可編程控制器(PLC)原理及應(yīng)用方案課件

1、可編程控制器(PLC)原理及應(yīng)用方案可編程控制器(PLC)原理及應(yīng)用方案二、PLC的品牌產(chǎn)品三 菱： FX1S、FX1N、FX2N、Q、A系列日 立： E、EC、EM、EMII、H、EH-150、MICRO-EH系列東 芝： EX20 EX40系列富 士： NB、NJ、NS、SPB系列松 下： FP0、FP1、FP2、FP2SH、FP3、FPM、FPC、FP5、 FP10、FP10S、 FP10SH系列歐姆龍： CPM1A、CPM2A、C200H、CQM1、CQM1A、 CJ系列二、PLC的品牌產(chǎn)品三 菱： FX1S、FX1NSIEMENS： SIMATIC S7-200 S7-300 S7-

2、400系列施 耐 德： Twido系列通 用： GE-I系列德洲儀器：TI100系列LG： K10、K30、K60、K80、K100、K120、K120S（E）、 K200、K300、K1000系列 二、PLC的品牌產(chǎn)品SIEMENS： SIMATIC S7-200 S7-30三、主要功能 1.邏輯控制 可編程序控制器具有邏輯運(yùn)算功能，它設(shè)置有“與”、“或“、“非”等邏輯運(yùn)算指令，能夠描述繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。因此它可以代替繼電器進(jìn)行組合邏輯和順序邏輯控制。 2. 定時控制 可編程序控制器具有定時控制功能。它為用戶提供若干個定時器并設(shè)置了定時指令。定時時間可由用戶在

3、編程時設(shè)定，并能在運(yùn)行中被讀出與修改，定時時間的最小單位也可在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，因此，使用靈活，操作方便。三、主要功能 1.邏輯控制 2 3.計數(shù)控制 可編程序控制器具有計數(shù)控制功能。它為用戶提供若干個計數(shù)器并設(shè)置了記數(shù)指令。計數(shù)值可由用戶在編程時設(shè)定，并能在運(yùn)行中被讀出與修改，有些可編程序控制器還設(shè)置了加計數(shù)、減計數(shù)兩種不同的記數(shù)方式。 4. A/D、D/A轉(zhuǎn)換 大多數(shù)可編程序控制器還具有摸/數(shù)（A/D）和數(shù)/摸（D/A）轉(zhuǎn)換功能，能完成對模擬量的檢測與控制。三、主要功能 3.計數(shù)控制 4. A/D、 5.定位控制 有些可編程序控制器具有步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)控制功能，能組成開環(huán)系統(tǒng)或閉

4、環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)位置控制。 6.通信與聯(lián)網(wǎng) 有些可編程序控制器具有聯(lián)網(wǎng)和通信功能，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺可編程序控制器之間還可以進(jìn)行同位鏈接，還可以與計算機(jī)進(jìn)行上位鏈接。由一臺計算機(jī)和多臺可編程序控制器可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。三、主要功能 5.定位控制 6.通信與聯(lián)網(wǎng) 7.數(shù)據(jù)處理功能 大多數(shù)可編程序控制器都具有數(shù)據(jù)處理功能，能進(jìn)行數(shù)據(jù)并行傳送、比較運(yùn)算；BCD碼的加、減、乘、除等運(yùn)算；還能進(jìn)行字的按位“與”、“或”、“異或”、求反、邏輯移位、算術(shù)移位、數(shù)據(jù)檢索、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換等操作。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程序控制器的功能還在不斷拓寬

5、和增強(qiáng)。三、主要功能BCD碼: 用4位二進(jìn)制數(shù)來表示1位十進(jìn)制數(shù)中的09這10個數(shù)碼，簡稱BCD碼，即BCD代碼。Binary-Coded Decimal，簡稱BCD，稱BCD碼或二-十進(jìn)制代碼，亦稱二進(jìn)碼十進(jìn)數(shù)。是一種二進(jìn)制的數(shù)字編碼形式，用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制代碼。 7.數(shù)據(jù)處理功能 隨著科學(xué)四、主要特點(diǎn) 1. 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適用于惡劣工作環(huán)境 2. 編程簡單易學(xué) 3. 應(yīng)用靈活方便 4. 通用性強(qiáng) 5. 具有完善的監(jiān)視和診斷功能 6. 體積小、重量輕、功耗小、安裝維護(hù)方便、性價比高四、主要特點(diǎn) 1. 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適用于惡劣工作環(huán) 1）各種機(jī)械行業(yè)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備、自動線的

6、自動化控制； 2）順序控制、過程控制、位置控制、生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理、結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)； 3）數(shù)字量、模擬量的數(shù)據(jù)采集；五、應(yīng)用范圍 1）各種機(jī)械行業(yè)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備、自動線的自動化控一、 PLC的基本結(jié)構(gòu)三菱PC基本單元外形CPU存儲器通用串口擴(kuò)展接口電 源外部設(shè)備（編程器等）擴(kuò)展單元、特殊功能單元等輸入狀態(tài)寄存器輸出狀態(tài)寄存器輸入接口輸出接口現(xiàn)場輸入信號現(xiàn)場輸出信號PLC基本結(jié)構(gòu)框圖2 可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理一、 PLC的基本結(jié)構(gòu)三菱PC基本單元外形CPU存儲器通用串 2. 存儲器系統(tǒng)程序存儲區(qū)：存放系統(tǒng)軟件，固化在ROM或EPROM等只讀存儲器中。用戶程序存儲區(qū)：存放用戶程序變量（數(shù)據(jù)

7、）存儲區(qū)：存放內(nèi)部變量或數(shù)據(jù)通常采用低功耗的CMOS-RAM存儲器加備用電池，可讀寫 1. 中央處理單元CPU 計算和控制中心。它的性能（位數(shù)和主頻）決定了PLC的運(yùn)算速度和信息處理量的大小。 2. 存儲器系統(tǒng)程序存儲區(qū)：存放系統(tǒng)軟件， 3.輸入/輸出接口： 是CPU連接工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。CPU：標(biāo)準(zhǔn)電平弱電數(shù)字量外部設(shè)備：開關(guān)量、模擬量不同電壓等級的交流、直流量高速、低速信號遠(yuǎn)程、本地信號輸入/輸出接口PC廠家為用戶提供各種類型的I/O接口電路。 3.輸入/輸出接口：CPU：外部設(shè)備：輸入直流開關(guān)量輸入接口電路光耦的作用:電氣隔離，抗干擾電平轉(zhuǎn)換開關(guān)量輸入接口：將工業(yè)現(xiàn)場的開關(guān)量信號轉(zhuǎn)變成

8、CPU能接受的標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平。(圖)直流開關(guān)量輸入接口交流開關(guān)量輸入接口內(nèi)部直流電源發(fā)光二極管光電耦合器直流開關(guān)量輸入接口電路光耦的作用:電氣隔離，抗干擾電平轉(zhuǎn)換開輸出方式開關(guān)量輸出接口：通過該接口實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的驅(qū)動控制繼電器輸出晶體管輸出晶閘管輸出繼電器輸出：輸出接口由繼電器構(gòu)成。晶體管輸出：輸出接口由晶體管構(gòu)成。晶閘管輸出：輸出接口由晶閘管構(gòu)成。適于大功率、低速、交、直流負(fù)載適合于小功率、高速、直流負(fù)載適合于大功率、高速、交流負(fù)載請問PLC輸出24V是否直接驅(qū)動接觸器，接觸器是不是直流接觸器？補(bǔ)充：PLC控制的接觸器控制220V的電路。要不要中間還要有什么轉(zhuǎn)換電路。 PLC有多種輸出控制，

9、常見的是晶閘管，小型繼電器，理論上是可以直接控制接觸器的，但是萬一你的接觸器質(zhì)量不好，是要燒壞PLC的，所以中間還是加套中間繼電器控制，加保險絲 輸出開關(guān)量輸出接口：通過該接口實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的驅(qū)動控制繼電器(圖)繼電器輸出型接口電路負(fù)載電源由外部提供繼電器輸出接口電路(圖)繼電器輸出型接口電路負(fù)載電源由外部提供繼電器輸出接口電PLC通過PhotoMOS繼電器驅(qū)動電磁閥、接觸器效果好使用PhotoMOS繼電器驅(qū)動電磁閥、電磁開關(guān)、直流電機(jī)、接觸器等高速1KHz無機(jī)械磨損無噪音無輻射污染5VTTL電平信號驅(qū)動直流5-48V3-20A電流24VPLC電平信號驅(qū)動直流5-48V3-20A電流信號源可以

10、是PLC,TTL,DCS,DSP,MCUPLC通過PhotoMOS繼電器驅(qū)動電磁閥、接觸器效 6. 編程器：是PLC的主要外設(shè)。用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試、檢查和監(jiān)視。 便攜式：本身不帶CPU，只能聯(lián)機(jī)編程。體積小、重量輕、便于生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)試。 CRT智能式：帶有顯示屏的圖形編程器，有CPU，可聯(lián)機(jī)編程也可脫機(jī)編程，可用多種語言編程。 4. 擴(kuò)展接口：是用于擴(kuò)展I/O單元或特殊功能單元。 通用微機(jī)作為編程器：個人電腦，配上廠家提供的編程軟件和通訊線。有效利用資源。 5. 電源：是PLC的供電電源一般為市電（也有24V供電的）。PLC內(nèi)部設(shè)計有電路進(jìn)行穩(wěn)壓和變換。以適應(yīng)內(nèi)部電路的需要。 6.

11、編程器：是PLC的主要外設(shè)。用于用戶程序二、 PLC的基本工作原理PLC的工作方式：循環(huán)掃描工作方式掃描周期：從開始到輸出結(jié)果完成所需的時間。一般為幾毫秒幾十毫秒。(圖)開始自診斷與編程器通信讀入現(xiàn)場信號執(zhí)行用戶程序輸出結(jié)果STOPRUN用戶程序輸入映象寄存器輸出映象寄存器執(zhí)行用戶程序輸出讀入二、 PLC的基本工作原理PLC的工作方式：循環(huán)掃描工作方式PLC的分類按I/O點(diǎn)數(shù)分小型PLC：入出總點(diǎn)數(shù)256中型PLC：入出總點(diǎn)數(shù)2562048大型PLC：入出總點(diǎn)數(shù)2048按結(jié)構(gòu)類型分整體式模塊式（積木式）按功能分低檔機(jī)中檔機(jī)高檔機(jī) 三、 PLC分類、主要技術(shù)指標(biāo)PLC的分類 三、 PLC分類、主

12、要技術(shù)指標(biāo)PLC的主要技術(shù)指標(biāo)入/出點(diǎn)數(shù)掃描速度內(nèi)存容量指令條數(shù)內(nèi)部元件功能模塊編程語言PLC的主要技術(shù)指標(biāo)3 可編程控制器的軟件和用戶環(huán)境一、 PLC的軟件結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)監(jiān)控程序用戶程序 1. 監(jiān)控程序 監(jiān)控程序是可編程控制器產(chǎn)品必須包括的部分，由生產(chǎn)廠家提供。其功能如下：3 可編程控制器的軟件和用戶環(huán)境一、 PLC的軟件結(jié)構(gòu)軟 1）系統(tǒng)管理 運(yùn)行管理：何時輸入、何時輸出、何時運(yùn)算、何時自檢、何時通訊等進(jìn)行時間上的分配管理。 程序空間的管理：生成用戶環(huán)境。 系統(tǒng)自檢程序：系統(tǒng)出錯檢驗(yàn)、用戶程序語法檢驗(yàn)、句法檢驗(yàn)等。 2）用戶指令解釋程序 編輯程序和解釋程序。 3）標(biāo)準(zhǔn)程序和系統(tǒng)調(diào)用 1）系統(tǒng)管

13、理 2）用戶指令解釋程序 2. 用戶程序 用戶在PLC提供的編程環(huán)境下編制的完成控制功能的程序。 1. 用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1）位數(shù)據(jù) 這是一類邏輯量，其值只有“0”或“1”。 2）字?jǐn)?shù)據(jù) 其數(shù)制、字長有很多形式。單字或雙字、十進(jìn)制（K）或十六進(jìn)制(H)等。 3）位和字的混合。二、 用戶環(huán)境 2. 用戶程序 用戶在PLC提供的編程環(huán) 2、 PLC的內(nèi)部等效電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備 2、 PLC的內(nèi)部等效電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸入部分：等效輸入繼電器。邏輯控制部分：由用戶程序?qū)崿F(xiàn)的邏輯關(guān)系。構(gòu)成邏輯電路的元件是等效編程元件。輸出部分：等效輸出繼電器。輸入部分：等效輸入繼電器。 三菱F系列PLC的基本情況 日

14、本三菱的早期產(chǎn)品，小型機(jī)，整體式結(jié)構(gòu)，包括：基本單元，擴(kuò)展單元、特殊單元三種。 3. PLC的元件 用戶可以使用的輸入輸出接口、內(nèi)部存儲單元統(tǒng)稱元件。 三菱F系列PLC的基本情況 3. 編程元件1. 輸入繼電器（X0X7，X10X17，X20X27，） 注意：元件編號采用八進(jìn)制 輸入繼電器線圈由外部信號驅(qū)動，觸點(diǎn)可無限次使用。2. 輸出繼電器（Y0Y7，Y10Y17，Y20Y27 ，） 主要用于將內(nèi)部邏輯結(jié)果傳遞到外部負(fù)載，每一輸出繼電器僅有一常開觸點(diǎn)連到輸出端子供外部負(fù)載用，同時也有軟觸點(diǎn)可無限次使用。 編程元件3.輔助繼電器(M) 編號從 M0開始 十進(jìn)制編碼 通用型和掉電保護(hù)型兩種輔助繼

15、電器僅供內(nèi)部使用4. 定時器（T） 編號從T0開始； 十進(jìn)制編碼 定時器按定時時鐘的不同進(jìn)行分組 延時時間由設(shè)定的K值大小確定定時器做計時功能3.輔助繼電器(M)5. 計數(shù)器(C) 編號從C0開始； 十進(jìn)制編碼 分加計數(shù)、減計數(shù)和雙向計數(shù)器 分掉電保護(hù)和通用型兩種 計數(shù)值由設(shè)定的K值大小確定可對外部事件或內(nèi)部脈沖進(jìn)行計數(shù)?？删幊炭刂破?PLC)原理及應(yīng)用方案4 可編程控制器的編程和基本的邏輯指令一、 PLC的常用編程語言助記符語言：類似于匯編語言，用易于記憶的助記符表達(dá)某種操作梯形圖語言:與傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制線路圖相似，不同的是特定元件和構(gòu)圖規(guī)則LD X400OR X402ANI X401

16、OUT Y430LD X402OUT Y431形象、直觀、易于接受4 可編程控制器的編程和基本的邏輯指令一、 PLC的常用二、 梯形圖程序設(shè)計的規(guī)則和方法梯形圖中的元件： 必須是對應(yīng)PLC中給定編號的編程元件梯形圖符號二、 梯形圖程序設(shè)計的規(guī)則和方法可編程控制器(PLC)原理及應(yīng)用方案母線：假象能電流從左母線流向右母線邏輯行（每一繼電器線圈為一邏輯行）：按自上而下，自左而右的順序畫邏輯行線圈和觸點(diǎn)的使用：線圈：廣義的線圈。線圈右邊必須連右母線，左邊必須有觸點(diǎn)，同一程序中同一元件的線圈使用兩次或以上稱為雙線圈輸出，一般不應(yīng)出現(xiàn)雙線圈輸出。觸點(diǎn)：軟觸點(diǎn)，可以無限次的使用，觸點(diǎn)不能連到右母線。程序有

17、結(jié)尾標(biāo)志母線：假象能電流從左母線流向右母線三、 三菱F系列PLC的指令系統(tǒng)輸入、輸出指令LD：“取”指令 ,用于母線、分支電路開始的常開觸點(diǎn)。LDI： “取反”指令，用于母線、分支電路開始的常閉觸點(diǎn)。OUT：輸出，驅(qū)動Y、M、T、C的線圈，注意：驅(qū)動T或C時，該指令后必須設(shè)常數(shù)K值輸入輸出指令編程示例三、 三菱F系列PLC的指令系統(tǒng)LD X000OUT Y000LDI X001OUT M100OUT T0K 19LD T0OUT Y001LD、LDI地址碼：X、Y、C、T、MOUT地址碼：Y、C、T、MLD X000LD、LDI地址碼：X、Y、C、T、MOUT地邏輯指令與指令A(yù)ND： “與”，

18、串聯(lián)一個常開觸點(diǎn)ANI：“與非”，串聯(lián)一個常閉觸點(diǎn)地址碼：X、Y、M、T、C邏輯指令LD X002AND M102OUT Y035LD Y035ANI X003OUT M102AND T1OUT Y036LD X002或指令OR：”或“，并聯(lián)一個常開觸點(diǎn)ORI：”或非”，并聯(lián)一個常閉觸點(diǎn)地址碼：X、Y、M、T、CLD X014OR X016ORI M102OUT Y035LD Y035AND X015OR M103ANI X017ORI M110OUT M103或指令LD X014空操作指令NOP：不完成任何操作，只是占用一步的時間。程序結(jié)束指令END：用于結(jié)束程序，表示程序終了指令小結(jié)：LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI對觸點(diǎn)操作的指令A(yù)NB、ORB觸點(diǎn)塊連接指令OUT、SET、RST、PLS對線圈操作的指令CJP、EJP、MC、MCR、MPS、MRD、 MPP、NOP、END其它指令空操作指令指令小結(jié)：LD、LDI、AND、ANI、OR、OR2.定時器及計數(shù)器的應(yīng)用1) 定時器用作時間繼電器2.定時器及計數(shù)器的應(yīng)用5 可編程控制器的應(yīng)用一、電動機(jī)常用控制線路舉例1.三相異步電動機(jī)起、?？刂崎_關(guān)量邏輯控制SB1:起動按鈕SB2:停止按鈕圖X400Y430Y430X402X401KH:熱繼電器常開觸點(diǎn)X4025 可編程控制器的應(yīng)用一、