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學(xué)習(xí)說明:本章是學(xué)習(xí)PLC的入門知識(shí),因此對(duì)初學(xué)者來說顯得特別重要。重點(diǎn)掌握:
1、什么是PLC?PLC的組成與工作原理?2、PLC的編程元件?3、PLC編程軟件的使用?項(xiàng)目2認(rèn)識(shí)PLC任務(wù)導(dǎo)入:對(duì)比繼電接觸控制與PLC控制用接觸器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起停控制電路繼電接觸控制系統(tǒng):采用硬件接線安裝而成,控制要求改變后需重新設(shè)計(jì)電路,重新裝線,控制功能就固定在線路中。工作量大,可靠性差,檢修困難。1、繼電接觸控制系統(tǒng)工作原理?按下啟動(dòng)按鈕5s后,電動(dòng)機(jī)再啟動(dòng)?電路接線如何?2、PLC控制系統(tǒng)用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起停控制電路PLC控制:輸入輸出設(shè)備(按鈕、接觸器等)接到PLC輸入輸出端口,通過程序邏輯運(yùn)算,決定輸出Y0是否通斷KM線圈電源。控制電路“軟接線”,控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、體積小、性價(jià)比高、維護(hù)編程簡(jiǎn)單、控制靈活。3、繼電接觸控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)比較兩種電氣控制系統(tǒng)框圖采用硬接線將各種繼電器、觸點(diǎn)按一定的要求連接而成,接線復(fù)雜、故障點(diǎn)多,改變不靈活采用“軟繼電器”,程序控制,避免大量接線與實(shí)際觸點(diǎn),接線簡(jiǎn)單,控制靈活1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
1、名字的由來
PLC即可編程邏輯控制器(ProgrammbleLogicController)簡(jiǎn)稱PLC?!鍪且环N工業(yè)控制裝置
PLC是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的,并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
2、什么是PLC?■定義國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)于1987年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。在草案中對(duì)可編程控制器定義如下:“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)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用來在其內(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)算等操作的指令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?!?。
1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
2、什么是PLC?◆區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)◆區(qū)別于傳統(tǒng)控制裝置
近年來,可編程控制器發(fā)展很快,幾乎每年都推出不少新系列產(chǎn)品,其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了定義的范圍。1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
3、PLC的產(chǎn)生與發(fā)展■世界上第一臺(tái)PLC
1969年,美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)美國(guó)通用汽車公司的要求,研制出第一臺(tái)可編程控制器PDD-14,并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成果。
◆背景:大批量少品種→小批量多品種繼電器控制系統(tǒng)的弊端:可靠性差功能局限性大、體積大、耗能多轉(zhuǎn)換時(shí),控制柜內(nèi)的改動(dòng)大◆背景:1968年美國(guó)通用汽車公司(GM),為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新,生產(chǎn)工藝不斷變化的需要,實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn),希望能有一種新型工業(yè)控制器,它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線,以降低成本,縮短周期。.1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
3、PLC的產(chǎn)生與發(fā)展汽車自動(dòng)裝配線1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
3、PLC的產(chǎn)生與發(fā)展
◆設(shè)計(jì)思想:吸取繼電器和計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)☆繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改、查找和排除故障困難,對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差,但簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜;☆計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活(可編程)、通用性好,但編程困難;☆采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程,使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。(梯形圖)PLC是計(jì)算機(jī)(Computer)技術(shù)、控制(Control)技術(shù)、通信(Communication)技術(shù)(簡(jiǎn)稱3C技術(shù))的綜合體,適應(yīng)工廠環(huán)節(jié)要求,工作可靠,體積小,功能強(qiáng)。1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
3、PLC的產(chǎn)生與發(fā)展PLC三大流派
自從第一臺(tái)PLC出現(xiàn)以后,日本、德國(guó)、法國(guó)等也相繼開始研制PLC,并得到了迅速的發(fā)展。各國(guó)PLC都有自己的特色?!衩绹?guó):艾論—布拉德利A-B(Allen-Bradly)、通用電氣GE(GeneralElectric)。只采用梯形圖,且梯形圖的形式、含義、功能和用區(qū)別于其它流派?!駳W洲:德國(guó)西門子(Siemens);法國(guó)的TE(Telemecanique)。獨(dú)立研發(fā)。雖有梯形圖、邏輯圖等多種編程語言,但對(duì)于稍復(fù)雜一點(diǎn)的問題,必須采用語句表,調(diào)用各種功能塊來實(shí)現(xiàn)。
●日本:三菱電機(jī)(MitsubishiElectric)、歐姆龍(OMRON)。繼承和發(fā)展美國(guó)的技術(shù),其產(chǎn)品以小型機(jī)為主,目前全世界小型PLC市場(chǎng)上日本產(chǎn)品占70%。特點(diǎn):采用梯形圖、指令表并重的編程手段,并且配置了包括功能指令在內(nèi)的功能很強(qiáng)的指令系統(tǒng)。
1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
3、PLC的產(chǎn)生與發(fā)展中國(guó)PLC市場(chǎng)1.開關(guān)量的邏輯控制功能2.定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能3.步進(jìn)控制功能4.數(shù)據(jù)處理功能5.A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能6.運(yùn)動(dòng)控制功能7.過程控制功能8.通信聯(lián)網(wǎng)控制功能1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)4、主要功能最基本功能,可取代繼電器觸點(diǎn)的串并聯(lián)等邏輯連接,實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制可進(jìn)行定時(shí)/計(jì)數(shù)操作,取代時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)多道加工工序的控制。取代步進(jìn)控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送、移位、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算等通過A/DD/A模塊完成模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換通過高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制通過PLC的PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度等物理參數(shù)的閉環(huán)控制PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與計(jì)算機(jī)之間的連接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制或數(shù)據(jù)交換,完成較大規(guī)模的控制1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
5、PLC的分類1、按I/O點(diǎn)數(shù)分
■小型PLCI/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下的為小型PLC(其中I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的為超小型或微型PLC)
■中型PLCI/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以上、2048點(diǎn)以下的為中型PLC
■大型PLCI/O點(diǎn)數(shù)為2048以上的為大型PLC
(其中I/O點(diǎn)數(shù)超過8192點(diǎn)的為超大型PLC)1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
5、PLC的分類2、按結(jié)構(gòu)形式分整體式PLC模塊式PLC疊裝式PLC整體式PLC
將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi),具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)。1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
5、PLC的分類模塊式PLC
將PLC各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊,如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊(有的含在CPU模塊中)以及各種功能模塊。模塊式由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活,可根據(jù)需要選配不同模塊組成一個(gè)系統(tǒng),而且裝配方便,便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
5、PLC的分類疊裝式PLC
其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊,但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接,并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣,不但系統(tǒng)可以靈活配置,還可做得體積小巧。
1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
5、PLC的分類3、按功能分低檔PLC
具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能,還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。
中檔PLC
具有低檔PLC功能外,增加模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能。高檔PLC
具有中檔機(jī)功能外,增加帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)運(yùn)算、制表及表格傳送等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能。1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
6、可編程控制器的特點(diǎn)1、無觸點(diǎn)免配線,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)平均無故障時(shí)間達(dá)30萬小時(shí),被譽(yù)為“不會(huì)損壞的儀表”。
★硬件方面:I/O接口采用采用光電隔離,有效地抑制了外部干擾源的影響;對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波,從而消除或抑制了高頻干擾;對(duì)CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽,以減少空間電磁干擾;對(duì)有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等?!镘浖矫妫翰捎脪呙韫ぷ鞣绞?,減少了外界的干擾;設(shè)有故障檢測(cè)和自診斷程序,能對(duì)系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和判斷;當(dāng)由干擾引起故障時(shí),能立即將當(dāng)前重要信息加以封存,禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作,一旦正常后,便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài),繼續(xù)原來的工作。1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
6、可編程控制器的特點(diǎn)2、通用性強(qiáng),控制程序可變,使用方便適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)“小批量、多品種”生產(chǎn)方式的需要,在生產(chǎn)工藝流程改變或設(shè)備更新,需要改變?cè)O(shè)備控制功能時(shí),只要改變一下應(yīng)用程序,具有很好的“柔性:。1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
6、可編程控制器的特點(diǎn)3、編程簡(jiǎn)單,容易掌握采用梯形圖形象直觀,易學(xué)易懂;采用順序功能圖語言,簡(jiǎn)化了復(fù)雜控制系統(tǒng)的編程。4、功能強(qiáng),性價(jià)比高內(nèi)部有成百上千個(gè)內(nèi)部繼電器,幾十個(gè)特殊繼電器,很多數(shù)據(jù)寄存器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器,還有功能指令。不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能,還具有很強(qiáng)的數(shù)值數(shù)理能力、模擬量輸入輸出處理能力、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。1.1PLC基礎(chǔ)知識(shí)
6、可編程控制器的特點(diǎn)5、體積小,重量輕、能耗低.一臺(tái)收音機(jī)大小的PLC具有相當(dāng)于三個(gè)1.8米高的繼電器控制柜的功能,節(jié)能達(dá)50%以上。如:FX2-40MR型PLC內(nèi)部有1540個(gè)繼電器、1000個(gè)狀態(tài)器、256個(gè)定時(shí)器、235個(gè)計(jì)數(shù)器,還有大量的數(shù)據(jù)寄存器。外形尺寸僅為:350mm*90mm*87mm,重量?jī)H為1.5kg。練習(xí):工業(yè)可編程序軟件開關(guān)量邏輯控制通用1.2PLC組成
1、PLC組成概述◆PLC的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似:
是一種以微處理器為核心的、用于控制的特殊計(jì)算機(jī)?!?/p>
PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分
PLC的硬件:中央處理器(CPU模塊)、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和編程器五大部分組成。
PLC的軟件:系統(tǒng)程序和用戶程序1.2PLC組成
1、PLC組成概述外部設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)用戶輸出設(shè)備微處理器(CPU)運(yùn)算器控制器輸出部件輸入部件系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器I/O擴(kuò)展接口通訊及編程接口編程設(shè)備計(jì)算機(jī)打印機(jī)等傳感器按鈕、開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電磁閥中間繼電器執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)用戶輸入設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展單元通訊模塊功能模塊電源變換器~110V/220V市電PLC基本單元PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1.2PLC組成
2、PLC中的CPU及作用◆CPU的作用:按系統(tǒng)程序賦予的功能,指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。歸納起來主要有以下五個(gè)方面:1)接收并存儲(chǔ)編程器或其它外設(shè)輸入的用戶程序或數(shù)據(jù)2)診斷電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中的語法錯(cuò)誤等3)接收并存儲(chǔ)從輸入單元(接口)得到現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)4)逐條讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)器中的用戶程序,并將運(yùn)算結(jié)果存入存儲(chǔ)器中5)根據(jù)運(yùn)算結(jié)果,更新有關(guān)標(biāo)志位和輸出內(nèi)容,通過輸出接口實(shí)現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能1.2PLC組成
3、PLC中的存儲(chǔ)器及作用◆存儲(chǔ)器的作用:
在PLC中,存儲(chǔ)器主要用于系統(tǒng)程序、用戶程序、數(shù)據(jù)的存放?!舸鎯?chǔ)器的類型:①可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM②只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM、EPROM和EEPROM1.2PLC組成
3、PLC中的存儲(chǔ)器及作用◆在PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器?!舢?dāng)PLC提供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用,許多PLC還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。1.2PLC組成
4、PLC中的通信接口及作用◆PLC配有各種通信接口與外部設(shè)備連接
●與打印機(jī)連接,可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印●與監(jiān)視器連接,可將控制過程圖像顯示出來●與PLC連接,組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制●與計(jì)算機(jī)連接,組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng),控制與管理相結(jié)合●與人機(jī)界面(觸摸屏)連接●與智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口,PLC的智能接口模塊種類很多,如: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?!衽c編程器連接1.2PLC組成
5、PLC中的擴(kuò)展接口及作用◆擴(kuò)展接口(是用于連接擴(kuò)展單元的接口)。當(dāng)PLC基本單元I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足要求時(shí),可通過擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展單元以增加系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)1.2PLC組成
6、PLC中的擴(kuò)展接口及作用通信與擴(kuò)展接口的連接實(shí)例1.2PLC組成
7、PLC中的電源及作用◆PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源,以提供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比,PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。因此,對(duì)于電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高,一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動(dòng)?!粼S多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源,用于對(duì)外部傳感器供電?!艚涣饕话銥?20V,直流一般為24V。1.2PLC組成
8、PLC編程器及作用◆編程器的作用:是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序,也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù),與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的設(shè)備。簡(jiǎn)易編程器專用編程器◆編程器智能編程器
通用編程系統(tǒng):PC上配專用編程軟件包1.2PLC組成
8、PLC編程器及作用1.2PLC組成
9、PLC中的輸入/輸出接口及作用◆輸入/輸出接口通常也稱I/O單元或I/O模塊,是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接通道?!馪LC輸入接口-----可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù),用這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)
●
PLC輸出接口-----可以將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象,以實(shí)現(xiàn)控制目的外部設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)用戶輸出設(shè)備微處理器(CPU)運(yùn)算器控制器輸出部件輸入部件系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器I/O擴(kuò)展接口通訊及編程接口編程設(shè)備計(jì)算機(jī)打印機(jī)等傳感器按鈕、開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電磁閥中間繼電器執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)用戶輸入設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展單元通訊模塊功能模塊電源變換器~110V/220V市電PLC基本單元PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1.2PLC組成
4、PLC中的輸入/輸出接口及作用◆
I/O接口的作用:●電平轉(zhuǎn)換功能:由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的,而PLC內(nèi)部CPU的處理的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。
●光電隔離和濾波功能,以提高PLC的抗干擾能力
●通常還有狀態(tài)指示,工作狀況直觀,便于維護(hù)1.2PLC組成
9、PLC中的輸入/輸出接口及作用輸入接口:根據(jù)接口電路電源性質(zhì)分為:直流輸入電路、交流輸入電路和交流/直流輸入電路。注意:輸入接口中都有濾波電路及耦合隔離電路,濾波有抗干擾的作用,耦合有抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的作用。防止輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)和外部噪聲干擾。整體式PLC輸入接口多采用PLC本機(jī)的24V直流電源,無需外接電源。1.2PLC組成
9、PLC中的輸入/輸出接口及作用輸出接口的作用:是把PLC內(nèi)部的標(biāo)淮信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的開關(guān)量信號(hào)。按輸出開關(guān)器件分類:⑴繼電器型⑵晶體管型⑶晶閘管型①各類輸出接口中也都具有隔離耦合電路。②特別注意:輸出接口本身都不帶電源,而且在考慮外驅(qū)動(dòng)電源時(shí),還需考慮輸出器件的類型。③繼電器型的輸出接口可用于交流及直流兩種電源,帶負(fù)載能力強(qiáng),但動(dòng)作頻與響應(yīng)速度慢。④晶體管型的輸出接口只適用于直流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合,動(dòng)作頻率高(0.2ms),但且?guī)ж?fù)載能力差。⑤晶閘管型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合,響應(yīng)速度快,但帶負(fù)載能力差。1.2PLC組成
9、PLC中的輸入/輸出接口及作用◆輸入/輸出(I/O)點(diǎn)數(shù):●PLC的I/O點(diǎn)數(shù)是指PLC的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的總和。
●I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一
●當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí),可通過PLC的I/O擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展★當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí),需要進(jìn)行眾多的操作★而PLC的CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作,每一刻只能執(zhí)行一個(gè)操作。1.3
PLC的工作原理
1、掃描工作方式★解決的辦法:采用分時(shí)操作原理1.3
PLC的工作原理
1、掃描工作方式★例如:用戶程序的執(zhí)行(用戶程序的掃描工作過程)
掃描是從第一條程序開始,在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下,按程序存儲(chǔ)順序的先后,逐條執(zhí)行執(zhí)行程序,直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開始掃描執(zhí)行,并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行?!镞@種分時(shí)操作的方法稱為掃描工作方式
串行并行1.3
PLC的工作原理
1、掃描工作方式PLC的整個(gè)工作過程分為:PLC完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)、自診斷、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理的工作過程,稱為一個(gè)掃描周期。★掃描周期與CPU運(yùn)行速度、PLC硬件配置及用戶程序長(zhǎng)短有關(guān)?!锏湫椭禐?~100ms1.3
PLC的工作原理
2、循環(huán)掃描過程循環(huán)掃描示意圖檢查CPU等內(nèi)部硬件,及其他初始化工作。PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信、與編程器的數(shù)據(jù)交換等故障報(bào)警,做出反應(yīng)(語法錯(cuò)誤、電源異常等)兩種工作狀態(tài):STOP(停止)RUN(運(yùn)行)1.3
PLC的工作原理
2、循環(huán)掃描過程掃描過程三階段輸入采樣階段輸出刷新階段
程序執(zhí)行階段
PLC順序讀入所有輸入端子的狀態(tài),并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器。按先左后右,先上后下的步序,逐句掃描梯形圖程序。并將結(jié)果送到元件映像寄存器。將輸出映像寄存器中寄存器的狀態(tài),轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器,通過隔離電路,驅(qū)動(dòng)功率放大電路,使輸出端子向外界輸出控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。
PLC用戶程序掃描工作過程集中采樣,集中輸出PLC1.3
PLC的工作原理
3、掃描工作方式的特點(diǎn)★集中采樣:
在一個(gè)掃描周期中,對(duì)輸入狀態(tài)的采樣只在輸入處理階段進(jìn)行。當(dāng)PLC進(jìn)入程序處理階段后輸入端將被封鎖,直到下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣?!锛休敵觯涸谝粋€(gè)掃描周期內(nèi),只在輸出處理階段才將輸出狀態(tài)從輸出映象寄存器中輸出,對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。1.3
PLC的工作原理
3、掃描工作方式的特點(diǎn)★提高了抗干擾能力,增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性(集中采樣、集中輸出的優(yōu)點(diǎn))
PLC工作時(shí)大多數(shù)時(shí)間與外部輸入/輸出設(shè)備隔離,從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
★降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度(集中采樣、集中輸出的缺點(diǎn))
PLC輸入/輸出響應(yīng)滯后:當(dāng)PLC輸入端輸入信號(hào)發(fā)生變化到PLC輸出端對(duì)該輸入變化作出反應(yīng),需要一段時(shí)間。對(duì)一般的工業(yè)控制,這種滯后是完全允許的。
PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較
PLC的指令系統(tǒng)采用梯形圖語言,與繼電器控制原理圖十分相似,并沿用了繼電器控制電路的元件符號(hào),具有很多相似之處。
但傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制,而PLC可進(jìn)行開關(guān)量和模擬量的控制,能與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制。主要的區(qū)別是:■組成的器件不同。硬件--軟件■觸點(diǎn)的數(shù)量不同。
4至8對(duì)--無限對(duì)■控制方法不同。硬接線、功能單一、體積大、安裝維修不方便--軟件編程、改變靈活■工作方式不同。并行--串行練習(xí):ABAC總結(jié)與思考1、什么是PLC?2、PLC的基本結(jié)構(gòu)如何?試闡述其基本工作原理。3、PLC輸出接口按輸出開關(guān)器件的種類不同,有幾種形式?分別可以驅(qū)動(dòng)什么樣的負(fù)載?
4、PLC控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)有何區(qū)別?(1)PLC主要有CPU(中央處理器)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)接口電路、電源、編程器等組成。
(2)PLC采用循環(huán)掃描工作方式,集中采樣,集中輸出,其工作過程大致分為3個(gè)階段:輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新;每個(gè)掃描周期大概需要1~100ms。(1)PLC有3種輸出方式:繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。(2)繼電器型的輸出接口可用于交流及直流兩種電源,帶負(fù)載能力強(qiáng),但動(dòng)作頻與響應(yīng)速度慢;晶體管型的輸出接口只適用于直流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合,動(dòng)作頻率高(0.2ms),但且?guī)ж?fù)載能力差;晶閘管型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合,響應(yīng)速度快,但帶負(fù)載能力差。(1)組成的器件不同繼電接觸控制系統(tǒng)是由許多硬件繼電器、接觸器組成的,而PLC則是由許多“軟繼電器”組成。(2)觸點(diǎn)的數(shù)量不同繼電器、接觸器的觸點(diǎn)數(shù)較少,一般只有4~8對(duì),而“軟繼電器”可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無限對(duì)。(3)控制方法不同繼電接觸控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬接線來實(shí)現(xiàn)的,控制功能就固定在線路中。PLC控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的,只要改變程序,功能即可改變,控制靈活。(4)工作方式不同在繼電接觸控制線路中,當(dāng)電源接通時(shí),線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)。在PLC中,各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中,每個(gè)“軟繼電器”受制約接通的時(shí)間是短暫的。4、PLC控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)有何區(qū)別?任務(wù)一結(jié)束任務(wù)二FX系列PLC及其編程元件
X,Y,T,C,S,M52一、FX系列PLC型號(hào)說明(1)系列序號(hào):如0、1、2、1S,1N,2N等;(2)I/O總點(diǎn)數(shù):10~256;(3)單元類型:M為基本單元,E為I/O混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊,EX為輸入專用擴(kuò)展模塊,EY為輸出專用擴(kuò)展模塊;(4)輸出形式:R為繼電器輸出,T為晶體管輸出,S為雙向晶閘管輸出;(5)特殊品種區(qū)別此項(xiàng)沒標(biāo)記表示:交流電源,直流輸入,橫式端子排,標(biāo)準(zhǔn)輸出。(R—2A、T—0.5A、S—0.3A)53類型型號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)電源電壓
FX2N-16M(R,T)88
AC100~240V
基本單元
FX2N-32M(R,T)1616或DC24VFX2N-48M(R,T)2424擴(kuò)展單元
FX2N-32ER(混合)1616
AC100~240V
FX2N-16EX(輸入專用)16-
擴(kuò)展模塊
FX2N-16EYR(輸出專用)-16不需要
FX2N-16EYT(輸出專用)-16
特殊功能模塊FX2N-422-BD(通信用)用于與RS-232設(shè)備通信
FX2N-4AD
用于模擬量控制制FX2N系列PLC是FX家族中最先進(jìn)的PLC系列,它由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元構(gòu)成(二)FX2N系列PLC的基本構(gòu)成54基本單元擴(kuò)展單元擴(kuò)展模塊FX2N-48MRFX2N-32ERFX2N-8EYR例如:FX2N最大可構(gòu)成的I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn).注:基本單元輸入繼電器的編號(hào)是固定的,擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊是按與基本單元最靠近開始,順序進(jìn)行編號(hào)55(三)FX2N系列PLC的外觀及其連線56PLC的輸入輸出元器件57PLC輸入器件的接線圖輸入接口器件的接線58輸出接口器件的接線PLC輸出器件的接線圖59
不同廠家、不同系列的PLC,其內(nèi)部軟繼電器的功能和編號(hào)也不相同,因此用戶在編制程序時(shí),必須熟悉所選用PLC的軟繼電器功能和編號(hào)。FX系列PLC軟繼電器編號(hào)由字母和數(shù)字
組成;
二、FX系列可編程控制器的編程元件
PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的編程元件,如輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等,它們不是物理意義上的實(shí)物繼電器,而是由電子電路和存儲(chǔ)器組成的虛擬器件,又稱為“軟繼電器”?!败浝^電器”實(shí)際是PLC內(nèi)存中某一位的狀態(tài),“1”為接通,“0”為斷開60(一)輸入繼電器(X)是PLC接收外部輸入的開關(guān)量信號(hào)的窗口,與對(duì)應(yīng)的輸入端子相連。在PLC內(nèi)部,與輸入端子相連的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器,采用八進(jìn)制編號(hào),有無數(shù)個(gè)常開和常閉觸點(diǎn)。如:FX2N48-MRX000~X007,X010~X017,X020~X027輸入繼電器不能用程序驅(qū)動(dòng),只取決于外部輸入信號(hào)的狀態(tài)。在梯形圖中,決不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。61☆在PLC內(nèi)部,與輸出端子相連的是輸出繼電器的常開硬觸點(diǎn),用于向外部發(fā)送信號(hào),且一個(gè)輸出繼電器只有一個(gè)常開型外部輸出觸點(diǎn);☆采用八進(jìn)制編號(hào),有無數(shù)個(gè)常開和常閉軟觸點(diǎn)用于編程;
如:FX2N48-MRY000~Y007,Y010~Y017,Y020~Y027☆內(nèi)部線圈由用戶程序驅(qū)動(dòng)時(shí),各軟觸點(diǎn)和硬觸點(diǎn)同時(shí)動(dòng)作,因此在梯形圖中既會(huì)出現(xiàn)輸出繼電器的觸點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)線圈.(二)輸出繼電器(Y)62(三)輔助繼電器(M)☆用軟件實(shí)現(xiàn),不能接收外部輸入信號(hào),也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載,是一種內(nèi)部狀態(tài)標(biāo)志,相當(dāng)于中間繼電器?!钣芯€圈和觸頭,觸頭數(shù)量無限.采用十進(jìn)制編號(hào)分類通用輔助繼電器斷電保持輔助繼電器特殊功能輔助繼電器631、通用輔助繼電器通用輔助繼電器沒有斷電保持功能若突然斷電,通用輔助繼電器變?yōu)镺FF,再次通電后,仍為OFF態(tài)。通用輔助繼電器M0~M499(500點(diǎn))2、斷電保持輔助繼電器具有斷電保持功能,如M500,
PLC斷電后再運(yùn)行時(shí),能保持?jǐn)嚯娗暗墓ぷ鳡顟B(tài),采用鋰電池作為PLC掉電保持的后備電源。斷電保持輔助繼電器M500~M3071(2572點(diǎn))643、特殊輔助繼電器共256點(diǎn),M8000~M8255用于表示PLC的某些狀態(tài),設(shè)定計(jì)數(shù)器為加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)器及提供時(shí)鐘脈沖和標(biāo)志(進(jìn)位、借位標(biāo)志)等.分觸點(diǎn)利用型和線圈驅(qū)動(dòng)型兩類(a)只能利用其觸點(diǎn)的特殊輔助繼電器,其線圈由PLC的系統(tǒng)程序驅(qū)動(dòng),用戶只能用其觸頭.M8000(運(yùn)行監(jiān)控):PLC運(yùn)行時(shí)M8000為ON;停止執(zhí)行時(shí),為OFFM8002(初始化脈沖):僅在運(yùn)行開始瞬間接通(M8000由OFF變?yōu)镺N時(shí))的一個(gè)掃描周期內(nèi)為ON,其常開觸點(diǎn)用于元件初始化或設(shè)置初值。M8011~M8014:分別產(chǎn)生10ms,100ms,1s,1min時(shí)鐘脈沖.常用M8002的觸點(diǎn)作為一些繼電器的初始化復(fù)位信號(hào)65(b)只能利用其線圈的特殊輔助繼電器M8033的線圈“通電”后,PLC進(jìn)入STOP狀態(tài)后,所有輸出繼電器的狀態(tài)保持不變。M8034的線圈“通電”后,禁止所有輸出。M8039的線圈“通電”后,PLC以D8039中指定的掃描時(shí)間工作。66(四)狀態(tài)寄存器(S)狀態(tài)寄存器是對(duì)工序步進(jìn)型控制進(jìn)行簡(jiǎn)易編程的內(nèi)部軟元件,采用十進(jìn)制編號(hào)。與步進(jìn)指令STL配合使用;狀態(tài)寄存器不用于步進(jìn)指令時(shí),可作普通輔助繼電器使用,有無數(shù)個(gè)常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn),編程時(shí)可隨意使用;狀態(tài)寄存器同樣有通用狀態(tài)和掉電保持用狀態(tài).狀態(tài)寄存器有四種類型:用于初始狀態(tài)的狀態(tài)寄存器S0~S9共10點(diǎn)通用狀態(tài)寄存器S100~S499共490點(diǎn)斷電保持功能的狀態(tài)寄存器S500~S899共400點(diǎn)用于外部故障診斷輸出的報(bào)警用狀態(tài)寄存器S900~S999共100點(diǎn)67(五)定時(shí)器(T)定時(shí)器實(shí)際是內(nèi)部脈沖計(jì)數(shù)器,可對(duì)內(nèi)部1ms、10ms和100ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行加計(jì)數(shù),當(dāng)達(dá)到用戶設(shè)定值時(shí),觸點(diǎn)動(dòng)作。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)k或H作為設(shè)定值,也可以用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容作為設(shè)定值。通用定時(shí)器(T0~T245)100ms定時(shí)器T0~T199共200點(diǎn),設(shè)定范圍0.1~3276.7s;10ms定時(shí)器T200~T245共46點(diǎn),設(shè)定范圍0.01~327.67s。積算定時(shí)器(T246~T255)1ms定時(shí)器T246~T249共4點(diǎn),設(shè)定范圍0.001~32.767s;100ms定時(shí)器T250~T255共6點(diǎn),設(shè)定范圍為0.1~3276.7s。通電延時(shí)型時(shí)間繼電器,無數(shù)對(duì)延時(shí)常開常閉觸點(diǎn)T內(nèi)有一個(gè)設(shè)定值寄存器(16位),一個(gè)當(dāng)前值寄存器,一個(gè)輸出觸點(diǎn)寄存器68T10K123X0T10Y1通用定時(shí)器的工作原理加法計(jì)數(shù)器設(shè)定值K、H或D觸點(diǎn)動(dòng)作TxTx時(shí)鐘脈沖驅(qū)動(dòng)相等比較器T10(五)定時(shí)器(T)1ms、10ms、100ms時(shí)鐘脈沖69T250設(shè)定值K計(jì)數(shù)器1100ms時(shí)鐘脈沖X2X1觸點(diǎn)動(dòng)作Tx相等比較器積算定時(shí)器的工作原理RSTT250K345X1X2T250Y1T2501ms、100ms時(shí)鐘脈沖T25070應(yīng)用:1.5S71(六)計(jì)數(shù)器(C)
計(jì)數(shù)器可分為通用計(jì)數(shù)器(C)和高速計(jì)數(shù)器(HSC)。16位通用加計(jì)數(shù)器,C0~C199共200點(diǎn),設(shè)定值:1~32767.(215-1)32位通用加/減
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