第一章可編程控制器的基本知識--電氣控制與組太設(shè)計ppt課件

1、PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計.可編程序控制器問世于1969年。是美國汽車制造工業(yè)猛烈競爭的結(jié)果。更新汽車型號必然要求加工消費線改動。正是從汽車制造業(yè)開場了對傳統(tǒng)繼電器控制的挑戰(zhàn)。1968年美國General Motors公司，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項招標目的。這就是著名的GM 10條。第一章 可編程控制器的根本知識第一節(jié) 可編程控制器的產(chǎn)生和開展一、可編程控制器的產(chǎn)生.編程簡單，可在現(xiàn)場修正程序；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；維護方便，最好是插件式；可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機；在本錢上可與繼電器控制柜競爭；輸入可以是交流115V；輸出為交流11

2、5V、2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥等；在擴展時，原系統(tǒng)只需很小變卦；用戶程序存貯器容量至少能擴展到4K。GM10條是可編程序控制器出現(xiàn)的直接緣由：.可編程控制器的開展及定義 1969年，美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器，并勝利地運用在GM公司的消費線上。這一時期它主要用于順序控制，只能進展邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC(Programmable Logic Controller)。 70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛開展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及消費過程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制安裝，故稱為可編程控制器，簡稱PC(

3、Programmable Controller)。但由于PC容易和個人計算機 (Personal Computer)相混淆，故人們?nèi)粤晳T地用PLC作為可編程控制器的縮寫。. 1985年1月國際電工委員會的定義： “可編程序控制器是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下運用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并經(jīng)過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或消費過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴展的原那么設(shè)計。.PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比 可靠性高、邏輯功能強、體積小。在需求大量

4、中間繼電器、時間繼電器及計數(shù)繼電器的場所，PLC 無需添加硬設(shè)備。 隨著要求的變卦PLC對程序修正方便。繼電器線路要想改動控制功能，必需變卦硬接線，靈敏性差。 具有網(wǎng)絡通訊功能，可附加高性能模塊對模擬量進展處置，實現(xiàn)各種復雜控制功能。 .PLC與工業(yè)控制計算機相比 PLC承繼了繼電器系統(tǒng)的根本格式和習慣，對于有繼電器系統(tǒng)方面知識和閱歷的人來說，尤其是現(xiàn)場的技術(shù)人員，學習起來非常方便。 PLC普通是由電氣控制器的制造廠家研制消費，各廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制機是由通用計算機推行運用開展起來的，普通由微機廠、芯片及板卡制造廠開發(fā)消費。它在硬件構(gòu)造方面的突出優(yōu)點是總線規(guī)范化程度高，產(chǎn)品兼容性強。 P

5、LC的運轉(zhuǎn)方式與工業(yè)控制機不同，微機的許多軟件不能直接運用。工業(yè)控制機可運用通用微機的各種編程言語，對要求快速、實時性強、模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但它要求運用者具有一定的計算機專業(yè)知識。 .PLC和工業(yè)控制機都是專為工業(yè)現(xiàn)場運用環(huán)境而設(shè)計的。 都具有很高的可靠性。PLC普通具有模塊構(gòu)造，可以針對不同的對象進展組合和擴展。 . 第二節(jié) 可編程控制器的根本構(gòu)造PLC的系統(tǒng)構(gòu)造.PLC各部分的作用 CPU診斷PLC電源、內(nèi)部電路的任務形狀及編制程序中的語法錯誤。采集現(xiàn)場的形狀或數(shù)據(jù)，并送人PLC的存放器中。逐條讀取指令，完成各種運算和操作。 將處置結(jié)果送至輸出端。 呼應各種外部設(shè)備的任務懇

6、求。 .PLC各部分的作用存儲器 系統(tǒng)程序存儲器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲器ROM或PROM中，用戶不能更改。用戶存儲器：包括用戶程序存儲區(qū)及任務數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這類存儲器普通由低功耗的CMOS-RAM構(gòu)成，其中的存儲內(nèi)容可讀出并更改。留意： PLC產(chǎn)品手冊中給出的“存儲器類型和“程序容量是針對用戶程序存儲器而言的。.PLC各部分的作用輸入輸出接口電路輸入接口電路：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所能接受和處置的數(shù)字信號。 PLC的輸入接口電路直流輸入型 .PLC各部分的作用輸出接口電路：采用光

7、電耦合電路，將CPU處置過的信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需求的強電信號輸出，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： 繼電器輸出型繼電器輸出型：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。.b 晶閘管輸出型c 晶體管輸出型NPN集電極開路d 晶體管輸出型PNP集電極開路晶體管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負載。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。.電源 PLC的電源是指將外部輸入的交流電處置后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲器、輸人輸出接口等內(nèi)部電路任務需求的直流電源電路或電源模塊。許多PLC的直流電源

8、采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨立的電壓供內(nèi)部電路運用，而且還可為輸入設(shè)備提供規(guī)范電源。 .手持編程器 手持編程器采用助記符言語編程，具有編輯、檢索、修正程序、進展系統(tǒng)設(shè)置、內(nèi)存監(jiān)控等功能?？梢粰C多用，具有運用方便、價錢低廉的特點。缺陷：不夠直觀 可經(jīng)過PLC的RS232外設(shè)通訊口(或RS422口配以適配器)與計算機聯(lián)機，利用公用工具軟件NPSTGR、FPSOFT、FPWINGR對PLC進展編程和監(jiān)控。利用計算機進展編程和監(jiān)控比手持編程工具更加直觀和方便。.輸入輸出I0擴展接口 假設(shè)主機單元的IO點數(shù)不能滿足需求時，可經(jīng)過此接口用扁平電纜線將IO擴展單元與主機相連，以添加IO點數(shù)。PLC

9、的最大擴展才干主要受CPU尋址才干和主機驅(qū)動才干的限制。 . 第三節(jié) 可編程控制器的原理及 技術(shù)性能PLC的根本任務原理 微機：等待命令的任務方式 PLC：循環(huán)掃描的任務方式 CPU從第一條指令開場按指令步序號作周期性的循環(huán)掃描，假設(shè)無跳轉(zhuǎn)指令,那么從第一條指令開場逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到終了符后又前往第一條指令，周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。. 一個掃描周期主要分為三個階段： 輸入刷新階段 程序執(zhí)行階段 輸出刷新階段 輸入刷新 程序執(zhí)行輸出刷新一個掃描周期輸入刷新 PLC的掃描任務過程用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用

10、戶輸入設(shè)備寫讀讀.PLC的根本任務原理 由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進展的，所以亦將這兩個階段統(tǒng)稱為IO刷新階段。實踐上，除了執(zhí)行程序和IO刷新外，PLC還要進展各種錯誤檢測(自診斷功能)并與編程工具通訊，這些操作統(tǒng)稱為“監(jiān)視效力。普通在程序執(zhí)行后進展。 掃描周期的長短主要取決于程序的長短。 由于每一個掃描周期只進展一次I0刷新，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后景象。這對于普通的開關(guān)量控制系統(tǒng)不但不會呵斥影響，反而可以加強系統(tǒng)的抗干擾才干。但對于控制時間要求較嚴厲、呼應速度要求較快的系統(tǒng)，就需求精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減少因掃描周期呵斥的呼應滯后。.PLC的主要技術(shù)目的輸

11、入輸出點數(shù)I/O點數(shù)內(nèi)存容量 留意： “內(nèi)存容量實踐是指用戶程序容量，不包括系統(tǒng)程序存儲器的容量。 掃描速度 (單位：msk或s/步。 )指令條數(shù) 內(nèi)部繼電器和存放器數(shù)目 編程言語及編程手段 高級模塊 主控模塊可實現(xiàn)根本控制功能，高級模塊可實現(xiàn)一些特殊的專門功能。如AD和DA轉(zhuǎn)換模塊等 。 .PLC的內(nèi)存分配及IO點數(shù)I0繼電器區(qū)： I0區(qū)的存放器可直接與PLC外部的輸入、輸出端子傳送信息，具有“繼電器的功能，有本人的“線圈和“觸點。故常稱為“I0繼電器區(qū)。內(nèi)部通用繼電器區(qū)：只能在PLC內(nèi)部運用，其作用與中間繼電器類似，在程序控制中可存放中間變量。 數(shù)據(jù)存放器區(qū) ：只能按字運用，不能按位運用。

12、普通只用來存放各種數(shù)據(jù)。 特殊繼電器、存放器區(qū) ：被系統(tǒng)內(nèi)部占用，專門用于某些特殊目的，普通不能由用戶恣意占用。 系統(tǒng)存放器區(qū)：用來存放各種重要信息和參數(shù)。經(jīng)過用戶程序，不能讀取和修正系統(tǒng)存放器的內(nèi)容。 . 第四節(jié) PLC的分類及功能PLC的分類按構(gòu)造方式分類整體式模塊式 按功能分類低檔機中檔機 高檔機 分 類I0點數(shù)程序容量超小型機64點以內(nèi)2561000字節(jié)小型機6425613.6K字節(jié)中型機25620483.613K字節(jié)大型機2048以上13K字節(jié)以上 3. 按IO點數(shù)和程序容量分類.PLC的主要功能條件控制功能定時計數(shù)控制功能 數(shù)據(jù)處置功能 步進控制功能 AD與DA轉(zhuǎn)換功能 運動控制功

13、能 過程控制功能 擴展功能 遠程I0功能 通訊聯(lián)網(wǎng)功能 監(jiān)控功能 . 第五節(jié) PLC的特點、運用場所和開展趨勢PLC的主要特點可靠性高、抗干擾才干強。主要有以下幾個方面： 隔離(采用光電耦合器 )濾波 對PLC的內(nèi)部電源采取了屏蔽、穩(wěn)壓、維護等措施。 設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、Watchdog等電路。 利用系統(tǒng)軟件定期進展系統(tǒng)形狀、用戶程序、任務環(huán)境和缺點檢測。對用戶程序及動態(tài)任務數(shù)據(jù)進展電池備份。 采用密封、防塵、抗振的外殼封裝構(gòu)造。 以集成電路為根本元件，內(nèi)部處置過程不依賴于機械觸點。采用循環(huán)掃描的任務方式，也提高了抗干擾才干。 .可實現(xiàn)三電一體化 將電控(邏輯控制)、電儀(過程控制)和

14、電結(jié)(運動控制)集于一體，可以方便、靈敏地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。 編程簡單、運用方便、柔性好體積小、分量輕、功耗低.PLC的運用場所邏輯控制 ：可取代傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)和順序控制器。如各種機床、自動電梯、裝配消費線、電鍍流水線、運輸和檢測等的控制。 運動控制 ：可用于精細金屬切削機床、機械手、機器人等設(shè)備的控制。 過程控制 ：經(jīng)過配用AD、DA轉(zhuǎn)換模塊及智能PID模塊實現(xiàn)對消費過程中的溫度、壓力、流量、速度等延續(xù)變化的模擬量進展閉環(huán)調(diào)理控制。數(shù)據(jù)處置 多級控制 ：利用PLC的網(wǎng)絡通訊功能模塊及遠程IO控制模塊實現(xiàn)多臺PLC之間、PLC與上位計算機的鏈接，以完成較大規(guī)模的復雜控制。 .

15、可編程控制器的開展趨勢在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上向大、小兩個方向開展；功能不斷加強，各種運用模塊不斷推出 ；產(chǎn)品更加規(guī)范化、規(guī)范化 。. 第六節(jié) PLC的幾種編程言語 不采用微機的編程言語，采用梯形圖言語、指令助記符言語、控制系統(tǒng)流程圖言語、布爾代數(shù)言語等。其中梯形圖、指令助記符言語最為常用。 PLC的設(shè)計和消費至今尚無國際一致規(guī)范，不同廠家所用言語和符號也不盡一樣。但它們的梯形圖言語的根本構(gòu)造和功能是大同小異的。 .梯形圖言語 梯形圖是在原繼電器接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖根底上演化而來的一種圖形言語。它是目前用得最多的PLC編程言語。 留意：梯形圖表示的并不是一個實踐電路而只是一個控制程序，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