电气控制与PLC 浙江水电专科精品课件第6章 可编程控制器原理及应用

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介绍
教材以小型可编程控制器 S7-
200 系列 PLC 为例，介绍可编程控制器的
基本结构，以及工作原理，要求掌握常用
指令的格式和应用方法，熟练画出可编程
控制器外部电路接线图，掌握可编程控制
器应用的基本设计思想和设计方法。
可编程控制器原理及应用
第1章 概论
第2章 可编程控制器构成原理
第3章 S7-200可编程控制器
第4章 SIMATIC S7-200编程软件
第5章 S7-200 PLC基本指令
5.2 算术、逻辑运算指令
第1章 概论
1.1 可编程控制器的产生及定义
1 、 PLC 的产生及定义
1968 年由美国通用汽车公司（ GE ）提出， 1969 年有美国数字设备公
司 （ DEC ） 研 制 成 功 ， 有 逻 辑 运 算 、 定 时 、 计 算 功 能 称 为
PLC （ programmable logic controller ）。
80 年代，由于计算机技术的发展， PLC 采用通用微处理器为核心，功
能扩展到各种算术运算， PLC 运算过程控制并可与上位机通讯、实现远
程控制。被称为 PC （ programmable controller ）即可编程控制器。
2 、 PLC 的产生及定义
国际电工委员会（ IEC ） 1987 年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：
“ 可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算
操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储
和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，
并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个
整体、易于扩展其功能的原则设计”。
本章叙述可编程控制器产生、定义及特点，
分类和发展方向
1.3 可编程控制器的工作特点
1 、使用于工业环境，抗干扰能力强。
2 、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。
3 、控制能力极强。算术、逻辑运算、定时、计数、 PID
运算、过程控制、通讯等。
4 、使用、编程方便。（ LAD ）梯形图、语句表（ STL ）、
功能图（ FBD ）、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，
使用方便。
5 、组成灵活。小型 PLC 为整体结构，并可外接 I/O 扩展
机箱构成 PLC 控制系统。中大型 PLC 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、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。
所以可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。
1.4 可编程控制器的分类和发
展
1 、 分类
按 I/O 点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：
小型： I/O 点数在 256 点以下；
中型： I/O 点数在 256 ～1024 点之间；
大型： I/O 点数在 1024 点以上。
2 、应用
可编程控制器在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到广泛的应用， PLC 控
制已成为工业控制的重要手段之一，与 CAD/CAM ，机器人技术一起成为实现现代自
动化生产的三大支柱。
通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可编程控制器。
3 、发展方向
发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型 PLC 有两个发展方向，即小
（微）型化和专业化。大型化指的是大中型PLC 向着大容量、智能化和网络化发展，
使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。
第 2 章 可编程控制器构成原理
可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制部
分和输出部分组成。
输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可
编程控制器的标准输入信号，然后送到 PLC 的输入端点。
运算控制部分（ CPU）：由可编程控制器内部 CPU按照用户程序的设定，
完成对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能。
输出部分：由 PLC 输出接口及外围现场设备构成。 CPU的运算结果通过
PLC 的输出电路，提供给被控制装置。
2.1 可编程控制器的基本组成
可编程控制器主机的硬件电路：
由 CPU ，存储器，基本 I/O 接口电路，外设
接口，电源等五大部分组成。
2.1 可编程控制器的基本组成
基本 I/O 接口电路
可编程控制器输入电路原理图
PLC 内部输入电路作用是将PLC 外部信号送至 PLC 内
部电路。输入接点分为干接点式，直流输入式和交流输入式三
大类。
2.1 可编程控制器的基本组成
可编程控制器输出电路原理图
PLC 输出电路用来驱动被控负载（电磁铁、继电、接触器线圈等）。
PLC 输出电路结构形式分为继电器式，双极型和晶闸管式等三种。
2.2 可编程控制器的工作原理
可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实
现控制任务。
PLC 采用循环顺序扫描方式工作， CPU在每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映像寄存器区域；然后根据
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
存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。
摘要：

介绍教材以小型可编程控制器S7-200系列PLC为例，介绍可编程控制器的基本结构，以及工作原理，要求掌握常用指令的格式和应用方法，熟练画出可编程控制器外部电路接线图，掌握可编程控制器应用的基本设计思想和设计方法。可编程控制器原理及应用第1章概论第2章可编程控制器构成原理第3章S7-200可编程控制器第4章SIMATICS7-200编程软件第5章S7-200PLC基本指令5.2算术、逻辑运算指令第1章概论1.1可编程控制器的产生及定义1、PLC的产生及定义1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年有美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PL...

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