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文檔簡介
課題一
可編程序控制器概述1.1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展什么是可編程序控制器?
可編程序控制器是以自動控制技術(shù)、微型計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代通用工業(yè)控制裝置。
PLC的概念
PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。PLC的產(chǎn)生與發(fā)展為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛,1968年美國通用汽車制造公司(GM)公開招標(biāo),對控制系統(tǒng)提出具體要求,歸納其要求,其核心是:該設(shè)備要使用計算機(jī)技術(shù),能讓以前的電氣技術(shù)人員很容易掌握的編程語言,該設(shè)備與被控制設(shè)備連接方便,不需要使用特別的供電方式。根據(jù)這些要求,美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC公司)于1969年研制開發(fā)出了世界上第一臺可編程序控制器PDP-14,并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。當(dāng)時人們把它稱為可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicController),簡稱PLC,可編程序控制器由此誕生。1.2PLC的特點1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2.靈活性和通用性強(qiáng)3.編程語言簡單易學(xué)
4.PLC與外部設(shè)備的連接簡單、使用方便
5.PLC的功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)
6.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試周期短
7.PLC體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機(jī)電一體 化
1.3PLC的基本組成根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同,PLC可分為整體式(也稱箱體式)和組合式(也稱模塊式)兩類。主要介紹整體式存儲器存儲器整體式PLC組成示意圖:電源中央處理單元(CPU)輸入單元輸出單元外設(shè)接口I/O
擴(kuò)展口用戶輸入設(shè)備用戶輸出設(shè)備I/O擴(kuò)展單元特殊功能單元編程器打印機(jī)上位計算機(jī)PLCPT…輸入單元中央處理單元(CPU)系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器輸出單元外設(shè)接口I/O
擴(kuò)展口輸入╱輸出單元輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC提供的各種指令和狀態(tài)信息;輸出單元將經(jīng)過CPU處理(運(yùn)算)的結(jié)果,轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號,以驅(qū)動各種執(zhí)行元件。輸出接口電路
按輸出電路所使用的開關(guān)器件,PLC的開關(guān)量輸出單元有晶體管輸出單元、晶閘管輸出單元、繼電器輸出單元。(1)晶體管輸出單元晶體管為無觸點開關(guān),所以晶體管輸出單元使用壽命長,響應(yīng)速度快輸出鎖存器負(fù)載TLEDR1R2FUCOM
DC24VR3+5VDI/O總線1導(dǎo)通導(dǎo)通發(fā)光指示(2)雙向晶閘管輸出單元雙向晶閘管輸出型PLC的輸出既可驅(qū)動直流負(fù)載,也可驅(qū)動交流負(fù)載。輸出鎖存器負(fù)載~TLEDR1R2CFUCOMI/O總線(3)繼電器輸出單元繼電器輸出型PLC的輸出既可驅(qū)動直流負(fù)載,也可驅(qū)動交流負(fù)載。繼電器觸點電氣壽命:10~30萬次,輸出點頻繁通斷的場合應(yīng)選用晶體管或雙向晶閘管輸出型的PLC。PLC控制的基本概念一個簡單的繼電器控制電路的例子由PLC來實現(xiàn)控制功能3~380V109876543210提供啟動命令信號提供停止命令信號PLC000010輸入端輸出端SB1SB2KM1KM2~00010001DC24VCOMCOM驅(qū)動對象驅(qū)動對象……
由PLC內(nèi)部程序來實現(xiàn)對KM1的驅(qū)動、定時及SB1的自保持。PC是如何進(jìn)行控制的呢?PC控制的等效電路輸入端子輸出端子00000000010000200003COM輸入繼電器線圈輸出繼電器觸點~KM1KM2COM01000010010100201003DC24VAC220VSB1SB2內(nèi)部繼電器觸點內(nèi)部繼電器線圈00000000010100001000TIM000TIM000輸入部分輸出部分控制部分控制程序(梯形圖)PLC01001……假設(shè)PLC內(nèi)部有許多各種類型的繼電器從而,PLC的程序可用類似于繼電器控制系統(tǒng)
接收指令或信息驅(qū)動執(zhí)行元件梯形圖的形式來表示。PC控制三個階段的作用:輸入部分:接收操作指令(由啟動按鈕、停止按鈕等提供),或接收被控對象的各種狀態(tài)信息(由行程開關(guān)、接近開關(guān)等提供)??刂撇糠郑河脩舾鶕?jù)控制要求編制的控制程序,通常以梯形圖的形式表示。控制程序存放于PC的用戶程序存儲器中。系統(tǒng)運(yùn)行時,PC依次讀取用戶程序存儲器中的程序語句,進(jìn)行解釋、執(zhí)行,并將結(jié)果送PC輸出端輸出,以控制、驅(qū)動外部負(fù)載的工作。輸出部分:根據(jù)程序執(zhí)行的結(jié)果直接驅(qū)動負(fù)載。PLC的工作方式在繼電器控制電路中,當(dāng)某些梯級同時滿足導(dǎo)通條件時,這些梯級中的繼電器線圈會同時通電,也就是說,繼電器控制電路是一種并行工作方式。PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式,在PLC執(zhí)行用戶程序時,CPU對梯形圖自上而下、自左向右地逐次進(jìn)行掃描,程序的執(zhí)行是按語句排列的先后順序進(jìn)行的。這樣,PLC梯形圖中各線圈狀態(tài)的變化在時間上是串行的,不會出現(xiàn)多個線圈同時改變狀態(tài)的情況,這是PLC控制與繼電器控制最主要的區(qū)別。
PLC的編程語言梯形圖編程語言
梯形圖編程語言是一種圖形編程語言,是若干圖形符號的組合。具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點。
兩種梯形圖形式很相似。但是,它們只是形式上的相似,實質(zhì)上卻存在著本質(zhì)的差別
繼電器控制梯形圖與PLC控制梯形圖程序的區(qū)別:兩種繼電器的區(qū)別1、繼電器控制電路中使用的繼電器都是物理的電器,繼電器與其他控制電器間的連接必須通過硬接線來完成;PLC的繼電器不是物理的電器,它是PLC內(nèi)部的寄存器位(映象寄存位),常稱之為“軟繼電器”。PLC梯形圖中的接線稱為“軟接線”,這種“軟接線”是通過編程序來實現(xiàn)的。(它反映了“與”、“或”、“非”三種基本邏輯運(yùn)算)映象寄存位與繼電器線圈、觸點狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系:2、PLC的每一個繼電器都對應(yīng)著內(nèi)部的一個寄存器位,由于可以無限次地讀取某位寄存器的內(nèi)容,所以,可以認(rèn)為PLC的繼電器有無數(shù)個常開、常閉觸點可供用戶使用。而物理繼電器的觸點個數(shù)是有限的。3、PLC的輸入繼電器是由外部信號驅(qū)動的,在梯形圖中只能使用輸入繼電器的觸點,而不出現(xiàn)它的線圈。而物理繼電器觸點的狀態(tài)取決于其線圈中有無電流通過,在繼電器控制電路中,若不接繼電器線圈,只接其觸點,則觸點永遠(yuǎn)不會動作。
映象寄存位線圈常開觸點常閉觸點0(OFF)(OFF)(ON)1(ON)(ON)(OFF)即:映象寄存位的狀態(tài)=線圈的狀態(tài)=常開觸點的狀態(tài)=常閉觸點狀態(tài)取反兩種梯形圖的區(qū)別
PLC梯形圖左右的兩根線也叫母線,但與繼電器控制電路的兩根母線不同。繼電器控制電路的母線與電源連接,其每一行(也稱梯級)在滿足一定條件時將通過兩條母線形成電流通路,從而使電器動作;而PLC梯形圖的母線并不接電源,它只表示每一個梯級的起始和終了,PLC的每一個梯級中并沒有實際的電流通過。通常說PLC的線圈接通了,這只不過是為了分析問題方便而假設(shè)的概念電流通路,而且概念電流只能從左向右流,這是PLC梯形圖與繼電器控制電路本質(zhì)的區(qū)別。實現(xiàn)控制功能的手段不同
繼電器控制是靠改變電器間的硬接線來實現(xiàn)各種控制功能的,而PLC是通過編程序來實現(xiàn)控制的。
PLC程序的設(shè)計方法經(jīng)驗設(shè)計法邏輯設(shè)計法狀態(tài)流程設(shè)計法PLC應(yīng)用中的若干問題對PLC的某些輸入信號的處理 ①若PLC輸入設(shè)備采用兩線式傳感器(如接近開關(guān)等)時,其漏電流較大,可能會出現(xiàn)錯誤的輸入信號。為了避免這種現(xiàn)象,可在輸入端并聯(lián)旁路電阻R,如圖1所示。
圖1兩線式傳感器輸入的處理
②若PLC輸入信號由晶體管提供,則要求晶體管的截止電阻應(yīng)大于10
k,導(dǎo)通電阻應(yīng)小于800
。
PLC的安全保護(hù)1.短路保護(hù)當(dāng)PLC輸出控制的負(fù)載短路時,為了避免PLC內(nèi)部的輸出元件損壞,應(yīng)該在PLC輸出的負(fù)載回路中加裝熔斷器,進(jìn)行短路保護(hù)。
2.感性輸入/輸出的處理
PLC的輸入端和輸出端常常接有感性元件。如果是直流感性元件,應(yīng)在其兩端并聯(lián)續(xù)流二極管;如果是交流元件,應(yīng)在其兩端并聯(lián)阻容電路,從而抑制電路斷開時產(chǎn)生的電弧對PLC內(nèi)部輸入、輸出元件的影響,如圖2所示。
圖2感性輸入/輸出的處理
3.PL
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