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PLC编程教学课件工业自动化核心技术入门与实战

第一章：PLC基础概述本章将介绍PLC的基本概念、发展历史、硬件组成及工作原理，帮助您建立对PLC系统的整体认识。什么是PLC了解可编程逻辑控制器的定义及应用场景发展历史探索PLC从诞生到现代的演变过程硬件组成掌握PLC系统的核心硬件结构工作原理

什么是PLC？可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，简称PLC）是工业自动化控制系统的大脑，专为工业环境设计的数字计算机控制装置。PLC成功替代了传统的继电器控制系统，具有更高的灵活性和可靠性。主要应用场景：工厂生产线自动控制电梯运行控制系统交通信号灯控制智能建筑管理水处理设施自动化

PLC的发展历史与优势11968年通用汽车公司工程师迪克·莫利提出PLC概念，旨在替代复杂的继电器控制系统21969年美国数字设备公司(Modicon)推出第一台商用PLC31970-1980年代PLC技术快速发展，西门子、AB等品牌崛起，功能不断增强41990年代至今网络通信功能增强，向工业4.0方向发展PLC的优势：灵活编程无需改变硬件，只需修改程序即可实现不同控制功能易于维护故障诊断简单，程序可备份，硬件模块化设计便于更换抗干扰强专为恶劣工业环境设计，具有强大的抗电磁干扰能力节省成本减少布线工作，降低施工难度，节省空间和材料成本

PLC的硬件组成CPU中央处理单元PLC的大脑，负责执行用户程序，处理输入信号，控制输出动作，监控系统运行状态根据处理能力分为不同等级，决定了PLC的性能上限存储器系统程序存储器：存储PLC操作系统用户程序存储器：存储用户编写的控制程序数据存储器：存储输入输出数据、内部变量等输入/输出模块输入模块：接收开关、传感器等外部信号输出模块：控制电机、指示灯等执行器模拟量/数字量模块满足不同信号类型需求电源模块将外部电源转换为PLC内部所需的工作电压提供稳定可靠的电源保障系统正常运行

PLC的工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，不断重复执行以下过程：输入采样读取所有输入点的状态，将外部传感器、开关等信号存入输入映像寄存器程序执行按顺序执行用户程序，根据输入状态和程序逻辑计算输出结果输出刷新将程序执行结果写入输出映像寄存器，更新所有输出点状态系统诊断检查硬件状态、通信状态等，确保系统正常运行扫描周期：完成一次循环所需的时间，通常为几毫秒到几十毫秒，保证了PLC对工业过程的实时控制能力。这种工作方式使PLC能够持续监控生产过程并及时做出响应，是工业自动化控制的基础。

第二章：PLC编程语言与结构本章将介绍PLC的主要编程语言、程序结构及基本编程元素，帮助您掌握PLC编程的基础知识。

常用PLC编程语言介绍国际电工委员会IEC61131-3标准定义了五种PLC编程语言，每种语言各有特点和适用场景：梯形图(LD)最直观的图形化语言，模拟继电器控制电路图，广泛应用于离散控制，适合电气工程师使用功能块图(FBD)使用功能块连接构建程序，适合复杂的过程控制和数据处理，便于模块化设计结构化文本(ST)类似高级编程语言的文本形式，支持复杂算法实现，适合数学计算和复杂逻辑指令列表(IL)类似汇编语言的文本形式，执行效率高但可读性较差，适合简单逻辑和资源受限场景顺序功能图(SFC)图形化流程表示，适合顺序控制和状态转换，清晰表达复杂流程和状态机

程序结构与组织块西门子PLC采用结构化的程序组织方式，通过不同类型的程序块实现功能模块化与层次化：组织块(OB)程序的入口点，由操作系统调用如：主循环OB1、启动OB100、定时中断OB35决定程序执行的时间和条件功能块(FB)带有静态数据的可调用程序单元包含自己的数据块(DB)，支持数据保持适合需要记忆状态的重复功能功能(FC)不带静态数据的可调用程序单元执行结束后不保留内部变量值适合纯计算功能的实现数据块(DB)存储用户数据的内存区域全局DB可被所有程序访问实例DB与特定FB关联程序结构优化建议：按功能模块化，提高代码重用性合理分层，主程序简洁明了使用注释说明程序功能和逻辑统一命名规范，便于维护关键功能独立封装，降低耦合度

输入输出模块编程输入模块(I)编程输入模块连接各类传感器和控制开关，将外部信号转换为PLC可识别的电信号：数字量输入：接收开关量信号(ON/OFF)模拟量输入：接收连续变化的信号(温度、压力等)梯形图中以常开/常闭触点表示，如：I0.0、I0.1输出模块(Q)编程输出模块连接各类执行器，将PLC的控制信号转化为实际的物理动作：数字量输出：控制继电器、指示灯、电磁阀等模拟量输出：控制变频器、调节阀等需要精确控制的设备梯形图中以线圈符号表示，如：Q0.0、Q0.1地址编码规则I0.0表示第0槽位输入模块的第0点Q2.3表示第2槽位输出模块的第3点接线