第三章第三節(jié)可編程控制器

智能建筑基礎(chǔ)知識(shí)

模塊三智能樓宇現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備

智能樓宇現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備通常由檢測(cè)設(shè)備（傳感器）、控制設(shè)備（控制器）、執(zhí)行設(shè)備（執(zhí)行器）等組成?，F(xiàn)場(chǎng)控制器接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的輸入信息，實(shí)時(shí)地與設(shè)定值進(jìn)行比較并進(jìn)行PID運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制，并將最終結(jié)果輸出給執(zhí)行裝置（閥門、風(fēng)門、電動(dòng)控制單元等）完成對(duì)應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作（位移、旋轉(zhuǎn)）。本模塊針對(duì)智能樓宇中常用的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)智能樓宇的控制和調(diào)節(jié)有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和了解。1模塊三1傳感器與驅(qū)動(dòng)裝置2直接數(shù)字控制器3可編程控制器2學(xué)習(xí)單元3可編程控制器一、可編程控制器概述3學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的概念可編程控制器（PLC）誕生于美國(guó)。國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或自動(dòng)化設(shè)備以及生產(chǎn)過(guò)程。4學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC硬件系統(tǒng)組成5學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC軟件編程環(huán)境6學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的主要應(yīng)用7學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的功能高速計(jì)數(shù)功能；邏輯處理功能；1順序控制功能；2數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；3內(nèi)部定時(shí)功能；4567中斷處理功能；程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；8網(wǎng)絡(luò)通信功能。8學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的特點(diǎn)編程方法簡(jiǎn)單，容易掌握

；體積小、重量輕、功耗低；1使用方便、通用性強(qiáng)；2功能強(qiáng)大、完善、通用，適應(yīng)面廣

；3可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

；4567設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修方便容易

；性能價(jià)格比好，經(jīng)濟(jì)核算

；8系統(tǒng)組網(wǎng)方便、簡(jiǎn)單

。9學(xué)習(xí)單元3可編程控制器二、可編程控制器系統(tǒng)組成10學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的硬件系統(tǒng)PLC硬件系統(tǒng)。PLC的硬件系統(tǒng)主要由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口和電源等部分組成。中央處理器是PLC的核心，相當(dāng)于人的大腦；輸入/輸出單元相當(dāng)于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與中央處理器之間的接口電路；通信接口用于PLC與外部設(shè)備進(jìn)行通信

。

11學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的硬件系統(tǒng)可擴(kuò)展式一體機(jī)分布式模塊機(jī)12學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的軟件系統(tǒng)

PLC的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序一般由系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程序、編譯程序和監(jiān)控程序組成。它是由生產(chǎn)廠家直接固化在存儲(chǔ)器中、屬于永久存儲(chǔ)的程序和指令，用戶不能直接讀寫與更改。PLC的用戶程序是用戶利用PLC的編程語(yǔ)言，根據(jù)控制要求編寫的程序。它的好壞直接決定了PLC在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。13學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能中央處理器

PLC屬于計(jì)算機(jī)家族，它的核心部件是中央處理器（CPU）。CPU是PLC的控制中樞。它是由運(yùn)算器、控制器和寄存器等組成。不同型號(hào)的PLC所選的CPU芯片也不同，CPU芯片的性能直接關(guān)系到PLC處理控制信息的能力與速度，PLC的功能將隨著CPU芯片技術(shù)的發(fā)展而不斷提高。14學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是用來(lái)保存系統(tǒng)或用戶相關(guān)程序、參數(shù)、變量和其他數(shù)據(jù)信息的專用存儲(chǔ)單元。它包括RAM和ROM。RAM可實(shí)現(xiàn)電寫入和電擦除，而ROM的信息是通過(guò)專用的程序?qū)懭肫鬟M(jìn)行程序?qū)懭?，要想刪除這部分程序則需在紫外線的照射下完成，在PLC中存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。15學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能I/O單元

輸入/輸出單元是PLC的CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入、輸出裝置或其他外部設(shè)備之間相連接的接口部件。輸入單元采集信息的類型有兩種，數(shù)字量輸入（DI）信號(hào)和模擬量輸入（AI）信號(hào)。輸出單元用來(lái)連接被控對(duì)象中的各種執(zhí)行元器件，其連接類型也是兩種，數(shù)字量輸出（DO）信號(hào)和模擬量輸出（AO）信號(hào)。16學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能PLC輸入接口電路17學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能PLC輸出接口電路18學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能通信接口

通信接口是保障PLC與其他外設(shè)之間數(shù)據(jù)通信的一種數(shù)據(jù)通道，一般PLC都會(huì)配有各種通信接口（或通信模塊）。PLC通過(guò)這些通信接口與監(jiān)視器、打印機(jī)、其他PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)不同的功能，更好地為系統(tǒng)控制服務(wù)。19學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能智能接口

智能接口可連接智能模塊，常用的智能模塊有高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。它有自己的CPU和控制系統(tǒng)及總線接口。它可以對(duì)外設(shè)的局部現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單獨(dú)控制與調(diào)節(jié)，通過(guò)總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。20學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能編程裝置

編程裝置是進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)的主要工具。用戶通過(guò)編程器可實(shí)現(xiàn)用戶程序的離線編程和在線編程，程序上傳到PLC后，還可以借助于編程裝置對(duì)用戶程序進(jìn)行調(diào)試或修改。并可實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)的監(jiān)控。通常編程裝置分為簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩種。21學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能電源

PLC的電源模塊可將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲(chǔ)器所需的直流電源，它的好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。是整個(gè)PLC的能源供給中心。一般PLC可以使用廠家提供的專用電源模塊（推薦），也可以使用外部開(kāi)關(guān)電源。專用電源模塊的品質(zhì)應(yīng)該比較好，比普通電源具有更高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。22學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能其他外部設(shè)備

PLC還有許多外部設(shè)備，如EPROM寫入器、外存儲(chǔ)器、人/機(jī)接口裝置等。它們可以輔助PLC完成預(yù)定的控制任務(wù)。其中，EPROM寫入器是用來(lái)將用戶程序固化到EPROM存儲(chǔ)器中的一種PLC外部設(shè)備。當(dāng)PLC內(nèi)部的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器滿足不了需要時(shí)，就可用外部的存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展或用于用戶程序的永久保存。23學(xué)習(xí)單元3可編程控制器三、可編程控制器工作原理24

PLC對(duì)用戶程序的掃描是周而復(fù)始的，始終處于循環(huán)過(guò)程。PLC的掃描工作過(guò)程除了執(zhí)行用戶程序外，在每次掃描工作過(guò)程中還要完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)等工作。學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的掃描工作方式25學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的工作執(zhí)行過(guò)程初始化PLC的工作執(zhí)行過(guò)程內(nèi)部處理階段通信服務(wù)階段PLC輸入/輸出刷新執(zhí)行程序階段26學(xué)習(xí)單元3可編程控制器四、可編程控制器控制與處理27學(xué)習(xí)單元3可編程控制器通信聯(lián)網(wǎng)邏輯控制順序控制運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程控制遠(yuǎn)程監(jiān)控PLC的控制與處理功能PLC28學(xué)習(xí)單元3可編程控制器五、可編程控制器典型應(yīng)用29學(xué)習(xí)單元3可編程控制器高層供水PLC在建筑設(shè)備上應(yīng)用30學(xué)習(xí)單元3可編程控制器