建筑電氣控制技術(第二版)_第7章

1、Page: 1/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）第七章 可編程序控制器的基礎知識Page: 2/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 可編程序控制器的優(yōu)點與可編程序控制器的優(yōu)點與這個這個“可可”字有關。字有關。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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）PLC的簡史 在P

2、LC問世前，繼電接觸器控制在工業(yè)控制領域中占主導地位，這種控制系統(tǒng)是采用固定接線的硬件實現(xiàn)控制邏輯。如果生產(chǎn)任務或工藝發(fā)生變化，就必須重新設計，改變硬件結構，這樣造成時間和資金的浪費。Page: 4/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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，且繼電器觸點多為機械觸點，工作頻率較低，在頻繁動作情況下壽命較短，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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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）為了適應汽車型號不斷翻新，以求在激烈競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，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，并且對于未來的新型控制裝置作出了具體設想：Page: 6/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電接觸器控制的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡單，使得不熟悉計算機的人員也能很快掌握它的使用技術。Page: 7/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制

4、技術 （第2 版）（1）編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；（2）硬件維護方便，采用插件式結構；（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)直接送入計算機；為此，特定以下10項公開招標的技術要求：Page: 8/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）（6）用戶程序存儲器容量至少可以擴展到4KB；（7）輸入可以使交流115V；（8）輸出為交流115V，能直接驅動電磁閥、交流接觸器等；（9）通用性強，擴展方便；（10）成本上可以與繼電接觸器控制系統(tǒng)競爭。Page: 9/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普

5、通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)GE公司招標的技術要求，于1969年研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GE公司汽車自動裝配線上使用，獲得成功。其后，日本、德國等相繼引入這項新技術，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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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）簡稱PLC。 可編程序控制器（Programmable Controller）簡稱PC。PC

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

7、制器作了如下定義： Page: 12/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 定義強調了可編程控制器是“數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)”，但它也是一種計算機。它是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的工業(yè)計算機。這種工業(yè)計算機采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術操作，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“擴充”。Page: 13/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 定義強調了可編程控制器直接應用于

8、工業(yè)環(huán)境，它須具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應能力和應用范圍。這也是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。Page: 14/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 為工業(yè)環(huán)境設計的數(shù)字式運算操作系統(tǒng)PLC Page: 15/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）Page: 16/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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)部電路各種錯誤完成運算Page:

9、 17/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）存儲器只讀存儲器ROM隨機存儲器RAM可擦除只讀存儲器EPRAM電可擦除只讀存儲器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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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、和大型三類機型。Page: 19/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）1小型機 小型PLC的功

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

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

12、高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）三、PLC應用領域及發(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機電一體化6通信控制網(wǎng)絡化 Page: 24/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）四、工作原理 PLC 可以視為特殊的工業(yè)控制計算機， PLC 工作特點：Page: 25/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）PLC 工作過程輸入采集：方式工作，將信號寄存程序執(zhí)行：運算，處理數(shù)據(jù)，結果 寫入寄存器輸出刷新：轉寄存器數(shù)據(jù) 至寄存器Page: 26/52第7章

13、可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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，觸點在編程時可特點：Page: 28/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）Page: 29/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）1梯形圖按自上而下，從

14、左到右的順序進行排列。以一個繼電器線圈為一個控制邏輯行（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÷圆划嫛age: 30/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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)生實際的物理電流，而只是假想在梯形圖中有“電流”流動，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，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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 3梯形圖由若干“梯層”組成

15、。每個梯層由若干條并聯(lián)支路組成。每條支路又有若干個編程符號串聯(lián)組成。支路或符號的最大串聯(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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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)中的某一位相對應的，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“閉合”，則映像區(qū)中對應存儲器的狀態(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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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。輸出繼電器所對應的映像存儲器中的信號狀態(tài)（“1”或“0”），可以通過I/O接口去驅動外部負載。內(nèi)部繼電器包括輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、寄存器等，它們所對應的映像存儲器中信號狀態(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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 5輸入繼電器僅供PLC接受外部的輸入信號，而不能用內(nèi)部其它繼電器的觸點來驅動或輸入信號。所以，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，不會出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。梯形圖中輸入繼電器的觸點閉合表示信號輸入

17、。Page: 35/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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。而繼電器觸點在編程時則可無限次引用，且既可以是常開觸點，也可以是常閉觸點。Page: 36/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版） 7PLC運行時是按照梯形圖符號排列順序自上而下，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。因此不會出現(xiàn)幾條并列支路同時動作的情況，使得梯形圖設計大為簡化。 Page: 37/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育

18、智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）六、PLC的基本性能指標1存儲器容量 存儲器容量指的是存放用戶程序的RAM容量，通常用字（每個字為16位二進制數(shù)）或K字節(jié)來表示，這里的1K=1024個字。Page: 38/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）3輸入/輸出（I/O）點數(shù) I/O的點數(shù)是指PLC最大輸入輸出點的總和。Page:

19、 40/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （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指定的內(nèi)存區(qū)域，并各自擔負著不同的功能。內(nèi)部繼電器不直接對外接負載進行控制，它僅供用戶程序內(nèi)部調用，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/計數(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。Page: 41/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）特點：與計算機匯編語言類似的

20、表達式Page: 42/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）5編程語言（編程指令） 不同的PLC機型使用廠家各自開發(fā)研制的編程語言，互不兼容，但對應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。 Page: 43/52第7章 可編程序控制器基礎知識 普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術 （第2 版）6可擴展性 PLC的擴展性可分為控制點數(shù)的擴展和控制區(qū)域的擴展，也是衡量PLC性

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