建筑電氣控制技術(shù)(第二版)_第7章

1、Page: 1/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）第七章 可編程序控制器的基礎(chǔ)知識(shí)Page: 2/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 可編程序控制器的優(yōu)點(diǎn)與可編程序控制器的優(yōu)點(diǎn)與這個(gè)這個(gè)“可可”字有關(guān)。字有關(guān)。從軟件來講，它的程序可編，從軟件來講，它的程序可編，也不難編也不難編; 從硬件上講，它的配置可變，從硬件上講，它的配置可變，也易變。也易變。 Page: 3/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）PLC的簡(jiǎn)史 在P

2、LC問世前，繼電接觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位，這種控制系統(tǒng)是采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)控制邏輯。如果生產(chǎn)任務(wù)或工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，改變硬件結(jié)構(gòu)，這樣造成時(shí)間和資金的浪費(fèi)。Page: 4/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 另外，大型控制系統(tǒng)用繼電接觸器控制，使用的繼電器數(shù)量多，控制系統(tǒng)的體積大，耗電多，且繼電器觸點(diǎn)多為機(jī)械觸點(diǎn)，工作頻率較低，在頻繁動(dòng)作情況下壽命較短，造成系統(tǒng)故障，系統(tǒng)的可靠性差。Page: 5/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 為了解決這一問

3、題，在1968年，美國最大汽車公司（GM公司）為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新，以求在激烈競(jìng)爭(zhēng)的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢(shì)，提出要求用一種新型的控制裝置取代繼電接觸器控制裝置，并且對(duì)于未來的新型控制裝置作出了具體設(shè)想：Page: 6/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 把計(jì)算機(jī)的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電接觸器控制的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡(jiǎn)單，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。Page: 7/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制

4、技術(shù) （第2 版）（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，采用插件式結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電接觸器控制裝置；（4）體積小于繼電接觸器控制裝置；（5）可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)；為此，特定以下10項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求：Page: 8/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）（6）用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4KB；（7）輸入可以使交流115V；（8）輸出為交流115V，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等；（9）通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便；（10）成本上可以與繼電接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)。Page: 9/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普

5、通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)GE公司招標(biāo)的技術(shù)要求，于1969年研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在GE公司汽車自動(dòng)裝配線上使用，獲得成功。其后，日本、德國等相繼引入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來。Page: 10/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）一、一、PLCPLC的名稱定義的名稱定義 可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC。 可編程序控制器（Programmable Controller）簡(jiǎn)稱PC。PC

6、又成為個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱 為了加以區(qū)別，現(xiàn)在又把可編程序控制器簡(jiǎn)稱為PLC。 Page: 11/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的或模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)”。 IEC于1985年1月對(duì)可編程序控

7、制器作了如下定義： Page: 12/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 定義強(qiáng)調(diào)了可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，但它也是一種計(jì)算機(jī)。它是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作，它還具有“數(shù)字量或模擬量的輸入輸出控制”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。Page: 13/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 定義強(qiáng)調(diào)了可編程控制器直接應(yīng)用于

8、工業(yè)環(huán)境，它須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。Page: 14/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的數(shù)字式運(yùn)算操作系統(tǒng)PLC Page: 15/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）Page: 16/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）二、組成與分類：二、組成與分類：中央處理器接收并存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)診斷電源，內(nèi)部電路各種錯(cuò)誤完成運(yùn)算Page:

9、 17/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM可擦除只讀存儲(chǔ)器EPRAM電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPRAM輸入/輸出模塊電源編程器Page: 18/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 可編程序控制器發(fā)展到今天，已有多種形式和類型，且其功能也不盡相同。（一）按容量和功能劃分，大致可以分為小型、中型、和大型三類機(jī)型。Page: 19/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）1小型機(jī) 小型PLC的功

10、能一般以開關(guān)量控制為主（有些小型機(jī)可帶少量的模擬量I/O模塊），它們的輸入輸出點(diǎn)數(shù)較適合接觸器，繼電器控制的場(chǎng)合，還能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等執(zhí)行元件。 這類PLC的特點(diǎn)是價(jià)格低廉、體積小巧、較適合于控制單臺(tái)設(shè)備。Page: 20/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）2中型機(jī) 中型PLC一般都具有開關(guān)量和模擬量的兩種控制功能，除了具有小型機(jī)的一般功能外，還具有較強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算功能。為能將溫度、壓力、流量等模擬量與數(shù)字量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一般都有8位或12位的A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊。中型機(jī)適合于溫度、壓力、流量等的控制和較復(fù)雜的開關(guān)量控制以及要求連續(xù)生產(chǎn)過

11、程控制的場(chǎng)合。Page: 21/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）3大型機(jī) 大型PLC的功能已具備某些工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的功能，它不僅具有計(jì)算，控制和調(diào)節(jié)的功能，還具有網(wǎng)絡(luò)連接和通訊的功能。 大型PLC機(jī)適用于設(shè)備自動(dòng)化控制，過程自動(dòng)化控制和生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)。Page: 22/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）（二）按硬件結(jié)構(gòu)形狀劃分 按照可編程序控制器的硬件結(jié)構(gòu)形狀來劃分，一般可以分為整體式，機(jī)架模塊式和疊裝式三類結(jié)構(gòu)。Page: 23/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通

12、高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）三、PLC應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展方向1邏輯控制2模擬量控制3數(shù)字控制4集散控制5機(jī)電一體化6通信控制網(wǎng)絡(luò)化 Page: 24/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）四、工作原理 PLC 可以視為特殊的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC 工作特點(diǎn)：Page: 25/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）PLC 工作過程輸入采集：方式工作，將信號(hào)寄存程序執(zhí)行：運(yùn)算，處理數(shù)據(jù)，結(jié)果 寫入寄存器輸出刷新：轉(zhuǎn)寄存器數(shù)據(jù) 至寄存器Page: 26/52第7章

13、可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）圖圖7-10 用戶程序執(zhí)用戶程序執(zhí)行過程示意圖行過程示意圖 Page: 27/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）五、 PLC編程語言圖中的繼電器是圖中流過的電流是圖中的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，觸點(diǎn)在編程時(shí)可特點(diǎn)：Page: 28/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）Page: 29/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）1梯形圖按自上而下，從

14、左到右的順序進(jìn)行排列。以一個(gè)繼電器線圈為一個(gè)控制邏輯行（即為一階梯層）。每一條邏輯行都起始于左母線，終止于繼電器線圈，右母線通?？梢允÷圆划?。Page: 30/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 2梯形圖中母線的意義類似于繼電器線路中的電源線，但它不產(chǎn)生實(shí)際的物理電流，而只是假想在梯形圖中有“電流”流動(dòng)，我們稱之為“概念電流”。概念電流在梯形圖中只能作從左向右的單向流動(dòng)，改變層次也只能先上后下。 Page: 31/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 3梯形圖由若干“梯層”組成

15、。每個(gè)梯層由若干條并聯(lián)支路組成。每條支路又有若干個(gè)編程符號(hào)串聯(lián)組成。支路或符號(hào)的最大串聯(lián)、并聯(lián)數(shù)都是有一定限制的，具體PLC產(chǎn)品有不同規(guī)定。Page: 32/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 4梯形圖中的繼電器線圈不是繼電控制電路中的物理繼電器，而是與內(nèi)存映像區(qū)中的某一位相對(duì)應(yīng)的，因此稱之為“軟繼電器”。如果梯形圖中某繼電器的線圈“通電”或觸點(diǎn)“閉合”，則映像區(qū)中對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器的狀態(tài)為高電平“1”；反之，則為低電平“0”。 Page: 33/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）

16、梯形圖中的繼電器又分為輸出繼電器和內(nèi)部繼電器。輸出繼電器所對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)器中的信號(hào)狀態(tài)（“1”或“0”），可以通過I/O接口去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。內(nèi)部繼電器包括輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等，它們所對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)器中信號(hào)狀態(tài)（“1”或“0”），只可在編程中供梯形圖內(nèi)部使用，不能用作輸出控制。 Page: 34/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 5輸入繼電器僅供PLC接受外部的輸入信號(hào)，而不能用內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)或輸入信號(hào)。所以，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，不會(huì)出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。梯形圖中輸入繼電器的觸點(diǎn)閉合表示信號(hào)輸入

17、。Page: 35/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 6在梯形圖程序中，繼電器線圈一般情況下只能出現(xiàn)一次。而繼電器觸點(diǎn)在編程時(shí)則可無限次引用，且既可以是常開觸點(diǎn)，也可以是常閉觸點(diǎn)。Page: 36/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 7PLC運(yùn)行時(shí)是按照梯形圖符號(hào)排列順序自上而下，從左向右執(zhí)行程序的，即PLC是按照掃描方式順序執(zhí)行梯形圖程序的。因此不會(huì)出現(xiàn)幾條并列支路同時(shí)動(dòng)作的情況，使得梯形圖設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。 Page: 37/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育

18、智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）六、PLC的基本性能指標(biāo)1存儲(chǔ)器容量 存儲(chǔ)器容量指的是存放用戶程序的RAM容量，通常用字（每個(gè)字為16位二進(jìn)制數(shù)）或K字節(jié)來表示，這里的1K=1024個(gè)字。Page: 38/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）2掃描速度 掃描速度是以PLC執(zhí)行1K字節(jié)的用戶指令所需時(shí)間來衡量，常以ms/K為表示單位。Page: 39/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）3輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù) I/O的點(diǎn)數(shù)是指PLC最大輸入輸出點(diǎn)的總和。Page:

19、 40/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版） 4內(nèi)部繼電器（內(nèi)存區(qū)域）及其類型 PLC的內(nèi)部繼電器是專供用戶程序使用，不同的繼電器有一個(gè)指定的內(nèi)存區(qū)域，并各自擔(dān)負(fù)著不同的功能。內(nèi)部繼電器不直接對(duì)外接負(fù)載進(jìn)行控制，它僅供用戶程序內(nèi)部調(diào)用，具有“軟”繼電器的特征。常用的內(nèi)部繼電器有內(nèi)部輔助繼電器，暫存繼電器，保持繼電器，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，內(nèi)部專用繼電器等。 PLC的內(nèi)部繼電器種類和數(shù)量越多，表明其功能越強(qiáng)。Page: 41/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）特點(diǎn)：與計(jì)算機(jī)匯編語言類似的

20、表達(dá)式Page: 42/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）5編程語言（編程指令） 不同的PLC機(jī)型使用廠家各自開發(fā)研制的編程語言，互不兼容，但對(duì)應(yīng)功能的指令都具有可移植性。PLC的編程語言一般都具備用梯形圖語言和助記符指令編程的能力。 編程指令又分成基本指令和功能指令兩大類，基本指令各種PLC共有，而功能指令的條數(shù)越多表明PLC的軟件功能越強(qiáng)。 Page: 43/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）6可擴(kuò)展性 PLC的擴(kuò)展性可分為控制點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和控制區(qū)域的擴(kuò)展，也是衡量PLC性

21、能的一個(gè)重要指標(biāo)?？刂泣c(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展控制區(qū)域的擴(kuò)展Page: 44/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）七、 PLC硬件選擇方法使用場(chǎng)合、控制對(duì)象、 工作環(huán)境、性價(jià)比輸入/輸出點(diǎn)數(shù)估算開關(guān)輸入點(diǎn)：DI開關(guān)輸出點(diǎn)：DO模擬輸入點(diǎn)：AI模擬輸出點(diǎn)：AOPage: 45/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）存儲(chǔ)器容量估算與用戶內(nèi)存容量相匹配運(yùn)算功能邏輯運(yùn)算定時(shí)運(yùn)算計(jì)數(shù)運(yùn)算四則運(yùn)算根據(jù)系統(tǒng)的要求選擇Page: 46/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術(shù) （第2 版）處理速度不同點(diǎn)數(shù)不同機(jī)型內(nèi)存容量根據(jù)系統(tǒng)的要求選擇平板型：小規(guī)模，無擴(kuò)展，價(jià)格低廉塊狀型：小規(guī)模，適中擴(kuò)展，價(jià)格低廉輸入/輸出模塊插件型：專供擴(kuò)展模塊， 適合中大規(guī)模系統(tǒng)Page: 47/52第7章 可編程序控制器基礎(chǔ)知識(shí) 普通高等教育