可編程邏輯控制器

-.z可編程邏輯控制器(PLC)一PLC根本組成輸

出

單

元輸

入

單

元輸

出

單

元輸

入

單

元微處理器微處理器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器編程器編程器電源電源PLC工作原理1.建立I/O映像區(qū)2.循環(huán)掃描的工作方式,如下列圖:掃描時(shí)間1—100ms輸

入

輸

出

信

息

處

理

序執(zhí)

行

用

戶

程

序與

外

部

設(shè)

備

交

換

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息通

訊

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息

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P

U

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診

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始

化輸

入

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化通電通電輸

入

端

子輸

入

端

子輸

入

映

像

區(qū)用戶程序執(zhí)行輸

出

映

像

區(qū)輸

出

鎖

存

器輸

出

端

子輸出三.可編程邏輯控制器(PLC)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器的優(yōu)點(diǎn)(1)縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,裝配線時(shí)間(2)可做更大,更復(fù)雜的控制如:PLC有電腦加減乘除等復(fù)雜的算法(3)很適合大量生產(chǎn)(4)電腦除錯(cuò)容易,縮短試車時(shí)間,故障維修容易(5)降低生產(chǎn)本錢.四隨心所欲設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)(1)沒有一定的法則,很難了解整個(gè)動(dòng)作流程(2)修改除錯(cuò)困難(3)教育訓(xùn)練不易,技術(shù)傳承困難,經(jīng)歷不易積累(4)機(jī)電溝通不良,常常工程變更五PLC狀態(tài)控制狀態(tài)邏輯的種類可分為組合邏輯(binationalLogic)和順序邏輯(SequentialLogic)倆種.5.1組合邏輯(binationalLogic)組合邏輯是由許多二元性邏輯組合而成的,他的輸出可直接由輸入的組合邏輯形式表示出來,而不涉及過去的輸入狀態(tài)，輸出與輸入之間不存在記憶，不與過去的事件發(fā)生邏輯上的關(guān)聯(lián)。例如：操作面板上[自動(dòng)][半自動(dòng)][手動(dòng)]，只要切換到適宜的狀態(tài)，就立刻到相應(yīng)的模式。與其他模式無關(guān)。例：假設(shè)按A鍵，則紅燈亮,黃燈/綠燈熄滅。假設(shè)按B鍵，則黃燈亮,紅燈/綠燈熄滅。假設(shè)按C鍵，則綠燈亮,紅燈/黃燈熄滅。組合邏輯C鍵B鍵A鍵黃燈綠燈紅燈組合邏輯C鍵B鍵A鍵黃燈綠燈紅燈[邏輯一]ABC紅燈100黃燈010綠燈001ABABC紅燈ABC黃燈ABC綠燈[邏輯2]ABC紅燈1**黃燈*1*綠燈**1[梯形圖]AA紅燈紅燈BB黃燈黃燈CC綠燈綠燈5.2順控邏輯〔SequentialLogic〕順控邏輯除了具有許多二元性組合邏輯控制之外，還記憶裝置。順控邏輯輸出不只與當(dāng)前輸入有關(guān)，還受時(shí)間影響,輸出與輸入之間還有記憶，會(huì)與過去發(fā)生的事件有關(guān)聯(lián)，生產(chǎn)線控制大局部都是順控邏輯控制。例如，機(jī)械手從A點(diǎn)取物體放置B點(diǎn)之控制，它的動(dòng)作具有一定的順序，必須前一動(dòng)作完成方可進(jìn)展下一個(gè)動(dòng)作。5.3狀態(tài)圖設(shè)計(jì)〔SequentialLogic〕狀態(tài)圖是一種順序邏輯的表現(xiàn)圖法，狀態(tài)圖的根本單元包括：狀態(tài)，條件及輸出三局部。狀態(tài)：表示機(jī)械的控制狀態(tài)。機(jī)器開機(jī)時(shí)是初始狀態(tài)，然后隨著條件的改變，機(jī)器的狀態(tài)發(fā)生變化.條件：狀態(tài)改變所需之條件，也就是說在*一狀態(tài)下,狀態(tài)所需的條件成立，就會(huì)產(chǎn)生狀態(tài)的變化。一般為輸入，計(jì)時(shí),記數(shù)等。如果與其他獨(dú)立模組有關(guān),可以使用該模組的狀態(tài)當(dāng)作條件。輸出：表現(xiàn)機(jī)械控制狀態(tài)的動(dòng)作，也就是在*一狀態(tài)下機(jī)械的動(dòng)作。狀態(tài)圖設(shè)計(jì)思想〔SequentialLogic〕``[狀態(tài)圖的邏輯說明]在前一狀態(tài)時(shí),如果條件一成立，則

轉(zhuǎn)換為狀態(tài)一。

在狀態(tài)一時(shí),動(dòng)作一發(fā)生。

在狀態(tài)一時(shí)，條件二成立，則轉(zhuǎn)換為

下一狀態(tài)然后我們根據(jù)狀態(tài)圖編輯梯形圖，即為所謂的PLC程序。六.PLC的特點(diǎn)PLC的特點(diǎn)●編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)●功能強(qiáng)﹑性能價(jià)格比高.●硬件配套齊全﹑用戶使用方便﹑適應(yīng)性強(qiáng).●無觸點(diǎn)免配線﹑可靠性高﹑抗干擾能力強(qiáng).●系統(tǒng)的設(shè)計(jì)﹑安裝﹑調(diào)試工作量少.●維修工作量小﹑維修方便.●體積小﹑能耗低.編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外,還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運(yùn)行時(shí)各種編程元件的工作狀態(tài).編程器可以永久地接在可編程序控制器上,將編程器取下來后系統(tǒng)也可以運(yùn)行.一般只在程序輸入﹑調(diào)試和檢修時(shí)使用編程器,一臺(tái)編程器可供多臺(tái)可編程序控制器公用.可編程序控制器使用220V交流電源或24V直流電源.可編程序控制器內(nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的電路供電.*些可編程序控制器可以為輸入電路和外部電子檢測(cè)裝置(接近開關(guān))提供24V直流電源,驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直流電源一般由用戶提供.IEC(國際電工委員會(huì))于1994年5月公布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)(IEC1131),該標(biāo)準(zhǔn)由以下5局部組成:通用信息﹑設(shè)備與測(cè)試要求﹑可編程序控制器的編程語言﹑用戶指南和通信.其中的第三局部(IEC1131-3)是可編程序控制器的編程語言標(biāo)準(zhǔn).5種編程語言的表達(dá)方式:1.順序功能圖(Sequentialfunctionchart);2.梯形圖(Ladderdiagram);3.功能塊圖(Functionblockdiagram);4.指令表(Instructionlist);5.構(gòu)造文本(Structuredte*t).I.PLC的主要特點(diǎn)(一)高可靠性

1.所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。

2.各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms.

3.各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。

4.采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。

5.對(duì)采用的器件進(jìn)展嚴(yán)格的篩選。

6.良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。

7.大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。

(二)豐富的I/O接口模塊

PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：

·

交流或直流；

·

開關(guān)量或模擬量；

·

電壓或電流；

·

脈沖或電位；

·

強(qiáng)電或弱電等。

有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：

·

按鈕

·

行程開關(guān)

·

接近開關(guān)

·

傳感器及變送器

·

電磁線圈

·

控制閥

直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。

(三)采用模塊化構(gòu)造

為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化構(gòu)造。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。(四)編程簡(jiǎn)單易學(xué)

PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。(五)安裝簡(jiǎn)單，維修方便

PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。

由于采用模塊化構(gòu)造，因此一旦*模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。II.PLC的功能

(一)邏輯控制

(二)定時(shí)控制

(三)計(jì)數(shù)控制

(四)步進(jìn)(順序)控制

(五)PID控制

(六)數(shù)據(jù)控制

PLC具有數(shù)據(jù)處理能力。

(七)通信和聯(lián)網(wǎng)

(八)其它

PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊。PLC的I/O系統(tǒng)輸入(Input)模塊和輸出(Output)模塊簡(jiǎn)稱為I/O模塊,它們是系統(tǒng)的眼﹑耳﹑手﹑腳,是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁.輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào),輸入信號(hào)有二類:一類是從按鈕﹑選擇開關(guān)﹑數(shù)字撥碼開關(guān)﹑限位開關(guān)﹑接近開關(guān)﹑光電開關(guān)﹑壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào);另一類是由電位器﹑熱電偶﹑測(cè)速發(fā)電機(jī)﹑個(gè)種變送器提供的連續(xù)變化模擬量輸入信號(hào).可編成控制器通過輸出模塊控制接觸器﹑電磁閥﹑電磁鐵﹑調(diào)節(jié)閥﹑調(diào)速裝置等執(zhí)行器,可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈﹑數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等.

一.I/O尋址方式

PLC的硬件構(gòu)造主要分單元式和模塊式兩種。前者將PLC的主要局部(包括I/O系統(tǒng)和電源等)全部安裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。后者將PLC的主要硬件局部分別制成模塊，然后由用戶根據(jù)需要將所選用的模塊插入PLC機(jī)架上的槽內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)PLC系統(tǒng)。

不管采取哪一種硬件構(gòu)造，都必須確立用于連接工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)輸入/輸出點(diǎn)與PLC的I/O映象區(qū)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即給每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)以明確的地址確立這種對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用得方式稱為I/O尋址方式。

I/O尋址方式有以下三種：

?

固定的I/O尋址方式

這種I/O尋址方式是由PLC制造廠家在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)PLC時(shí)確定的，它的每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)都有一個(gè)明確的固定不變的地址。一般來說，單元式的PLC采用這種I/O尋址方式。

?

開關(guān)設(shè)定的I/O尋址方式

這種I/O尋址方式是由用戶通過對(duì)機(jī)架和模塊上的開關(guān)位置的設(shè)定來確定的。

?

用軟件來設(shè)定的I/O尋址方式這種I/O尋址方式是有用戶通過軟件來編制I/O地址分配表來確定的?！褫斎肜^電(*)●輸出繼電器(Y)●輔助繼電器(M)●狀態(tài)(S)●定時(shí)器(T)●計(jì)數(shù)器(C)●數(shù)據(jù)存放器(D)●輸入繼電(*)●輸出繼電器(Y)●輔助繼電器(M)●狀態(tài)(S)●定時(shí)器(T)●計(jì)數(shù)器(C)●數(shù)據(jù)存放器(D)PLC梯形圖中的編程元件輸入繼電器(*)輸入繼電器是可編程控制器接收外部輸入的開關(guān)量信號(hào)的窗口.可編程控制器通過光電耦合器,將外部信號(hào)的狀態(tài)讀入并存儲(chǔ)在輸入映像存放器內(nèi),外部輸入電路接通時(shí)對(duì)應(yīng)的映像存放器為ON(“1〞狀態(tài)).輸入端可以外接常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn),也可以接多個(gè)觸點(diǎn)組成的串聯(lián)并聯(lián)電路.在梯形圖中,可以屢次使用輸入繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn).輸出繼電器(Y)輸出繼電器是可編程控制器向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的窗口.輸出繼電器用來將可編程控制器的輸出信號(hào)傳送給輸出模塊,再用后者驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載.輔助繼電器(M)輔助繼電器是用軟件實(shí)現(xiàn)的,它們不能接收外部的輸入信號(hào),也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載,相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器.通用輔助繼電器可編程序控制器的通用輔助繼電器的元件號(hào)M0~M499,共500點(diǎn).輸入,輸出繼電器采用八逕制外,其他編程元件的元件號(hào)均采用十逕制.斷電保持輔助繼電器M500~M3071.特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器共256點(diǎn),它們用來表示可編程控制器的*些狀態(tài),提供時(shí)鐘和標(biāo)志(如逕位,借位標(biāo)至),設(shè)定可編程控制器的運(yùn)行方式,或者用于步逕順控,制止中斷.設(shè)定計(jì)數(shù)器是加計(jì)數(shù)或是減計(jì)數(shù)等.特殊輔助繼電器分為觸點(diǎn)利用型和線圈驅(qū)動(dòng)型倆種.前者由可編程控制器的系統(tǒng)程序來驅(qū)動(dòng)其線圈,在用戶程序中可直接使用其觸點(diǎn):M8000(運(yùn)行監(jiān)視):當(dāng)可編程控制器執(zhí)行用戶程序時(shí),M8000為ON;停頓執(zhí)行時(shí),M8000為OFF.M8002(初始化脈沖):M8002僅在M8000由OFF變?yōu)镺N狀態(tài)時(shí)的一個(gè)掃描周期內(nèi)為ON可以用M8002的常開觸點(diǎn)來使有斷電保持功能的元件初始化復(fù)位和清空.M8011~M8014分別是10mS,100mS,1S和1min時(shí)鐘脈沖.M8005(鋰電池電壓降低):電池電壓下降至規(guī)定值時(shí)變?yōu)镺N,可以用它的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器和外部指示燈,提醒工作人員更換鋰電池.線圈驅(qū)動(dòng)型由用戶程序驅(qū)動(dòng)線圈,使可編程控制器執(zhí)行特定的操作;如:M8003的線圈通電后,電池電壓降低,發(fā)光二極管熄滅;M8033的線圈通電時(shí),可編程控制器由RUN進(jìn)入STOP狀態(tài)后,映像存放器與數(shù)據(jù)存放器中的內(nèi)容保持不變;M8034的線圈通電時(shí),制止輸出;M8039的線圈通電時(shí),可編程控制器以D8039中指定的掃描時(shí)間工作.狀態(tài)(S)狀態(tài)是用于編制順序控制程序的一種編程元件,與STL指令(步進(jìn)梯形指令)一起使用,通用狀態(tài)(S0~S499)沒有斷電保持功能,但是用程序可以將它們?cè)O(shè)定為有斷電保持功能的狀態(tài),其中包括供初始狀態(tài)用的S0~S9和供返回原點(diǎn)用的S10~S19,S500~S899有斷電保持功能,S900~S999供報(bào)警器用.定時(shí)器(T)可編程控制器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器,它有一個(gè)設(shè)定值存放器(一個(gè)字長),一個(gè)當(dāng)前值存放器(一個(gè)字長)和一個(gè)用來存儲(chǔ)其輸出觸點(diǎn)狀態(tài)的映像存放器(占二進(jìn)制的一位).這三個(gè)存儲(chǔ)單元使用同一元件號(hào).F*系列可編程控制器的定時(shí)器分為通用定時(shí)器和積算定時(shí)器.計(jì)數(shù)器(C)1.內(nèi)部計(jì)數(shù)器用來對(duì)可編程序控制器的內(nèi)部信號(hào)*﹑Y﹑M﹑S等計(jì)數(shù),其響應(yīng)速度通常為數(shù)十HZ以下.內(nèi)部計(jì)數(shù)器輸入信號(hào)的接通或斷開的持續(xù)時(shí)間,應(yīng)大于可編程序控制器的掃描周期.2.高速計(jì)數(shù)器共有21點(diǎn),21點(diǎn)高速計(jì)