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可編程控制器原理及應(yīng)用 西門子S7 200系列 第3章可編程控制器概述 主要內(nèi)容 PLC的產(chǎn)生和定義PLC的發(fā)展與分類PLC的特點(diǎn)PLC的應(yīng)用PLC的系統(tǒng)組成PLC的工作原理PLC的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu) EXIT 本章學(xué)習(xí)要求 掌握內(nèi)容 PLC的定義 功能 分類及特點(diǎn)了解內(nèi)容 PLC產(chǎn)生 發(fā)展難點(diǎn)內(nèi)容 PLC的分類 EXIT 3 1PLC的產(chǎn)生和定義 20世紀(jì)20年代以來(lái) 繼電器控制曾一度占據(jù)工業(yè)控制領(lǐng)域的主導(dǎo)地位 繼電器控制系統(tǒng)的弱點(diǎn) 體積大 耗電多 可靠性差 壽命短 運(yùn)行速度慢 適應(yīng)性差 等 尤其是可靠性差 不具有通用性 靈活性 3 1 1PLC的產(chǎn)生 EXIT 因?yàn)槔^電器邏輯電路配線復(fù)雜 EXIT 1968年美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司 GM 擬定了十項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求 1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 DEC 研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器 PDP 14型 十項(xiàng)技術(shù)要求 1 編程簡(jiǎn)單方便 可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序 2 硬件維護(hù)方便 最好是插件式結(jié)構(gòu) 3 可靠性要高于繼電器控制裝置 4 體積小于繼電器控制裝置 5 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī) 6 成本上可與繼電器柜競(jìng)爭(zhēng) 7 輸入可以是交流115V 8 輸出為交流115V 2A以上 能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥 9 擴(kuò)展時(shí) 原有系統(tǒng)只需做很小的改動(dòng) 10 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4KB EXIT 核心思想 用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤用程序代替硬接線輸入 輸出電平可與外部設(shè)備直接相連結(jié)構(gòu)易擴(kuò)展 EXIT 3 1 2PLC的定義 可編程控制器 ProgrammableController 是以微處理器為基礎(chǔ) 綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置 是將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的新產(chǎn)品 早期的可編程控制器主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制 因此稱為可編程邏輯控制器 ProgrammableLogicController 簡(jiǎn)稱PLC 隨著技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)代可編程控制器的功能已經(jīng)超過(guò)了邏輯控制的范圍 PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī) EXIT 3 2PLC的發(fā)展與分類 3 2 1PLC的發(fā)展趨勢(shì) 簡(jiǎn)易化 體積小 功能強(qiáng) 價(jià)格低 大存儲(chǔ)容量 高速度 高性能 增加I O點(diǎn)數(shù) 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信功能發(fā)展智能模塊外部故障診斷功能編程語(yǔ)言 編程工具標(biāo)準(zhǔn)化 高級(jí)化實(shí)現(xiàn)軟件 硬件標(biāo)準(zhǔn)化編程組態(tài)軟件發(fā)展迅速 小型化 大型化 智能化 EXIT 傳送帶生產(chǎn)線控制 灌裝及包裝機(jī)械 木材加工 電梯控制 空調(diào)控制 紡織機(jī)械 印刷機(jī)械 3 2 2PLC的分類 1 按I O點(diǎn)數(shù)容量分 EXIT 2 按結(jié)構(gòu)形式分 EXIT 整體式 模塊式 PowerinaSmallPackage 電源模塊 CPU模塊 IO模塊 底板 EXIT PLC著名品牌 美國(guó)A B公司 Allen Bradley 德國(guó)西門子公司 Siemens 美國(guó)GE Fanuc公司美國(guó)的莫迪康 Modicon 和法國(guó)的TE電器公司日本歐姆公司 OMRON 日本三菱電機(jī)株式會(huì)社 MITSUBISHI 日本富士電機(jī)株式會(huì)社 FujiElectric 日本東芝公司 TOSHIBA 日本的光洋電子 KOYO 和中國(guó)的華光電子 CKE 日本松下電工株式會(huì)社 MEW MatsushitaElectricWorksLtd EXIT 3 3PLC的特點(diǎn) 可靠性高 抗干擾能力強(qiáng)通用性強(qiáng) 靈活性好編程簡(jiǎn)單 使用方便模塊化結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)便 調(diào)試方便 3 4PLC的應(yīng)用 順序控制運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程控制數(shù)據(jù)處理通信網(wǎng)絡(luò) EXIT 3 5PLC的系統(tǒng)組成 EXIT 3 5 1中央處理器 CPU 微處理器控制接口電路 CPU 微處理器 實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算 數(shù)學(xué)運(yùn)算 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作 按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)運(yùn)行 任務(wù) 1 控制接收與存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)2 進(jìn)行自診斷3 執(zhí)行用戶程序 EXIT 控制接口電路 是微處理器與主機(jī)內(nèi)部其他單元進(jìn)行聯(lián)系的部件 數(shù)據(jù)緩沖單元選擇信號(hào)匹配中斷管理 功能 EXIT 3 5 2存儲(chǔ)器 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 用戶程序存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器 1 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 存放 監(jiān)控程序用戶指令解釋標(biāo)準(zhǔn)程序模塊系統(tǒng)調(diào)用管理程序系統(tǒng)參數(shù) 系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能 不能由用戶訪問(wèn)和修改 EXIT 2 用戶程序存儲(chǔ)器 用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)系統(tǒng)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)器 用戶程序 工作數(shù)據(jù) 系統(tǒng)參數(shù) 系統(tǒng)參數(shù) CPU組態(tài)數(shù)據(jù) 輸入輸出組態(tài) 功能的設(shè)置 EXIT 3 5 3輸入 輸出接口 PLC的CPU與現(xiàn)場(chǎng)I O裝置或其他外部設(shè)備之間連接的接口部件 電平轉(zhuǎn)換功率放大光電耦合 電平轉(zhuǎn)換光電耦合 EXIT 1 直流輸入 2 交流輸入 EXIT 3 直流輸出 4 交流輸出 EXIT 5 交直流輸出 繼電器輸出 EXIT 把外部電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元電源的性能直接影響PLC的抗干擾能力掉電保護(hù)電路后備電池電源 3 5 4電源部分 EXIT 程序的編制 編輯 調(diào)試 監(jiān)視 簡(jiǎn)易型智能型 計(jì)算機(jī)編程 通信接口 編程軟件 3 5 5編程器 EXIT 3 6PLC的工作原理 3 6 1PLC的工作方式和運(yùn)行框圖 結(jié)構(gòu) 功能相同 1 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 EXIT 2 循環(huán)掃描的工作方式 周期循環(huán)掃描 一個(gè)循環(huán)掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期 EXIT 3 6 2PLC的掃描工作過(guò)程 EXIT 3 7PLC的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu) 3 7 1PLC的編程語(yǔ)言 梯形圖 語(yǔ)句表 功能圖 功能塊圖 能流 軟繼電器 不是物理繼電器觸點(diǎn)不是現(xiàn)場(chǎng)物理開關(guān)的觸點(diǎn)輸出線圈不是物理線圈接點(diǎn)原則上可無(wú)限次使用 線圈通常只引用一次 1 梯形圖 LAD 常開觸點(diǎn)是取位狀態(tài)操作常閉觸點(diǎn)是位取反操作 常閉觸點(diǎn) 常開觸點(diǎn) EXIT 2 語(yǔ)句表 STL EXIT 3 順序功能流程圖 SFC 4 功能塊圖 FBD 順序功能流程圖 SepuenceFunctionChart 編程是一種圖形化的編程方法 亦稱功能圖 使用它可以對(duì)具有并發(fā) 選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程 本書的第4章對(duì)這種編程方法有詳細(xì)介紹 沒(méi)有梯形圖編程器中的觸點(diǎn)和線圈 但有與之等價(jià)的指令 這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的 程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定 FBD編程語(yǔ)言有利于程序流的跟蹤 但在目前使用較少 EXIT 3 7 2PLC的程序結(jié)構(gòu) 1 用戶程序 1 主程序 2 子程序 3 中斷處理程

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