项目一 项目一 PLCPLC 基础知识基础知识

什么是 PLC

PLC 用途

欧姆龙 PLC

PLC 单机应用举例

PLC 在工控网络中的应用

基本内容

1 什么是 PLC

Programmable Logic Controller

可编程序控制器简称 PLC

在 1987 年国际电工委员会（ International Electrical Committee ）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义：

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。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

2 PLC 用途 开关量的逻辑控制---- 开关量的逻辑控制使 PC 的最基本控制功能。 PC 最初的功能就是用于开

关量的控制。 模拟量的闭环控制----PC 具有 A/D 、 D/A 转换及算术运算等功能，因此可以实现模拟量控制。 数字量的智能控制---- 利用 PC 能接受和输出高速脉冲的功能，在配备了相应的传感器（如旋转

编码器）或脉冲伺服装置（如环型分配器、功放、步进电机）就能实现数字量的智能控制。

数据采集与监控---- 利用 PC 自检信号多的特点实现自诊断的式的监控，减少系统的故障，提

高累计平均无故障运行时间，同时可减低故障修复时间，提高系统的可靠性。

通信、联网及集散控制--- 利用 PC 的强大的通信联网功能，把 PC 分布到控制现场，并实现各站间的

通信，上、下层间的通信，达到分散控制、集中管理，即构成了现在的 PCS 系统。

3 欧姆龙 PLC 小型机以 CP 和 CPM 系列最为典型 中型机以 CQM 和 CJ 系列最为典型 大型机以 CVM 和 CS 系列为主

本书以 OMRON （欧姆龙）公司生产的 CP1H型 PLC 为典型机型，中型 PLC 以 CJ1 型为例。

CP1H CPU 单元包括 X （基本型） /XA （带内置模拟输入输出端子） /Y （带脉冲输入输出专用端子） 3 种类型。

（本教材主要采用 XA 型） XA （带内置模拟输入输出端子）在 X 型上添加模拟输入输出功能的类型

CP1H 系列 PLC 简介

（ 1 ） CP1H 各部分名称及使用

输入输出端子排列

输入输出布线

输入输出布线

（ 2 ） CP1H 的主要功能 丰富的高速计数器功能 模拟输入输出功能 与各种组件的连接相容性 7 段 LED 显示 扩展系统

（ 3 ） CP1H 内部资源

名称 点数 通道编号

CIO （通道 I ／ O ）区域

输入输出继电器输入继电器 272 点 (17 CH) 0 ～ 16 CH

输出继电器 273 点 (17 CH) 100 ～ 116 CH

内置模拟输入输出继电器（仅限 XA 型）

内置模拟输入继电器 4 CH 200 ～ 203 CH

内置模拟输出继电器 2 CH 210 ～ 211 CH

数据链接继电器 3,200 点 (200 CH) 1000 ～ 1199 CH

CPU 总线单元继电器 6,400 点 (400 CH) 1500 ～ 1899 CH

总线 I/O 单元继电器 15,360 点 (960 CH) 2000 ～ 2959 CH

串行 PLC 链接继电器 1,440 点 (90 CH) 3100 ～ 3189 CH

DeviceNet 继电器 9,600 点 (600 CH) 3200 ～ 3799 CH

内部辅助继电器 4,800 点 (300 CH)37,504 点 (2344CH)

1200 ～ 1499 CH3800 ～ 6143 CH

内部辅助继电器 8,192 点 (512 CH) W000～W511CH

保持继电器 8,192 点 (512 CH)H000 ～ H511CH

H512 ～ H1535 CH 为功能块专用保持继电器。

特殊辅助继电器 15360 点 (960 CH) A000 ～ A959 CH

暂时存储继电器 16 个 TR0 ～ TR15

数据存储器 32768 CH D00000 ～ D32767

计时完成标志 4096 点 T0000 ～ T4095

计数结束标志 4096 点 C0000～ C4095

定时器当前值 4096 CH T0000 ～ T4095

计数器当前值 4096 CH C0000～ C4095

任务标志 32 点 TK0～ TK31

变址寄存器 16 个 IR0 ～ IR15

数据寄存器 16 个 DR0～ DR15

PLC 单机应用举例 电机正反转控制 要求电机停止时，按下正转起动按钮

SB1 ，接触器 KM1 得电，电机正转；电机停止时，按下反转起动按钮 SB2 ，接触器 KM2 得电，电机反转；电机运行时，按下停止按钮 SB3 ，电机停止；过载时，FR 动作， KM1 和 KM2 同时失电，电机停止，实现过载保护。

电机正反转控制

SB1 正转起动按钮SB2 反转起动按钮SB3 停止按钮FR 热继电器KM1 接触器KM2 接触器

3 ～M

FR

KM2

L1 L2 L3 N

QS

KM1

FU1

FR

SB3

停止按钮

SB1

正转按钮

KM1SB2

反转按钮

KM2

KM2 KM1

KM1 KM2

过载保护

主电路 控制电路

PLC 代替控制回路

输入和输出间的关系

输入元件

负载

SB1

SB2

FR

KM

负载电源

PLC 内部控制电路（用户程序）

等效输出继电器

I0

PLC

COM

DC 24V

I0

I1

I2

I1 I2

Q0

Q0 Q0

COM

等效输入继电器

I/O 地址分配输入元件 符号 符号

地址输入地址 输出元件 符号 符号

地址输出地址

正转起动按钮 SB1 I0 0.00

正转接触器线圈 KM1 Q0 100.00

反转起动按钮 SB2 I1 0.01

反转接触器线圈 KM2 Q1 100.01

停止按钮 SB3 I2 0.02 　 　 　 　热继电器动合触点 FR I3 0.03 　 　 　 　

I/O 接线

启动按钮 SB1 、 SB2 、停止按钮 SB3 和热继电器 FR辅助触点一端分别接到 PLC 的输入模块上的输入端子 I0、 I1 、 I2 、 I3 ，另一端经 24V 直流电源接输入公共端 COM 。

相线 L经熔断器 FU2 接输出公共端 COM ，接触器线圈 KM作为负载分别接输出端子 Q0和零线 N。

接线时应注意： 在输入端，所有输入元件均采用常开触点，便于编写

程序，在熟练掌握后，也可根据需要采用常闭触点输入。

相关指令 时序输入输出指令

1. 继电器控制方案

FR

KM

KM

BA

QS

FU1

KM

FR

L3L2L1

M3~

AFU2

SB2

SB1

B

异步电动机单方向运行主电路与控制电路，其中：SB1 ：起动按钮SB2 ：停止按钮FR：热继电器KM：接触器FU1 、 FU2 ：熔断器QS：刀开关L1、 L2 、 L3 ：电源引入线

异步电动机控制电路

2.PLC 控制方案

FR

KM

KM

AFU2

SB2

SB1

B

SB1

SB2

FR

24VCOM

I0

I2

PLC

COM

Q0

I1

输入模块

输出模块

L N

BA

QS

FU1

KM

FR

M3~

L3L2L1

N

FU2KM

FU3

拆除原控制回路安装 PLC接入输入元件接入输出元件对 PLC 供电编写程序（梯形图）写入 PLC

2.1 I/O 接线

启动按钮 SB1 、停止按钮 SB2 和热继电器 FR辅助触点一端分别接到 PLC 的输入模块上的输入端子 I0、 I1 、I2 ，另一端经 24V 直流电源接输入公共端 COM 。

相线 L经熔断器 FU2 接输出公共端 COM ，接触器线圈 KM作为负载分别接输出端子 Q0和零线 N。

接线时应注意两点：1）输入端子 I0、 I1 、 I2 和输出端子 Q0所以采用是符

号地址，并非实际地址，在确定机型后须按照输入 /输出端的实际地址进行接线。

2）在输入端，所有输入元件均采用常开触点，便于编写程序，在熟练掌握后，也可根据需要采用常闭触点输入。

2.2 I/O 分配表

在 I/O 地址分配表的基础上1）完成实际接线。2）利用 CX-P 编程软件，建立符号地址和实际地址的关系，采用符号地址编程；或直接用实际地址编程。

2.3 输入和输出间的关系

输入元件

负载

SB1

SB2

FR

KM

负载电源

PLC 内部控制电路（用户程序）

等效输出继电器

I0

PLC

COM

DC 24V

I0

I1

I2

I1 I2

Q0

Q0 Q0

COM

等效输入继电器

KM Q0

KM

I0 I1

Q0

SB1 SB2

3. 继电器控制与 PLC 控制的比较

相同点1 ）符号基本类似2）结构形式基本相同3）输入、输出逻辑关

系基本一致

不同点1 ）组成器件不同2）触点情况不同3）工作电流不同4）接线方式不同5）工作方式不同

4.PLC 概述4.1 PLC 的产生 1968 年，美国通用（ GM）汽车公司提出招标要求。 1 ）编程简单，可在现场修改程序；　　 2）维护方便，最好是插件式；　　 3）可靠性高于继电器控制柜；　　 4）体积小于继电器控制柜；　　 5）可将数据直接送入管理计算机；　　 6）在成本上可与继电器控制竞争；　　 7）输入可以是交流 115V （美国电网电压为 110V ）；　　 8 ）输出为交流 115V 、 2A 以上，能直接驱动电磁阀；　　 9）在扩展时，原系统只需作很小变更；　　 10 ）用户程序至少能扩展到 4K以上。

1969 年，美国数字设备公司（ DEC ）结合计算机和继电器控制两者的优点按招标要求完成了研制工作。

20 世纪 70 年代初开始的三十余年里， PLC已发展成一个巨大的产业。

PLC及其网络日益成为首选的工业控制装置，并将 PLC视作现代工业自动化的三大支柱之一。

4.2 PLC 的定义

1.是一种数字运算操作的电子系统

2.为工业环境应用而设计

3.采用计算机的软硬件结构

4. 达到各类机械或生产过程的控制目的（ 1982 年 11月和 1985 年 1月国际电工委员会（ IEC ）可编程控制器标准草案第一、二稿）

4.3 PLC 的组成

系统程序 用户程序 编程器

存 储 器

输入口 CPU 输出口 通信口

系 统 总 线

电源

软件系统

基本单元

硬件系统

CPU

存储器总线I/O 口通信接口编程器电源扩展设备……

系统软件用户软件

硬件系统

软件系统

4.4 PLC 的工作原理

PLC 一次扫描的过程，包括公共处理、执行程序、扫描周期计算处理、 I/O 刷新、外设端口服务共五个阶段，其所需时间称为一个工作周期（或扫描周期）。

*PLC 的扫描周期与用户程序的长短和该 PLC的扫描速度紧密相关。

设置各异常继电器[ERR/ALM]LED异常： 亮[ERR/ALM]LED警告： 闪烁

异常异常

电源接上

初始化

I /O、内部辅助、特殊辅助、辅助记忆继电器区域清零；定时器预置；识别扩展单元

检查结果正常？

扫描周期监视时间预置

正常 正常

程序结束？END（ 命令？）

有固定值设置？

算出扫描周期

→输入触点 输入继电器→输出继电器 输出触点

外设端口服务

硬件、用户程序内存的检查

执行用户程序

异常或警告？警告警告

异常异常

否否

扫描周期固定值设定检查是是

无无

等待直到固定的扫描周期为止有有

4.5 PLC 的工作模式 程序模式（ PROGRAM ） 程序为停止状态。 PL

C 系统的初始设定、程序的传送、程序的检查、强制置位／复位等的程序执行前的准备，要在该模式下进行。

2 ）监视模式（ MONITOR ） 程序执行状态，可进行联机编辑、强制置位／复位、 I/O存储器的当前值变更等操作。试运行时的调整等可在该模式下进行。

3 ）运行模式（ RUN ） 程序的执行状态。

4.6 PLC 的优点

编程简单 可靠性高 通用性好 控制功能强 易于实现机电一体化 设计、施工和调试周期短

6.PLC 的应用

逻辑控制 位置控制 运动控制 过程控制 监控系统 集散控制

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