第五章 自動控制儀表

1、化工儀表及自動化化工儀表及自動化第五章第五章 自動控制儀表自動控制儀表 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 概述概述n 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響n雙位控制雙位控制n比例控制比例控制n積分控制積分控制n微分控制微分控制n 模擬式控制器模擬式控制器n基本構(gòu)成原理及部件基本構(gòu)成原理及部件nDDZ-DDZ-型電動控制器型電動控制器1內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器n數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)n數(shù)字是控制器的基本構(gòu)成數(shù)字是控制器的基本構(gòu)成nKMMKMM型可編程序調(diào)節(jié)器型可編程序調(diào)節(jié)器n 可編程序控制器可編程序控制器n概論概論n可編程序控制器的

2、基本組成可編程序控制器的基本組成n可編程序控制器的編程語言可編程序控制器的編程語言nOMRON C OMRON C 系列系列 PLCPLCn應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例2第一節(jié)第一節(jié) 概論概論3 基地式控制儀表 單元組合式儀表中的控制單元 以微處理器為基元的控制裝置第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響4控制器的控制規(guī)律是指 控制器的輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系。 xzfefp即 經(jīng)常是假定控制器的輸入信號e是一個(gè)階躍信號，然后來研究控制器的輸出信號p隨時(shí)間的變化規(guī)律。 第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響

3、位式控制（其中以雙位控制比較常用）、比例控制（P）、積分控制（I）、微分控制（D）及它們的組合形式，如比例積分控制（PI）、比例微分控制（PD）和比例積分微分控制（PID）。 5第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響n 一、雙位控制一、雙位控制00,)0(0,minmaxeepeepp或或6理想的雙位控制器其輸出p與輸入偏差額e之間的關(guān)系為圖5-1 理想雙位控制特性圖5-2 雙位控制示例第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響7 將上圖中的測量裝置及繼電器線路稍加改變，便可成為一個(gè)具有中間區(qū)的雙位控制

4、器，見下圖。由于設(shè)置了中間區(qū)，當(dāng)偏差在中間區(qū)內(nèi)變化時(shí)，控制機(jī)構(gòu)不會動作，因此可以使控制機(jī)構(gòu)開關(guān)的頻繁程度大為降低，延長了控制器中運(yùn)動部件的使用壽命。 圖5-3 實(shí)際的雙位控制特性圖5-4 具有中間區(qū)的雙位控制過程第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響雙位控制過程中一般采用振幅與周期作為品質(zhì)指標(biāo) 結(jié)論結(jié)論被控變量波動的上、下限在允許范圍內(nèi)，使周期長些比較有利。 雙位控制器結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，因而應(yīng)用很普遍。8第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響n 二、比例控制二、比例控制9 在雙位控制系統(tǒng)

5、中，被控變量不可避免地會產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩過程，為了避免這種情況，應(yīng)該使控制閥的開度與被控變量的偏差成比例，根據(jù)偏差的大小，控制閥可以處于不同的位置，這樣就有可能獲得與對象負(fù)荷相適應(yīng)的操縱變量，從而使被控變量趨于穩(wěn)定，達(dá)到平衡狀態(tài)。 第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響圖5-5 簡單的比例控制系統(tǒng)示意圖ebapepba或,eKpP（5-4）10第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響%100/minmaxminmaxpppxxe11是指控制器輸入的變化相對值與相應(yīng)的輸出變化相對值之比的百分?jǐn)?shù)。 圖5

6、-6 比例度示意圖（5-5）第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響12舉例DDZ-型比例作用控制，溫度刻度范圍為400800，控制器輸出工作范圍是010mA。當(dāng)指示指針從600移到700，此時(shí)控制器相應(yīng)的輸出從4mA變?yōu)?mA，其比例度的值為 %50%10001049/400800600700 對于這臺控制器，溫度變化全量程的50（相當(dāng)于200），控制器的輸出就能從最小變?yōu)樽畲?，在此區(qū)間內(nèi)，e和p是成比例的。 第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響13將式（5-4）的關(guān)系代入式（5-5），經(jīng)整理后可

7、得%1001minmaxminmaxxxppKP 比例度與放大倍數(shù)KP成反比。 控制器的比例度越小，它的放大倍數(shù)KP就越大，它將偏差（控制器輸入）放大的能力越強(qiáng)，反之亦然。結(jié)論第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響14左下圖表示圖左下圖表示圖5-5的液位比例控制系統(tǒng)的過渡過程。的液位比例控制系統(tǒng)的過渡過程。圖5-7 比例控制系統(tǒng)過渡過程在t=t0時(shí)，系統(tǒng)外加一個(gè)干擾作用液位開始下降作用在控制閥上的信號進(jìn)水量增加偏差的變化曲線圖5-8 比例度對過渡過程的影響第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響：反應(yīng)

8、快，控制及時(shí)：存在余差 若對象的滯后較小、時(shí)間常數(shù)較大以及放大倍數(shù)較小時(shí)，控制器的比例度可以選得小些，以提高系統(tǒng)的靈敏度，使反應(yīng)快些，從而過渡過程曲線的形狀較好。反之，比例度就要選大些以保證穩(wěn)定。 結(jié)論結(jié)論15第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響n 三、積分控制三、積分控制16 當(dāng)對控制質(zhì)量有更高要求時(shí)，就需要在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上能消除余差的積分控制作用。 edtKpI積分控制作用的輸出變化量p與輸入偏差e的積分成正比，即 AtKAdtKpII圖5-9 積分控制器特性當(dāng)輸入偏差是常數(shù)A時(shí) 第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響

9、基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響edtTeKpedtKeKpIPIP117把比例與積分組合起來，這樣控制既及時(shí)，又能消除余差。圖5-10 比例積分控制器特性圖5-11積分時(shí)間對過渡過程的影響比例積分控制規(guī)律可用下式表示 AtTKAKpPP1或若偏差是幅值為A的階躍干擾第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響比例積分控制器對于多數(shù)系統(tǒng)都可采用，兩個(gè)參數(shù)均可調(diào)整。 當(dāng)對象滯后很大時(shí)，可能控制時(shí)間較長、最大偏差也較大； 負(fù)荷變化過于劇烈時(shí)，由于積分動作緩慢，使控制作用不及時(shí)，此時(shí)可增加微分作用。 18第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響

10、基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響n 四、微分控制四、微分控制dtdeTpD19圖5-12 理想微分控制器特性 第二節(jié)第二節(jié) 基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響基本控制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響dtdeTeKpDPdtdeTedtTeKpDIP120圖5-13 比例微分控制器特性圖5-14 微分時(shí)間對過渡過程的影響圖5-15 三作用控制器特性第三節(jié)第三節(jié) 模擬式控制器模擬式控制器n 一、基本構(gòu)成原理及部件一、基本構(gòu)成原理及部件21 在模擬式控制器中，所傳送的信號形式為。目前應(yīng)用的模擬式控制器主要是。 圖5-16 控制器基本構(gòu)成將給定信號與測量信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)與它們的偏差成比例的偏差

11、信號。 是一個(gè)穩(wěn)態(tài)增益很大的比例環(huán)節(jié)。通過正、負(fù)反饋來實(shí)現(xiàn)比例、積分、微分等控制規(guī)律。第三節(jié)第三節(jié) 模擬式控制器模擬式控制器n 二、二、DDZ-型電動控制器型電動控制器22 電氣零點(diǎn)不是從零開始，且不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這不但利用了晶體管的線性段，而且容易識別斷電、斷線等故障。 只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，控制室儀表便可接收其他1:5的電流信號。 因?yàn)樽钚⌒盘栯娏鞑粸榱?，為現(xiàn)場變送器實(shí)現(xiàn)兩線制創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)場變送器與控制室儀表僅用兩根導(dǎo)線聯(lián)系（圖5-37），既節(jié)省了電纜線和安裝費(fèi)用，還有利于安全防爆。 第三節(jié)第三節(jié) 模擬式控制器模擬式控制器23 由于集成運(yùn)算放大器均為差分放大器，且輸入對稱性好，漂移小，

12、儀表的穩(wěn)定性得到提高。 由于集成運(yùn)算放大器有高增益，因而開環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。 由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。 第三節(jié)第三節(jié) 模擬式控制器模擬式控制器 各單元省掉了電源變壓器，沒有工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問題，又為儀表的防爆提供了有利條件。 在工頻電源停電時(shí)備用電源投入，整套儀表在一定時(shí)間內(nèi)仍可照常工作，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視控制作用，有利于安全停車。 24第三節(jié)第三節(jié) 模擬式控制器模擬式控制器25 基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器兩個(gè)品種，指示表頭為100mm刻度縱形大表頭，指示醒目，便于監(jiān)視操作。 自動、手動的切換以無平衡、

13、無擾動的方式進(jìn)行，并有硬手動和軟手動兩種方式。面板上設(shè)有手動操作插孔，可和便攜式手動操作器配合使用。第三節(jié)第三節(jié) 模擬式控制器模擬式控制器n 結(jié)構(gòu)形式適于單獨(dú)安裝和高密度安裝。n 有內(nèi)給定和外給定兩種給定方式，并設(shè)有外給定指示燈，能與計(jì)算機(jī)配套使用，可組成SPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制，也可組成DDC控制的備用系統(tǒng)。 26第三節(jié)第三節(jié) 模擬式控制器模擬式控制器27圖5-17 DDZ-型控制器結(jié)構(gòu)方框圖 主要由輸入電路、給定電路、PID運(yùn)算電路、自動與手動（包括硬手動和軟手動兩種）切換電路、輸出電路及指示電路等組成。 28圖5-18 DTL-3110型調(diào)節(jié)器正面圖1自動-軟手動-硬手動切換開關(guān)；2

14、雙針垂直指示器；3內(nèi)給定設(shè)定輪；4輸出指示器；5硬手動操作桿；6軟手動操作板鍵；7外給定指示燈；8閥位指示器；9輸出記錄指示；10位號牌；11輸入檢測插孔；12手動輸出插孔第三節(jié)第三節(jié) 模擬式控制器模擬式控制器第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器29 數(shù)字式控制器模擬式控制器構(gòu)成原理數(shù)字技術(shù)模擬技術(shù)所用器件以微處理機(jī)為核心部件以運(yùn)算放大器等模擬電子器件為基本部件儀表總的功能和輸入輸出關(guān)系基本一致。 第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器n 一、數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)一、數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)30 1. 實(shí)現(xiàn)了模擬儀表與計(jì)算機(jī)一體化。 2. 具有豐富的運(yùn)算控制功能。 3. 使用靈活方便，通用性

15、強(qiáng)。 4. 具有通訊功能，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 5. 可靠性高，維護(hù)方便 。第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器n 二、數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成二、數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成31圖5-19 數(shù)字式控制器的硬件電路第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器32 主機(jī)電路是數(shù)字式控制器的核心，用于實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)運(yùn)算處理及各組成部分之間的管理。 過程輸入通道包括模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入通道，模擬量輸入通道用于連接模擬量輸入信號，開關(guān)量輸入通道用于連接開關(guān)量輸入信號。 過程輸出通道包括模擬量輸出通道和開關(guān)量輸出通道，模擬量輸出通道用于輸出模擬量信號，開關(guān)量輸出通道用于輸出開關(guān)量信號。第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式

16、控制器 人機(jī)聯(lián)系部件一般置于控制器的正面和側(cè)面。 通信接口將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)通信格式的數(shù)字信號，經(jīng)發(fā)送電路送至通信線路（數(shù)據(jù)通道）上；同時(shí)通過接收電路接收來自通信線路的數(shù)字信號，將其轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)接收的數(shù)據(jù)。 33第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器34 系統(tǒng)程序是控制器軟件的主體部分，通常由和兩部分組成。 用戶程序是用戶根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，在系統(tǒng)程序中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規(guī)則連接起來的結(jié)果。 第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器使控制器完成預(yù)定的控制與運(yùn)算功能。 用戶程序的編程通常采用。通常有組態(tài)式和空欄式語言兩種，組態(tài)式又有表格式和助記符式之分?？刂破鞯木幊坦?/p>

17、作是通過專用的編程器進(jìn)行的，有“在線”和“離線”兩種編程方法。 35第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器n 三、三、KMMKMM型可編程序調(diào)節(jié)器型可編程序調(diào)節(jié)器36是一種單回路的數(shù)字控制器。圖5-20 KMM型調(diào)節(jié)器正面布置圖17指示燈；8，9按鈕；1013指針 可以接收五個(gè)模擬輸入信號，四個(gè)數(shù)字輸入信號，輸出三個(gè)模擬信號，輸出三個(gè)數(shù)字信號。 功能強(qiáng)大；能用于單回路的簡單控制系統(tǒng)與復(fù)雜的串級控制系統(tǒng)；控制精度高、使用方便靈活；有自我診斷的功能，維修方便；可與電子計(jì)算機(jī)聯(lián)用。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器37（1）調(diào)節(jié)器在啟動前，要預(yù)先將“后備手操單元”的“后備正常”運(yùn)行方式

18、切換開關(guān)扳到“正?！蔽恢谩Ａ硗?，還要拆下電池表面的兩個(gè)止動螺釘，除去絕緣片后重新旋緊螺釘。（2）使調(diào)節(jié)器通電，調(diào)節(jié)器即處于“聯(lián)鎖手動”運(yùn)行方式，聯(lián)鎖指示燈亮。（3）用“數(shù)據(jù)設(shè)定器”來顯示、核對運(yùn)行所必需的控制數(shù)據(jù)，必要時(shí)可改變PID參數(shù)。（4）按下“R”鍵（復(fù)位按鈕），解除“聯(lián)鎖”。這時(shí)就可進(jìn)行手動、自動或串級操作。第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器n 一、概述一、概述38 1969年美國研制出了第一臺可編程序控制器。 可編程序控制器初期主要用于順序控制，稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC。 可編程序控制器的出現(xiàn)是基于微計(jì)算機(jī)技術(shù)，用來解決工藝生產(chǎn)中大量的開關(guān)控制問題。 可編程序控制器最

19、大特點(diǎn)是在于可編程序，可通過改變軟件來改變控制方式和邏輯規(guī)律， PLC在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、等各行各業(yè)，目前已廣泛應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。 第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器39（1）小型PLCIO點(diǎn)總數(shù)一般為20128點(diǎn)。 邏輯運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)、移位處理等，采用專用簡易編程器。 （2）中型PLC其IO點(diǎn)總數(shù)通常為129512點(diǎn)，內(nèi)存在K以下，適合開關(guān)量邏輯控制和過程變量檢測及連續(xù)控制。 除有小型PLC的功能外，還有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理及AD、DA轉(zhuǎn)換、聯(lián)網(wǎng)通信、遠(yuǎn)程IO等功能，可用于比較復(fù)雜過程的控制。 第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器40（3）大型PLC其

20、IO點(diǎn)總數(shù)在513點(diǎn)以上。除了具有中小型PLC的功能外，還具有PLD運(yùn)算及高速計(jì)數(shù)等功能，用于機(jī)床控制時(shí)，具有增加刀具精確定位、機(jī)床速度和閥門控制等功能，配有CRT顯示及常規(guī)的計(jì)算機(jī)鍵盤，與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相似。 編程可采用梯形圖、功能表圖及高級語言等多種方式。 第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器41（1 1）整體式整體式PLCPLC 它將PLC各組成部分集裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，輸入、輸出接線端子及電源進(jìn)線分別在機(jī)箱的上、下兩側(cè)，并有相應(yīng)的發(fā)光二極管顯示輸入輸出狀態(tài)。面板上留有編程器的插座、EPROM存儲器插座、擴(kuò)展單元的接口插座等。 優(yōu)點(diǎn)具有這種結(jié)構(gòu)的可編程序控制器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低。

21、 圖5-21 SIMENS SIMATIC S7-200的外形圖第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器42（2）模塊式模塊式PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多的大型、中型和部分小型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)為：圖5-22 SIMENS SIMATIC S7-300的外形圖 采用積木搭接的方式組成系統(tǒng)，便于擴(kuò)展，其CPU、輸入、輸出等都是獨(dú)立的模塊，有的PLC的電源包含在CPU模塊之中。 品種多，硬件配置靈活，更換模塊方便。 （3）疊裝式疊裝式PLC 它吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)，其基本單元、擴(kuò)展單元等高等寬，它們不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的體積小巧的長方體，而且輸入、輸

22、出點(diǎn)數(shù)的配置也相當(dāng)靈活。 第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器n 二、可編程序控制器的基本組成二、可編程序控制器的基本組成43圖5-23 PLC的基本組成框圖第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器44 解釋并執(zhí)行用戶及系統(tǒng)程序，通過運(yùn)行用戶及系統(tǒng)程序完成所有控制、處理、通信以及所賦予的其他功能，控制整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致地工作。 主要有通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片機(jī)。 RAM、ROM、EPROM和E2PROM，外存常用盒式磁帶或磁盤等圖5-24 簡化的存儲映像第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器45IO模塊是可編程序控制器與生產(chǎn)過程相聯(lián)系的橋梁。 PLC連接的過程變量按信號類型可

23、分為開關(guān)量（即數(shù)字量）、模擬量和脈沖量等，相應(yīng)輸入輸出模塊可分為開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和脈沖量輸入模塊等。 第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器 編程器是PLC必不可少的重要外部設(shè)備。 編程器將用戶所希望的功能通過編程語言送到PLC的用戶程序存儲器。 編程器不僅能對程序進(jìn)行寫入、讀出、修改，還能對PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也是用戶與PLC之間進(jìn)行人機(jī)界面。 46第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器47 編程器與PLC上的專用插座相連，或通過專用接口相連，程序可直接寫入PLC的用戶程序存儲器中，也可先在編程器的存儲器內(nèi)存放，然后再下裝到PL

24、C中。 編程器先不與PLC相連，編制的程序先存放在編程器的存儲器中，程序編寫完畢，再與PLC連接，將程序送到PLC存儲器中。 便攜式編程器和通用計(jì)算機(jī)。 第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器n 三、可編程序控制器的編程語言三、可編程序控制器的編程語言48 梯形圖語言在類似于繼電器的控制電路，它從上至下按行編寫，每一行則按從左至右的順序編寫,CPU將按自左到右、從上而下的順序執(zhí)行程序。 梯形圖的豎直線稱為,其左側(cè)安排輸入觸點(diǎn)和中間繼電器觸點(diǎn)，最必須是輸出元素。 第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器49 圖5-25（a）為實(shí)現(xiàn)這一功能的一種梯形圖程序（OMRON PLC），它是由若干個(gè)

25、梯級組成的，每一個(gè)輸出元素構(gòu)成一個(gè)梯級，而每個(gè)梯級可由多條支路組成。圖5-25 梯形圖程序第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器50它又稱命令語句表達(dá)式語言，常用一些助記符來表示PLC的某種操作。 助記符語言類似微機(jī)中的匯編語言，但比匯編語言更直觀易懂。 圖5-25（b）為梯形圖對應(yīng)的用助記符表示的指令表。 不同廠家生產(chǎn)的PLC所使用的助記符各不相同，因此同一梯形圖寫成的助記符語句不相同。用戶在梯形圖轉(zhuǎn)換為助記符時(shí)，必須先弄清PLC的型號及內(nèi)部各器件編號、使用范圍和每一條助記符的使用方法。 注意！注意！第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器n 四、四、OMRON C 系列系列 PLC5

26、1OMRON C 系列PLC有微型、小型、中型和大型四大類十幾種型號。 以C20P和C40H為代表，是整體結(jié)構(gòu)，IO容量為幾十點(diǎn)，最多可擴(kuò)至120點(diǎn)。 分為C120和C200H兩種，C120最多可擴(kuò)展256點(diǎn)IO，是緊湊型整體結(jié)構(gòu)。 第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器有C500和C1000H兩種，I0容量分別為512點(diǎn)和1024點(diǎn)。 有C2000H，IO點(diǎn)數(shù)可達(dá)2048點(diǎn)，同時(shí)多處理器和雙冗余結(jié)構(gòu)使得C2000H不僅功能全、容量大，而且速度快，由于也是模塊化結(jié)構(gòu)，外形與C200H相近。52圖5-26 SYSMAC C28H外形示意圖圖5-27 CPM1A C * * A外觀圖圖5-28

27、 C200H 外觀示意圖53第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器 指令大多數(shù)是按照，個(gè)別指令按照。按位尋址的地址編號為：通道號。位號，如0.00表示0通道的第0位，位的表示采用十進(jìn)制數(shù)，范圍為015。 小型整體PLC的輸入、輸出編號是固定不變的，使用者可以按照PLC主機(jī)標(biāo)注編號編程；對于模塊式PLC則根據(jù)輸入或輸出模塊安裝位置決定其編號。54第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器表示指令要完成的功能。：指出了要操作的對象。 55第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器 LD和LD NOT指令 OUT和OUT NOT指令 AND和AND NOT指令 OR和OR NOT指令圖5-29

28、OMRON PLC的基本指令應(yīng)用示例 AND LD指令 OR LD指令 END指令 56第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器57 它執(zhí)行繼電器保持操作，可保持為ON或OFF狀態(tài)，直到它的兩個(gè)輸入端之一使它復(fù)位或置位。 圖5-30 電機(jī)啟動控制程序圖第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器58 微分指令在執(zhí)行條件滿足后第一次掃描時(shí)才執(zhí)行，且只執(zhí)行一次；若執(zhí)行條件解除后再次滿足，則再執(zhí)行。DIFU是上升沿微分指令，DIFD是下降沿微分指令。 圖5-31 微分指令應(yīng)用示例第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器59 定時(shí)器為遞減型，有低速TIM和高速TIMH（15）兩種。定時(shí)器的操作數(shù)包括

29、定時(shí)器編號（N）和設(shè)定值（SV）兩個(gè)數(shù)據(jù)。 計(jì)數(shù)器包括單向遞減型CNT和雙向可逆型CNTR（12）兩種，其操作數(shù)包括計(jì)數(shù)器編號和設(shè)定值兩個(gè)數(shù)據(jù)。 圖5-32 計(jì)數(shù)包裝控制程序第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器n 五、應(yīng)用實(shí)例五、應(yīng)用實(shí)例60 為了保證水箱液位保持在一定范圍，分別在控制的上限和下限設(shè)置檢測傳感器，用PLC控制注入水電磁閥。 當(dāng)液位低于下限時(shí)，下限檢測開關(guān)斷開，打開電磁閥開始注水；當(dāng)注水達(dá)到上限位置時(shí)，上限檢測開關(guān)閉合，切斷電磁閥。 PLC采用OMRON的CPM2A-60CDR。工藝要求如圖5-33所示。 輸入、輸出點(diǎn)分配如下：上限檢測開關(guān)0.00；下限檢測開關(guān)0.01平； 電磁閥 10.00 圖5-33 水箱液位控制示意圖第五節(jié)第五節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器61 控制接線如圖5-34所示，圖5-35為液位控制梯形圖。 當(dāng)?shù)陀谝何幌孪迺r(shí)，下限開關(guān)與上限開關(guān)均斷開，0.00與0.01常閉觸點(diǎn)閉合，使輸出繼電器10.00導(dǎo)通，注水電磁閥打開；一旦超過下限液位，雖然0.01觸點(diǎn)斷開，但由于10.00觸點(diǎn)的自鎖作用，仍保