PLC讲义

PLC讲义概述电控设备分类电气控制方式高压电器；低压电器自动切换；非自动切换等继电接触控制系统配电电器；控制电器单片机可编程序控制器（PLC）什么是可编程序控制器？以微处理器为核心，把计算技术、自动控制技术及通信技术融为一体的专为工业环境而设计的工业自动控制装置。工业生产自动化四大支柱可编程序控制器计算机辅助技术和计算机辅助制造数控机床工业机器人一、PLC的产生与发展1.1PLC的产生特点适用场合工作模式固定控制要求简单缺点线路复杂固定接线（硬接线）可靠性低控制速度慢控制功能少这些缺点是继电接触控制系统本身无法解决的，必须产生一种新的工控装置，PLC因而产生。1.最早期电气控制方式－继电接触控制结构简单价格低廉容易操作容易维护2.PLC起源于继电接触控制系统新工业装置的特点设计周期短，更改容易接线简单，成本低结合计算机与继电接触控制系统的优点系统通用性强具体有十项指标：(1)编程简单，可在现场修改程序；(2)维修方便，采用模块式结构；(3)可靠性高于继电器控制装置；(4)体积小于继电器控制装置；(5)成本可与继电器控制装置竞争；(6)数据可直接送入管理计算机；(7)输入为交流110V；(8)输出为交流110V，容量在2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；(9)通用性强，能扩展；(10)能存储用户程序，存储器容量可扩展到4KB。1969年，美国数字设备公司(DEC)首先研制成功世界上第一台可编程序逻辑控制器用它代替传统的继电器控制系统，在通用汽车公司的汽车自动生产线上试用并获得极大成功。从此开创了工业自动化控制的新时代。1.2PLC的发展之后，日本在1971年从美国引进这项技术后很快研制出日本第一台可编程序控制器。原西德和法国等西欧国家在1973～1974年也研制出他们的第一台可编程序控制器。经过几十年的发展，PLC控制技术已日趋成熟，至今已发展到第五代。1.早期PLC主要用于逻辑控制，即PLC2.近期PLC不但可进行逻辑运算，还可以进行数据的运算、传送及处理的功能。即PCPersonalComputer也简称PC，为加以区别，现在通常把可编程序控制器仍然简称为PLC。世界上知名的电气公司都在生产自己的PLC。美国通用电气公司(GeneralElectric，GE)数字设备公司(DEC)罗克韦尔公司（RockwellA-B）霍尼韦尔公司(Honeywell)西门子公司(Siemens)施耐德公司(Schneider)日本三菱机电公司(Mitsubishi)、欧姆龙公司(OMRON)、富士电机公司(FUJI)、松下电工公司(National)等。二、PLC的特点1.可靠性高，抗干扰能力强2.编程简单易学梯形图、助记符、顺序功能图、高级语言（Basic、Fortran、C语言等）3.模块品种丰富，适应性强，通用性好，功能强大1）硬件：开关量模块：模拟量模块：非电量模块：温控模块、位控模块等，网络控制模块：通信模块、总线模块、以太网卡等2）软件：指令丰富，功能强大4.速度快5.设计、安装容易，调试周期短，维护简单，工作量少6.体积小、质量轻、功耗低7.缺点⑴速度比计算机慢，输出对输入的响应有滞后现象。⑵价格比继电器控制系统高。⑶到目前为止尚未生产2A的继电器输出模块，因此，对于2A的大容量接触器线圈还不能直接驱动，需中间继电器转换方可。三、PLC的应用领域1.PLC控制方式（1）单机控制控制器（PLC）被控对象（单条生产线；单台数控机床等）（2）集中控制控制器（PLC）被控对象被控对象被控对象（3）分散控制上位机被控对象PLC（4）远程控制PLC远程I/O本地I/O（5）就地控制主控PLC被控对象本地PLC………………管理层（以太网）上位计算机PLC主机控制层（ControllerLink）现场I/O设备层（现场总线）Profibus或DeviceNet现场设备（6）大型网络控制（7）冗余控制两台PLC控制同一系统被控对象主PLC备用PLC2.PLC应用领域（1）开关量控制（2）模拟量控制（3）数字量控制（4）集散控制（5）数据处理与监控3.PLC的现况及未来发展（1）大型网络化（2）在增强控制能力和扩大应用范围上，继续开发各种智能I/O模块（3）在系统方面，进一步提高可靠性（4）小型化、低成本（5）在编程语言与编程工具方面，达到多样化、高级化（6）在硬件和软件方面，各厂家的产品达到相互兼容四、PLC的分类、组成及工作原理1.PLC的分类（1）按结构形式分类1）整体式PLC（单元式/箱体式/一体式）常见机型：OMRON：CPM1A、CPM2A、P型机等MITSUBISHI：FX系列（FX0S、FX1S、FX2N等）Siemens：S7200系列输入接口扩展口外设口通信口输出接口手持编程器（2）模块式PLC(机架式、积木式、组合式)结构：一般由框架（母板或底板）和模块组成，中央处理模块(CPU)、输入模块、输出模块、电源模块等插入机架内各对应插座上（母板）。常见机型：OMRON：C200Hα、CQM1H、CS1等MITSUBISHI：A系列、Q系列等Siemens：S7300/400系列等S7300模块式PLCS7400模块式PLCA-BSLC500模块式PLC三菱Q系列模块式PLC（3）叠装式PLC(机架式、积木式、组合式)结构：结合以上两种结构的优点。CPU、电源、I/O等单元也是各自独立的模块，但它们相互的连接仅用电缆即可，并且各模块可以叠装在一起。常见机型：OMRON：CPM1A、CPM2A等MITSUBISHI：FX系列（FX0N、FX1N、FX2N等）Siemens：S7200系列S7200系列CPU226：主机点数＋扩展单元点数＝248点。（2）按I/O点数分类1）小型机（整体式）输入/输出点数：256点以下常见机型：OMRON：CPM1A（10－100点）、CPM2A（10－120点）等MITSUBISHI：FX0N（24－128）、FX1N（14－128点）、FX2N（10－256点）等Siemens：S7200系列：CPU221（10点），CPU222（14－78点），CPU226（40－248点）松下：FP0（10－128点）（2）中型机（模块式）输入/输出点数：2000点以下。常见机型：OMRON：C200Hα（1184点）、CQM1H（512点）MITSUBISHI：A系列（2084点）Siemens：S7300系列松下：FP2（1600/2048点）（3）大型机（模块式）输入/输出点数：2000点以上。常见机型：OMRON：CVM1、CS1等MITSUBISHI：Q系列Siemens：S7400系列常见机型：OMRON：CVM1、CS1等MITSUBISHI：Q系列Siemens：S7400系列3.按功能分类1.低档（小型机）2.中档（中型机）3.高档（大型机）五、控制系统的设计与应用1.PLC控制系统设计的基本原则（1）在最大限度地满足被控对象控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、安全可靠，使用维修方便。（2）考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当地留有余地。2.PLC控制系统设计的主要内容（1）拟定控制系统设计任务书（包括设计的技术条件），明确设计任务和要求。（2）确定PLC的型号，容量，I/O模块，电源模块等，及对控制系统的硬件进行配置（包括输入，输出设备等）。（3）编制PLC的输入/输出分配表及绘制输入/输出端子接线图。（4）根据系统的设计要求编写程序规格要求说明书，然后再用相应的编程语言进行程序设计。（5）选择所需的电器元件，设计操作台，电气柜及非标准电器元件。（6）编写控制系统的技术文件，包括说明书，电气原理图，电气元件明细表，控制软件等。3.PLC控制系统设计的步骤（1）根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作时序，条件，必要的保护和联锁等），操作（手动，自动，连续，间断等）。（2）在明确了控制任务和要求后，选择电气传动方式和确定系统所需的用户输入，输出设备。（3）选择合适的PLC类型。（包括机型的选择，容量的选择，I/O模块的选择等）。（4）分配I/O点，设计I/O端子接线图（这一步也可结合第2步进行）。（5）进行PLC程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。（6）将编写好的程序输入PLC中去，并对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。（7）联机调试。在PLC软硬件设计和控制台、柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统联机调试，调试中发现的问题，要逐一排除，直到调试成功。（8）编制技术文件（包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC程序清单）。（9）交付使用。4.PLC控制系统的硬件设计（1）机型的选择I/O点数的确定存储器容量的确定PLC运行速度的确定模块的选择1.I/O模块的选择开关量I/O模块模拟量I/O模块2.智能模块的选择