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plc可编程控制器长度学plc编程所需要的15个基础，你知道几个？

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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学plc编程所需要的15个基础，你知道几个？

从事电力作业的人员都知道，工业生产和科技的发展都离不开PLC的自动化控制，PLC可以广义的理解为：集中的继电器延伸控制柜，实际的生产应用中，PLC大大的节省了工业控制的成本，加强了设备的集中管理和自动控制，想要学好PLC，首先PLC的基础需要扎实。

1、从PLC 的组成来看, 除 CPU ，存储器及通信接口外,与工业现场直接有关的还有哪些接口?并说明其主要功能。　

（1）输入接口:接受被控设备的信号,并通过光电耦合器件和输入电路驱动内部电路接通或断开。

（2）输出接口:程序的执行结果通过输出接口的光电耦合器件和输出组件 (继电器、晶闸管、晶体管)输出,控制外部负载的接通或断开。

2、 PLC 的基本单元由哪几个部份组成?各起什么作用?　

（1） CPU :PLC 的核心部件,指挥 PLC 进行各种工作。如接受用户程序和数据、诊断、执行执行程序等;

（2）存储器:存储系统和用户的程序和数据;

（3） I / O接口:PLC 与工业生产现场被控对象之间的连接部件,用来接受被控设备的信号和输出程序的执行结果;

（4）通信接口:通过通信接口与监视器、打印机等其他设备进行信息交换;

（5）电源。

3、 PLC 开关量输出接口有哪几种类型?各有什么特点?　

晶闸管输出型:一般情况下，只能带交流负载,响应速度快,动作频率高;

晶体管输出型:一般情况下，只能带直流负载,响应速度快,动作频率高;

继电器输出型:一般情况下，可带交、直流负载,但其响应时间长,动作频率低。

4、按结构型式分, PLC 有哪几种类型?各有什么特点?　

（1）整体式:将 CPU 、电源、 I/O部件都集中在一个机箱内,结构紧凑、价格低,一般小型 PLC 采用这种结构;

（2）模块式:将 PLC 的各个部分分成若干个单独的模块,可根据需要选配不同模块组成一个系统, 具有配置灵活、方便扩展和维修的特点, 一般中、大型 PLC 采用这种结构。模块式 PLC 由框架或基板和各种模块组成,模块装在框架或基板的插座上。

（3）叠装式：结合了整体式和模块式的特点,叠装式 PLC 的 CPU 、电源、 I/O 接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆连接,使得系统不仅配置灵活而且体积小巧。

　5、什么叫 PLC 的扫描周期?它主要受什么影响?　

PLC 的扫描过程包含内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段,这五个阶段扫描一次所需的时间称为扫描周期。

扫描周期与 CPU 运行速度、 PLC 硬件配置和用户程序长短有关。

6、 PLC 采用什么方式执行用户程序?用户程序执行过程包括哪些阶段?　

PLC 采用循环扫描的方式执行用户程序,用户程序的执行过程包括输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。

7、 PLC 控制系统与继电器控制系统相比,具有哪些优点?　

（1）控制方法上:PLC 采用程序方式实现控制, 容易改变或增加控制要求, 且 PLC 的触点无限;

（2）工作方式上:PLC 采用串行工作方式,提高系统的抗干扰能力;

（3）控制速度上:PLC 的触点实际上是触发器,指令执行的时间在微秒级;

（4）定时和计数上:PLC 采用半导体集成电路作定时器, 时钟脉冲由晶振提供,延时精度高,范围宽。 PLC 具有继电器系统不具备的计数功能;

（5）可靠性和可维护性上:PLC 采用微电子技术,可靠性高,所具有的自检功能能及时查出

8、 PLC 为什么会产生输出响应滞后现象?如何提高 I/O响应速度?

因为 PLC 采用集中采样、集中输出的循环扫描工作方式,输入端的状态只在每个扫描周期的输入采样阶段才能被读入, 而程序的执行结果只在输出刷新阶段才被送出; 其次 PLC 的输入、输出延延迟, 用户程序的长度等均能引起输出响应滞后。

要提高 I/O响入采样、输出刷新,或直接输入采样、输出刷新,以及中断输入输出和智能化 I/O接口等多种方式。

9、西门子系列 PLC 内部软继电器有哪几种?　

输入继电器、输出继电器、辅助继电器、状态寄存器、定时器、计数器、数据寄存器。

10、如何选择 PLC ?

1) 机型选择:应从结构形式、安装方式、功能要求、响应速度、可靠性要求、机型统一等几个方面考虑;

2)容量选择:应从 I/O点数、用户存储容量两个方面考虑;

3) I/O模块选择:包括开关量和模拟量 I/O模块选择, 以及特殊功能模块的选择;

4)电源模块及编程器等其它设备的选择

11、简单叙述 PLC 集中采样、集中输出工作方式的特点, 采用这种工作方式具有哪些优、缺点?　

集中采样:在一个扫描周期内,对输入状态的采样只在输入采样阶段进行, 当进入程序执行阶段后输入端将被封锁。

集中输出:在一个扫描周期内, 只有在输出刷新阶段才将输出映像寄存器中与输出有关的状态转存到输出锁存器中, 对输出接口进行刷新,在其他阶段输出状态一直保存在输出映像寄存器中。采用这种工作方式可提高系统的抗干扰能力,增强系统的可靠性,但会引起 PLC 输入 /输出响应的滞后。

12、 PLC 采用什么样的工作方式?有何特点?　

PLC 采用集中采样、集中输出、循环扫描的工作方式。

特点:集中采样是指在一个扫描周期内, PLC 对输入状态的采样只在输入采样阶段进行, 当进入程序执行阶段后输入端将被封锁。

集中输出是指在一个扫描周期内, PLC 只在输出刷新阶段才将输出映像寄存器中与输出有关的状态转存到输出锁存器中, 对输出接口进行刷新,在其他阶段输出状态一直保存在输出映像寄存器中。

循环扫描是指 PLC 在一个扫描周期内需要执行多个操作, 它采用分时扫描的方式按顺序逐个执行,周而复始重复运行。

13、电磁接触器主要由哪几部分组成?简述电磁接触器的工作原理。　

电磁接触器一般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成。接触器根据电磁原理工作:当电磁线圈通电后, 线圈电流产生磁场, 使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁, 并带动触点动作,使常闭触点断开, 常开触点闭合, 两者是联动的。当线圈断电时, 电磁力消失, 衔铁在释放弹簧的作用下降放,使触点复原,即常开触点断开,常闭触点闭合。

14、简述可编程序控制器(PLC )的定义。　

可编程控制器(PLC )是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过过程。

PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。

15、简答 PLC 系统与继电接触器系统工作原理的差别。　

组成器件不同;

触点数量不同;

实施控制的方法不同;

PROFINET基础知识介绍，实例讲解西门子PLC通讯控制机器人！

工业以太网一般使用IEEE 802.3中定义的以太网标准。针对自动化系统的网络节点辅助采用了服务质量（ QOS）机制。PROFINET作为工业以太网之一，它采用了三种不同的方法来实现。这样既满足了普通以太网的需求，又满足了工业系统对不同应用的实时性的要求。如下图1所示。

图1、PROFINET使用到的三种协议栈

① 使用了IEEE 802.3以太网标准和TCP/IP，报文结构如图2所示。大多数的PROFINET通信是通过没有被修改的以太网和TCP/IP包来完成。这使得可以无限制地把办公网络的应用集成到PROFINET网络中。

图2、TCP/IP报文结构

② RT的通信不仅使用了带有优先级的以太网报文帧（如下图3所示），而且优化掉了OSI协议栈的3层和4层。这样大大缩短了实时报文在协议栈的处理时间，进一步提高了实时性能。由于没有TCP/IP的协议栈，所以RT的报文不能路由。

图3、PROFINET RT报文结构

③ IRT通信是满足最高的实时要求，特别是针对于等时同步的应用。IRT是基于以太网的扩展协议栈，能够同步所有的通信伙伴并使用调度机制。IRT通信需要在IRT应用的网络区域内使用IRT交换机。在IRT域内也可以并行传输TCP/IP协议包，如图4所示。

图4、PN控制器和PN设备的分片处理机制

以PROFINET RT为例来理解在整个通信的过程中实时性能是如何来保证的。

从通信的终端设备（PN控制器和PN设备）来看，首先采用了优化的协议栈，这一点可以在图1的 ②看到。这样一来在终端的设备上数据报文被处理的时间大大的缩短，这是实时性能保证的一个方面。其次是终端设备上采用的分时间段处理机制，这一点可以在图5看到。这样保证了在每个通信的循环的周期内终端设备即可以处理RT的实时数据又可以处理TCP或UDP的数据。且在每个循环内优先处理RT的实时数据。这里需要强调的是每个PN终端设备只对自己的负责，需要发送的数据会按发送循环发送、对于由其他设备发到自己的数据会进行立即接收，且发送和接收是并行处理。

图5、RT的时间调度机制

从通信的传输设备（SCALANCE X交换机）来看，首先采用百兆全双工的交换网络，这样一来每个终端设备的每个端口都是独享带宽，且可以双向不间断的收发数据。其次是交换机支持802.1P或802.1Q的标准，使得发到交换机网络的PN的数据帧被优先处理和转发，如图6所示。这一点保证了PN在网络上的快速转发，也是实时性能保证的另一个方面。

图6、交换机802.1Q的工作机制

上面介绍的是PN RT的实时性能从机理上如何保证的。而从量化的角度去分析的话，PN RT完全是靠计算来精确保证每个发送循环所能发送的报文及对RT数据的时间的预留。

对于RT来说，在物理层上传输的最小报文帧来为88个字节，最大报文帧来为1488个字节。其中包括了12个字节的帧间隔，如下图7所示。

图7、RT的报文的长度

百以太网的传输速率：

每个字节传输需要的时间：

最小的RT报文帧需要的传输时间 0.08

一个PN控制下带3个最小报文帧（40个字节的C_SDU）的PN设备，PN 控制器的发送循环为250 ，通信建立后在PN接口上抓报分析PN的通信可以分析出PN数据帧对时间调度的情况，如下图8所示。

图8、PN RT的时间调度机制

除了对PROFINET RT和IRT的通信调度的分析外，还对PROFINET的抗干扰性作了大量的研究。在对PROFINET推广的时候，很多用户很关心PROFINET是不是和PRROFIBUS一样，存在抗干扰的性能差的特点。我从理论和实际实验上验证了PROFINET的抗干扰性能优于PROFIBUS的抗干扰性能。PROFINET是基于IEEE 802.3的以太网标准。所以对PROFINET的抗干扰分析实质上是对工业以太网的抗干扰分析。

好吧！理论说完了，我们实例讲解一下吧！

今天带来的案例是博途PLC通过PROFINET连接库卡机器人！

网线连接至控制柜门上的KLI端口，另一端连接到交换机，PLC也连接到交换机（交换机无型号要求），交换机再连接到电脑。

首先将编程电脑、PLC、KUKA设置成统一网段，因KUKA的底层设置原因，最好不更改机器人IP地址