可編程控制器簡介

1、可編程控制器簡介PLCPLC的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理PLCPLC應用及發(fā)展應用及發(fā)展PLCPLC的的分類分類及性能指標及性能指標程序設(shè)計基礎(chǔ)程序設(shè)計基礎(chǔ)PLCPLC的產(chǎn)生的產(chǎn)生電器的定義電器的定義常用低壓電器常用低壓電器電器是根據(jù)外界信號（機械力、電動力和其它物理量）自動或手動接通和斷電器是根據(jù)外界信號（機械力、電動力和其它物理量）自動或手動接通和斷開電路開電路, ,實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)用實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)用的元件或設(shè)備。的元件或設(shè)備。（1 1）電磁機構(gòu)）電磁機構(gòu)鐵鐵心心銜銜鐵鐵線線圈圈觸頭的結(jié)構(gòu)形式觸頭的結(jié)構(gòu)形

2、式橋式觸頭橋式觸頭指形觸頭指形觸頭（2 2）觸頭系統(tǒng)）觸頭系統(tǒng) 繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通或斷開控繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通或斷開控制電路，實現(xiàn)自動控制和保護的電器。其輸入量可以是電壓、制電路，實現(xiàn)自動控制和保護的電器。其輸入量可以是電壓、電流等電氣量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電氣電流等電氣量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電氣量。量。繼電器繼電器(2)(2)、種類：、種類：1 1）電流繼電器）電流繼電器2 2）電壓繼電器）電壓繼電器3 3）中間繼電器）中間繼電器4 4）時間繼電器）時間繼電器5 5）熱繼電器）熱繼電器6 6）速度繼電器）速度繼電器繼電

3、器控制系統(tǒng)通常是針對某一固定的動作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計，他的控制功能也局限于邏輯控制、定時、計數(shù)等一些簡單的控制，一旦動作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須重新進行設(shè)計、布線、裝配和調(diào)。PLC在PLC誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，起著不可替代的作用。隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴大，繼電器控制系統(tǒng)已越來越難以適應現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號不斷更新的需求，并能在競爭激烈的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來取代繼電器控制裝置 PLC產(chǎn)生背景PLC的產(chǎn)生可編程控制器是什么可編程控制器是什么可編程邏輯控制器（

4、Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 1985年，國際電工委員會 1.使用靈活、通用性強 2.可靠性高、抗干擾能力強 3.接口簡單、維護方便 4.體積小、功耗小、性價比高 5.編程簡單、容易掌握 6.設(shè)計、施工、調(diào)試周期短 PLC的特點的特點1.使用靈活、通用性強 2.可靠性高、抗干擾能力強 3.接口簡單、維護方便 1.使用靈活、通用性強 2.可靠性高、抗干擾能力強 PLC應用的應用范圍1.開關(guān)邏

5、輯控制3.運動控制4.數(shù)據(jù)處理5.通訊及聯(lián)網(wǎng)2.工業(yè)過程控制目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應用領(lǐng)域不斷擴大。從應用類型看，PLC的應用大致可歸納為以下幾個方面： 六、六、PLCPLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較與繼電器控制系統(tǒng)比較 n繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的功能。只能完成既定的功能。nPLC控制只要改變程序并改動少量的接控制只要改變程序并改動少量的接線端子，就可適應生產(chǎn)工藝的改變

6、。線端子，就可適應生產(chǎn)工藝的改變。n從適應性、可靠性及設(shè)計、安裝、維護從適應性、可靠性及設(shè)計、安裝、維護等各方面進行比較。傳統(tǒng)的繼電器控制等各方面進行比較。傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被大多數(shù)將被PLC所取代。所取代。 與工業(yè)計算機比較與工業(yè)計算機比較n工業(yè)控制機控制要求開發(fā)人員具有較高工業(yè)控制機控制要求開發(fā)人員具有較高的計算機專業(yè)知識和微機軟件編程的能的計算機專業(yè)知識和微機軟件編程的能力。力。nPLC采用了采用面向控制過程、面向問采用了采用面向控制過程、面向問題的題的“自然語言自然語言”進行編程，使不熟悉進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用計算機的人也能很快掌握使用 ，便于推，便于推廣應

7、用。廣應用。nPLC是專為工業(yè)現(xiàn)場應用而設(shè)計的，具是專為工業(yè)現(xiàn)場應用而設(shè)計的，具有更高的可靠性。有更高的可靠性。n在模型復雜、計算量大且較難、實時性在模型復雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機則更能要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機則更能發(fā)揮其專長。發(fā)揮其專長?？删幊讨髁鳟a(chǎn)品可編程主流產(chǎn)品三菱三菱PLC外形圖外形圖FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先進的系列。具有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點，為工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力 X3G系列PLC傳承經(jīng)典，突破創(chuàng)新，完善了產(chǎn)品的擴展性專業(yè)為客戶提供更具個性化的系統(tǒng)解決方案， Q系列三菱機公司推出的大

8、型PLC其性能水平居世界領(lǐng)先地位，可以適合各種中等復雜機械、自動生產(chǎn)線的控制場合。S7-200系列系列PLC1994年4月，S7系列誕生，一致的模塊化設(shè)計促進了低性能定制產(chǎn)品的創(chuàng)造和可擴展性的解決方案。來自西門子的S7 - 200微型PLC可以被當作獨立的微型PLC解決方案或與其他控制器相結(jié)合使用。S7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLC這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算，還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成大規(guī)模的控制任務。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用

9、。 中高檔機PLC基本結(jié)構(gòu)可編程控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同（1）電源（2）中央處理器單元（3）存儲器（4）輸入輸出接口電路（6）通信模塊（5）功能模塊PLC的電源為PLC電路提供工作電源，在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是PLC的最基本保障。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。 電源 系統(tǒng)程序存儲器是存放系統(tǒng)軟件的存儲器；用戶程序存儲器是存放PLC用戶程序應用;數(shù)據(jù)存儲器用來存儲PLC程序執(zhí)行時的中間狀態(tài)與信息，它相當于PC的內(nèi)存 存儲器 輸入/輸出接口電路 輸入

10、接口：采用光電耦合電路，將限位開關(guān)、手動開關(guān)、編碼器等現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號PLC的輸入接口電路（直流輸入型）輸出接口：采用光電耦合電路，將CPU處理過的信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動接觸器、電磁閥等外部設(shè)備的通斷電。有三種類型：（1）繼電器輸出型：為有觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負載或交流負載回路。（2）晶閘管輸出型： 為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負載（2）中央處理器單元中央處理器單元(CPU)是PLC的控制中樞，它按照PLC程序賦予的功能接受并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲器、I/O

11、及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷出用戶程序的語法錯誤。工作原理輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新一個掃描周期小型plc0.5ms/k 大型0.2ms/k循環(huán)掃描PLC的CPU從第一條指令開始按指令步序號作周期性的循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。（5）功能模塊模擬量輸入模塊模擬量輸出模塊溫度輸入/控制模塊高速計數(shù)器模塊可編程凸輪控制器模塊不規(guī)則園凸輪4.通信接口通信接口的主要作用是實現(xiàn)PLC與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換（通信）。通信接口的形式多樣，最基本的有USB,RS-232,RS-422/

12、RS-485等的標準串行接口?？梢酝ㄟ^多芯電纜，雙絞線，同軸電纜，光纜等進行連接。PLC的分類PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大致分類 按I/O點容量分類小型128以下中型256 1024大型1024以上按結(jié)構(gòu)分類整體式標準板式PLC性能指標輸入輸出點數(shù)掃描速度存儲容量指令系統(tǒng)內(nèi)部存儲器擴展功能選型方法 一、輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算 /O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入

13、輸出點數(shù)進行圓整。 二、存儲器容量的估算 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量 三、控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 (四)編程功能 (六)處理速度 (五)診斷功能 小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K 主要品牌：美國AB，ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺達，富士，施耐德，光洋，永宏等等。 31 PLC編

14、程語言的介紹順序功能圖（SFC）梯形圖語言(LD)功能塊圖(FBD)指令表(IL)結(jié)構(gòu)文本(ST)其中梯形圖、指令助記符語言最為常用。 PLC的設(shè)計和生產(chǎn)至今尚無國際統(tǒng)一標準，不同廠家所用語言和符號也不盡相同。但它們的梯形圖語言的基本結(jié)構(gòu)和功能是大同小異的。西門子PLC的使用S7-200是德國西門子公司生產(chǎn)的小型PLC系列，主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種CPU基本單元。其外部結(jié)構(gòu)大體相同，如圖所示。梯形圖是在原繼電器接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言。它是目前用得最多的PLC編程語言。 注意：梯形圖表示的并不是一個實際電路而只是一個控制程

15、序，其間的連線表示的是它們之間的邏輯關(guān)系，即所謂“軟接線”。 常開觸點 ： 常閉觸點： 線圈：基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1位元件I：輸入繼電器，接收外部觸點和電子開關(guān)輸入給PLC的開關(guān)量信號。Q：輸出繼電器，用于從PLC輸出開關(guān)量信號，去控制外部負載。M（輔助繼電器）和S（狀態(tài)繼電器）：PLC內(nèi)部的運算標志。用二進制數(shù)1和0來表示位元件的兩種狀態(tài)。X0Y01. 定時器定時器的類型有3種：接通延時定時器（TON）、斷開延時定時器（TOF）和有記憶接通延時定時器（TONR），其指令格式見表1.6。表1.6 定時器指令格式項 目接 通 延 時斷 開 延 時有記憶接通延時梯形圖指令表TON T，PTTOF T，PT

16、TONR T，PTS7-200系列PLC有256個定時器，地址編號為T0T255，對應不同的定時器指令，其分類見表1.7。表1.7 定時器指令與定時器分類定時器指令分辨率（ms）計時范圍（s）定 時 器 號TONR1132.767T0、T64101327.67T1T4、T65T6810013 276.7T5T31、T69T95TONTOF1132.767T32、T96101327.67T33T36、T97T10010013 276.7T37T63、T101T255置位/復位指令置位指令S、復位指令R的梯形圖符號、邏輯功能等指令屬性見表1.4。表1.4 S、R指令置位指令與復位指令的使用說明如下：（1）bit表示位元件，N表示常數(shù)，N的范圍為1255。（2）被S指令置位的元件只能用R指令才能復位。（3）R指令也可以對定時器和計數(shù)器的當前值清0。指 令 名 稱梯 形 圖指 令 表邏 輯 功 能操 作 數(shù)置位指令S bit，N從bit開始的N個元件置1并保持Q、M、SM、T、C、V、S、L復位指令R bit，N從bit開始的N個元件清0并保持KM1常開觸點閉合