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运动控制系统-1-目录摘要关键字第一章概述第二章可编程控制器简介2.1可编程控制器的特点2.2PLC的控制功能第三章可编程控制器梯形图编程规则第四章基本指令简介第五章电梯控制系统5.１ＰＬＣ在电梯控制中的应用5..2电梯控制的模拟面板图第六章可编程控制器的安装和维护第七章附录参考文献运动控制系统-2-摘要可编程控制器是以微处器为核心，综合计算机技术、自动控制和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过30多年的发展，在工业生产中获得极其广泛的应用。目前，可编程控制器成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。可编程控制器的定义早期的可编程控制器主要是用来替可编程控制器（ProgrammableController）缩写为PC，为了与个人计算机的PC（PersonalComputer）相区别，有时在PC中人为地增加L而写成PLC。自1969年第一台可编程控制器面世以来，经历了30多年的发展，可编程控制器已经成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器，可以说只有可编程控制器才是真正的工业控制计算机。初期可编程控制器只是用于逻辑控制器，用于代替继电控制盘，但现在可编程控制器已进入包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。现在可编程控制器继续保留了原来逻辑控制器的所有优点，同时它吸收发展了其它控制器（如过程仪表、计算机、集散系统、分散系统等）的优点，在许多场合只需可编程控制器即可构成包括逻辑控制、过程控制、数据采集及控制和图形工作站的经济合算、体积小巧、设计调试方便的综合控制系统。关键词：传统控制、PLC控制、控制指令、智能、计算机、机器人等。第一章概述可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出块和外围电路都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的已不再是仅有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、调节和数据通信功能。可编程控制器对用户来说，是一种无触点备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器，适合批量生产。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形运动控制系统-3-象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。第二章可编程控制器简介2.1可编程控制器的特点1.可靠性高，抗干扰能力强现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证PLC能在恶劣的工业环璄下可靠工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件主面的抗干扰措施。硬件主面采取的主要措施有：1、隔离----PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种光电隔措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了电的联系，有效的抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU。2、滤波----在PLC电路电源和输入、输出(I/O)电路中设置多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。3、在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源进入PLC内部，另外各个输入、输出（I/O）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相干扰。4、内部设置连锁、环璄检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警。5、外部采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构，以适应恶劣的工作环璄。在软件方面采取的主要措施有：1、设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环璄和故障进行检测与诊断，发现出错后，立即自动做出相应的处理，以适应恶劣的工作环璄。2、对用户程序及动态数据进行电池后备,以保障停电后有相关状态及信息人不会因此而丢失。采用以上抗干扰措施后，一般PLC的抗电平干扰强度可达峰值1000V，脉宽10US，其平均无故障时间可高达30-50万小时以上。2、编程简单易学PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路清淅直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变也容易修改。3、功能完善，适应性强目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根椐实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统：既可控制一台单机、一条生产线、以可以控制一个机群、多条生产线；既可以现场控制，以可以远程控制。针对不同的工业现场信号，如交流或直流、开关量或模拟量、电流或电压、脉冲或电位、强电或弱电等，PLC都有相应的I/O接口模块与工业现场控制器件和设备直接连接，用户可以根运动控制系统-4-据需要方便地进行配置，组成实用、紧凑的控制系统。4、使用简单，调试维修方便PLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室摸拟调试，输入信号用开关来摸拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。调试后再将PLC在现场安装通调。调试工作量要比继电器控制系统少得多。PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生故障，可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障。5、体积小、重量轻、功耗低由于PLC的采用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑，体积小、重量轻、功耗低，以三菱FXON—24M型PLC为例，其外形尺寸仅为130MM*90MM*87MM，重量只有600G，功耗小于50W所以，PLC很容易装入机械设备内部，是实现电一体化的理想的控制设备。2.1.2PLC的控制功能PLC的应用范围极其广阔，经过30多年的发展，目前PLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通、环保等各行各业。几乎可以说，凡是有控制系统存在的地主就有PLC。概括起来，PLC的应用主要有以下5个方面。1、开关量控制这是PLC最基本原应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例，如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器（电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。2、模拟量控制目前，很多PLC都具有模拟量处理功能在，通过模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。大、中型的PLC还具有PID闭环控制功能。运用PID子程序或使用专用的智能PID模块，在以实现对模拟量的闭环过程控制。随着PLC规模的扩大，控制的回路已广泛应用于工业生产各个行业，例如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度和位置等都是典型的闭环过程控制的应用场合。3、运动控制运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，早期PLC通过开关量I/O模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如PLC和计算机数控装置(CNC)组合成一体，构成先进的数控机床。4、数据处理现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和处理。数据处理通常用在大、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器人的控制系统等。5、通信联网通信联网是指PLC与PLC之间PLC与上位计算机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机的RS—232或RS—422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成“集中管理，分散控制”的多级分布式控制系统，建立工运动控制系统-5-厂的自动化网络。2、2PLC系统的组成及功能PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。因此，它的组成与一般的微机计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。1、2、1PLC的硬件系统PLC的硬件系统由基本单元、I/O扩展单元及外部设备组成。图1—1所示为PLC的硬件系统结构框图。图1—1PLC的硬件系统结构框图1、微处理器（CPU）与通用计算机一样，CPU是PLC的核心部件，在PLC控制系统中的作用类似于人体的神经中枢，整个PLC工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的。它的主要功能有以下几点：1、接收从编程器输入的用户程序和数据，送入存储器存储，2、用扫描方式接收输入设备的状态信号，并存入相应的数据区（输入映像寄存器）；3、监测和诊断电源、PLC内部电路工作状态和用户程序编程过程中的语法错误;4、执行用户程序，完成各种数据的运算、传递和存储等功能;5、根据数据处理的结果，刷新有关标志们的状态和输出状态寄存器表的内容，以实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。2、存储器PLC配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。系统存储器存放在程序，用户存储器用来存放用户编制的控制程序。常用的存储器类型有CMOSRAM、EPROM和EEPROM。因为系统程序用来管理PLC系统，不能由用户直接存取，所以，PLC产品样本或说明书中所列的存储器类型及其容量，系指用户程序存储器而言。如FX2—24M的存储器容量在4K步，即是指用户程序存储器的容量。PLC所配的用户存储器的容量大小差别很大，通常中小型PLC的用户存储器存储器容量在运动控制系统-6-8K步以下，大型PLC的存储容量可达到或超过256K步。3、输入\输出(I/O)部件PLC输入/输出模块的电路框图如图1—2所示。I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少