化工儀表及自動(dòng)化第章控制儀表

化工儀表及自動(dòng)化第四章自動(dòng)控制儀表

內(nèi)容提要概述基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響雙位控制比例控制積分控制微分控制模擬式控制器基本構(gòu)成原理及部件DDZ-Ⅱ型電動(dòng)控制器1內(nèi)容提要數(shù)字式控制器數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)數(shù)字是控制器的基本構(gòu)成KMM型可編程序調(diào)節(jié)器可編程序控制器概論可編程序控制器的基本組成可編程序控制器的編程語(yǔ)言O(shè)MRONC系列PLC應(yīng)用實(shí)例2第一節(jié)概論3控制儀表經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段

基地式控制儀表單元組合式儀表中的控制單元以微處理器為基元的控制裝置第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響4控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的關(guān)系。即

經(jīng)常是假定控制器的輸入信號(hào)e是一個(gè)階躍信號(hào)，然后來(lái)研究控制器的輸出信號(hào)p隨時(shí)間的變化規(guī)律。

在研究控制器的控制規(guī)律時(shí)第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響控制器的基本控制規(guī)律

位式控制（其中以雙位控制比較常用）、比例控制（P）、積分控制（I）、微分控制（D）及它們的組合形式，如比例積分控制（PI）、比例微分控制（PD）和比例積分微分控制（PID）。

5第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響一、雙位控制6理想的雙位控制器其輸出p與輸入偏差額e之間的關(guān)系為圖5-1理想雙位控制特性圖5-2雙位控制示例第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響7

將上圖中的測(cè)量裝置及繼電器線路稍加改變，便可成為一個(gè)具有中間區(qū)的雙位控制器，見(jiàn)下圖。由于設(shè)置了中間區(qū)，當(dāng)偏差在中間區(qū)內(nèi)變化時(shí)，控制機(jī)構(gòu)不會(huì)動(dòng)作，因此可以使控制機(jī)構(gòu)開(kāi)關(guān)的頻繁程度大為降低，延長(zhǎng)了控制器中運(yùn)動(dòng)部件的使用壽命。圖5-3實(shí)際的雙位控制特性圖5-4具有中間區(qū)的雙位控制過(guò)程第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響雙位控制過(guò)程中一般采用振幅與周期作為品質(zhì)指標(biāo)結(jié)論被控變量波動(dòng)的上、下限在允許范圍內(nèi)，使周期長(zhǎng)些比較有利。雙位控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，因而應(yīng)用很普遍。8第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響二、比例控制9

在雙位控制系統(tǒng)中，被控變量不可避免地會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩過(guò)程，為了避免這種情況，應(yīng)該使控制閥的開(kāi)度與被控變量的偏差成比例，根據(jù)偏差的大小，控制閥可以處于不同的位置，這樣就有可能獲得與對(duì)象負(fù)荷相適應(yīng)的操縱變量，從而使被控變量趨于穩(wěn)定，達(dá)到平衡狀態(tài)。第二節(jié)節(jié)基基本控控制規(guī)規(guī)律及及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)過(guò)渡渡過(guò)程程的影影響圖5-5簡(jiǎn)單的的比例例控制制系統(tǒng)統(tǒng)示意意圖如左圖圖，根根據(jù)相相似三三角形形原理理對(duì)于具具有比比例控控制的的控制制器比例控控制的的放大大倍數(shù)數(shù)KP是一個(gè)個(gè)重要要的系系數(shù)，，它決定定了比比例控控制作作用的的強(qiáng)弱弱。（5-4）10第二節(jié)節(jié)基基本控控制規(guī)規(guī)律及及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)過(guò)渡渡過(guò)程程的影影響11比例度度是指控控制器器輸入入的變變化相相對(duì)值值與相相應(yīng)的的輸出出變化化相對(duì)對(duì)值之之比的的百分分?jǐn)?shù)。。圖5-6比例度度示意意圖（5-5）第二節(jié)節(jié)基基本控控制規(guī)規(guī)律及及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)過(guò)渡渡過(guò)程程的影影響12舉例DDZ-ⅡⅡ型比例例作用用控制制，溫溫度刻刻度范范圍為為400～800℃，控制制器輸輸出工工作范范圍是是0～10mA。當(dāng)指指示指指針從從600℃移到700℃，此時(shí)時(shí)控制制器相相應(yīng)的的輸出出從4mA變?yōu)?mA，其比比例度度的值值為說(shuō)明對(duì)于這這臺(tái)控控制器器，溫溫度變變化全全量程程的50％（相相當(dāng)于于200℃），控控制器器的輸輸出就就能從從最小小變?yōu)闉樽畲蟠螅谠诖藚^(qū)區(qū)間內(nèi)內(nèi)，e和p是成比比例的的。第二節(jié)節(jié)基基本控控制規(guī)規(guī)律及及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)過(guò)渡渡過(guò)程程的影影響13將式（5-4）的關(guān)系系代入入式（5-5），經(jīng)整整理后后可得得比例度度δ與放大大倍數(shù)數(shù)KP成反比比?？刂破髌鞯谋缺壤榷圈脑叫?，，它的的放大大倍數(shù)數(shù)KP就越大大，它它將偏偏差（（控制制器輸輸入））放大大的能能力越越強(qiáng)，，反之之亦然然。結(jié)論第二節(jié)基基本控制規(guī)規(guī)律及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡渡過(guò)程的影影響14左下圖表示示圖5-5的液位比例例控制系統(tǒng)統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)過(guò)程。圖5-7比例控制系系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)過(guò)程到第9頁(yè)在t=t0時(shí)，系統(tǒng)外外加一個(gè)干干擾作用液位開(kāi)始下下降作用在控制制閥上的信信號(hào)進(jìn)水量增加加偏差的變化化曲線圖5-8比例度對(duì)過(guò)過(guò)渡過(guò)程的的影響第二節(jié)基基本控制規(guī)規(guī)律及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡渡過(guò)程的影影響優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)快，控控制及時(shí)缺點(diǎn)：存在余差若對(duì)象的滯滯后較小、、時(shí)間常數(shù)數(shù)較大以及及放大倍數(shù)數(shù)較小時(shí)，，控制器的的比例度可可以選得小小些，以提提高系統(tǒng)的的靈敏度，，使反應(yīng)快快些，從而而過(guò)渡過(guò)程程曲線的形形狀較好。。反之，比比例度就要要選大些以以保證穩(wěn)定定。結(jié)論15第二節(jié)基基本控制規(guī)規(guī)律及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡渡過(guò)程的影影響三、積分控控制16當(dāng)對(duì)控制質(zhì)質(zhì)量有更高高要求時(shí)，，就需要在在比例控制制的基礎(chǔ)上上，再加上上能消除余余差的積分分控制作用用。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積分控制器器特性當(dāng)輸入偏差差是常數(shù)A時(shí)當(dāng)有偏差存存在時(shí)，輸輸出信號(hào)將將隨時(shí)間增增長(zhǎng)（或減減小）。當(dāng)偏差為零零時(shí)，輸出出才停止變變化而穩(wěn)定定在某一值值上，因而而用積分控控制器組成成控制系統(tǒng)統(tǒng)可以達(dá)到到無(wú)余差。。結(jié)論第二節(jié)基基本控制規(guī)規(guī)律及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡渡過(guò)程的影影響17把比例與積積分組合起起來(lái)，這樣樣控制既及時(shí)，又又能消除余余差。圖5-10比例積分控控制器特性性圖5-11積分時(shí)間對(duì)對(duì)過(guò)渡過(guò)程程的影響比例積分控控制規(guī)律可可用下式表表示或若偏差是幅幅值為A的階躍干擾擾第二節(jié)基基本控控制規(guī)律律及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)過(guò)過(guò)渡過(guò)程程的影響響比例積分分控制器器對(duì)于多多數(shù)系統(tǒng)統(tǒng)都可采采用，比例度和和積分時(shí)時(shí)間兩個(gè)參數(shù)數(shù)均可調(diào)調(diào)整。當(dāng)對(duì)象滯滯后很大大時(shí)，可可能控制制時(shí)間較較長(zhǎng)、最最大偏差差也較大大；負(fù)荷變化化過(guò)于劇劇烈時(shí)，，由于積積分動(dòng)作作緩慢，，使控制制作用不不及時(shí)，，此時(shí)可可增加微微分作用用。18第二節(jié)基基本控控制規(guī)律律及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)過(guò)過(guò)渡過(guò)程程的影響響四、微分分控制19在自動(dòng)控控制時(shí)，，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(diǎn)具有超前前控制功功能。缺點(diǎn)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(méi)沒(méi)有輸出出，因而而控制結(jié)結(jié)果不能能消除偏偏差，所所以不能能單獨(dú)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。。第二節(jié)基基本控控制規(guī)律律及其對(duì)對(duì)系統(tǒng)過(guò)過(guò)渡過(guò)程程的影響響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分控制規(guī)規(guī)律圖5-14微分時(shí)間間對(duì)過(guò)渡渡過(guò)程的的影響圖5-15三作用控控制器特特性第三節(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(hào)形形式為連續(xù)的模模擬信號(hào)號(hào)。目前應(yīng)應(yīng)用的模模擬式控控制器主主要是電動(dòng)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(hào)與測(cè)測(cè)量信號(hào)號(hào)進(jìn)行比比較，產(chǎn)產(chǎn)生一個(gè)個(gè)與它們們的偏差差成比例例的偏差差信號(hào)。。2.放大器是一個(gè)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(guò)正、、負(fù)反饋饋來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)比例、、積分、、微分等等控制規(guī)規(guī)律。第三節(jié)模模擬式式控制器器二、DDZ-Ⅱ型電動(dòng)控控制器221.DDZ-Ⅱ型儀表的的特點(diǎn)（1）采用國(guó)國(guó)際電工工委員會(huì)會(huì)（IEC）推薦的的統(tǒng)一標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)號(hào)。優(yōu)點(diǎn)電氣零點(diǎn)點(diǎn)不是從從零開(kāi)始始，且不不與機(jī)械械零點(diǎn)重重合，這這不但利利用了晶晶體管的的線性段段，而且且容易識(shí)識(shí)別斷電電、斷線線等故障障。只要改變轉(zhuǎn)換換電阻阻值，，控制室儀表表便可接收其其他1:5的電流信號(hào)。。因?yàn)樽钚⌒盘?hào)號(hào)電流不為零零，為現(xiàn)場(chǎng)變變送器實(shí)現(xiàn)兩兩線制創(chuàng)造了了條件?，F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)變送器與控控制室儀表僅僅用兩根導(dǎo)線線聯(lián)系（圖5-37），既節(jié)省了了電纜線和安安裝費(fèi)用，還還有利于安全全防爆。第三節(jié)模擬擬式控制器23（2）廣泛采用集集成電路，可可靠性提高，，維修工作量量減少。優(yōu)點(diǎn)由于集成運(yùn)算算放大器均為為差分放大器器，且輸入對(duì)對(duì)稱性好，漂漂移小，儀表表的穩(wěn)定性得得到提高。由于集成運(yùn)算算放大器有高高增益，因而而開(kāi)環(huán)放大倍倍數(shù)很高，這這使儀表的精精度得到提高高。由于采用了集集成電路，焊焊點(diǎn)少，強(qiáng)度度高，大大提提高了儀表的的可靠性。第三節(jié)模擬擬式控制器（3）Ⅲ型儀表統(tǒng)一由由電源箱供給給24VDC電源，并有蓄蓄電池作為備備用電源。優(yōu)點(diǎn)各單元省掉了了電源變壓器器，沒(méi)有工頻頻電源進(jìn)入單單元儀表，既既解決了儀表表發(fā)熱問(wèn)題，，又為儀表的的防爆提供了了有利條件。。在工頻電源停停電時(shí)備用電電源投入，整整套儀表在一一定時(shí)間內(nèi)仍仍可照常工作作，繼續(xù)進(jìn)行行監(jiān)視控制作作用，有利于于安全停車。。24第三節(jié)模擬擬式控制器25（4）結(jié)構(gòu)合理，，比之Ⅱ型有許多先進(jìn)進(jìn)之處。表現(xiàn)在基型控制器有有全刻度指示示控制器和偏偏差指示控制制器兩個(gè)品種種，指示表頭頭為100mm刻度縱形大表表頭，指示醒醒目，便于監(jiān)監(jiān)視操作。自動(dòng)、手動(dòng)的的切換以無(wú)平平衡、無(wú)擾動(dòng)動(dòng)的方式進(jìn)行行，并有硬手手動(dòng)和軟手動(dòng)動(dòng)兩種方式。。面板上設(shè)有有手動(dòng)操作插插孔，可和便便攜式手動(dòng)操操作器配合使使用。第三節(jié)模擬擬式控制器結(jié)構(gòu)形式適于于單獨(dú)安裝和和高密度安裝裝。有內(nèi)給定和外外給定兩種給給定方式，并并設(shè)有外給定定指示燈，能能與計(jì)算機(jī)配配套使用，可可組成SPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算算機(jī)監(jiān)督控制制，也可組成成DDC控制的備用系系統(tǒng)。（5）整套儀表可可構(gòu)成安全火火花型防爆系系統(tǒng)。26第三節(jié)模擬擬式控制器272.DDZ-Ⅲ型電動(dòng)控制器器的組成與操操作圖5-17DDZ-Ⅲ型控制器結(jié)構(gòu)構(gòu)方框圖主要由輸入電電路、給定電電路、PID運(yùn)算電路、自自動(dòng)與手動(dòng)（（包括硬手動(dòng)動(dòng)和軟手動(dòng)兩兩種）切換電電路、輸出電電路及指示電電路等組成。。28圖5-18DTL-3110型調(diào)節(jié)器正面面圖1—自動(dòng)-軟手動(dòng)-硬手動(dòng)切換開(kāi)開(kāi)關(guān)；2—雙針垂直指示示器；3—內(nèi)給定設(shè)定輪輪；4—輸出指示器；；5—硬手動(dòng)操作桿桿；6—軟手動(dòng)操作板板鍵；7—外給定指示燈燈；8—閥位指示器；；9—輸出記錄指示示；10—位號(hào)牌；11—輸入檢測(cè)插孔孔；12—手動(dòng)輸出插孔孔第三節(jié)模擬擬式控制器第四節(jié)數(shù)字字式控制器29數(shù)字式控制器器與模擬式控控制器的異同同點(diǎn)：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(jī)為核心部件以運(yùn)算放大器等模擬電子器件為基本部件不同點(diǎn)相同點(diǎn)儀表總的功能能和輸入輸出出關(guān)系基本一一致。第四節(jié)數(shù)字字式控制器一、數(shù)字式控控制器的主要要特點(diǎn)301.實(shí)現(xiàn)了模擬儀儀表與計(jì)算機(jī)機(jī)一體化。2.具有豐富的運(yùn)運(yùn)算控制功能能。3.使用靈活方便便，通用性強(qiáng)強(qiáng)。4.具有通訊功能能，便于系統(tǒng)統(tǒng)擴(kuò)展。5.可靠性高，維維護(hù)方便。。第四節(jié)數(shù)字字式控制器二、數(shù)字式控控制器的基本本構(gòu)成311.數(shù)字式控制器器的硬件電路路圖5-19數(shù)字式控制器器的硬件電路路第四節(jié)數(shù)字字式控制器32（1）主機(jī)電路主機(jī)電路是數(shù)數(shù)字式控制器器的核心，用用于實(shí)現(xiàn)儀表表數(shù)據(jù)運(yùn)算處處理及各組成成部分之間的的管理。（2）過(guò)程輸入通通道過(guò)程輸入通道道包括模擬量量輸入通道和和開(kāi)關(guān)量輸入入通道，模擬擬量輸入通道道用于連接模模擬量輸入信信號(hào)，開(kāi)關(guān)量量輸入通道用用于連接開(kāi)關(guān)關(guān)量輸入信號(hào)號(hào)。（3）過(guò)程輸出通通道過(guò)程輸出通道道包括模擬量量輸出通道和和開(kāi)關(guān)量輸出出通道，模擬擬量輸出通道道用于輸出模模擬量信號(hào)，，開(kāi)關(guān)量輸出出通道用于輸輸出開(kāi)關(guān)量信信號(hào)。第四節(jié)數(shù)字字式控制器（4）人／機(jī)聯(lián)系系部件人／機(jī)聯(lián)系部部件一般置于于控制器的正正面和側(cè)面。。（5）通信接口電電路通信接口將欲欲發(fā)送的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)通信格式的的數(shù)字信號(hào)，，經(jīng)發(fā)送電路路送至通信線線路（數(shù)據(jù)通通道）上；同同時(shí)通過(guò)接收收電路接收來(lái)來(lái)自通信線路路的數(shù)字信號(hào)號(hào)，將其轉(zhuǎn)換換成能被計(jì)算算機(jī)接收的數(shù)數(shù)據(jù)。33第四節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)字式式控制制器342.數(shù)字式式控制制器的的軟件件（1）系統(tǒng)統(tǒng)程序序系統(tǒng)程程序是是控制制器軟軟件的的主體體部分分，通通常由由監(jiān)控程程序和功能模模塊兩部分分組成成。（2）用戶戶程序序用戶戶程程序序是是用用戶戶根根據(jù)據(jù)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的要要求求，，在在系系統(tǒng)統(tǒng)程程序序中中選選擇擇所所需需要要的的功功能能模模塊塊，，并并將將它它們們按按一一定定的的規(guī)規(guī)則則連連接接起起來(lái)來(lái)的的結(jié)結(jié)果果。。第四節(jié)數(shù)數(shù)字式式控制器器作用使控制器器完成預(yù)預(yù)定的控控制與運(yùn)運(yùn)算功能能。用戶程序序的編程程通常采采用面向過(guò)程程POL語(yǔ)言。通常有有組態(tài)式式和空欄欄式語(yǔ)言言兩種，，組態(tài)式式又有表表格式和和助記符符式之分分?？刂浦破鞯木幘幊坦ぷ髯魇峭ㄟ^(guò)過(guò)專用的的編程器器進(jìn)行的的，有““在線””和“離離線”兩兩種編程程方法。。35第四節(jié)數(shù)數(shù)字式式控制器器三、KMM型可編程程序調(diào)節(jié)節(jié)器36是一種單單回路的的數(shù)字控控制器。。圖5-20KMM型調(diào)節(jié)器器正面布布置圖1～7—指示燈；；8，9—按鈕；10～13—指針可以接收收五個(gè)模模擬輸入入信號(hào)，，四個(gè)數(shù)數(shù)字輸入入信號(hào)，，輸出三三個(gè)模擬擬信號(hào)，，輸出三三個(gè)數(shù)字字信號(hào)。。功能強(qiáng)大大；能用于單單回路的的簡(jiǎn)單控控制系統(tǒng)統(tǒng)與復(fù)雜雜的串級(jí)級(jí)控制系系統(tǒng)；控制精度度高、使使用方便便靈活；；有自我診診斷的功功能，維維修方便便；可與與電子計(jì)計(jì)算機(jī)聯(lián)聯(lián)用。優(yōu)點(diǎn)第四節(jié)數(shù)數(shù)字式式控制器器37調(diào)節(jié)器的的啟動(dòng)步步驟：（1）調(diào)節(jié)器器在啟動(dòng)動(dòng)前，要要預(yù)先將將“后備備手操單單元”的的“后備備／正常?！边\(yùn)行行方式切切換開(kāi)關(guān)關(guān)扳到““正常””位置。。另外，，還要拆拆下電池池表面的的兩個(gè)止止動(dòng)螺釘釘，除去去絕緣片片后重新新旋緊螺螺釘。（2）使調(diào)節(jié)節(jié)器通電電，調(diào)節(jié)節(jié)器即處處于“聯(lián)聯(lián)鎖手動(dòng)動(dòng)”運(yùn)行行方式，，聯(lián)鎖指指示燈亮亮。（3）用“數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)定定器”來(lái)來(lái)顯示、、核對(duì)運(yùn)運(yùn)行所必必需的控控制數(shù)據(jù)據(jù)，必要要時(shí)可改改變PID參數(shù)。（4）按下““R”鍵（復(fù)位位按鈕）），解除除“聯(lián)鎖鎖”。這這時(shí)就可可進(jìn)行手手動(dòng)、自自動(dòng)或串串級(jí)操作作。第五節(jié)可可編程程序控制制器一、概述述381969年美國(guó)研研制出了了第一臺(tái)臺(tái)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(jiǎn)稱稱PLC?？删幊绦蛐蚩刂破髌鞯某霈F(xiàn)現(xiàn)是基于于微計(jì)算算機(jī)技術(shù)術(shù)，用來(lái)來(lái)解決工工藝生產(chǎn)產(chǎn)中大量量的開(kāi)關(guān)關(guān)控制問(wèn)問(wèn)題?？删幊绦蚩刂浦破髯畲筇攸c(diǎn)點(diǎn)是在于可編編程序，可通通過(guò)改變軟件件來(lái)改變控制制方式和邏輯輯規(guī)律，PLC在國(guó)內(nèi)已廣泛泛應(yīng)用于石油油、化工、電電力、等各行行各業(yè)，目前前已廣泛應(yīng)用用于連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)環(huán)控制。第五節(jié)可編編程序控制器器39PLC產(chǎn)品的分類方方法1.按容量分（1）小型PLCI／O點(diǎn)總數(shù)一般為為20～128點(diǎn)。主要功能邏輯運(yùn)算、定定時(shí)計(jì)數(shù)、移移位處理等，，采用專用簡(jiǎn)簡(jiǎn)易編程器。。（2）中型PLC其I／O點(diǎn)總數(shù)通常為為129～512點(diǎn)，內(nèi)存在８８K以下，適合開(kāi)開(kāi)關(guān)量邏輯控控制和過(guò)程變變量檢測(cè)及連連續(xù)控制。主要功能除有小型PLC的功能外，還還有算術(shù)運(yùn)算算、數(shù)據(jù)處理理及A／D、D／A轉(zhuǎn)換、聯(lián)網(wǎng)通通信、遠(yuǎn)程I／O等功能，可用用于比較復(fù)雜雜過(guò)程的控制制。第五節(jié)可編編程序控制器器40（3）大型PLC其I／O點(diǎn)總數(shù)在513點(diǎn)以上。主要功能除了具有中小小型PLC的功能外，還還具有PLD運(yùn)算及高速計(jì)計(jì)數(shù)等功能，，用于機(jī)床控控制時(shí)，具有有增加刀具精精確定位、機(jī)機(jī)床速度和閥閥門控制等功功能，配有CRT顯示及常規(guī)的的計(jì)算機(jī)鍵盤盤，與工業(yè)控控制計(jì)算機(jī)相相似。編程可采用梯梯形圖、功能能表圖及高級(jí)級(jí)語(yǔ)言等多種種方式。第五節(jié)可編編程序控制器器41２.按硬件結(jié)構(gòu)分分（1）整體式PLC它將PLC各組成部分集集裝在一個(gè)機(jī)機(jī)殼內(nèi)，輸入入、輸出接線線端子及電源源進(jìn)線分別在在機(jī)箱的上、、下兩側(cè)，并并有相應(yīng)的發(fā)發(fā)光二極管顯顯示輸入／輸輸出狀態(tài)。面面板上留有編編程器的插座座、EPROM存儲(chǔ)器插座、、擴(kuò)展單元的的接口插座等等。優(yōu)點(diǎn)具有這種結(jié)構(gòu)構(gòu)的可編程序序控制器結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊、體積積小、價(jià)格低低。圖5-21SIMENSSIMATICS7-200的外形圖第五節(jié)可編編程序控制器器42（2）模塊式PLC輸入／輸出點(diǎn)點(diǎn)數(shù)較多的大大型、中型和和部分小型PLC采用模塊式結(jié)結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)為：圖5-22SIMENSSIMATICS7-300的外形圖采用積木搭接接的方式組成成系統(tǒng)，便于于擴(kuò)展，其CPU、輸入、輸出出等都是獨(dú)立立的模塊，有有的PLC的電源包含在在CPU模塊之中。品種多，硬件件配置靈活，，更換模塊方方便。（3）疊裝式PLC它吸收了整體體式和模塊式式PLC的優(yōu)點(diǎn)，其基基本單元、擴(kuò)擴(kuò)展單元等高高等寬，它們們不用基板，，僅用扁平電電纜連接，緊緊密拼裝后組組成一個(gè)整齊齊的體積小巧巧的長(zhǎng)方體，，而且輸入、、輸出點(diǎn)數(shù)的的配置也相當(dāng)當(dāng)靈活。第五節(jié)可可編程序控控制器二、可編程程序控制器器的基本組組成43圖5-23PLC的基本組成成框圖第五節(jié)可可編程序控控制器441.中央處理器器解釋并執(zhí)行行用戶及系系統(tǒng)程序，，通過(guò)運(yùn)行行用戶及系系統(tǒng)程序完完成所有控控制、處理理、通信以以及所賦予予的其他功功能，控制制整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)協(xié)調(diào)一致致地工作。。主要有通用用微處理器器、單片機(jī)機(jī)和雙極型型位片機(jī)。。2.存儲(chǔ)器（1）存儲(chǔ)器類類型：RAM、ROM、EPROM和E2PROM，外存常用用盒式磁帶帶或磁盤等等作用（2）存儲(chǔ)區(qū)分分配圖5-24簡(jiǎn)化的存儲(chǔ)儲(chǔ)映像第五節(jié)可可編程序控控制器453.輸入輸出模模塊I／O模塊是可編編程序控制制器與生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程相聯(lián)聯(lián)系的橋梁梁。PLC連接的過(guò)程程變量按信信號(hào)類型可可分為開(kāi)關(guān)關(guān)量（即數(shù)數(shù)字量）、、模擬量和和脈沖量等等，相應(yīng)輸輸入輸出模模塊可分為為開(kāi)關(guān)量輸輸入模塊、、開(kāi)關(guān)量輸輸出模塊、、模擬量輸輸入模塊、、模擬量輸輸出模塊和和脈沖量輸輸入模塊等等。第五節(jié)可可編程序控控制器4.編程器功能編程器是PLC必不可少的的重要外部部設(shè)備。編程器將用用戶所希望望的功能通通過(guò)編程語(yǔ)語(yǔ)言送到PLC的用戶程序序存儲(chǔ)器。。編程器不僅僅能對(duì)程序序進(jìn)行寫(xiě)入入、讀出、、修改，還還能對(duì)PLC的工作狀態(tài)態(tài)進(jìn)行監(jiān)控控，同時(shí)也也是用戶與與PLC之間進(jìn)行人機(jī)機(jī)界面。46第五節(jié)可編編程序控制器器47工作方式編程器與PLC上的專用插座座相連，或通通過(guò)專用接口口相連，程序序可直接寫(xiě)入入PLC的用戶程序存存儲(chǔ)器中，也也可先在編程程器的存儲(chǔ)器器內(nèi)存放，然然后再下裝到到PLC中。離線（脫機(jī)））編程方式編程器先不與與PLC相連，編制的的程序先存放放在編程器的的存儲(chǔ)器中，，程序編寫(xiě)完完畢，再與PLC連接，將程序序送到PLC存儲(chǔ)器中。在線（聯(lián)機(jī)））編程方式分類便攜式編程器器和通用計(jì)算算機(jī)。第五節(jié)可編編程序控制器器三、可編程序序控制器的編編程語(yǔ)言481.梯形圖語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言在在形式上類似于繼電器器的控制電路路，它從上至至下按行編寫(xiě)寫(xiě)，每一行則則按從左至右右的順序編寫(xiě)寫(xiě),CPU將按自左到右右、從上而下下的順序執(zhí)行行程序。梯形圖的左側(cè)豎直線稱為母線,其左側(cè)安排輸輸入觸點(diǎn)和中中間繼電器觸觸點(diǎn)，最右邊必須是輸出元元素。目前常用的編程語(yǔ)言有以下幾種：

梯形圖語(yǔ)言助記符語(yǔ)言功能表圖某些高級(jí)語(yǔ)言第五節(jié)可編編程序控制器器49舉例某一過(guò)程控制制系統(tǒng)，工藝要求開(kāi)關(guān)1閉合40s后，指示燈亮亮，按下開(kāi)關(guān)關(guān)2后燈熄滅。圖5-25（a）為實(shí)現(xiàn)這一一功能的一種種梯形圖程序序（OMRONPLC），它是由若若干個(gè)梯級(jí)組組成的，每一一個(gè)輸出元素素構(gòu)成一個(gè)梯梯級(jí)，而每個(gè)個(gè)梯級(jí)可由多多條支路組成成。圖5-25梯形圖程序第五節(jié)可編編程序控制器器502.助記符語(yǔ)言它又稱命令語(yǔ)語(yǔ)句表達(dá)式語(yǔ)語(yǔ)言，常用一一些助記符來(lái)來(lái)表示PLC的某種操作。。助記符語(yǔ)言類類似微機(jī)中的的匯編語(yǔ)言，，但比匯編語(yǔ)語(yǔ)言更直觀易易懂。圖5-25（b）為梯形圖對(duì)對(duì)應(yīng)的用助記記符表示的指指令表。

不同廠家生產(chǎn)的PLC所使用的助記符各不相同，因此同一梯形圖寫(xiě)成的助記符語(yǔ)句不相同。用戶在梯形圖轉(zhuǎn)換為助記符時(shí)，必須先弄清PLC的型號(hào)及內(nèi)部各器件編號(hào)、使用范圍和每一條助記符的使用方法。注意！第五節(jié)可編編程序控制器器四、OMRONC系列PLC511.簡(jiǎn)介OMRONC系列PLC有微型、小型型、中型和大大型四大類十十幾種型號(hào)。。微型PLC以C20P和C40H為代表，是整整體結(jié)構(gòu)，I／O容量為幾十點(diǎn)點(diǎn)，最多可擴(kuò)擴(kuò)至120點(diǎn)。小型PLC分為C120和C200H兩種，C120最多可擴(kuò)展256點(diǎn)I／O，是緊湊型整整體結(jié)構(gòu)。第五節(jié)可編編程序控制器器中型PLC有C500和C1000H兩種，I／0容量分別為512點(diǎn)和1024點(diǎn)。大型PLC有C2000H，I／O點(diǎn)數(shù)可達(dá)2048點(diǎn)，同時(shí)多處處理器和雙冗冗余結(jié)構(gòu)使得得C2000H不僅功能全、、容量大，而而且速度快，，由于也是模模塊化結(jié)構(gòu)，，外形與C200H相近。52圖5-26SYSMACC28H外形示意圖圖5-27CPM1AC**A外觀圖圖5-28C200H外觀示意圖53第五節(jié)可編編程序控制器器2.OMRONPLC指令指令大多數(shù)是是按照位（bit）尋址，個(gè)別指令按按照通道尋址。按位尋址的地地址編號(hào)為：：通道號(hào)。位位號(hào)，如0.00表示0通道的第0位，位的表示示采用十進(jìn)制制數(shù)，范圍為為0～15。在OMRONPLC中，對(duì)于輸入入、輸出等繼繼電器的編號(hào)號(hào)不用加字母母。小型整體PLC的輸入、輸出出編號(hào)是固定定不變的，使使用者可以按按照PLC主機(jī)標(biāo)注編號(hào)號(hào)編程；對(duì)于于模塊式PLC則根據(jù)輸入或或輸出模塊安安裝位置決定定其編號(hào)。54第五節(jié)可編編程序控制器器按功能分類基本指令特殊功能指令令構(gòu)成助記符：表示指令要完完成的功能。。操作數(shù)：指出了要操操作的對(duì)象。。55第五節(jié)可編編程序控制器器（1）OMRONPLC的基本指令①LD和LDNOT指令②OUT和OUTNOT指令③AND和ANDNOT指令④OR和ORNOT指令圖5-29OMRONPLC的基本指令應(yīng)用用示例⑤ANDLD指令⑥ORLD指令⑦END指令56第五節(jié)可編編程序控制器器57（２）幾個(gè)功功能指令①保持指令KEEP（11）它執(zhí)行繼電器器保持操作，，可保持為ON或OFF狀態(tài)，直到它它的兩個(gè)輸入入端之一使它它復(fù)位或置位位。圖5-30電機(jī)啟動(dòng)控制制程序圖第五節(jié)可編編程序控制器器58②微分指令DIFU（13）和DIFD（14）微分指令在執(zhí)執(zhí)行條件滿足足后第一次掃掃描時(shí)才執(zhí)行行，且只執(zhí)行行一次；若執(zhí)執(zhí)行條件解除除后再次滿足足，則再執(zhí)行行。DIFU是上升沿微分分指令，DIFD是下降沿微分分指令。圖5-31微分指令應(yīng)用用示例第五節(jié)可編編程序控制器器59③定時(shí)器定時(shí)器為遞減減型，有低速速TIM和高速TIMH（15）兩種。定時(shí)時(shí)器的操作數(shù)數(shù)包括定時(shí)器器編號(hào)（N）和設(shè)定值（（SV）兩個(gè)數(shù)據(jù)。。④計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器包括單單向遞減型CNT和雙雙向向可可逆逆型型CNTR（12）兩兩種種，，其其操操作作數(shù)數(shù)包包括括計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器編編號(hào)號(hào)和和設(shè)設(shè)定定值值兩兩個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。圖5-32計(jì)數(shù)數(shù)包包裝裝控控制制程程序序第五五節(jié)節(jié)可可編編程程序序控控制制器器五、、應(yīng)應(yīng)用用實(shí)實(shí)例例601.水箱箱液液位位控控制制為了了保保證證水水箱箱液液位位保保持持在在一一定定范范圍圍，，分分別別在在控控制制的的上限限和和下下限限設(shè)設(shè)置置檢檢測(cè)測(cè)傳傳感感器器，用用PLC控制制注注入入水水電電磁磁閥閥。。當(dāng)液液位位低低于于下下限限時(shí)時(shí)，，下下限限檢檢測(cè)測(cè)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)斷斷開(kāi)開(kāi)，，打打開(kāi)開(kāi)電電磁磁閥閥開(kāi)開(kāi)始始注注水水；；當(dāng)當(dāng)注注水水達(dá)達(dá)到到上上限限位位置置時(shí)時(shí)，，上上限限檢檢測(cè)測(cè)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)閉閉合合，，切切斷斷電電磁磁閥閥。。PLC采用用OMRON的CPM2A-60CDR。工工藝藝要要求求如如圖圖5-33所示示。。輸入入、、輸輸出出點(diǎn)點(diǎn)分分配配如如下下：：上限限檢檢測(cè)測(cè)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)0.00；下下限限檢檢測(cè)測(cè)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)0.01平；；電電磁磁閥閥10.00圖5-33水箱箱液液位位控控制制示示意意圖圖第五五節(jié)節(jié)可可編編程程序序控控制制器器61控制制接接線線如如圖圖5-34所示示，，圖圖5-35為液液位位控控制制梯梯形形圖圖。。當(dāng)?shù)陀谝阂何幌孪尴迺r(shí)，下下限開(kāi)關(guān)關(guān)與上限限開(kāi)關(guān)均均斷開(kāi)，，0.00與0.01常閉觸點(diǎn)點(diǎn)閉合，，使輸出出繼電器器10.00導(dǎo)通，注注水電磁磁閥打開(kāi)開(kāi)；一旦旦超過(guò)下下限液位位，雖然然0.01觸點(diǎn)斷開(kāi)開(kāi)，但由由于10.00觸點(diǎn)的自自鎖作用用，仍保保證注水水閥打開(kāi)開(kāi)，直至至上限檢檢測(cè)開(kāi)關(guān)關(guān)閉合，，0.00的常閉觸觸點(diǎn)斷開(kāi)開(kāi)，輸出出繼電器器10.00斷開(kāi)，注注水閥關(guān)關(guān)閉。圖5-34控制接線線示意圖圖圖5-35液位控制制梯形圖圖第五節(jié)可可編程程序控制制器622.變量越限限報(bào)警控控制（1）基本控控制環(huán)節(jié)節(jié)②在實(shí)際中中往往要要求一旦旦變量超超限，即即使恢復(fù)復(fù)到正常常值，仍仍然進(jìn)行行聲光報(bào)報(bào)警，直直到操作作人員按按下確定定按鈕后后，報(bào)警警才解除除。③在②的的要求求基礎(chǔ)礎(chǔ)上，，要