電氣控制與可編程控制器(第2章)-課件

電氣控制與可編程控制器(第2章)一、傳統(tǒng)控制繼電器存在的優(yōu)缺點1、結(jié)構簡單、價格低廉、維修方便，

廣泛應用于各類機床和機械設備中。2、可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，實現(xiàn)集中控制和遠距離控制。3、在長期磨損和疲勞工作條件下工作，容易損壞。4、觸點容易產(chǎn)生電弧，引起嚴重的后果。5、對上百個繼電器的設備,其控制箱龐大而笨重。6、全負荷運載的情況下,大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲,同時消耗了大量的電能。7、繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，

如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試，從而造成巨大的經(jīng)濟損失。2二、可編程邏輯控制器（PLC）的產(chǎn)生1968年美國通用汽車公司（GM）招標要求：利用計算機的功能和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂相結(jié)合。面向控制過程、面向問題的“自然語句”進行編程，使得不熟悉計算機的人也能方便地使用。

（1）軟連接代替硬接線；（2）維護方便；（3）可靠性高于繼電器控制柜；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）成本低于繼電器控制柜；（6）有數(shù)據(jù)通訊功能；（7）輸入115V；（8）可在惡劣環(huán)境下工作；（9）擴展時，原系統(tǒng)變更要少；（10）用戶程序存儲容量可擴展到4Kb

3二、可編程邏輯控制器（PLC）的產(chǎn)生核心思想： ·用程序代替硬接線

·輸入/輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)

·結(jié)構易于擴展4二、可編程邏輯控制器（PLC）的產(chǎn)生1969年美國DEC公司研制出世界上第一臺PLC（PDP-14），并在GM公司汽車生產(chǎn)線上應用成功。

PLC的誕生：

·1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14

·1971年，日本研制出第一臺DCS-8

·1973年，德國研制出第一臺PLC

·1974年，中國研制出第一臺PLC5輸入電路輸出電路繼電器控制電路生產(chǎn)現(xiàn)場繼電器控制系統(tǒng)結(jié)構框圖輸入電路輸出電路可編程序控制器生產(chǎn)現(xiàn)場集中型PLC控制系統(tǒng)結(jié)構框圖6國際電工委員會IEC對PLC下的定義（1987年2月）

可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，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)和算術運算等操作命令，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或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P的設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充功能的原則而設計。7三、可編程邏輯控制器（PLC）的特點、現(xiàn)狀和發(fā)展1、PLC是面向用戶的工業(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點。(一)可靠性高，抗干擾能力強工業(yè)生產(chǎn)過程對控制設備的可靠性提出了很高的要求。PLC采取了一系列措施，使PLC能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，平均故障間隔時間(MTBF)高，故障恢復時間短。8大家學習辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜9(1)屏蔽(2)濾波(3)隔離(4)電源調(diào)整與保護(5)元件篩選(6)模塊化結(jié)構(7)自診斷功能(8)信息保護和恢復(9)雙CPU冗余系統(tǒng)主要措施包括：由于采取了上述一系列措施，PLC的MTBF時間已達幾十萬小時。10(二)編程簡單，易于掌握梯形圖編程與繼電器邏輯電路圖類似直觀、清晰、修改方便、易掌握(三)組合靈活使用方便采用標準化模塊結(jié)構控制系統(tǒng)接線簡單，工作量小，使用、維護方便11(四)功能強，通用性好具備很強的信息處理能力、輸出控制能力具有智能I/O功能模塊：溫度、位置高速計數(shù)、高速模擬量轉(zhuǎn)換、遠程I/O、通信等模塊具有邏輯運算、定時、計數(shù)、步進等功能可完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控可開關量、模擬量、單臺、生產(chǎn)線、機群控制可現(xiàn)場、遠距離、簡單系統(tǒng)、復雜系統(tǒng)控制12(五)開發(fā)周期短，成功率高只要正確、合理選用各種模塊組成系統(tǒng)，采用軟件控制(六)體積小、重量輕、功耗低供編程使用的軟繼電器（千個）狀態(tài)器（千個）定時器（幾百個）計數(shù)器（幾百個）數(shù)據(jù)寄存器（幾千個）13(七)安裝簡單，維修方便采用模塊結(jié)構安裝時只需將相應I/O端口相連接即可構成PLC控制系統(tǒng)運行故障指示（燈），可方便用戶了解運行情況和故障診斷142、PLC的現(xiàn)狀和發(fā)展（1）目前80%以上的工業(yè)行業(yè)，80%以上的設備均可使用PLC。從PLC的功能應用來看，它的應用范圍大致包括以下幾個方面：(一)開關量的邏輯控制 (二)模擬量控制(三)簡單編程 (四)過程控制(五)數(shù)據(jù)處理 (六)通信和聯(lián)網(wǎng)15（2）發(fā)展史第一代：1969年~1972年，代表產(chǎn)品有：

·美國DEC公司的PDP-14/L

·日本立石電機公司的SCY-022

·日本北辰電機公司的HOSC-20

第二代：1973年~1975年，代表產(chǎn)品有：

·美國GE公司的LOGISTROT

·德國SIEMENS公司的SIMATICS3、S4系列

·日本富士電機公司的SC系列

第三代：1976~1983年，代表產(chǎn)品有：

·美國GOULD公司的M84、484、584、684、884

·德國SIEMENS公司的SIMATICS5系列

·日本三菱公司的MELPLAC-50、550

第四代：1983年~現(xiàn)在，代表產(chǎn)品有：

·日本三菱公司的FX系列

·德國西門子公司的S7系列16各代PLC的特點與應用范圍1718（3）發(fā)展方向：

·產(chǎn)品規(guī)模向兩極分化

·處理模擬量

·追求高可靠性

·通訊接口和智能模塊

·系統(tǒng)操作站配高分辨率的監(jiān)視器

·追求軟、硬件標準化19

（3）分類：

·按容量PLC按照輸入(Input)和輸出(Output)即I/O的點數(shù)多少可分為下表所示的五種類型。20

（3）分類：

·按結(jié)構形式

整體式

模塊式

·按功能

低檔：I/O，算數(shù)運算，數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

中檔：遠程I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等

高檔：矩陣、函數(shù)運算，制表、表格處理，

更強的網(wǎng)絡功能等21從繼電器控制系統(tǒng)到PLC控制系統(tǒng)22232425X5X1Y0Y0SB1SB2KMKMSB1SB2KMX5Y0X1PLCCOMCOM～FUFR輸出供電電源26X0X1Y0Y0SB1SB2KM

繼電器線路圖與梯形圖

KM27SB1SB2PLC的I/O端口接線KMX0Y0X1PLCCOMCOM～FUFR輸出供電電源28SB1SB2KMX0Y0X1PLCCOMCOM～FUFR輸出供電電源X0X0常開接通常閉斷開29X0X1Y0Y0SB1SB2KMKM30X0X1Y0Y0SB1SB2KMKM31X0X1Y0Y0SB1SB2KMKM32SB1SB2KMX0Y0X1PLCCOMCOM～FU