水廠下位培訓(xùn)

水廠下位培訓(xùn)第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章

PLC結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1定義及發(fā)展

1.2基本結(jié)構(gòu)1.3工作原理第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1

PLC的定義及發(fā)展可編程控制器（ProgrammableLogicController）簡稱PLC，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(yīng)用而設(shè)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(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。自從20世紀60年代末，美國首先研制和使用可編程控制器以后，世界各國特別是日本和聯(lián)邦德國也相繼開發(fā)了各自的PLC。我國在80年代初才開始使用PLC，目前從國外引進的PLC使用較為普遍的有三菱、松下、歐姆龍、美國GE、德國西門子、ABB、施耐德等系列。第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2基本結(jié)構(gòu)

PLC專為工業(yè)場合設(shè)計，采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要是由CPU、電源、存儲器和專門設(shè)計的輸入輸出接口電路等組成。圖1.1為一典型PLC結(jié)構(gòu)簡圖。圖1.1結(jié)構(gòu)簡圖返回第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.1中央處理單元

中央處理單元（CPU）一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。主要具有以下功能：1）從存儲器中讀取指令2）執(zhí)行指令3）順序取指令4）處理中斷第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2.存儲器

1、PLC常用的存儲器類型有RAM、ROM、EPROM、EEPROM等。2、PLC存儲空間的分配：

1）系統(tǒng)程序存儲區(qū)：有制造廠家將系統(tǒng)程序固化到ROM或EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了PLC的各項性能。

2）系統(tǒng)RAM存儲區(qū)：該區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備（如邏輯先去、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等）存儲區(qū)。該區(qū)存放一些現(xiàn)場數(shù)據(jù)和運算結(jié)構(gòu)。在實際中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)要不斷的輸入到PLC中，PLC根據(jù)運算結(jié)構(gòu)，再將控制命令輸出?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)是不斷變化的，這就要求在PLC內(nèi)有一定量的存儲器，既能寫入，又能被刷新。RAM可讀寫可存儲器就具有這特點。

3）用戶程序存儲器：該區(qū)存放用戶編制的用戶程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲器，或加備用電池的RAM。第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3輸入輸出單元

輸入、輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場I/O設(shè)備或其他外設(shè)之間的連接部件，起著傳遞信息的作用。1、輸入接口電路接收從按鈕開關(guān)、選擇開關(guān)、行程開關(guān)等來的開關(guān)量輸入信號（DI）和由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機等來的連續(xù)變化的模擬量輸入信號（AI），然后送給PLC。2、輸出接口電路控制現(xiàn)場的執(zhí)行部件：開關(guān)量輸出模塊(DO)用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊(AO)用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器的執(zhí)行裝置。第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月通常PLC的輸入類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。圖1.2和圖1.3分別為一種型號PLC的直流和交流輸入接口電路的電路圖，采用的是外接電源。圖1.2描述了一個輸入點的接口電路。其輸入電路的一次電路與二次電路用光耦合器相連，當行程開關(guān)閉合時，輸入電路和一次電路接通，上面的發(fā)光管用于對外顯示，同時光耦合器中的發(fā)光管使三極管導(dǎo)通，信號進入內(nèi)部電路，此輸入點對應(yīng)的位由0變?yōu)?。即輸入映像寄存器的對應(yīng)位由0變?yōu)?。第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1.2直流輸入電路圖第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1.3交流輸入電路圖第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.4電源單元PLC一般使用AC220V或DC24V電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供DC5V、DC12V和DC12V等電源。第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.5編程單元編程器是PLC的重要外部設(shè)備，它是人機對話的窗口。主要由鍵盤、顯示器、工作方式選擇開關(guān)和外出出氣接插口等部件組成。編程器的作用是：輸入、修改、檢查及顯示用戶程序，調(diào)試用戶程序，監(jiān)視程序運行情況，查找故障，顯示出錯信息等。（目前采用通用計算機為編程器，可直接編制梯形圖，監(jiān)控功能也比較強。）分為兩種編程方式:1、在線（聯(lián)機）編程方式

2、離線（脫機）編程方式第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3

PLC的工作原理

PLC是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器等。這種用計算機程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理繼電器在功能上有某些相似之處。第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.1掃描工作方式PLC采用循環(huán)掃描工作方式，這個工作過程一般包括五個階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過程如圖1.4所示。圖1.4中當PLC方式開關(guān)置于RUN（運行）時，執(zhí)行所有階段；當方式開關(guān)置于STOP（停止）時，不執(zhí)行后3個階段，此時可進行通信處理，如對PLC聯(lián)機或離線編程。第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1.4掃描過程第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC執(zhí)行的五個階段，全過程掃描一次稱為一個掃描周期。一般約為1-100ms。與用戶程序長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大關(guān)系。PLC完成一個周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始地進行?？删幊绦蚩刂破鞯妮斎胩幚?、執(zhí)行用戶程序和輸出處理過程的原理如圖1.5所示。程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到跳轉(zhuǎn)指令，則跳轉(zhuǎn)。1.3.2掃描周期第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2.5程序執(zhí)行原理圖返回第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章硬件及軟件編程了解了PLC的硬件組成，通過軟件編程控制硬件執(zhí)行的動作及順序從而達到控制外圍設(shè)備的目的，STEP7就是實現(xiàn)編程任務(wù)的工具軟件。安裝STEP硬件要求：操作系統(tǒng)為professionalCPU主頻600MHZ以上RAM推薦1G內(nèi)存顯示設(shè)