第一章可編程控制器的基本知識(shí)--電氣控制與組太設(shè)計(jì)ppt課件

1、PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).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(hào)必然要求加工消費(fèi)線改動(dòng)。正是從汽車制造業(yè)開場了對(duì)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(xiàng)招標(biāo)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(shí)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(hù)方便，最好是插件式；可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；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(dòng)電磁閥等；在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變卦；用戶程序存貯器容量至少能擴(kuò)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(tái)可編程控制器，并勝利地運(yùn)用在GM公司的消費(fèi)線上。這一時(shí)期它主要用于順序控制，只能進(jìn)展邏輯運(yùn)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(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛開展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及消費(fèi)過程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)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(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫。. 1985年1月國際電工委員會(huì)的定義： “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)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，并經(jīng)過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或消費(fèi)過程。可編程序控制器及其有關(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)展的原那么設(shè)計(jì)。.PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比 可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小。在需求大量

4、中間繼電器、時(shí)間繼電器及計(jì)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(duì)程序修正方便。繼電器線路要想改動(dòng)控制功能，必需變卦硬接線，靈敏性差。 具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可附加高性能模塊對(duì)模擬量進(jìn)展處置，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制功能。 .PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比 PLC承繼了繼電器系統(tǒng)的根本格式和習(xí)慣，對(duì)于有繼電器系統(tǒng)方面知識(shí)和閱歷的人來說，尤其是現(xiàn)場的技術(shù)人員，學(xué)習(xí)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(fèi)，各廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制機(jī)是由通用計(jì)算機(jī)推行運(yùn)用開展起來的，普通由微機(jī)廠、芯片及板卡制造廠開發(fā)消費(fèi)。它在硬件構(gòu)造方面的突出優(yōu)點(diǎn)是總線規(guī)范化程度高，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)。 P

5、LC的運(yùn)轉(zhuǎn)方式與工業(yè)控制機(jī)不同，微機(jī)的許多軟件不能直接運(yùn)用。工業(yè)控制機(jī)可運(yùn)用通用微機(jī)的各種編程言語，對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢。但它要求運(yùn)用者具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。 .PLC和工業(yè)控制機(jī)都是專為工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的。 都具有很高的可靠性。PLC普通具有模塊構(gòu)造，可以針對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)展組合和擴(kuò)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(wù)形狀及編制程序中的語法錯(cuò)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(yùn)算和操作。 將處置結(jié)果送至輸出端。 呼應(yīng)各種外部設(shè)備的任務(wù)懇

6、求。 .PLC各部分的作用存儲(chǔ)器 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)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(chǔ)器ROM或PROM中，用戶不能更改。用戶存儲(chǔ)器：包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及任務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。這類存儲(chǔ)器普通由低功耗的CMOS-RAM構(gòu)成，其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。留意： PLC產(chǎn)品手冊中給出的“存儲(chǔ)器類型和“程序容量是針對(duì)用戶程序存儲(chǔ)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(dòng)開關(guān)、編碼器等現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處置的數(shù)字信號(hào)。 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(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需求的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)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(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)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(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載。晶閘管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負(fù)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(chǔ)器、輸人輸出接口等內(nèi)部電路任務(wù)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(dú)立的電壓供內(nèi)部電路運(yùn)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(jìn)展系統(tǒng)設(shè)置、內(nèi)存監(jiān)控等功能?？梢粰C(jī)多用，具有運(yùn)用方便、價(jià)錢低廉的特點(diǎn)。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(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，利用公用工具軟件NPSTGR、FPSOFT、FPWINGR對(duì)PLC進(jìn)展編程和監(jiān)控。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)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(kuò)展接口 假設(shè)主機(jī)單元的IO點(diǎn)數(shù)不能滿足需求時(shí)，可經(jīng)過此接口用扁平電纜線將IO擴(kuò)展單元與主機(jī)相連，以添加IO點(diǎn)數(shù)。PLC

9、的最大擴(kuò)展才干主要受CPU尋址才干和主機(jī)驅(qū)動(dòng)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(wù)原理 微機(jī)：等待命令的任務(wù)方式 PLC：循環(huán)掃描的任務(wù)方式 CPU從第一條指令開場按指令步序號(hào)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(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。. 一個(gè)掃描周期主要分為三個(gè)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(gè)掃描周期輸入刷新 PLC的掃描任務(wù)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(wù)原理 由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進(jìn)展的，所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱為IO刷新階段。實(shí)踐上，除了執(zhí)行程序和IO刷新外，PLC還要進(jìn)展各種錯(cuò)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(jìn)展。 掃描周期的長短主要取決于程序的長短。 由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)展一次I0刷新，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后景象。這對(duì)于普通的開關(guān)量控制系統(tǒng)不但不會(huì)呵斥影響，反而可以加強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾才干。但對(duì)于控制時(shí)間要求較嚴(yán)厲、呼應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需求精心編制程序，必要時(shí)采用一些特殊功能，以減少因掃描周期呵斥的呼應(yīng)滯后。.PLC的主要技術(shù)目的輸

11、入輸出點(diǎn)數(shù)I/O點(diǎn)數(shù)內(nèi)存容量 留意： “內(nèi)存容量實(shí)踐是指用戶程序容量，不包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)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(jí)模塊 主控模塊可實(shí)現(xiàn)根本控制功能，高級(jí)模塊可實(shí)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(diǎn)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(diǎn)。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(yùn)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(yùn)用，不能按位運(yùn)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(jī)中檔機(jī) 高檔機(jī) 分 類I0點(diǎn)數(shù)程序容量超小型機(jī)64點(diǎn)以內(nèi)2561000字節(jié)小型機(jī)6425613.6K字節(jié)中型機(jī)25620483.613K字節(jié)大型機(jī)2048以上13K字節(jié)以上 3. 按IO點(diǎn)數(shù)和程序容量分類.PLC的主要功能條件控制功能定時(shí)計(jì)數(shù)控制功能 數(shù)據(jù)處置功能 步進(jìn)控制功能 AD與DA轉(zhuǎn)換功能 運(yùn)動(dòng)控制功

13、能 過程控制功能 擴(kuò)展功能 遠(yuǎn)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(diǎn)、運(yùn)用場所和開展趨勢PLC的主要特點(diǎn)可靠性高、抗干擾才干強(qiáng)。主要有以下幾個(gè)方面： 隔離(采用光電耦合器 )濾波 對(duì)PLC的內(nèi)部電源采取了屏蔽、穩(wěn)壓、維護(hù)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(jìn)展系統(tǒng)形狀、用戶程序、任務(wù)環(huán)境和缺點(diǎn)檢測。對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)械觸點(diǎn)。采用循環(huán)掃描的任務(wù)方式，也提高了抗干擾才干。 .可實(shí)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(yùn)動(dòng)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(yùn)用方便、柔性好體積小、分量輕、功耗低.PLC的運(yùn)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(jī)床、自動(dòng)電梯、裝配消費(fèi)線、電鍍流水線、運(yùn)輸和檢測等的控制。 運(yùn)動(dòng)控制 ：可用于精細(xì)金屬切削機(jī)床、機(jī)械手、機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)消費(fèi)過程中的溫度、壓力、流量、速度等延續(xù)變化的模擬量進(jìn)展閉環(huán)調(diào)理控制。數(shù)據(jù)處置 多級(jí)控制 ：利用PLC的網(wǎng)絡(luò)通訊功能模塊及遠(yuǎn)程IO控制模塊實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)的鏈接，以完成較大規(guī)模的復(fù)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(gè)方向開展；功能不斷加強(qiáng)，各種運(yùn)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(jī)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(jì)和消費(fèi)至今尚無國際一致規(guī)范，不同廠家所用言語和符號(hào)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(gè)實(shí)踐電路而只是一個(gè)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(diǎn) ： 常