plc基本組成和控制原理

PLC基本組成和工作原理

第三章

●PLC的基本組成●PLC的工作原理PLC的基本組成接觸器位置開關(guān)復(fù)合按鈕控制開關(guān)信號(hào)燈電磁閥Next1.中央處理單元（CPU）：(1)從程序存儲(chǔ)器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令(2)將各種輸入信號(hào)取入(3)把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端(4)響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求

（1）通用處理器：8086、80286、80386（2）單片機(jī)芯片：8031、8096（3）位片式微處理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微處理器或單片機(jī)作為CPU中型PLC多采用16位微處理器或單片機(jī)作為CPU大型PLC多采用高速位片式微處理器Next系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用戶存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)器：1.系統(tǒng)管理程序2.用戶指令解釋程序3.標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用用戶存儲(chǔ)器：1.用戶程序存儲(chǔ)器2.數(shù)據(jù)存貯器RAM：RANDOM-ACCESSMEMORY”的縮寫，存儲(chǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序。ROM：READ-ONLYMEMORY的縮寫，存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。FLASH(EEPROM或E2PROM)：閃存，電實(shí)際是FLASHROM，電擦出，可讀寫存儲(chǔ)器。2.存儲(chǔ)器Next計(jì)算機(jī)不能直接理解高級(jí)語言，只能直接理解機(jī)器語言，所以必須要把高級(jí)語言翻譯成機(jī)器語言，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行高級(jí)語言編寫的程序。翻譯的方式有兩種，一個(gè)是編譯，一個(gè)是解釋。兩種方式只是翻譯的時(shí)間不同。編譯型語言寫的程序執(zhí)行之前，需要一個(gè)專門的編譯過程，把程序編譯成為機(jī)器語言的文件，比如exe文件，以后要運(yùn)行的話就不用重新翻譯了，直接使用編譯的結(jié)果就行了（exe文件），因?yàn)榉g只做了一次，運(yùn)行時(shí)不需要翻譯，所以編譯型語言的程序執(zhí)行效率高。Next解釋則不同，解釋性語言的程序不需要編譯，省了道工序，解釋性語言在運(yùn)行程序的時(shí)候才翻譯，比如解釋性basic語言，專門有一個(gè)解釋器能夠直接執(zhí)行basic程序，每個(gè)語句都是執(zhí)行的時(shí)候才翻譯。這樣解釋性語言每執(zhí)行一次就要翻譯一次，效率比較低。C/C++matlab,basicjava很特殊，java程序也需要編譯，但是沒有直接編譯稱為機(jī)器語言，而是編譯稱為字節(jié)碼，然后用解釋方式執(zhí)行字節(jié)碼。3.輸入、輸出接口：采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出三種形式：繼電器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶體管--高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。Next（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強(qiáng)電干擾。COM光電三極管發(fā)光二極管直流電源輸入端子+–PLCXn+24V–發(fā)光二極管Next繼電器輸出（2）輸出接口電路：以繼電器形式為例：PLC內(nèi)部電路內(nèi)部電路J+交流電源或直流電源YCOM-Next4.電源單元把外部供應(yīng)的電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源。有的電源單元還向外提供24v隔離直流電源，可供開關(guān)量輸入單元連接的現(xiàn)場無源開關(guān)等使用?？删幊绦蚩刂破鞯碾娫匆话悴捎瞄_關(guān)式電源，其特點(diǎn)是輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。Next5.各種接口、高功能模塊：便于擴(kuò)展

小型機(jī)：一體機(jī)。有接口可擴(kuò)展。

NextPowerinaSmallPackage!!電源模塊CPU模塊IO模塊底板中、大型機(jī)：模塊式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。Next編程設(shè)備可以是專用的手持式的編程器；也可以是安裝了專門的編程通訊軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)。5.編程設(shè)備用戶可以通過鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運(yùn)行時(shí)，還可以對(duì)整個(gè)控制過程進(jìn)行監(jiān)控。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

98

3

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7

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4(DELT)CLR手持式的編程器PLC的工作原理

集中采樣輸入信號(hào)，循環(huán)掃描執(zhí)行程序，集中輸出驅(qū)動(dòng)設(shè)備輸入輸出點(diǎn)在輸入輸出映象區(qū)中總有某一位與之相對(duì)應(yīng)，輸入輸出點(diǎn)的地址編號(hào)與I/O映像區(qū)映像寄存器地址相對(duì)應(yīng)I/O映象區(qū)在存儲(chǔ)器內(nèi)，其大小與系統(tǒng)控制的規(guī)模有關(guān)PLC工作時(shí)，將采集到的輸入信號(hào)狀態(tài)存放在輸入映象區(qū)對(duì)應(yīng)的位上；將運(yùn)算的結(jié)果存放到輸出映象區(qū)對(duì)應(yīng)的位上。PLC在執(zhí)行用戶程序時(shí)所需“輸入繼電器”、“輸出繼電器”的數(shù)據(jù)取用于I/O映象區(qū)，而不直接與外部設(shè)備產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。I/O映像區(qū)：映像區(qū)-—緩存—庫存（儲(chǔ)備）NextPLC工作過程定期檢查用戶程序存儲(chǔ)器、I/O單元的連接、I/O總線是否正常，定期復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器WDTPLC之間以及PLC與PC之間；PLC與其他帶微處理器的智能裝置通信編程器、終端設(shè)備、彩色圖形顯示器、打印機(jī)以掃描的方式按順序逐句掃描處理，運(yùn)算結(jié)果存入輸出映象區(qū)對(duì)應(yīng)位中掃描輸入信號(hào)的狀態(tài)存入輸入映象區(qū)；程序執(zhí)行結(jié)果存入輸出映象區(qū)，直至傳送到外部被控設(shè)備清除內(nèi)部繼電器區(qū)，復(fù)位定時(shí)器等，并進(jìn)行自診斷，對(duì)電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語法進(jìn)行檢查。Next用戶程序的循環(huán)掃描過程

可編程序控制器對(duì)用戶程序進(jìn)行循環(huán)掃描可分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。

NextPLC對(duì)輸入輸出的處理原則輸入映像寄存器中的數(shù)據(jù)取決于輸入端上各輸入點(diǎn)在上一刷新期間的接通或斷開狀態(tài)；程序執(zhí)行結(jié)果取決于用戶程序和輸入/輸出影響寄存器的內(nèi)容及其他各元件影響寄存器的內(nèi)容；輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果；輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定；輸出端子的接通和斷開狀態(tài)由輸出鎖存器決定。Next掃描周期與響應(yīng)時(shí)間1、當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期

2、PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間

為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個(gè)開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。

為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。

以上兩個(gè)主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長。

所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間必須大于掃描周期

Next輸入、輸出延遲響應(yīng)①輸入電路濾波時(shí)間，它由RC濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定。改變時(shí)間常數(shù)可調(diào)整輸入延遲時(shí)間。③PLC循環(huán)掃描的工作方式⑤用戶程序中語句的安排④PLC對(duì)輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式②輸出電路的滯后時(shí)間，它與輸出電路的輸出方式有關(guān)。繼電器輸出方式的滯后時(shí)間為10ms左右；雙向晶閘管輸出方式，在接通負(fù)載時(shí)滯后時(shí)間約為1ms，切斷負(fù)載時(shí)滯后時(shí)間小于10ms；晶體管輸出方式的滯后時(shí)間小于1ms。NextCPU讀輸入輸入輸出延遲時(shí)間——最短響應(yīng)時(shí)間輸入/輸出刷新時(shí)間最短響應(yīng)時(shí)間=輸入延遲時(shí)間+一個(gè)掃描周期+輸出延遲時(shí)間NextCPU讀輸入輸入/輸出刷新時(shí)間輸入輸出延遲時(shí)間——最長響應(yīng)時(shí)間最長響應(yīng)時(shí)間=輸入延遲時(shí)間+兩個(gè)掃描時(shí)間+輸出延遲時(shí)間NextNext第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請(qǐng)盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動(dòng)、換向；

2.輔機(jī)的啟動(dòng)；

3.為氣動(dòng)裝置提供氣源；

4.為氣動(dòng)工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患?jí)吸氣狀態(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)單級(jí)活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動(dòng)件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動(dòng)疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技?jí)嚎s機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動(dòng)渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動(dòng)渦卷作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對(duì)氣缸的冷卻，省功、對(duì)氣缸潤滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動(dòng)發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對(duì)容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對(duì)氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動(dòng)慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動(dòng)慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時(shí)間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實(shí)際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計(jì)算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計(jì)