控制系统。1969年，美国数字设备公司DEC就研发出了世界上第一台可编程控制器,其机型为PDP-14，并在GM公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制的新时期。在这一时期，可编程控制器即使采用了计算机的设计思想，但实际上它只能完成次序控制，且仅有逻辑运算、定时、计数的功能，故称为可编程逻辑控制器（programmablelogicalcontroller，PLC）。1.1可编程控制器形成与发展趋势可编程控制器概述返回返回2.可编程控制器的定义国际电工委员会IEC于1982年、1985年和1987年先后出台了可编程控制器的标准草案第一稿、第二稿和第三稿。
在第三稿草案中对可编程控制器的定义是：可编程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而设计。它采用了可编程的存储器，用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各类类型的机械设备。可编程控制器及其有关外部设备，都应按便于与工业控制系统连成一个整体，易于扩展其功能的原则来设计。1.1可编程控制器形成与发展趋势可编程控制器概述1.1.2PLC的发展趋势PLC未来的发展须要具备以下几个特点。1.向高速度、大容量方向发展2.向超小型、超小型两个方向发展3.大力开发智能模块与强化联网通讯能力4.增强外部故障的检查与处理能力5.编程语言多元化、高级化1.1可编程控制器形成与发展趋势可编程控制器概述1.2.1PLC的特性1.功能丰富、适应面广PLC有以下基本功能：（1）逻辑处理功能。（2）数据运算功能。（3）准确定时功能。高档PLC可进行微秒级计时。（4）高速计数功能。高档PLC计数频度可高达几百赫兹。（5）中断处理功能。利用此功能可实现各类内外中断，高档PLC可实现毫秒级响应。（6）程序与数据储存功能。（7）联网通讯功能。
（8）自检查、自确诊功能。1.2PLC的特性与应用可编程控制器概述返回返回2.通用性强、使用便捷PLC用程序控制逻辑的构建，代替了硬件接线。因为编程序比接线要简单，而且改程序比改接线要便捷得多。另外，PLC的硬件是高度集成化的，已集成为各类小型化的模块。而且这种模块是配套的，并能便捷灵活地组成大小不同、功能不同的控制系统。3.可靠性高、抗干扰能力强PLC无论是在硬件方面还是在软件方面都采取了好多十分有效的根本性举措，以提升控制系统的可靠性。4.经济合算实践证明，使用PLC和使用熔断器控制相比，虽然使用PLC首次投资相对大些，但从全面及长远看，它还是合算的。1.2PLC的特性与应用可编程控制器概述1.2.2PLC的应用1.顺序控制次序控制是系统工作最基本的控制，也是离散生产过程最常用的控制。使用PLC实现次序控制是PLC的本意，也是它的强项。2.过程控制过程控制是连续生产过程最常用的控制。过程控制的类型好多，主要分为闭环和开环两3.运动控制运动控制主要是指对工作对象的位置、速度及加速度进行的控制。4.信息控制现代的PLC基本都具备数值运算、数据传递及转换等功能，可进行数据的采集、分析和处理。
这种控制通常应用于大中型控制系统。5.远程控制远程控制（联网通讯）是指对系统的远程部份的行为及其疗效施行检查与控制。PLC有多种通讯插口，有很强的联网通讯能力，并有新的联网模块与结构不断推出。所以PLC远程控制是很方便的。1.2PLC的特性与应用可编程控制器概述1.3.1PLC控制系统与继电器控制系统的比较1.继电器控制系统传统的继电器控制系统是针对一定的机械生产、固定的生产工艺而设计。它采用硬接线形式安装而成，且只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功能，即只能进行数字量的控制。一旦改变生产工艺过程，必须对其重新配线。因而继电器控制系统适应性差，体积庞大，且安装修理均不方2.PLC控制系统因为PLC应用了微电子技术和计算机技术，其各类控制功能是通过软件来实现的，只要改变程序，就可适应生产工艺的改变，因而适应性强。它除了能完成逻辑运算、定时、计数等功能，而且能进行算术运算，即既可进行数字量控制，又可进行模拟量控制，甚至能够与计算机连成网路实现分级控制。由于PLC体积小，重量轻，结构紧凑，开发周期短，安装和维护工作量小，具有自确诊功能，可靠性极高，所以在用微电子技术改造传统产业的过程中，传统的继电器控制系统，大多数已被PLC所取代。
1.3PLC控制系统与其他工业控制系统的比较可编程控制器概述返回返回1.3.2PLC控制系统与工业计算机控制系统的比较1.工业计算机控制系统工业计算机控制系统是在往年计算机与大规模集成电路的基础上发展上去的，其硬件结构总体标准化程度高，品种兼容性强，软件资源丰富，有操作系统的支持，在要求快速、实时性强、模型复杂的工业控制中占有优势。但是对使用工业计算机的人员技术水平要求较高，一般应具有一定的计算机专业知识，因而工业计算机控制不如PLC那样容易推广。2.PLC控制系统PLC是专为工业现场应用环境而设计的，其结构上采用整体密封或插件组合的方式，并采用了一系列抗干扰举措，在工业现场使用具有很高的可靠性。另外PLC采用梯形图语言编程，使熟悉熔断器控制的技术人员易学易懂，因而便于推广。但是因为PLC的运行方法不同于工业计算机，对其中的好多软件还不能直接应用，而且PLC的标准化程度较低，各厂家的产品不通用，因此，在开发上不如工业计算机那样有基础。1.3PLC控制系统与其他工业控制系统的比较可编程控制器概述1.4.1PLC的基本组成1.PLC的硬件系统PLC的硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入单元、输出单元、通信插口、扩展插口和电源等部份组成。
目前，有两种结构类型的PLC应用在控制系统中。一种是整体式PLC，它将所有部件都装在同一外壳内,其组成框图如图1-1所示；另一种就是模块式PLC，它将每一个部件都独立封装成模块，并通过总线联接，安装在机架或滑轨上。1.4PLC的基本组成和各部份的作用可编程控制器概述图1-1整体式PLC组成框图返回返回2.PLC的软件系统PLC的软件系统由系统程序和用户程序组成。系统程序通常由系统确诊程序、输入处理程序、编译程序和监控程序等组成。它是由生产厂家直接储存的、永久储存的程序和指令，用户不能直接读写与修改。PLC的用户程序是用户借助PLC的编程语 言，根据控制要求编撰的程序。它的优劣直接决定了PLC在实际应用中的价值。由 于PLC的前身是工业控制中的熔断器控制电路，其主要使用者是广大电气技术人员， 现今虽已开发出好多中级的编程语言，但为了满足传统习惯，PLC的主要编程语言 仍采用相对简单、易懂、形象的专用语言。 1.4 PLC的基本组成和各部份的作用 可编程控制器概述1.4.2 PLC各部份的作用 1.中央处理器 中央处理器CPU是PLC的控制中枢。它是由运算器、控制器和寄存器等组成的， 所起的作用与通常计算机中的CPU相同。
在PLC中配置的CPU主要有3类：通用型微处 理器（如Z80、8086、80286等）、单片机微处理器（如8031、8096等）和位片式微 处理器(如AMD29W等)。根据系统不同的控制要求，可以选择相应类型的CPU，有的 甚至可以选择多个CPU，但最多不可超过8个。在PLC中CPU依照系统程序赋于的功能， 指挥PLC有条不紊地工作，归纳上去主要包括以下几个方面： （1）接收从编程器输入的用户程序和数据。 （2）PLC的自检。 （3）通过输入插口接收现场的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器 （4）从存储器逐字读取用户程序，经过解释后执行。（5）根据执行的结果，输出控制讯号，完成用户指令规定的各类操作。 1.4 PLC的基本组成和各部份的作用 可编程控制器概述2.存储器 存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存 储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中存储器主要用于储存系统程序 、用户程序及工作数据。 PLC常用以下几种存储器来储存用户程序： （1）随机存储器。随机存储器RAM的工作速率高，价格低，改写便捷。工作数据 是PLC运行过程中常常变化、经常存取的一些数据，一般储存在RAM中，以适应 随机存取的要求。
（2）可擦除存储器。可擦除存储器EPROM和EEPROM是电可擦除存储器。其中的 内容只有在特定的条件下可以被改写，一般拿来储存不需要时常改变的用户程序。 EEPROM作为用户存储器，兼有ROM的非易失性和RAM随机存取的优点，但是写 入信息所需的时间比RAM长得多。 当PLC提供的用户存储器容量不够用时，许多PLC还可提供存储器扩充功能。 1.4 PLC的基本组成和各部份的作用 可编程控制器概述3.输入/输出单元 PLC的I/O接口有多种类型： 数字量（开关量）输入、数字 量（开关量）输出、模拟量输 入、模拟量输出等。其中，较 常用的为数字量插口。其输入 接口按使用的电源不同可分为 直流输入插口、交流输入插口 和交—直流输入插口。其输入 电路的原理图如图1-2所示。 1.4 PLC的基本组成和各部份的作用 可编程控制器概述图1-2 PLC输入电路的原理图 1.4 PLC的基本组成和各部份的作用 可编程控制器概述常用的数字量输出插口按输出开关元件不同可分为继电器输出、晶体管输 出和双向晶闸管输出。其输出电路的原理图如图1-3所示。 图1-3 PLC输出电路的原理图 4.通信插口 为了实现PLC与其他外设之间的数据通讯，在PLC中一般都配有各类通讯插口。
PLC通过这种通讯插口可与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备进行通讯，实 现不同的功能，更好地为系统控制服务。 5.智能插口模块 智能插口模块是一个独立的计算机系统。它有自己的CPU、系统程序、存储器以 及与PLC系统总线相连的插口。它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连， 进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。PLC的智能插口模块种类很 多，如高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。 6.编程装置 编程装置是PLC的重要组成部份，可将用户编撰的程序送到PLC的用户程序储存 区。因此，它的主要任务是编辑、调试、输入用户程序，并可在线监控PLC内部状 态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。编程 装置分为简易编程器和图形编程器两种。 1.4 PLC的基本组成和各部份的作用 可编程控制器概述7.电源 PLC的电源模块可将交流电源转换成供CPU、存储器所需的直流电源，是整个PLC 的能源供给中心。它的优劣直接影响到PLC的功能和可靠性。因此，对PLC的电源提 出了更高的要求，即要比普通电源具有更高的稳定性和抗干扰能力。
同时，大部分 PLC还可向外提供24 V直流稳压电源，用于对外部传感供电。。 8.其他外部设备 除了以上所述的部件和设备外，PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存 储器、人/机插口装置等。它们可以辅助PLC完成预定的控制任务。其中，EPROM写 入器是拿来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。安装在控制台上 的按键、转换开关、拨码开关、指示灯、LED显示器、声光报警器等器件构成了人/
