PLC工業(yè)控制技術(shù)概況PPT課件

.,1,PLC工業(yè)控制技術(shù)概況,主講人：李全利,2006年電氣自動化技術(shù)應(yīng)用“雙師型”教師型培訓班,天津市源峰科技發(fā)展公司,.,2,一、維修電工技術(shù)人員應(yīng)掌握的新技術(shù)“三器”,所謂三器通常是指傳感器、執(zhí)行器、控制器,1、幾種常用傳感器的簡單介紹：,1）開關(guān)量：電容、電感、光電、激光掃描器、安全光幕光柵傳感器等,2）模擬量：溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、液位、超聲波傳感器等,3）機器視覺傳感器,4）無線射頻電子標簽傳感器,.,3,傳送轉(zhuǎn)速、頻率計數(shù)定位基于射頻的辨識條碼、二維碼和字符識別視覺檢測距離測量形狀和尺寸檢測有無判別定位位置檢測,BERO/IQSense,SIMATIC機器視覺,MOBY,傳感器應(yīng)用實例,傳感器的應(yīng)用范圍,.,4,電感式,光電式,超聲波,電容式,.,5,BERO-接近開關(guān)傳感器,SIGUARD-安全光幕光柵和激光掃描器,MOBY-無線射頻電子標簽,MachineVision-機器視覺,.,6,裝配線:“零件有無判別”,傳送帶:“控制工作流程”,裝配線:“交叉運輸”,裝配線：控制工件運送設(shè)備,傳送帶:“按不同運輸箱體分類”,裝配機械:“傳送帶”,光電型應(yīng)用實例,.,7,通過一個金屬針腳來檢測存在性,檢測選擇零件的末端,支撐物的位置和有無檢測,轉(zhuǎn)速和頻率測量,電感式傳感器應(yīng)用,.,8,電感式傳感器應(yīng)用,.,9,制造業(yè)例如原料控制定位/測量存在性檢測,包裝機械例如細小的塑料絲檢測紙張非顏色檢測滾軸直徑檢測,原料分揀例如玻璃或PET瓶飲料瓶檢測奶制品,超聲波傳感器應(yīng)用,.,10,建筑機械例如起重機控制鋪路機控制,加注液位檢測例如散裝原料粒狀原料其他固態(tài)物,液位檢測例如液體/剩余液體潤滑劑/清潔劑油漆,超聲波傳感器應(yīng)用,.,11,光柵和光幕,用于危險區(qū)手指和手的防護的光柵,用于水平危險區(qū)防護的光柵,用于較大區(qū)域的接近防護的光柵,用于通道防護的光柵,.,12,光柵和光幕在生產(chǎn)線上的應(yīng)用,.,13,無人值守系統(tǒng)的應(yīng)用,無軌電車的碰撞防護,多區(qū)域的水平安全區(qū)防護,水平安全區(qū)防護,激光掃描器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,.,14,無線射頻電子標簽應(yīng)用,加工生產(chǎn),在物流與裝配線上識別讀取貨物信息。讀/寫距離可達到100mm。經(jīng)濟性，達到工業(yè)級的數(shù)據(jù)存儲容量。,在流程生產(chǎn)和噴涂車間使用的識別系統(tǒng)。讀/寫距離可達到150mm。大容量的數(shù)據(jù)信息存儲空間。,在傳送技術(shù)和運輸交通物流中使用的識別系統(tǒng)。讀/寫距離可達3m。安裝服務(wù)簡單，簡化了操作工作。,裝配線,生產(chǎn)車間,.,15,無線射頻電子標簽應(yīng)用,倉儲物流,貨物分配,物流與分配中使用的識別技術(shù)。讀/寫距離可達到900mm。大容量存儲空間并耐高溫(最高+200C),實時定位,實時定位，監(jiān)控和物料需求中使用的識別技術(shù)。識別距離300m(實時定位)和1000m(信號識別),物流與分配中使用的識別技術(shù)。讀/寫距離可達到420mm。工業(yè)級的存儲空間。,.,16,視覺檢測傳感器應(yīng)用實例,字符識別,工件的鑒別和檢測,.,17,輪廓檢測,二維碼讀取,.,18,不同顏色對象的識別,測量和檢查零件,.,19,樣式識別,控制流水線,.,20,2、執(zhí)行器,常用的執(zhí)行器有：步進電機、伺服電機、直流無刷電機、變頻器、電磁閥、交流電動機、電動調(diào)節(jié)閥、繼電器等多種工業(yè)元器件。,交流伺服系統(tǒng)伺服控制的概念,伺服控制是指對以下運動變量進行精確的控制：位置速度加速、減速力矩,步進電機、交流伺服電機、直流無刷電機、交流電機、直流電機的特點,和應(yīng)用實例。,.,21,交流伺服系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)點,提高機械的響應(yīng)、速度和靈活性提高生產(chǎn)過程的柔性減小系統(tǒng)建立時間提高設(shè)備的生產(chǎn)率提高加工制造精度減少廢品零速時的滿額扭矩輸出超低速的平穩(wěn)運行簡化原有的機械系統(tǒng)，提高性能,.,22,交流伺服系統(tǒng)典型的伺服控制系統(tǒng),交流伺服系統(tǒng)典型的伺服控制系統(tǒng),.,23,交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用實例,工業(yè)機器人及數(shù)控機床,.,24,一、分類：,三相：鼠籠式和繞線式,單相：家用電器,分為異步電動機和異步發(fā)電機。轉(zhuǎn)速相同為同步機。,二、異步電機與直流電機相比有什么優(yōu)缺點？,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、重量輕1/2、成本低1/3、效率高、沒有換向影響、工作,穩(wěn)定、維護簡單方便。,缺點：啟動、調(diào)速、制動性能較差，功率因數(shù)較低。,三相異步電動機（交流電機）,三、異步電動機的作用和地位如何？,作用：如機床電動機。占電動機的90%,地位：占電網(wǎng)總?cè)萘?0%以上,.,25,注塑成型機,普通車床,三相異步電動機的應(yīng)用,.,26,直流電動機的調(diào)速還比較方便，可以通過調(diào)節(jié)電樞供電電壓，電樞中串聯(lián),直流電動機的特點,直流電動機調(diào)速有三種方法，而且調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方法容易實現(xiàn),平滑、無級、寬范圍、低損耗的要求。盡管直流電動機調(diào)速就其性能而言，,可以相當滿意，但因其結(jié)構(gòu)夏雜，慣量大，維護麻煩，不適宜在惡劣環(huán)境中,運行，不易實現(xiàn)大容量化、高壓化、高速化，而且價格昂貴。,電阻，激磁回路串聯(lián)電阻來實現(xiàn)。,.,27,龍門刨床,直流電動機的應(yīng)用,起重機,.,28,步進電機的定義：,步進電機是將電脈沖轉(zhuǎn)換成角位移的電氣機械。,步進電機的種類,反應(yīng)式（VR）永磁式（PM）混合式（HYBRID）步進電機步進電機步進電機,步進電機是一類數(shù)字化的執(zhí)行機構(gòu)。,步進電機,.,29,步進電機系統(tǒng)應(yīng)用實例,噴泉噴頭角度控制,數(shù)控高壓水射流切割機,三畫面切換控制,.,30,無刷直流電動機無刷直流電動機的特點,轉(zhuǎn)子采用鐵磁或稀土永磁材料，低慣量，高效率；具有直流電機的優(yōu)良特性：調(diào)速性能好，控制簡單；沒有電刷和機械換向器帶來的一系列問題：機械噪聲、火花、電磁干擾、壽命,.,31,無刷直流電動機無刷直流電動機的應(yīng)用,高性能家用電器變頻空調(diào)、冰箱、洗衣機等計算機外設(shè)存貯設(shè)備主軸驅(qū)動輕工機械、交通用設(shè)備食品/包裝機械機器人的驅(qū)動,.,32,無刷直流電動機無刷直流電動機應(yīng)用實例,弧形門,車載設(shè)備：門控、空調(diào),汽車風扇、雨刷,理療按摩床,.,33,變頻器分類,調(diào)速,定位,伺服型變頻器,高性能變頻器,通用型變頻器,經(jīng)濟型變頻器,.,34,電源直接帶動電機,變頻器帶動運轉(zhuǎn),傳送帶應(yīng)用,變頻器優(yōu)點及應(yīng)用,突然啟動停止,軟啟動/軟停止,.,35,氣動電磁閥、氣動調(diào)節(jié)閥在工業(yè)上的應(yīng)用,.,36,3、控制器,工業(yè)上常用的控制器有：PLC、單片機、工控機（工業(yè)PC）等。,1、PLC是建立在單片機之上的產(chǎn)品，單片機是一種集成電路，兩者不具有可比性。2、單片機可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一個特例。3、不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標準化方向邁進。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過海，各顯神通，功能千差萬別，質(zhì)量參差不齊，學習、使用和維護都很困難。4、對單項工程或重復(fù)數(shù)極少的項目，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，成功率高，但成本較高。5、對于量大的配套項目，采用單片機系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點，但這要有相當?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗才能運行。最好的方法是單片機系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣可大大簡化單片機系統(tǒng)的研制時間，性能得到保障，效益也就保證。,PLC和單片機特點的比較：,.,37,2PLC有哪些特點？就其技術(shù)而言，所有的PLC大同小異，特點可概括如下：1）系列化各大PLC生產(chǎn)公司一般都有小型、中型、大型PLC三種系列產(chǎn)品。其分類根據(jù)是I/O點的數(shù)目。2）多處理器一般小型機是單處理器系統(tǒng)；中型機多為雙處理器系統(tǒng)，包括字處理器位處理器；大型機則為多處理器系統(tǒng)，有位處理器、字處理器和浮點處理器等。3）較大的存儲能力存儲容量從幾千到數(shù)兆字節(jié)，并具有掉電保存能力。4）很強的I/O接口I/O接口有交流的、支流的，電壓范圍、電流范圍等都大。5）智能外圍接口這些接口帶獨立的處理器和存儲器，完成特定的任務(wù)。6）網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。7）緊湊及高可靠性一般可保證3000050000小時的無故障間隔時間8）通俗化的編程語言和豐富的指令,.,38,PLC的系統(tǒng)組成框圖,.,39,工控機是專門為工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)過程控制和機械制造程序控制而設(shè)計的計算機。相比于普通微機，它有下列特點：A高可靠性，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場十分惡劣和復(fù)雜的工作條件；B具有實時響應(yīng)處理能力，以滿足工業(yè)生產(chǎn)過程實時控制要求；C豐富的與工業(yè)現(xiàn)場信號相連的工業(yè)I/O接口；D結(jié)構(gòu)搭配合理，易于擴展；E先進的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，便于開發(fā)。,3、工控機,.,40,二、PLC及外圍設(shè)備,目前著名的PLC生產(chǎn)廠家很多，典型有的日本的三菱（MITSUBISHI），德國西門子（SIEMENS）公司、日本的松下（NAIS）、歐姆龍（Omron）公司等。,1、PLC的種類,2、PLC的常見模塊,數(shù)字量I/O擴展模塊,模擬量I/O擴展模塊,溫度控制擴展模塊,特殊功能模塊（位置控制模塊）,通訊模塊,總線模塊,.,41,3PLC網(wǎng)絡(luò)簡介,（1）網(wǎng)絡(luò)功能,1）數(shù)據(jù)交換2）省布線3）遠距離通訊4）集散控制,（2）PLC生產(chǎn)廠家主要網(wǎng)絡(luò)簡介,1）西門子公司的PLC通信方式主要有：,PPI,MPI,PROFIBUS-DP/FMS/PA,以態(tài)網(wǎng)通信,自由口通信,2）日本松下公司PLC通信方式主要有：,PC-Link,PROFIBUS-DP,C-Net,以態(tài)網(wǎng),.,42,3）日本歐姆龍公司PLC的通信方式主要有：,ControllerLink,Host-Link,DeviceNet,4）日本三菱公司PLC的通信方式主要有：,CC-Link,N：N-Link,以態(tài)網(wǎng)通信,.,43,3、PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,以TVT-3000C組合式群控電梯為例，該系統(tǒng)由兩臺TVT-2000E組合式多層電梯和兩級PLC網(wǎng)絡(luò)組成。每臺電梯由多臺PLC通過PCLINK構(gòu)成。兩臺電梯之間通過C-NET網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了遠程控制，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示,.,44,PLC與液晶設(shè)備的連接將多個對位控制器利用PC-link一并管理,對位設(shè)備1,對位設(shè)備2,對位設(shè)備3,PC-LINK,SCADA,RS232C,Ethernet,.,45,CC-Link控制形式示意圖,.,46,PROFIBUS總線控制形式示意圖,.,47,4、PLC與外圍設(shè)備的連接,可直接與PLC連接的設(shè)備（各種傳感器、執(zhí)行器等）,.,48,PLC與外圍設(shè)備連接的實例,.,49,PLC與外圍設(shè)備連接的實例,.,50,PLC與外圍設(shè)備連接的實例,.,51,PLC與外圍設(shè)備連接的實例,.,52,非接觸式的讀卡器,讀卡器與FPOPLCCOM口通信連接圖,PLC與讀卡器的連接,.,53,PLC與讀卡器連接應(yīng)用實例,自動化倉庫,自動化車庫,.,54,5、上位機監(jiān)控,常用的監(jiān)控軟件有MCGS、組態(tài)王、Wincc、力控、C+、VC、VB等。,監(jiān)控軟件能集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機熱備、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多功能于一身，能與各種設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、