可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)PLC基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)用教案

1、可編程序控制器應(yīng)用可編程序控制器應(yīng)用(yngyng)(yngyng)技技術(shù)術(shù)第1頁/共74頁第一頁，共75頁。第第2 章章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí)第2頁/共74頁第二頁，共75頁。2.1 概述概述(i sh) 可編程序控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC或PC 是一種工業(yè)控制裝置(zhungzh) PLC是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、檢測技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置(zhungzh)。 簡而言之：是一種以微處理器為核心的、用于工業(yè)控制的特殊計(jì)算

2、機(jī)。什么(shn me)是PLC？第3頁/共74頁第三頁，共75頁。2.1 概述概述(i sh)什么(shn me)是PLC？第4頁/共74頁第四頁，共75頁。2.1 概述概述(i sh)什么(shn me)是PLC？第5頁/共74頁第五頁，共75頁。2.1 概述(i sh)第6頁/共74頁第六頁，共75頁。 設(shè)計(jì)思想：吸取繼電器和計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn) 繼電器控制(kngzh)系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改，查找和排除故障困難，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差，但簡單易懂、價(jià)格便宜； 計(jì)算機(jī)控制(kngzh)系統(tǒng)功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好，但編程困難； 采用面向控制(kngzh)過程、面

3、向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。（梯形圖）2.1 概述(i sh)第7頁/共74頁第七頁，共75頁。 70年代初期：僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能(gngnng)，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制，通常稱為可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller) 70年代中期：微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能(gngnng)，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能(gngnng)。 80年代以后：隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。

4、PLC不僅控制功能(gngnng)增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能(gngnng)。2.1 概述(i sh)第8頁/共74頁第八頁，共75頁。 近年來近年來PLC發(fā)展迅速發(fā)展迅速 PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價(jià)格比高、高可靠性的特點(diǎn)，已成為自動(dòng)化工程的核能價(jià)格比高、高可靠性的特點(diǎn)，已成為自動(dòng)化工程的核心設(shè)備。心設(shè)備。 PLC成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置裝置(zhungzh)，其使用量高居首位。，其使用量高居首

5、位。 PLC成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大技術(shù)支柱成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。）之一。 就全世界自動(dòng)化市場的過去、現(xiàn)在和可以預(yù)見的就全世界自動(dòng)化市場的過去、現(xiàn)在和可以預(yù)見的未來而言，未來而言，PLC仍然處于一種核心地位。仍然處于一種核心地位。2.1 概述(i sh)第9頁/共74頁第九頁，共75頁。2.1 概述(i sh)第10頁/共74頁第十頁，共75頁。2.1 概述(i sh)第11頁/共74頁第十一頁，共75頁。2.1 概述(i sh)第12頁/共74頁第十二頁，共75頁。 中國(zhn u)PLC 市場份額 (2006年度)2.1 概述(i

6、 sh)第13頁/共74頁第十三頁，共75頁。 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 從PLC應(yīng)用類型看，大致可歸納為以下幾個(gè)方面： 開關(guān)量邏輯控制 運(yùn)動(dòng)控制 過程控制（PID閉環(huán)控制 ） 數(shù)據(jù)處理 通信(tng xn)聯(lián)網(wǎng)（構(gòu)成DCS、FCS系統(tǒng)） 2.1 概述(i sh)第14頁/共74頁第十四頁，共75頁。 PLC的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)(wih)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活相關(guān)的系統(tǒng)

7、、與環(huán)境相關(guān)的設(shè)備，而且有急速的上升趨勢。 值得注意的是，隨著PLC、DCS相互滲透，二者的界線日趨模糊的時(shí)候，PLC從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴(kuò)展 。2.1 概述(i sh)第15頁/共74頁第十五頁，共75頁。2.2 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)與電器控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的比較第16頁/共74頁第十六頁，共75頁。2.2 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)與電器控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的比較第17頁/共74頁第十七頁，共75頁。 例：三相異步電動(dòng)機(jī)單向(dn xin)運(yùn)行電器控制系統(tǒng)輸入(shr)設(shè)備 輸出設(shè)備(sh ch sh bi

8、) 2.2 PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較第18頁/共74頁第十八頁，共75頁。 三相三相(sn xin)異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)2.2 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)與電器控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的比較第19頁/共74頁第十九頁，共75頁。控制方法上： 硬 ： 軟工作方式上： 并行工作方式 ： 串行工作方式控制速度(sd)上： 速度(sd) 慢 ： 快 定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上： 精度 低 ： 高 可靠性和可維護(hù)性上： 可靠性 低 ： 高2.2 PLC控制系統(tǒng)與電器(dinq)控制系統(tǒng)的比較第20頁/共74頁第二十頁，共75頁。FX-PLC2.2

9、 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)與電器控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的比較2.2.5 常見(chn jin)PLC第21頁/共74頁第二十一頁，共75頁。Q系列系列(xli)2.2 PLC控制系統(tǒng)與電器(dinq)控制系統(tǒng)的比較2.2.5 常見(chn jin)PLC第22頁/共74頁第二十二頁，共75頁。S7-200 S7-300 S7-4002.2 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)與電器控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的比較2.2.5 常見(chn jin)PLC第23頁/共74頁第二十三頁，共75頁。LOGO2.2 PLC控制系統(tǒng)與電器(dinq)控制系統(tǒng)的比較2.2.5

10、 常見(chn jin)PLC第24頁/共74頁第二十四頁，共75頁。2.2 PLC控制系統(tǒng)與電器(dinq)控制系統(tǒng)的比較2.2.5 常見(chn jin)PLC第25頁/共74頁第二十五頁，共75頁。SLC5002.2 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)與電器控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的比較2.2.5 常見(chn jin)PLC第26頁/共74頁第二十六頁，共75頁。 PLC的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似(li s)： 是一種以微處理器為核心的、用于工業(yè)控制的特殊計(jì)算機(jī) PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分 PLC的硬件：中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入接口、 輸出接口、通信

11、接口、電源等 PLC的軟件：系統(tǒng)程序和用戶程序2.3 PLC組成(z chn)第27頁/共74頁第二十七頁，共75頁。編程器寫入器電 源輸入(shr)單元輸出(shch)單元CPU通信接口擴(kuò)展(kuzhn)接口存儲(chǔ)器2.3 PLC組成第28頁/共74頁第二十八頁，共75頁。 PLC中常采用的CPU有三類(sn li)： 1) 通用微處理器（如Z80、8086、80286等） 2) 單片微處理器（如8031、8096等） 3) 位片式微處理器(如AMD29W等) 小型PLC：大多采用8位通用微處理器和單片微處理器 中型PLC：大多采用16位通用微處理器或單片微處理器 大型PLC：大多采用高速位片

12、式微處理器（32位） 小型PLC為單CPU系統(tǒng)，中、大型PLC則大多為雙CPU或多CPU系統(tǒng)。對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用8位、16位或32位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。2.3 PLC組成(z chn)第29頁/共74頁第二十九頁，共75頁。CPU的作用：按系統(tǒng)(xtng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。歸納起來主要有以下五個(gè)方面：1）接收并存儲(chǔ)編程器或其它外設(shè)輸入(shr)的用戶程序或數(shù)據(jù)2）診斷(zhndun)電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中的語法錯(cuò)誤等3）接收并存儲(chǔ)從輸入單元（接口）得到現(xiàn)場輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)4）逐條讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)

13、器中的用戶程序，并將運(yùn)算結(jié)果存入 存儲(chǔ)器中5）根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位和輸出內(nèi)容，通過輸出接 口實(shí)現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能2.3 PLC組成第30頁/共74頁第三十頁，共75頁。存儲(chǔ)器的作用： 在PLC中，存儲(chǔ)器主要用于系統(tǒng)程序、用戶程序、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器的類型(lixng)： 可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM、EPROM和EEPROM2.3 PLC組成(z chn)第31頁/共74頁第三十一頁，共75頁。2.3 PLC組成(z chn)第32頁/共74頁第三十二頁，共75頁。 用戶程序: 用戶程序是用戶根據(jù)控制對(duì)象生產(chǎn)工藝及控制的要求而編制的應(yīng)用程序。它是由

14、PLC控制對(duì)象的要求而定的， 為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變(gibin)，可將其固化在EPROM中。 現(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。2.3 PLC組成(z chn)第33頁/共74頁第三十三頁，共75頁。 PLC的編程語言（IEC61131-3中的5種PLC基本語言） 順序功能圖（SFC）：不僅僅是一種語言，更是一種組 織控制程序的圖形化方式。 梯 形 圖（ L D ）：以圖形方式表達(dá)觸點(diǎn)和線圈以及 特殊指令塊的梯級(jí)。 指

15、 令 表（ I L ）：類似匯編程序的基于文本的語言 與其相對(duì)應(yīng)的是LD。 結(jié) 構(gòu) 文 本（ S T ）：類似Pascal的基于文本的語言。 功 能 塊 圖（FBD）：一種對(duì)應(yīng)于線路圖的圖形語言。 FBD廣泛(gungfn)地用于過程工業(yè)。 2.3 PLC組成(z chn)第34頁/共74頁第三十四頁，共75頁。 工作數(shù)據(jù): 工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過程中經(jīng)常變化、存取的一些數(shù)據(jù)。它們存放在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。 在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(cn ch)器中，設(shè)有存放輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ)(cn ch)區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況

16、而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)(cn ch)區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。2.3 PLC組成(z chn)第35頁/共74頁第三十五頁，共75頁。系統(tǒng)程序和工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系 在PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器。 當(dāng)PLC提供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用，許多(xdu)PLC還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。2.3 PLC組成(z chn)第36頁/共74頁第三十六頁，共75頁。輸入/輸出接口通常也稱I / O 單元或I / O 模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接通道。 PLC輸入接口-可以檢測被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)

17、，用這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行(jnxng)控制的依據(jù)。 PLC輸出接口-將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。2.3 PLC組成(z chn)第37頁/共74頁第三十七頁，共75頁。 I / O 接口的作用： 電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。 光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。 通常還有狀態(tài)指示，工作(gngzu)狀況直觀，便于維護(hù)。 I / O 接口的類型： 開關(guān)量輸入/輸出接口 模擬量輸入/輸出接口2.3 PLC組成(z chn)第38頁/共74頁第三十八頁，共75頁。響應(yīng)速度快、動(dòng)

18、作(dngzu)頻率高， 只能用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載2.3 PLC組成(z chn)第39頁/共74頁第三十九頁，共75頁。內(nèi)部映像寄存器光耦SB1LEDR1R2CINCOMDC24V模塊外部模塊內(nèi)部直流輸入(shr)接口2.3 PLC組成(z chn)第40頁/共74頁第四十頁，共75頁。內(nèi)部映像寄存器光耦SB1LEDR1R3CINCOMAC模塊外部模塊內(nèi)部R2交流(jioli)輸入接口2.3 PLC組成(z chn)第41頁/共74頁第四十一頁，共75頁。 模擬量輸入/輸出(shch)接口 模擬量輸入接口（A/D接口） 分辨率（8位、10位、12位等）、量化誤差、偏移誤差、滿刻度誤差、線性度、精

19、度等。 許多PLC還有與熱電阻或熱電偶配套使用的A/D接口。 模擬量輸出(shch)接口（D/A接口） 分辨率（8位、10位、12位等）、精度、線性度、穩(wěn)定時(shí)間等。2.3 PLC組成(z chn)第42頁/共74頁第四十二頁，共75頁。 輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)： PLC的I / O點(diǎn)數(shù)是指PLC的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的總和。 I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。 當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過PLC的I/O擴(kuò)展(kuzhn)接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展(kuzhn)。2.3 PLC組成(z chn)第43頁/共74頁第四十三頁，共75頁。PLC配有各種( zhn)通信接口與外部

20、設(shè)備連接 與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印 與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來 與 P L C 連接，組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？刂?與計(jì)算機(jī)連接，組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，控制與管理相結(jié)合 與人機(jī)界面（觸摸屏）連接 與智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口 ，PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。 與編程器連接2.3 PLC組成(z chn)第44頁/共74頁第四十四頁，共75頁。擴(kuò)展接口（是用于連接護(hù)展單元的接口）。擴(kuò)展接口（是用于連接

21、護(hù)展單元的接口）。 當(dāng)當(dāng)PLC基本單元基本單元I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí)，可通點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí)，可通過過(tnggu)擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展單元以增加系統(tǒng)的擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展單元以增加系統(tǒng)的I/O點(diǎn)點(diǎn)數(shù)。數(shù)。2.3 PLC組成(z chn)第45頁/共74頁第四十五頁，共75頁。 PLC PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，以提供內(nèi)部電路使用。 與普通電源相比，PLCPLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。因此，對(duì)于電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求(yoqi)(yoqi)不高，一般允許電源電壓在其額定值15%15%的范圍內(nèi)波動(dòng)。 許多PLCPLC還向外提供直流24V24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。 電源的容量2.3

22、PLC組成(z chn)第46頁/共74頁第四十六頁，共75頁。編程器的作用：是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)(wih)PLC不可缺少的設(shè)備。 簡易編程器 專用編程器 編程器 通用編程系統(tǒng)：PC上配專用編程軟件包智能(zh nn)編程器2.3 PLC組成(z chn)第47頁/共74頁第四十七頁，共75頁。2.3 PLC組成(z chn)第48頁/共74頁第四十八頁，共75頁。寫入器:是用來(yn li)將用戶程序固化到EPROM存儲(chǔ)器中的一種PLC外部設(shè)備。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用EPROM寫入器將PLC內(nèi)R

23、AM保存到EPROM中。2.3 PLC組成(z chn)2.3.9 PLC寫入器及作用(zuyng)第49頁/共74頁第四十九頁，共75頁。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行眾多的操作。問題：而CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，每一時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)。 解決的辦法：采用分時(shí)操作原理由于CPU的運(yùn)算(yn sun)處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)完成的。 這種分時(shí)操作的工作方式稱為掃描工作方式 例如：用戶程序的執(zhí)行（用戶程序的掃描工作過程） 掃描是從第一條程序開始，在沒有中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先后，逐條執(zhí)行執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，并周

24、而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。2.4 PLC工作(gngzu)原理PLC的工作(gngzu)方式2.4 PLC工作原理工作原理 (按時(shí)間分段交叉運(yùn)行) 掃描工作方式第50頁/共74頁第五十頁，共75頁。與其它智能(zh nn)裝置（如編程器、計(jì)算機(jī)等）實(shí)現(xiàn)通信 對(duì)用戶程序掃描執(zhí)行，并將結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器 2.4 PLC工作原理內(nèi)部處理通信服務(wù)輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新第51頁/共74頁第五十一頁，共75頁。 完整(wnzhng)過程包括五個(gè)階段，順序掃描、不斷循環(huán)2.4 PLC工作原理內(nèi)部處理通信服務(wù)輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新第52頁/共74頁第五十二頁，共75頁。X0X1M0M0Y02.4 PLC工作(g

25、ngzu)原理END第53頁/共74頁第五十三頁，共75頁。 集中采樣： 在一個(gè)掃描周期中，對(duì)輸入狀態(tài)(zhungti)的采樣只在輸入處理階段進(jìn)行。當(dāng)PLC進(jìn)入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才對(duì)輸入狀態(tài)(zhungti)進(jìn)行重新采樣。集中輸出：如果在用戶程序中對(duì)輸出多次賦值，則最后一次結(jié)果有效。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出，對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新(shu xn)。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。2.4 PLC工作(gngzu)原理第54頁/共74頁第五十四頁，共75頁。2.4 PLC工作(gngzu)原理(集中

26、采樣(ci yn)、集中輸出的優(yōu)缺點(diǎn)) PLC輸入輸出響應(yīng)滯后：當(dāng)PLC輸入端輸入信號(hào)發(fā)生變化到PLC輸出端對(duì)該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時(shí)間。 對(duì)一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。 這種響應(yīng)滯后不僅是由于PLC掃描工作方式造成，更主要是PLC輸入接口濾波環(huán)節(jié)帶來的輸入延遲和輸出接口中驅(qū)動(dòng)器件動(dòng)作時(shí)間帶來輸出延遲，還與程序設(shè)計(jì)有關(guān)。 第55頁/共74頁第五十五頁，共75頁。 對(duì)于小型PLC: I/O點(diǎn)數(shù)較少、用戶程序較短。 一般采用集中采樣(ci yn)、集中輸出的工作方式 。 而對(duì)于大中型PLC: I/O點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，用戶程序較長。為提高(t go)系統(tǒng)響應(yīng)速度，采用定期采樣、定

27、期輸出方式或中斷輸入、輸出方式以及采用智能I/O接口等多種方式 。2.4 PLC工作(gngzu)原理(集中采樣、集中輸出的優(yōu)缺點(diǎn)) 第56頁/共74頁第五十六頁，共75頁。 PLC一般從其I/O點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式(xngsh)和功能三方面進(jìn)行分類： 2.5 P LC的分類(fn li)及特點(diǎn) 一、根據(jù)(gnj)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)：PLC分為小型、中型和大型三類。1） I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下 的為小型PLC （其中I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的為超小型或微型PLC）2） I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以上、2048點(diǎn)以下 的為中型PLC3） I/O點(diǎn)數(shù)為2048以上 的為大型PLC （其中I/O點(diǎn)數(shù)超過8192點(diǎn)

28、的為超大型PLC）這個(gè)分類界限不是固定不變的，它隨PLC的發(fā)展而變化。(輸入、輸出端口總數(shù))第57頁/共74頁第五十七頁，共75頁。二、根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)(jigu)形式：可將PLC分為整體式、模塊式和疊裝式三類。 1）整體式PLC 將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。 整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有(mi yu)CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體

29、式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。 小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。2.5 P LC的分類(fn li)及特點(diǎn) 第58頁/共74頁第五十八頁，共75頁。整體式整體式PLC第59頁/共74頁第五十九頁，共75頁。 2）模塊式PLC 將PLC各組成(z chn)部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。 模塊式由框架或基板和各種模塊組成(z chn)。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同模塊組成(z chn)一個(gè)系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和

30、維修。 大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。2.5 P LC的分類(fn li)及特點(diǎn) 第60頁/共74頁第六十頁，共75頁。模塊模塊(m kui)式式PLC第61頁/共74頁第六十一頁，共75頁。3）疊裝式PLC 還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合(jih)起來。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。2.5 P LC的分類(fn li)及特點(diǎn) 第62頁/共74頁第六十二頁，共75頁。 1）低檔PLC：具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少

31、量模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送(chun sn)和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)系統(tǒng) 2）中檔PLC ：具有低檔PLC功能外，具有較強(qiáng)的模擬量I/O 、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換(zhunhun)、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能 3）高檔PLC ：具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)運(yùn)算、制表(zh bio)及表格傳送等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。2.5 P LC的分類及特點(diǎn) 三、根據(jù)

32、PLC的功能：第63頁/共74頁第六十三頁，共75頁。 PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，主要是因?yàn)樗哂?jyu)許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。 編程簡單(jindn)、使用方便 設(shè)計(jì)(shj)安裝簡單、維護(hù)方便 2.5 P LC的分類及特點(diǎn) 第64頁/共74頁第六十四頁，共75頁。可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2.5 P LC的分類(fn li)及特點(diǎn) 第65頁/共74頁第六十五頁，共75頁。 目前，各種PLC都采用梯形圖語言為第一編程語言，是，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，

33、不需要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。 同時(shí)，PLC編程器的操作和使用也很簡單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。 許多PLC還針對(duì)(zhndu)具體問題，設(shè)計(jì)了各種專用編程指令及編程方法，進(jìn)一步簡化了編程。 編程簡單(jindn)、使用方便2.5 P LC的分類(fn li)及特點(diǎn) 第66頁/共74頁第六十六頁，共75頁。 現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。 同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品(chnpn)的系列化、模塊化，

34、有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。 功能完善、通用性強(qiáng)2.5 P LC的分類(fn li)及特點(diǎn) 第67頁/共74頁第六十七頁，共75頁。 由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。 PLC的用戶程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。 在維修方面(fngmin)，由于PLC的故障率極低，維修工作量很?。欢襊LC具很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 設(shè)計(jì)(shj)安裝簡單、維護(hù)方便2.5 P LC的分類(fn li)及特點(diǎn) 體積

35、小、重量輕、能耗低 PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。第68頁/共74頁第六十八頁，共75頁。 為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。 在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)(z ji)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器、閃存或硬盤。 2.6 PLC的發(fā)展趨勢 第69頁/共74頁第六十九頁，共75頁。 當(dāng)前中小型PLC比較(bjio)多，為了適應(yīng)市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展。 現(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理