plc第1章概述

1、教材：羅克韋爾教材：羅克韋爾PLCPLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)主編：鄭阿奇主編：鄭阿奇出版：電子工業(yè)出版社出版：電子工業(yè)出版社時(shí)間：時(shí)間：20132013年年1 1月月PLCPLC原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用參考：參考：Controllogix5000Controllogix5000系統(tǒng)實(shí)用手系統(tǒng)實(shí)用手冊(cè)冊(cè)主編：鄧?yán)钪骶帲亨嚴(yán)畛霭妫簷C(jī)械工業(yè)出版社出版：機(jī)械工業(yè)出版社時(shí)間：時(shí)間：20082008年年2 2月月課程學(xué)時(shí)：課程學(xué)時(shí)：3636理論課時(shí)：理論課時(shí)：2424實(shí)驗(yàn)課時(shí)：實(shí)驗(yàn)課時(shí)：1212平時(shí)成績(jī)：平時(shí)成績(jī)：10%10%實(shí)驗(yàn)成績(jī)：實(shí)驗(yàn)成績(jī)：30%30%期末成績(jī)：期末成績(jī)：60%60%PLCPLC原理及應(yīng)用原

2、理及應(yīng)用1.1 PLC1.1 PLC主要功能和特點(diǎn)主要功能和特點(diǎn)1.2 PLC1.2 PLC的工作原理的工作原理1.3 1.3 羅克韋爾（羅克韋爾（RockwellRockwell）PLCPLC1.1.1 PLC1.1.1 PLC主要功能主要功能PLC作為一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，必須具有以下功能：（1）邏輯控制功能。（2）信號(hào)采集功能。（3）輸出控制功能。（4）數(shù)據(jù)處理功能。（5）定時(shí)/計(jì)數(shù)功能。（6）遠(yuǎn)程I/O功能。（7）人機(jī)界面功能（HMI）。（8）故障自診斷功能。（9）通信聯(lián)網(wǎng)功能。（10）實(shí)時(shí)通信和冗余互備功能?，F(xiàn)代工業(yè)的三大支柱： PLC 機(jī)器人 CAD/CAM 1

3、1可靠性高可靠性高PLC用軟件代替繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，接線可以減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下，大大減少了觸點(diǎn)接觸不良的可能性。2 2抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)I/O設(shè)計(jì)具有完善的通道保護(hù)和多種形式的濾波電路，以抑制高頻干擾，削弱各模塊之間的干擾影響。3 3編程簡(jiǎn)單、系統(tǒng)設(shè)計(jì)修改調(diào)試方便編程簡(jiǎn)單、系統(tǒng)設(shè)計(jì)修改調(diào)試方便現(xiàn)在使用最多的PLC編程語(yǔ)言是梯形圖，它符合大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣，語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易用。4 4模塊化結(jié)構(gòu)、通用性強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)單、維修方便模塊化結(jié)構(gòu)、通用性強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)單、維修方便PLC產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，用戶可根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇，無(wú)

4、須用戶自己再進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。1.2.1 PLC1.2.1 PLC基本組成基本組成1 CPU1 CPU模塊模塊1 1）CPUCPUCPU主要包含運(yùn)算器、控制器、寄存器，它是PLC的核心部分。PLC的CPU芯片其實(shí)就是微處理器或單片機(jī)。只是它是專用于PLC的，并且大部分是生產(chǎn)廠家為實(shí)現(xiàn)PLC產(chǎn)品最佳性能而自行研制開發(fā)的。2 2）存儲(chǔ)器）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器按照存儲(chǔ)方式可以分為隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。PLC內(nèi)部所使用的存儲(chǔ)器，按其用途一般可以分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。3 3I/OI/O部件（模塊）部件（模塊）輸入電路中一般設(shè)有RC濾波電路、穩(wěn)壓電路等，以

5、防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。而且與內(nèi)部計(jì)算機(jī)電路通過光耦元件隔離，如圖1-1所示。輸出模塊用來(lái)輸出各種控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部信號(hào)到外部信號(hào)的轉(zhuǎn)換。數(shù)字量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、指示燈、數(shù)字顯示器等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來(lái)控制變頻器、調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行裝置。4 4電源電源PLC使用交流220V電源（AC220V）或直流24V電源（DC24V）。PLC內(nèi)部電源主要是向其內(nèi)部的TTL集成電路與運(yùn)算放大器等部件提供工作電源，將外部輸入轉(zhuǎn)換為DC5V、DC12V、DC15V、DC24V等不同電壓。PLC基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示。1 1工作過程工作過程PLC采用不斷循環(huán)

6、的順序掃描工作方式，每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。PLC的工作過程如圖1-3所示。輸入掃描執(zhí)行程序輸出掃描2 2PLCPLC掃描工作方式的優(yōu)點(diǎn)掃描工作方式的優(yōu)點(diǎn)（1）在執(zhí)行程序時(shí)，讀寫的是輸入/輸出映像寄存器的值，而不是直接對(duì)實(shí)際的I/O點(diǎn)進(jìn)行操作。（2）整個(gè)程序執(zhí)行階段各輸入繼電器的狀態(tài)是固定的，程序執(zhí)行后再用輸出映像寄存器的值更新所有的輸出點(diǎn)，使得系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。（3）用戶程序讀寫I/O映像寄存器比直接讀寫I/O點(diǎn)要快得多，這樣可以提高用戶程序的運(yùn)行速度。（4）掃描工作方式具有較好的抗干擾能力，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，輸入處理僅占用極少部分時(shí)間。3 3過程映像過程映像在每個(gè)掃描周期，

7、CPU檢查輸入和輸出的狀態(tài)。有特定的存儲(chǔ)器區(qū)保存模塊的二進(jìn)制數(shù)據(jù)：過程映像輸入表和過程映像輸出表。在用戶程序檢查輸入（例如：AI 2.0）時(shí)，使用過程映像輸入表的最后狀態(tài)，這樣就保證在一個(gè)掃描周期內(nèi)使用相同的信號(hào)狀態(tài)，如圖1-4所示。4 4PLCPLC中斷處理中斷處理PLC采用中斷工作方式來(lái)應(yīng)對(duì)緊急任務(wù)。一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU在每一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)都要詢問有無(wú)中斷申請(qǐng)。而PLC對(duì)中斷的響應(yīng)則是在相關(guān)程序塊結(jié)束后查詢有無(wú)中斷申請(qǐng)，如果有中斷申請(qǐng)，則轉(zhuǎn)入執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。5 5PLCPLC集中處理方式集中處理方式PLC在工作過程中，對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行過程、輸出控制采取集中批處理方式。這樣不僅

8、避免了繼電器、接觸器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問題，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了工作穩(wěn)定性。6 6PLCPLC時(shí)間滯后現(xiàn)象時(shí)間滯后現(xiàn)象PLC掃描工作方式?jīng)Q定了其信號(hào)檢測(cè)存在滯后為了減少PLC的響應(yīng)延遲時(shí)間，可以采用如下措施：（1）選用掃描速度快的PLC；（2）選用延遲時(shí)間短的輸入/輸出模塊；（3）可以使用立即輸入指令和立即輸出指令，或者使用輸入中斷功能。1.3.1 PLC1.3.1 PLC的分類的分類1 1按組成結(jié)構(gòu)形式分類按組成結(jié)構(gòu)形式分類（1）整體式PLC整體式PLC是將電源、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、安裝方便的特點(diǎn)。（2）模塊式

9、PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分分別做成若干個(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）及各種功能模塊。（3）混合式PLC將整體式的緊湊、體積小、安裝方便和模塊式的搭配靈活、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，便構(gòu)成了混合式PLC。2 2按按I/OI/O點(diǎn)數(shù)分類點(diǎn)數(shù)分類（1）小型PLC小型PLC一般I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，單CPU，8位或16位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量為4KB以下，適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制。（2）中型PLC中型PLC一般I/O點(diǎn)數(shù)為2562048點(diǎn)，雙CPU，用戶存儲(chǔ)器容量為28KB。（3）大型PLC大型PLC一般I/O點(diǎn)數(shù)大于2048點(diǎn)，多CPU，16

10、位或32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量為816KB。1 1工作速度工作速度工作速度是指CPU執(zhí)行指令的速度及對(duì)急需處理的輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。一般按每條邏輯指令的執(zhí)行時(shí)間計(jì)算，S/指令2 2輸入輸入/ /輸出點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)表示PLC組成控制系統(tǒng)時(shí)的最大規(guī)模，代表PLC的控制能力。3 3內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量PLC內(nèi)部所使用的存儲(chǔ)器，按其用途一般可分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。4 4指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)PLC有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用PLC的重要方面。5 5支持軟件支持軟件（1）系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是指控制PLC系統(tǒng)自身運(yùn)行的控制程序，它是不向用戶開放的。（2）應(yīng)用程序應(yīng)用程序是指PLC用戶根據(jù)各種控制要求和控制條件而編寫的用戶控制程序。6 6可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)MTBFMTBFPLC是專為在工業(yè)