自動機與生產(chǎn)線04自動機的檢測與控制裝置講課稿

自動機與生產(chǎn)線04自動機的檢測與控制裝置4.1概述（1）機械控制1．控制技術(shù)的種類及特點

機械控制主要是由分配軸、凸輪、從動桿及一些調(diào)整環(huán)節(jié)所構(gòu)成。（2）流體控制

流體控制是利用流體的各種控制元件及裝置，組成控制回路，進

行自動控制。流體控制分為液壓控制和氣動控制兩種:1、液壓控制:液壓傳動與控制是以液壓油作為工作介質(zhì)，進行能量傳遞和控制的一種形式。2、氣動控制技術(shù)是利用壓縮空氣作為傳遞動力或信號的工作介質(zhì)，配合氣動控制系統(tǒng)的主要氣動元件，與機械、液壓、電氣（包含PLG控制器和微機）等部分或全部綜合機構(gòu)成的控制回路，使氣動元件按生產(chǎn)工藝要求的工作狀況，自動按設(shè)定的順序或條件動作的一種自動化技術(shù)。

4.1概述1．控制技術(shù)的種類及特點

電氣控制由電動機，各種低壓電器（如接觸器、繼電器、電磁閥、

行程開關(guān)等）和保護電器（如熔斷絲、熱繼電器等），通過導(dǎo)線連

接而組成。（3）電氣控制（4）計算機控制（電子控制）

計算機的微型化、高速、大內(nèi)存、高性能，促進了工業(yè)自動化，導(dǎo)

致了制造工業(yè)機電一體化變革，機電一體化技術(shù)已從早期的機械電

子化變?yōu)闄C械微電子化和機械計算機化。在控制過程中，微型計算

機收集和分析處理信息，發(fā)出各種指令去指揮和控制系統(tǒng)運行，還

提供多種人機接口，以便觀測結(jié)果，監(jiān)測運行狀態(tài)和實現(xiàn)人對系統(tǒng)

的控制和調(diào)整。4.1概述圖2.2自動機的組成2．控制系統(tǒng)的構(gòu)成4.1概述2．控制系統(tǒng)的構(gòu)成（1）給定裝置

給定裝置（亦稱發(fā)令器）是人對機器下命令的裝置，在自動設(shè)備中多以手動發(fā)訊和程序寄存器按預(yù)訂順序發(fā)訊兩種方式出現(xiàn)。（2）檢測裝置

檢測裝置是檢測現(xiàn)場工作情況的裝置，它如同人的視覺、聽覺、觸覺等器官，把現(xiàn)場工作情況以信息形式傳給控制器（或稱處理裝置）。

檢測裝置主要起以下監(jiān)督作用：1）被加工的物品或工件的參數(shù)，如強度、壓力、流量、料位、色度、相對密度和成分等。

2）工作機構(gòu)參數(shù)，如位移行程、速度、加速度、工作時間和作用力大小等。3）運行綜合條件，如強度、壓力、流量、料位、色度、相對密度和成分等。4.1概述2．控制系統(tǒng)的構(gòu)成（3）控制器使被控參數(shù)按某一規(guī)律變化的裝置稱為控制器。因此控制器是對給定指令和檢測信號進行邏輯處理的裝置，相當于人的大腦，并能給出處理結(jié)果的執(zhí)行情況?？刂破饕卜Q調(diào)節(jié)器、數(shù)據(jù)處理裝置或運算裝置等。（4）執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行指令的大小、方向、速度等要求，忠實地執(zhí)行動作的機構(gòu)，它好比人的手腳，在大腦中樞指令下完成各種動作。按運動形式分，執(zhí)行機構(gòu)有直線式和回轉(zhuǎn)式兩種；按能源分，有電氣式（直流、交流、脈沖）、液壓式、氣動式。對執(zhí)行機構(gòu)的要求，除能控制其輸出力、速度、方向和位置外，還要求它工作時反應(yīng)靈敏、動作可靠、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉。4.1概述3.控制系統(tǒng)的分類控制系統(tǒng)按其控制依據(jù)（或稱控制原則）分為時間控制、行程控制和時間、行程混合控制三種類型。

（1）時間控制時間控制系統(tǒng)具有中央控制器（即發(fā)令器、分配器）。指令集中從這里發(fā)出，故又稱為集中式控制。圖4.2所示為分配軸式中央控制器：1—電機2—傳動帶3—變速箱4—分配軸5、7—凸輪6—微動開關(guān)8—撥位銷圖4.2分配軸式的中央控制器4.1概述3.控制系統(tǒng)的分類（1）時間控制如圖4.3所示為用碼盤控制的中央控制器。圖4.3碼盤式中央控制器1—碼盤2—接收噴嘴3—信號噴嘴4—光電元件5—光源6—微電機4.1概述3.控制系統(tǒng)的分類（2）行程控制圖4.5是按行程控制的電氣原理圖。圖4.5行程控制的電氣原理圖按下動按鈕K1后，部件Ⅰ開始運動。當部件Ⅰ運動到規(guī)定位置時，其上的擋塊壓下行程開關(guān)K2，部件Ⅱ開始運動，部件Ⅰ停止運動或快速退回。當部件Ⅱ運動到規(guī)定位置時，壓下行程開關(guān)K3，部件Ⅲ開始運動，部件Ⅱ停止運動。如此類推，使各個部件獲得順序動作。4.1概述3.控制系統(tǒng)的分類（2）行程控制如果工作循環(huán)較為復(fù)雜，用機械傳動機構(gòu)作為部件之間命令的傳遞，構(gòu)造常比較復(fù)雜，甚至不可能。所以，在行程控制系統(tǒng)中很少采用機械控制系統(tǒng)。用得最多，也最方便的是電氣的、電子的、氣動的、液壓的以及以上幾種混合的控制系統(tǒng)。其控制原理可用如圖4.6所示的方框圖表示。圖4.6行程程序控制原理方框圖4.1概述3.控制系統(tǒng)的分類（3）時間、行程混合控制時間、行程混合控制，是指在一個工作程序中，部分節(jié)拍的執(zhí)行元件是根據(jù)時序動作的，而另一部分是依據(jù)前一節(jié)拍動作的終端行程信號動作的。圖4.7時間-行程混合控制框圖4.2檢測裝置

檢測裝置中最重要的部分是傳感器，各種控制程序都離不開傳感器，因此應(yīng)當熟知各種傳感器的結(jié)構(gòu)和原理。傳感器的應(yīng)用很廣，品種極多，所以它也有很多種叫法，如變換器、一次儀表、換能器、受感器、敏感元件等。1.傳感器的定義

傳感器是一種能將被測量（各種物理量、化學(xué)量和生物量等）變換成可以測量的有用信號的一種裝置。4.2檢測裝置

按使用特點，傳感器可分為如下幾類：1）壓力傳感器：把壓力和壓差值變?yōu)殡娏?，用于壓力的測量。常用差動變壓器原理，電阻應(yīng)變片或半導(dǎo)體壓敏效應(yīng)等機理實現(xiàn)。2）溫度傳感器：用于各種溫度的測量。常用熱電偶、熱阻、電半導(dǎo)體單晶等元件制成。3）位移傳感器：把線位移和角位移變成對應(yīng)的電量，常用的有差動變壓器式、電容式、莫爾條紋式等。4）濕度傳感器：用于濕度的測量，常用的有電容介質(zhì)式、毛發(fā)式、紅外線吸收式和陶瓷表面吸收式等。5）氣體傳感器：用于對氣體種類及密度的測量，常用的有半導(dǎo)體氣敏式、熱導(dǎo)式等。6）光學(xué)傳感器：用來測量光的強度，常用的有光電導(dǎo)型、光電子發(fā)射型和光熱效應(yīng)型等。7）流量傳感器：用于測量流體（氣體和液體）的流量，常用膜片式、葉輪式和半導(dǎo)體電磁式等。其他還有速度和加速度傳感器、化學(xué)量（密度、pH值、濃度等）傳感器等。2.傳感器的分類4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器

1）觸點式行程開關(guān)：常見的觸點式行程開關(guān)，具有一對以上的常開與常閉觸點，由機械碰撞而動作，靠彈簧復(fù)位。優(yōu)點：觸點行程開關(guān)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，動作確實，觸點承載能力高，可以直接使用強電；不需要放大檢波等其他電子線路，對電源無特殊要求，交直流都能用。缺點：有觸點，有火花，易于磨損疲勞，使用壽命短。因此要做定期檢修，定期更換元件，以免在工作過程中發(fā)生故障。另外，其動作響應(yīng)速度低，不宜用于復(fù)雜和高速的控制系統(tǒng)中。（1）行程開關(guān)4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器

2）無觸點行程開關(guān)：無觸點行程開關(guān)（接近開關(guān)）的工作原理如圖4.8所示。實際上它是一個電磁感應(yīng)式接近開關(guān)。當金屬片（隨運動件移動，常稱為動片）接近磁心時，線圈L1與L2之間的耦合被逐漸削弱，到動片接近到某一位置時，使線路振蕩突然停止，從而輸出一個脈沖電壓信號達到檢測某一種狀態(tài)的目的。

（1）行程開關(guān)

圖4.8感應(yīng)式接近開關(guān)原理圖4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器

差動變壓器式傳感器的工作原理如圖4.11（a）所示。在磁性材料制成的線圈骨架5上裝有一個初級線圈3和兩個完全相同的次級線圈2與4。磁心1可在線圈中移動，它的一端與被測物體相連并與被測物體一起運動。當初級線圈中通以高頻交流電時，在次級線圈2、4中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢ul和u2，由于兩個次級線圈反相串聯(lián)［圖4.11（b）］，在兩個次級線圈的輸出端c、d之間的輸出壓u0，由兩個次級線圈感應(yīng)電動勢之差來決定，即 u0=u1－u2 （4.1）（2）差動變壓器式傳感器

圖4.11差動變壓器的工作原理1—磁心2、4—次級線圈3—初級線圈5—線圈骨架4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器

當磁心處于兩個次級線圈的對稱位置時，輸出電壓u0=u1－u2=0，當磁心移向次級線圈2時ul>u2，反之則u2>ul。圖4.12所為輸出電壓與磁心位移的關(guān)系圖。由圖中可知，磁心位移越大，則輸出電壓也越大。由此可知，差動變壓器式傳感器可以將位移或力等機械量轉(zhuǎn)變成電量，對被控制對象進行檢測。（2）差動變壓器式傳感器圖4.12輸出電壓與磁心位移的關(guān)系4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器

利用導(dǎo)體的電阻應(yīng)變特性進行檢測的元件稱為電阻應(yīng)變元件。一般將此類電阻應(yīng)變元件制成絲或箔式應(yīng)變片。如圖4.14所示為電阻應(yīng)變傳感器工作原理。用4片電阻應(yīng)變片連接成橋式電路，貼在所測量的彈性物件表面上。電阻應(yīng)變片R1和R4順著彈性構(gòu)件主軸（秤盤主支承）線粘貼，感受彈性。支承中主應(yīng)變，作為檢測電橋的檢測橋臂；R2、R3橫著彈性構(gòu)件主軸線方向粘貼，應(yīng)變很小，可作為溫度補償橋臂。設(shè)加于檢測電橋的電源電壓為u0，當秤盤處于平衡位置時，彈性元件不受力，無變形產(chǎn)生，此時按四臂交流電橋平衡條件選定應(yīng)變片電阻值為R1×R4=R2×R3，檢測電橋的輸出電壓為u0=0。當秤盤上的物流質(zhì)量量值變化時，電阻應(yīng)變片R1、R4受力也發(fā)生變化，其電阻增（減）量分別為ΔR1，ΔR4，而R2、R3受力極小，其增（減）量可略去不計。此時電橋輸出電壓u0為

（3）電阻應(yīng)變式檢測傳感器4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器（3）電阻應(yīng)變式檢測傳感器4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器（3）電阻應(yīng)變式檢測傳感器

圖4.14電阻應(yīng)變傳感器工作原理1—秤體部件2—彈性構(gòu)件3—信號放大器4—信號調(diào)制器

5—信號調(diào)節(jié)器6—定量給定值裝置7—控制系統(tǒng)4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器

圖4.16為電容傳感器的原理圖。它由兩塊平行板構(gòu)成，圖4.16（a）為雙極型，一對平行板的間距d發(fā)生變化，則兩板構(gòu)成的電容也發(fā)生變化；圖4.16（b）為差動型，是由兩個固定板及一塊可動板組成，如果可動板上移，則可動板與上板構(gòu)成的電容將增加，而與下板構(gòu)成的電容將減少。用平行板電容來測量位移的原理如下：兩平行板間的電容量為（4）電容傳感器

式中，s為兩板極間遮蓋的面積；d為活動板與固定板間的距離；為板極間介質(zhì)的介電常數(shù)。圖4.16板間距可調(diào)電容傳感器4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器

圖4.17為電容傳感器在測厚儀上的應(yīng)用示例，電容測厚儀可以用來測量金屬帶材在扎制過程中的厚度。（4）電容傳感器

圖4.17電容傳感器在測厚儀上的應(yīng)用示例1—金屬帶材2—電容極板3—導(dǎo)向輪4—軋輥5.熱電傳感器4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器

工程上常用的熱電傳感器有熱電偶傳感器和熱敏電阻傳感器。1）熱電偶傳感器把兩種不同導(dǎo)電性能的導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體材料連接成如圖4.18（a）所示的閉合回路，并將兩節(jié)點置于溫度各為t和t0的熱環(huán)境中，則兩節(jié)點間將產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。能產(chǎn)生熱電勢的元件稱為熱電偶傳感器。（5）熱電傳感器圖4.18熱電偶傳感器4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器2）熱敏電阻傳感器某些材料的電阻值與溫度有關(guān)。用這些材料制成的電阻稱為熱敏電阻。金屬熱敏電阻由純金屬銅、鐵、鎳及鉑等制成。它的電阻值隨溫度的升高而增加。金屬熱敏電阻可用來測量120℃～500℃的溫度。（5）熱電傳感器4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器光電繼電器主要由投光器和受光器兩部分組成，根據(jù)受光器所感知的信號判斷被測對象的有無、形狀、方位、顏色等。1）投光器：投光器的作用是向受光器投去可靠的光束，光束質(zhì)量對光電繼電器的性能影響很大。作為光電繼電器檢測用的投光器一般是白熾燈泡、熒光燈或鹵族燈。2）受光器：受光器是能將光信號轉(zhuǎn)變成電信號的光電元件。這種光電元件有光電二極管、光電三極管、光敏電阻（光導(dǎo)管）及光電池等幾種。3）光電繼電器：就是將受光器受光后所產(chǎn)生的光電流放大，推動靈敏繼電器動作的一種控制元件。圖4.21所示為光電轉(zhuǎn)換電路（即光電繼電器）線路圖，它是由光電三極管作為受光器的光電繼電器。（6）熱電傳感器4.2檢測裝置3.幾種常用的傳感器氣動傳感器一般都是由氣動測量頭和氣體計量儀組成，其測量原理可用圖4.24說明。（7）氣動傳感器圖4.24氣動傳感器的工作原理圖經(jīng)過濾清和穩(wěn)壓的壓縮空氣進入計量儀的氣室A，其壓力為p1，壓縮空氣再經(jīng)過小孔進入氣室B，經(jīng)噴嘴后在前面形成一個氣隙Z，此時，壓縮空氣必須經(jīng)過此氣隙排入大氣，所產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)與此氣隙的大小有一定關(guān)系。當工件尺寸增大時，氣隙Z減小，氣室B的壓力p2上升，當工件尺寸減小時，氣隙Z增大，氣室B的壓力p2下降，顯然，通過測量壓力，即可測得工件尺寸的變化。4.3執(zhí)行機構(gòu)

定義：執(zhí)行機構(gòu)是檢測與控制系統(tǒng)中的重要機構(gòu)，它能根據(jù)控制信號的內(nèi)容，產(chǎn)生預(yù)定的輸出力、運動方向和停止位置等。

根據(jù)使用能量的不同，常見執(zhí)行元件的種類如圖4.25所示。圖4.25執(zhí)行元件的種類4.3執(zhí)行機構(gòu)

電磁鐵是在直線式執(zhí)行機構(gòu)中最簡單和價廉的一種，但動作速度無法控制，沖擊較大，行程較小，輸出力有限，所以多用于作用力不大，行程較短，要求兩個位置的場合。1.電磁鐵

電磁鐵有交流和直流兩種。交流牽引電磁鐵因是交流供電，為了減少磁滯及渦流損耗，鐵心均用硅鋼片疊成。線圈一般是并聯(lián)的。直流螺管式電磁鐵，因是直流供電，無磁滯與渦流損耗，鐵心可用低碳鋼或工業(yè)純鐵制成。4.3執(zhí)行機構(gòu)

電磁離合器常用來將電信號轉(zhuǎn)換成機械動作，如將軸連上或斷開。2.電磁離合器

（1）盤式電磁離合器盤式電磁離合器的結(jié)構(gòu)原理如圖4.26所示。7為輸入軸，其上裝有可軸向滑動的右盤6，在吸引線圈4中無電流通過時，右盤借助彈簧8的彈力作用而與左盤5脫開。裝有吸引線圈4的左盤固定在輸出軸1上，并有2、3兩滑環(huán)將線圈與控制電路（圖中未畫）相連接。吸引線圈未通電時，輸入軸旋轉(zhuǎn)而輸出軸不轉(zhuǎn)。吸引線圈通電時，電磁力將右盤吸向左盤，依靠兩盤間的摩擦力，帶動輸出軸旋轉(zhuǎn)。如將輸出軸固定，則可用此離合器對輸入軸起制動作用。4.3執(zhí)行機構(gòu)2.電磁離合器

（2）磁粉離合器

如圖所示力磁粉離合器工作原理圖。輸入軸1與定轉(zhuǎn)子2相連，輸出軸9與轉(zhuǎn)子8相連，兩轉(zhuǎn)子之間封裝著磁粉3。定子6中裝有線圈4。線圈未通電時，由于輸入軸轉(zhuǎn)動的離心力作用，使磁粉緊壓在定轉(zhuǎn)子2的內(nèi)壁上，而與輸出轉(zhuǎn)子8之間存在間隙，輸出軸9不轉(zhuǎn)動。當定子線圈通電時，定子與轉(zhuǎn)子之間形成磁路。磁通通過磁粉時，每粒磁粉處于磁化狀態(tài)，磁粉之間互相吸引和擠壓，因此帶動輸出軸9轉(zhuǎn)動。

磁粉離合器傳遞扭矩的大小可通過調(diào)節(jié)定子電流來調(diào)節(jié)。它可用于通、斷、張力、位置、速度及制動的控制。4.3執(zhí)行機構(gòu)3.伺服電機

與普通的交直流電機的差別在于，能用簡單的方法獲得與輸入信號相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化，反應(yīng)靈敏，適用于頻繁啟動、變速、反轉(zhuǎn)、停止等場合。按所用電源種類分，有直流與交流伺服電機兩大類。（1）直流伺服電機

直流伺服電機有兩個繞組：電樞繞組及勵磁繞組。按勵磁方式可分為它勵式、并勵式及串勵式。如圖所示為它勵式伺服電機接線圖。轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與控制電壓三者之間的關(guān)系為：4.3執(zhí)行機構(gòu)3.伺服電機（2）交流伺服電機

交流伺服電機就是兩相異步電動機，如圖a所示為具有杯形轉(zhuǎn)子5的交流伺服電機結(jié)構(gòu)圖，其外定子4上裝有兩個繞組，一個為勵磁繞組1，一個為控制繞組2。裝設(shè)內(nèi)定子3是為了減小磁路的磁阻。圖b為該交流伺服電機的接線圖。※直流伺服電機相比：直流伺服電機具有電刷和整流子，尺寸較大且須經(jīng)常維修，受使用環(huán)境影響；而交流伺服電機則采用了全封閉無刷構(gòu)造，結(jié)構(gòu)緊湊、外形小、重量輕（只有同類直流伺服電機的75%～90%），環(huán)境適應(yīng)能力強，不需經(jīng)常檢查與維修。4.3執(zhí)行機構(gòu)4.步進電機

步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的執(zhí)行元件。一般電機是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，而步進電機則是每當電機繞組接收到一個電脈沖時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的角度（稱為步距角）。低頻運行時，明顯可見電機轉(zhuǎn)軸是一步一步地轉(zhuǎn)動的，因此稱為步進電機。如圖4.30所示為四相反應(yīng)式步進電機工作原理圖。4.3執(zhí)行機構(gòu)5.直線電機

直線電機是一種利用電能直接產(chǎn)生直線運動的電氣裝置，它是機、電和系統(tǒng)控制三門學(xué)科巧妙結(jié)合的產(chǎn)物。在生產(chǎn)實踐中，存在許多需要直線運動的場合，采用直線電機的最大優(yōu)點就是可實現(xiàn)直接傳動，而不需要一套將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動的中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)，從而使總體結(jié)構(gòu)簡單，體積減小。

圖4.31（a）所示為一臺旋轉(zhuǎn)式環(huán)形電樞繞組的直流電機，若沿電機徑向A-A處截開，再向兩邊拉開，展開后就演變成了直線電機［圖4.31（b）］。圖4.31從旋轉(zhuǎn)電機演變的直線電機4.3執(zhí)行機構(gòu)5.直線電機基本原理：

線圈行程范圍內(nèi)，永久磁鐵給予它大致均勻的磁場強度，當線圈中通入直流電流時，載有電流的導(dǎo)體在磁場中就受到電磁力的作用，電磁力的方向可由左手定則來確定。設(shè)在鐵棍下面線圈截面中的電流方向為垂直紙面向內(nèi)，則線圈所受的電磁力的方向由圖中F所示。改變電流方向就可改變線圈受力方向。只要線圈受到的電磁力大于線圈支承上存在的靜摩擦力，就可使線圈產(chǎn)生來回直線運動，從而帶動執(zhí)行機構(gòu)作直線運動。這就是直線電機的基本原理。圖4.32直流直線電機的工作原理圖1—軟鐵板2—移動線圈3—軟鐵棍4—斜極塊5—漏磁通6—磁通平行線7—Id電流通入線圈4.4可編程序控制器1.可編程序控制器的產(chǎn)生與發(fā)展

可編程序控制器是1969年由美國DEC公司首先研制出來的一種新型自動化控制裝置。當時主要是用于替代傳統(tǒng)的繼電器控制裝置，功能上只有邏輯運算、定時、計數(shù)以及順序控制等，而且只能進行開關(guān)量控制。這種控制器的英文名稱為“ProgrammableLogicController”，簡稱PLC，中文稱為“可編程序邏輯控制器”。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步，在PLC基礎(chǔ)上，再與先進的微機控制技術(shù)相結(jié)合，就發(fā)展起來一種嶄新的工業(yè)控制器，其控制功能已遠遠超出邏輯控制的范疇，1980年美國電氣制造協(xié)會正式將它命名為“ProgrammableController”，簡稱PC。但PC又容易與個人計算機“PersonalComputer”的簡稱PC相混淆，所以，近年來人們又傾向于使用原先的名稱，簡稱PLC，中文稱為“可編程序控制器”。近幾年來，PLC技術(shù)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，美國、日本、德國等國的PLC廠家多達150多家，產(chǎn)品數(shù)百種。我國1974年開始研制，現(xiàn)在也有不少廠家在生產(chǎn)，其技術(shù)水平也有長足提高。4.4可編程序控制器2.可編程序控制器的含義

國際電工委員會（IEC）頒布了可編程序控制器的國際標準草案，對PLC給出如下定義：“可編程序控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(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，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械設(shè)備和生產(chǎn)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)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。”

由定義可知，可編程序控制器（PLC）是有別于個人計算機PC、便攜式計算機PC和程序計數(shù)器PC的。4.4可編程序控制器3.可編程序控制器的組成

如圖所示為小型PLC結(jié)構(gòu)示意圖。它按功能可以分為三大部分：輸入部分、邏輯部分和輸出部分。

輸入部分的作用是把這些信息收集并保存起來，通過輸入接口送入邏

輯部分；邏輯部分是PLC的主體部分，它包括中央處理單元、存儲器等。它的作用是處理由輸入部分送入的各種信息，并按照程序規(guī)定對這些信息進行邏輯判斷，最后確定需要何種輸出。輸出部分是根據(jù)邏輯部分處理的結(jié)果，保存輸出的信息并將輸出的信號送給電磁裝置、信號指示燈、伺服電機、各種接觸器等執(zhí)行機構(gòu)。4.4可編程序控制器4.可編程序控制器與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的關(guān)系

PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)都是由上述3部分組成的，而且各個部分的功能也完全相似，但它們也有一些區(qū)別：1）PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)，都用行程開關(guān)、光電開關(guān)、操作開關(guān)等作為系統(tǒng)的輸入元件，用電磁閥、信號燈、各種接觸器等作為系統(tǒng)的輸出的執(zhí)行機構(gòu)。2）繼電器控制系統(tǒng)的邏輯部分是由許多繼電器按某一接線方式接好的線路，用這種接線方式來實現(xiàn)一定的程序。3）當控制參數(shù)需要變更時，繼電器控制系統(tǒng)需要重新選擇繼電器，重新布線接線，而PLC只需重編程序即可?？傊?，繼電器控制系統(tǒng)用的是繼電器組成的線路，PLC控制系統(tǒng)則用的是集成電路和程序。但從本質(zhì)上講，PLC采用了繼電器控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，即在PLC的集成電路中也有“繼電器”，有“觸點”，并且它們之間有一定的邏輯關(guān)系，但兩者的繼電器、觸點是完全不同的。4.4可編程序控制器5.可編程序控制器的功能及特點1、PLC的功能（1）邏輯控制功能PLC設(shè)置了與（AND）、或（OR）、非（NOT）等邏輯指令，因此它可以代替繼電器進行開關(guān)控制。（2）定時控制功能

PLC內(nèi)有若干個計時器（定時器），并設(shè)置了計時指令。（3）計數(shù)控制功能

PLC有若干個計數(shù)器，并設(shè)置了計數(shù)指令。（4）步進控制功能

PLC有若干個位移寄存器，用于步進控制，即在一道工序完成以后，再進行下一道工序。（5）A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能

可將生產(chǎn)過程中測量到的溫度、壓力等模擬量（A）轉(zhuǎn)換成數(shù)字（D），因為PLC只能識別數(shù)字量。（6）監(jiān)控功能

PLC配置有較強的監(jiān)控功能。它能記憶某些異常情況，或在發(fā)生異常情況時可自動中止運行。4.4可編程序控制器5.可編程序控制器的功能及特點2、

PLC的特點（1）可靠性高PLC有很強的抗干擾能力，能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠地工作，此外，PLC還采用了屏蔽、濾波等措施，有效地防止了空間電磁干擾，對高頻干擾信號起到良好的抑制作用。（2）通用性好

在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不需改變PLC的硬設(shè)備，只需改變用戶程序就可滿足控制要求。（3）編程簡單，使用方便

PLC采用梯形圖編程，尤其對從事繼電器控制工作的技術(shù)人員和工人，不必掌握很多復(fù)雜難懂的計算機語言和控制技術(shù)，能在短期內(nèi)學(xué)會使用PLC。（4）便于實現(xiàn)機電一體化

由于PLC體積小，重量輕，功耗低，所以容易裝入機械設(shè)備內(nèi)部，實現(xiàn)機電一體化。缺點：一是價格還比較高，一般說來比繼電器控制和單片機控制要高；二是工作速度比計算機慢；三是使用中、高檔PLC時，要求使用者具有相當?shù)挠嬎銠C知識。4.5控制系統(tǒng)實例1.塑料薄膜位置控制系統(tǒng)

如圖所示為某包裝機的塑料薄膜位置控制系統(tǒng)原理圖。塑料薄膜卷筒4上印有商標和文字，并印有定位用的色標。包裝時要求商標及文字定位準確，不得將圖案在當中切斷。薄膜上商標的位置由光電系統(tǒng)檢測，并經(jīng)放大后去控制電磁離合器6。薄膜上的色標（不透光的一小塊面積）未到達定位色標位置時，光電系統(tǒng)因投光器的光線能透過薄膜而使電磁離合器6有電而吸合，薄膜得以繼續(xù)運動。薄膜上的色標到達定位色標位置時，因投光器的光線被色標擋住而發(fā)出到位的信號，此信號經(jīng)變換放大后使電磁離合器斷電脫開，薄膜就準確地停在該位置，待切斷后再繼續(xù)運動。4.5控制系統(tǒng)實例2.牙膏灌裝機商標對準控制系統(tǒng)

牙膏在槽裝過程中，牙膏管尾端在夾扁時，其平面必須與商標一致（圖a），以達到較高的外觀質(zhì)量。圖b為牙膏灌裝機上的商標對準