生物工程自動化控制第五章自動控制儀表

1、第五章 自動控制儀表 內(nèi)容提要要概述基本控制制規(guī)律及及其對系系統(tǒng)過渡渡過程的的影響雙位控制制比例控制制積分控制制微分控制制模擬式控控制器基本構(gòu)成成原理及及部件DDZ-型電動控控制器1數(shù)字式控控制器數(shù)字式控控制器的的主要特特點數(shù)字是控控制器的的基本構(gòu)構(gòu)成KMM型可編程程序調(diào)節(jié)節(jié)器可編程序序控制器器概論可編程序序控制器器的基本本組成可編程序序控制器器的編程程語言O(shè)MRONC系列PLC應(yīng)用實例例2第一節(jié)概概論3自動控制制儀表在在自動控控制系統(tǒng)統(tǒng)中的作作用是將將被控變變量的測測量值與與給定值值相比較較，產(chǎn)生生一定的的偏差，控制儀儀表根據(jù)據(jù)該偏差差進行一一定的數(shù)數(shù)學(xué)運算算，并將將運算結(jié)結(jié)果以一一定的信信

2、號形式式送往執(zhí)執(zhí)行器?？刂苾x表表經(jīng)歷三三個發(fā)展展階段基地式控控制儀表表單元組合合式儀表表中的控控制單元元以微處理理器為基基元的控控制裝置置第二節(jié)基基本控控制規(guī)律律及其對對系統(tǒng)過過渡過程程的影響響4控制器的的控制規(guī)規(guī)律是指指控制器器的輸出出信號與與輸入信信號之間間的關(guān)系系。即經(jīng)常是假假定控制制器的輸輸入信號號e是一個階階躍信號號，然后后來研究究控制器器的輸出出信號p隨時間的的變化規(guī)規(guī)律。在研究控控制器的的控制規(guī)規(guī)律時控制器的的基本控控制規(guī)律律位式控制制（其中以以雙位控控制比較較常用）、比例控制制（P）、積分控制制（I）、微分控制制（D）及它們們的組合合形式，如比例積分分控制（PI）、比例微分分控

3、制（PD）和比例積分分微分控控制（PID）。5一、雙位位控制6理想的雙雙位控制制器其輸輸出p與輸入偏偏差額e之間的關(guān)關(guān)系為圖5-1理想雙位位控制特特性圖5-2雙位控制制示例雙位控制制規(guī)律即即：控制制器只有有兩個輸輸出值，執(zhí)行器器也相應(yīng)應(yīng)有開或或關(guān)兩個個極限工工作位置置。雙位位控制又又稱繼電電接觸控控制。實際上的的雙位控控制器由由于結(jié)構(gòu)構(gòu)上的原原因和儀儀表不靈靈敏的存存在，不不能在被被控參數(shù)數(shù)達到給給定值時時立即引引起輸出出變化，只能當(dāng)當(dāng)偏差達達一定數(shù)數(shù)值時控控制器才才發(fā)生變變化。即即實際特特性曲線線有一個個中間區(qū)區(qū)。7將上圖中中的測量量裝置及及繼電器器線路稍稍加改變變，便可可成為一一個具有有中

4、間區(qū)區(qū)的雙位位控制器器，見下下圖。由由于設(shè)置置了中間間區(qū)，當(dāng)當(dāng)偏差在在中間區(qū)區(qū)內(nèi)變化化時，控控制機構(gòu)構(gòu)不會動動作，因因此可以以使控制制機構(gòu)開開關(guān)的頻頻繁程度度大為降降低，延延長了控控制器中中運動部部件的使使用壽命命。圖5-3實際的雙雙位控制制特性圖5-4具有中間間區(qū)的雙雙位控制制過程雙位控制制過程中中一般采采用振幅幅與周期期作為品品質(zhì)指標標,在設(shè)計雙雙位控制制系統(tǒng)時時，一般般希望振振幅小而而周期長長。結(jié)論被控變量量波動的的上、下下限在允允許范圍圍內(nèi)，使使周期長些比較有有利。雙位控制制器結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，容易實實現(xiàn)控制制。適用用于單容容量對象象及對象象特性好好、負荷荷變化較較小、過過程滯后后小、工工藝

5、允許許被控參參數(shù)在一一定范圍圍內(nèi)波動動和要求求不高的的場合。8二、比例例控制9在雙位控控制系統(tǒng)統(tǒng)中，被被控變量量不可避避免地會會產(chǎn)生持持續(xù)的等幅振蕩蕩過程，為了避避免這種種情況，應(yīng)該使使控制閥閥的開度度與被控控變量的的偏差成成比例，根據(jù)偏偏差的大大小，控控制閥可可以處于于不同的的位置，這樣就就有可能能獲得與與對象負負荷相適適應(yīng)的操操縱變量量，從而而使被控控變量趨趨于穩(wěn)定定，達到到平衡狀狀態(tài)。圖5-5簡單的比比例控制制系統(tǒng)示示意圖如左圖，根據(jù)相相似三角角形原理理對于具有有比例控控制的控控制器比例控制制的放大大倍數(shù)KP是一個重重要的系系數(shù)，它決定了了比例控控制作用用的強弱弱。（5-4）1011比例

6、度是指控制制器輸入入的變化化相對值值與相應(yīng)應(yīng)的輸出出變化相相對值之之比的百百分數(shù)。圖5-6比例度示示意圖（5-5）12舉例DDZ-型比例作作用控制制，溫度度刻度范范圍為400800，控制器器輸出工工作范圍圍是010mA。當(dāng)指示示指針從從600移到700，此時控控制器相相應(yīng)的輸輸出從4mA變?yōu)?mA，其比例例度的值值為說明對于這臺臺控制器器，溫度度變化全全量程的的50（相當(dāng)當(dāng)于200），控制制器的輸輸出就能能從最小小變?yōu)樽钭畲螅谠诖藚^(qū)間間內(nèi)，e和p是成比例例的。13將式（5-4）的關(guān)系代代入式（5-5），經(jīng)整理理后可得得比例度與放大倍倍數(shù)KP成反比?？刂破鞯牡谋壤榷仍叫?，它它的放大大倍數(shù)KP

7、就越大，它將偏偏差（控控制器輸輸入）放放大的能能力越強強，反之之亦然。結(jié)論Kp越大,比例控制制越強.但工業(yè)生生產(chǎn)上所所用比例例控制器器常采用用比例度度代替比比例放大大倍數(shù)，表示比比例調(diào)節(jié)節(jié)作用的的強弱。比例度的的物理意意義是：要使控控制器輸輸出變化化全量程程時，其其輸入偏偏差變化化量占滿滿量程的的百分數(shù)數(shù)，即為為比例度度。比例度與與比例放放大倍數(shù)數(shù)互為倒倒數(shù)。所所以，控控制器的的比例度度越小，其放大大倍數(shù)越越大，比比例控制制作用也也就越強強，而比比例度越越大，則則比倍放放大倍數(shù)數(shù)越小，比例控控制作用用越弱。比例控制制系統(tǒng)的的控制結(jié)結(jié)果會產(chǎn)產(chǎn)生余差差，這是是比例控控制器的的固有控控制特性性所決定

8、定的。余余差的產(chǎn)產(chǎn)生也可可以從比比例控制制的特性性來說明明。為了減少少余差，可以增增大比例例放大倍倍數(shù)，也也就是減減小了比比例度。但這會會使系統(tǒng)統(tǒng)的穩(wěn)定定性變差差。一般般地，適適當(dāng)?shù)卦鲈龃蟊壤糯笙迪禂?shù)，即即減小比比例度，使比例例控制作作用增強強。此時時，最大大的偏差差減小，余差減減小，工工作頻率率提高，周期縮縮短，系系統(tǒng)的振振蕩加劇劇，穩(wěn)定定性下降降。工業(yè)上常常見系統(tǒng)統(tǒng)的比例例度選取取范圍為為：壓力系統(tǒng)統(tǒng)：30-70%流量系統(tǒng)統(tǒng)：40-100%物位系統(tǒng)統(tǒng)：20-80%溫度系統(tǒng)統(tǒng)：20-60%比例控制制是一種種最基本本的控制制規(guī)律。其特點點是動態(tài)態(tài)反應(yīng)快快，控制制及時，只要有有偏差輸輸入，輸

9、輸出立刻刻產(chǎn)生一一個與輸輸入成比比例的輸輸出變化化信號。其缺點點是控制制結(jié)果有有余差。14左下圖表表示圖5-5的的液位比比例控制制系統(tǒng)的的過渡過過程。圖5-7比例控制制系統(tǒng)過過渡過程程在t=t0時，系統(tǒng)統(tǒng)外加一一個干擾擾作用液位開始始下降作用在控控制閥上上的信號號進水量增增加偏差的變變化曲線線圖5-8比例度對對過渡過過程的影影響優(yōu)點：反應(yīng)快快，控制制及時缺點：存在余余差若對象的的滯后較較小、時時間常數(shù)數(shù)較大以以及放大大倍數(shù)較較小時，控制器器的比例例度可以以選得小小些，以以提高系系統(tǒng)的靈靈敏度，使反應(yīng)應(yīng)快些，從而過過渡過程程曲線的的形狀較較好。反反之，比比例度就就要選大大些以保保證穩(wěn)定定。結(jié)論1

10、5三、積分分控制16當(dāng)對控制制質(zhì)量有有更高要要求時，就需要要在比例例控制的的基礎(chǔ)上上，再加加上能消消除余差差的積分分控制作作用。積分控制作用的輸出變化量p與輸入偏差e的積分成正比，即 圖5-9積分控制制器特性性當(dāng)輸入偏偏差是常常數(shù)A時當(dāng)有偏差差存在時時，輸出出信號將將隨時間間增長（或減小?。．?dāng)偏差為為零時，輸出才才停止變變化而穩(wěn)穩(wěn)定在某某一值上上，因而而用積分分控制器器組成控控制系統(tǒng)統(tǒng)可以達達到無余余差。結(jié)論17把比例與與積分組組合起來來，這樣樣控制既及時，又能消消除余差差。圖5-10比例積分分控制器器特性圖5-11積分時間間對過渡渡過程的的影響比例積分分控制規(guī)規(guī)律可用用下式表表示或若偏差是

11、是幅值為為A的階躍干干擾積分時間間T大小表示示曲線的的斜率和和輸出曲曲線上升升速度快快慢，積積分時間間T是表征積積分控制制作用強強弱的一一個重要要參數(shù)。當(dāng)積分分時間T越小（K越大）時時，直線線上升越越快，積積分控制制作用越越強。反反之，T越大（K越?。?，直線上上升越慢慢，積分分作用越越弱。工業(yè)上常常見控制制系統(tǒng)的的積分時時間范疇疇為：壓力控制制系統(tǒng)T1=0.3-1min流量控制制系統(tǒng)T1=0.3-1min溫度控制制系統(tǒng)T1=3-10min比例積分分控制器器的主要要優(yōu)點是是能消除除余差。但當(dāng)對對象滯后后很大，負荷變變化劇烈烈時，控控制不能能及時，控制時時間較長長。故此此種控制制適合于于控制對對象

12、負荷荷變化不不大，過過程較緩緩慢，慣慣性不大大，容量量滯后小小和工藝藝要求不不允許的的余差的的場所。比例積分分控制器器對于多多數(shù)系統(tǒng)統(tǒng)都可采采用，比例度和和積分時時間兩個參數(shù)數(shù)均可調(diào)調(diào)整。當(dāng)對象滯滯后很大大時，可可能控制制時間較較長、最最大偏差差也較大大；負荷變化化過于劇劇烈時，由于積積分動作作緩慢，使控制制作用不不及時，此時可可增加微微分作用用。18四、微分分控制19在自動控控制時，控制器器具有微微分控制制規(guī)律圖5-12理想微分分控制器器特性優(yōu)點具有超前前控制功功能。缺點它的輸出出不能反反映偏差差的大小小，假如如偏差固固定，即即使數(shù)值值很大，微分作作用也沒沒有輸出出，因而而控制結(jié)結(jié)果不能能消

13、除偏偏差，所所以不能能單獨使使用這種種控制器器，它常常與比例例或比例例積分組組合構(gòu)成成比例微微分或三三作用控控制器。微分時間間TD是表征微微分控制制作用強強弱的一一個重要要參數(shù)。當(dāng)微分分時間TD增大時，微分曲曲線下降降慢，微微分作用用增強；反之，TD減小，微微分曲線線下降快快，微分分作用減減弱，當(dāng)當(dāng)TD=0時，無微微分作用用，比例例微分控控制器變變?yōu)榧儽缺壤刂浦破?。微分作用用總是力力圖阻止止被控變變量的任任何變化化，具有有抑制振振蕩作用用。微分控制制器的優(yōu)優(yōu)點是：超前控控制、抑抑制變化化、穩(wěn)定定系統(tǒng)的的作用，但不能能消除余余差。20比例微分分控制規(guī)規(guī)律圖5-13比例微分分控制器器特性比例積分

14、分控制規(guī)規(guī)律圖5-14微分時間間對過渡渡過程的的影響圖5-15三作用控控制器特特性在PID控制過程程中，比比例作用用自始至至終與偏偏差相對對應(yīng)起調(diào)調(diào)節(jié)作用用；微分分作用在在開始輸輸出變化化量大，具有超超前控制制，抑制制振蕩作作用，后后逐漸消消失；積積分作用用在開始始變化弱弱，到后后來輸出出逐漸增增大而占占主導(dǎo)地地位，具具有滯后后控制，直至消消除余差差為止。PID控制器綜綜合了各各種控制制規(guī)律的的優(yōu)點，取長補補短，只只要合理理選擇、TI、TD三參數(shù)，就能獲獲得較高高的控制制質(zhì)量。第三節(jié)模模擬式式控制器器一、基本本構(gòu)成原原理及部部件21在模擬式式控制器器中，所所傳送的的信號形形式為連續(xù)的模模擬信號

15、號。目前應(yīng)應(yīng)用的模模擬式控控制器主主要是電動控制制器。圖5-16控制器基基本構(gòu)成成1.比較環(huán)節(jié)節(jié)作用將給定信信號與測測量信號號進行比比較，產(chǎn)產(chǎn)生一個個與它們們的偏差差成比例例的偏差差信號。2.放大器是一個穩(wěn)穩(wěn)態(tài)增益益很大的的比例環(huán)環(huán)節(jié)。3.反饋環(huán)節(jié)節(jié)作用通過正、負反饋饋來實現(xiàn)現(xiàn)比例、積分、微分等等控制規(guī)規(guī)律。二、DDZ-型電動控控制器221.DDZ-型儀表的的特點（1）采用國國際電工工委員會會（IEC）推薦的的統(tǒng)一標標準信號號,現(xiàn)場傳輸輸出信號號為4-20mADC，控制室室聯(lián)絡(luò)信信號為1-5VDC，信號電電流與電電壓的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電阻阻為250。優(yōu)點電氣零點點不是從從零開始始，且不不與機械械零點重重

16、合，這這不但利利用了晶晶體管的的線性段段，而且且容易識識別斷電電、斷線線等故障障。只要改變變轉(zhuǎn)換電電阻阻值值，控制制室儀表表便可接接收其他他1:5的電流信信號。因為最小小信號電電流不為為零，為為現(xiàn)場變變送器實實現(xiàn)兩線線制創(chuàng)造造了條件件?，F(xiàn)場場變送器器與控制制室儀表表僅用兩兩根導(dǎo)線線聯(lián)系（圖5-37），既節(jié)節(jié)省了電電纜線和和安裝費費用，還還有利于于安全防防爆。23（2）廣泛采采用集成成電路，可靠性性提高，維修工工作量減減少優(yōu)點由于集成成運算放放大器均均為差分分放大器器，且輸輸入對稱稱性好，漂移小小，儀表表的穩(wěn)定定性得到到提高。由于集成成運算放放大器有有高增益益，因而而開環(huán)放放大倍數(shù)數(shù)很高，這使儀

17、儀表的精精度得到到提高。由于采用用了集成成電路，焊點少少，強度度高，大大大提高高了儀表表的可靠靠性。（3）型儀表統(tǒng)統(tǒng)一由電電源箱供供給24VDC電源，并并有蓄電電池作為為備用電電源。優(yōu)點各單元省省掉了電電源變壓壓器，沒沒有工頻頻電源進進入單元元儀表，既解決決了儀表表發(fā)熱問問題，又又為儀表表的防爆爆提供了了有利條條件。在工頻電電源停電電時備用用電源投投入，整整套儀表表在一定定時間內(nèi)內(nèi)仍可照照常工作作，繼續(xù)續(xù)進行監(jiān)監(jiān)視控制制作用，有利于于安全停停車。2425（4）結(jié)構(gòu)合合理，比比之型有許多多先進之之處。表現(xiàn)在基型控制制器有全全刻度指指示控制制器和偏偏差指示示控制器器兩個品品種，指指示表頭頭為100

18、mm刻度縱形形大表頭頭，指示示醒目，便于監(jiān)監(jiān)視操作作。自動、手手動的切切換以無無平衡、無擾動動的方式式進行，并有硬硬手動和和軟手動動兩種方方式。面面板上設(shè)設(shè)有手動動操作插插孔，可可和便攜攜式手動動操作器器配合使使用。結(jié)構(gòu)形式式適于單單獨安裝裝和高密密度安裝裝。有內(nèi)給定定和外給給定兩種種給定方方式，并并設(shè)有外外給定指指示燈，能與計計算機配配套使用用，可組組成SPC系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)計算機機監(jiān)督控控制，也也可組成成DDC控制的備備用系統(tǒng)統(tǒng)。（5）整套儀儀表可構(gòu)構(gòu)成安全全火花型型防爆系系統(tǒng)。26272.DDZ-型電動控控制器的的組成與與操作圖5-17 DDZ-型控制器器結(jié)構(gòu)方方框圖主要由輸輸入電路路、給定定

19、電路、PID運算電路路、自動動與手動動（包括括硬手動動和軟手手動兩種種）切換換電路、輸出電電路及指指示電路路等組成成。28圖5-18 DTL-3110型調(diào)節(jié)器器正面圖圖1自動-軟手動-硬手動切切換開關(guān)關(guān)；2雙針垂直直指示器器；3內(nèi)給定設(shè)設(shè)定輪；4輸出指示示器；5硬手動操操作桿；6軟手動操操作板鍵鍵；7外給定指指示燈；8閥位指示示器；9輸出記錄錄指示；10位號牌；11輸入檢測測插孔；12手動輸出出插孔第四節(jié)數(shù)數(shù)字式式控制器器29數(shù)字式控控制器與與模擬式式控制器器的異同同點：數(shù)字式控制器模擬式控制器構(gòu)成原理數(shù)字技術(shù)模擬技術(shù)所用器件以微處理機為核心部件以運算放大器等模擬電子器件為基本部件不同點相同點

20、儀表總的的功能和和輸入輸輸出關(guān)系系基本一一致。一、數(shù)字字式控制制器的主主要特點點301.實現(xiàn)了模模擬儀表表與計算算機一體體化。2.具有豐富富的運算算控制功功能。3.使用靈活活方便，通用性性強。4.具有通訊訊功能，便于系系統(tǒng)擴展展。5.可靠性高高，維護護方便。二、數(shù)字字式控制制器的基基本構(gòu)成成311.數(shù)字式控控制器的的硬件電電路圖5-19數(shù)字式控控制器的的硬件電電路32（1）主機電電路主機電路路是數(shù)字字式控制制器的核核心，用用于實現(xiàn)現(xiàn)儀表數(shù)數(shù)據(jù)運算算處理及及各組成成部分之之間的管管理。（2）過程輸輸入通道道過程輸入入通道包包括模擬擬量輸入入通道和和開關(guān)量量輸入通通道，模模擬量輸輸入通道道用于連連

21、接模擬擬量輸入入信號，開關(guān)量量輸入通通道用于于連接開開關(guān)量輸輸入信號號。（3）過程輸輸出通道道過程輸出出通道包包括模擬擬量輸出出通道和和開關(guān)量量輸出通通道，模模擬量輸輸出通道道用于輸輸出模擬擬量信號號，開關(guān)關(guān)量輸出出通道用用于輸出出開關(guān)量量信號。（4）人機機聯(lián)系部部件人機聯(lián)聯(lián)系部件件一般置置于控制制器的正正面和側(cè)側(cè)面。（5）通信接接口電路路通信接口口將欲發(fā)發(fā)送的數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換換成標準準通信格格式的數(shù)數(shù)字信號號，經(jīng)發(fā)發(fā)送電路路送至通通信線路路（數(shù)據(jù)據(jù)通道）上；同同時通過過接收電電路接收收來自通通信線路路的數(shù)字字信號，將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成能能被計算算機接收收的數(shù)據(jù)據(jù)。33342.數(shù)字式控控制器的的軟件（1）系

22、統(tǒng)程程序系統(tǒng)程序序是控制制器軟件件的主體體部分，通常由由監(jiān)控程序序和功能模塊塊兩部分組組成。（2）用戶程程序用戶程序序是用戶戶根據(jù)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的要求求，在系系統(tǒng)程序序中選擇擇所需要要的功能能模塊，并將它它們按一一定的規(guī)規(guī)則連接接起來的的結(jié)果。第五節(jié)可可編程程序控制制器一、概述述381969年美國研研制出了了第一臺臺可編程程序控制制器?？删幊绦蛐蚩刂破髌鞒跗谥髦饕糜谟陧樞蚩乜刂疲Q稱為可編編程邏輯輯控制器器，簡稱稱PLC?？删幊绦蛐蚩刂破髌鞯某霈F(xiàn)現(xiàn)是基于于微計算算機技術(shù)術(shù)，用來來解決工工藝生產(chǎn)產(chǎn)中大量量的開關(guān)關(guān)控制問問題。可編程序序控制器器最大特特點是在在于可編編程序，可通過過改變軟軟件來改改

23、變控制制方式和和邏輯規(guī)規(guī)律，PLC在國內(nèi)已已廣泛應(yīng)應(yīng)用于石石油、化化工、電電力、等等各行各各業(yè)，目目前已廣廣泛應(yīng)用用于連續(xù)續(xù)生產(chǎn)過過程的閉閉環(huán)控制制。38與繼電器器系統(tǒng)相相比：在在于可編編程序，可通過過改變軟軟件來改改變控制制方式與與邏輯規(guī)規(guī)律，同同時功能能豐富、可靠性性強，可可組成集集中分散散系統(tǒng)或或納入局局部網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。與計算機機相比，優(yōu)點是是語言簡簡單、編編程簡便便、面向向用戶、面向現(xiàn)現(xiàn)場、使使用方便便。39PLC產(chǎn)品的分分類方法法1.按容量分分（1）小型PLCIO點總數(shù)一一般為20128點。主要功能能邏輯運算算、定時時計數(shù)、移位處處理等，采用專專用簡易易編程器器。（2）中型PLC其IO點總

24、數(shù)通通常為129512點，內(nèi)存存在K以下，適適合開關(guān)關(guān)量邏輯輯控制和和過程變變量檢測測及連續(xù)續(xù)控制。主要功能能除有小型型PLC的功能外外，還有有算術(shù)運運算、數(shù)數(shù)據(jù)處理理及AD、DA轉(zhuǎn)換、聯(lián)聯(lián)網(wǎng)通信信、遠程程IO等功能，可用于于比較復(fù)復(fù)雜過程程的控制制。40（3）大型PLC其IO點總數(shù)在在513點以上。主要功能能除了具有有中小型型PLC的功能外外，還具具有PLD運算及高高速計數(shù)數(shù)等功能能，用于于機床控控制時，具有增增加刀具具精確定定位、機機床速度度和閥門門控制等等功能，配有CRT顯示及常常規(guī)的計計算機鍵鍵盤，與與工業(yè)控控制計算算機相似似。編程可采采用梯形形圖、功功能表圖圖及高級級語言等等多種方方

25、式。41.按硬件結(jié)結(jié)構(gòu)分（1）整體式PLC它將PLC各組成部部分集裝裝在一個個機殼內(nèi)內(nèi)，輸入入、輸出出接線端端子及電電源進線線分別在在機箱的的上、下下兩側(cè)，并有相相應(yīng)的發(fā)發(fā)光二極極管顯示示輸入輸出狀狀態(tài)。面面板上留留有編程程器的插插座、EPROM存儲器插插座、擴擴展單元元的接口口插座等等。優(yōu)點具有這種種結(jié)構(gòu)的的可編程程序控制制器結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊、體積小小、價格格低。圖5-21 SIMENSSIMATIC S7-200的外形圖圖42（2）模塊式PLC輸入輸輸出點數(shù)數(shù)較多的的大型、中型和和部分小小型PLC采用模塊塊式結(jié)構(gòu)構(gòu)。其優(yōu)優(yōu)點為：圖5-22 SIMENSSIMATIC S7-300的外形圖圖采用積

26、木木搭接的的方式組組成系統(tǒng)統(tǒng)，便于于擴展，其CPU、輸入、輸出等等都是獨獨立的模模塊，有有的PLC的電源包包含在CPU模塊之中中。品種多，硬件配配置靈活活，更換換模塊方方便。（3）疊裝式PLC它吸收了了整體式式和模塊塊式PLC的優(yōu)點，其基本本單元、擴展單單元等高高等寬，它們不不用基板板，僅用用扁平電電纜連接接，緊密密拼裝后后組成一一個整齊齊的體積積小巧的的長方體體，而且且輸入、輸出點點數(shù)的配配置也相相當(dāng)靈活活。二、可編編程序控控制器的的基本組組成43圖5-23PLC的基本組組成框圖圖441.中央處理理器解釋并執(zhí)執(zhí)行用戶戶及系統(tǒng)統(tǒng)程序，通過運運行用戶戶及系統(tǒng)統(tǒng)程序完完成所有有控制、處理、通信以以

27、及所賦賦予的其其他功能能，控制制整個系系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)一致地地工作。主要有通通用微處處理器、單片機機和雙極極型位片片機。2.存儲器（1）存儲器器類型：RAM、ROM、EPROM和E2PROM，外存常常用盒式式磁帶或或磁盤等等作用（2）存儲區(qū)區(qū)分配圖5-24簡化的存存儲映像像453.輸入輸出出模塊IO模塊是可可編程序序控制器器與生產(chǎn)產(chǎn)過程相相聯(lián)系的的橋梁。PLC連接的過過程變量量按信號號類型可可分為開開關(guān)量（即數(shù)字字量）、模擬量量和脈沖沖量等，相應(yīng)輸輸入輸出出模塊可可分為開開關(guān)量輸輸入模塊塊、開關(guān)關(guān)量輸出出模塊、模擬量量輸入模模塊、模模擬量輸輸出模塊塊和脈沖沖量輸入入模塊等等。4.編程器功能編程器是是

28、PLC必不可少少的重要要外部設(shè)設(shè)備。編程器將將用戶所所希望的的功能通通過編程程語言送送到PLC的用戶程程序存儲儲器。編程器不不僅能對對程序進進行寫入入、讀出出、修改改，還能能對PLC的工作狀狀態(tài)進行行監(jiān)控，同時也也是用戶戶與PLC之間進行行人機界界面。4647工作方式式編程器與與PLC上的專用用插座相相連，或或通過專專用接口口相連，程序可可直接寫寫入PLC的用戶程程序存儲儲器中，也可先先在編程程器的存存儲器內(nèi)內(nèi)存放，然后再再下裝到到PLC中。離線（脫脫機）編編程方式式編程器先先不與PLC相連，編編制的程程序先存存放在編編程器的的存儲器器中，程程序編寫寫完畢，再與PLC連接，將將程序送送到PLC

29、存儲器中中。在線（聯(lián)聯(lián)機）編編程方式式分類便攜式編編程器和和通用計計算機。三、可編編程序控控制器的的編程語語言48目前常用的編程語言有以下幾種： 梯形圖語言 助記符語言 功能表圖 某些高級語言五、應(yīng)用用實例601.水箱液位位控制為了保證證水箱液液位保持持在一定定范圍，分別在在控制的的上限和下下限設(shè)置置檢測傳傳感器，用PLC控制注入入水電磁磁閥。當(dāng)液位低低于下限限時，下下限檢測測開關(guān)斷斷開，打打開電磁磁閥開始始注水；當(dāng)注水水達到上上限位置置時，上上限檢測測開關(guān)閉閉合，切切斷電磁磁閥。PLC采用OMRON的CPM2A-60CDR。工藝要要求如圖圖5-33所示。輸入、輸輸出點分分配如下下：上限檢測測開關(guān)0.00；下限檢檢測開關(guān)關(guān)0.01平；電電磁閥10.00圖5-33水箱液位位控制示示意圖61控制接線線如圖5-34所示，圖圖5-35為液位控控制梯形形圖。當(dāng)?shù)陀谝阂何幌孪尴迺r，下下限開關(guān)關(guān)與上限限開關(guān)均均斷開，0.00與0.01常閉觸點點閉合，使輸出出繼電器器10.00導(dǎo)通，注注水電磁磁閥打開開；一旦旦超過下下限液位位，雖然然0.01觸點斷開開，但由由于10.00觸點的自自鎖作用用，仍保保證注水水閥打開開，直至至上