可编程控制器的原理及技术性能

可编程控制器的原理及技术性能2020/2/242一．PLC的基本工作原理微机：等待命令的工作方式PLC：循环扫描的工作方式CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。可编程控制器在运行工作状态时，执行一次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。其典型值为1~100ms。2020/2/243PLC是以循环扫描的工作方式工作的。每一扫描周期分为三个阶段：输入采样、执行程序、输出刷新。输入刷新程序执行输出刷新一个扫描周期输入刷新PLC的扫描工作过程输入端输入电路输入映像寄存器a.输入刷新阶段---CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器；X0X1b.程序执行阶段--CPU从输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映像寄存器中；c.紧接着的输出刷新阶段---将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。X0Y0Y0Y1元件映像寄存器读写输出锁存器输出电路输入端Y0Y1读写信号传递过程(从输入到输出)输入端子输入映象寄存器X0X1X2M0Y0元件映象寄存器②读X0Y0①读③写④读⑤写辅助继电器输出端子输出锁存存储器Y0Y1Y2⑥输出反复一个周期称为扫描周期程序执行中读X程序执行完写所有YPLC用户程序扫描工作过程图I/O滞后时间又称为系统响应时间，是指可编程控制器外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的间隔，扫描周期的长短主要取决于程序的长短。。I/O滞后时间I/O滞后现象的原因由于每一个扫描周期只进行一次I／0刷新，故使系统存在输入、输出滞后现象。这对于一般的开关量控制系统不但不会造成影响，反而可以增强系统的抗干扰能力。但对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时采用一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应滞后。（1）输入滤波器有时间常数（2）输出继电器有机械滞后（3）PC循环操作时，进行公共处理、I/O刷新和执行用户程序等产生扫描周期（4）程序语句的安排，也影响响应时间说明:输入信号在第一个扫描周期的输入采样阶段之后才出现，故在第一个扫描周期内，各映像寄存器的均为“0”状态，使Y0、Y1、Y2输出端的状态为OFF（“0”）状态Y1Y0X0Y1Y0Y2输入信号X0Y1Y2Y0输入采样程序执行输出处理出现信号第一周期输入采样程序执行输出处理第二周期说明:在第二个扫描周期的输入采样阶段，输入继电器X0的状态为ON（“1”）状态，程序执行阶段，Y1、Y2依次接通，故Y1、Y2输出端的状态为ON（“1”）状态。输入采样程序执行输出处理第三周期说明:在第三个扫描周期的程序执行阶段，由于Ｙ１的接通使Ｙ０接通，可见从外部输入触点接通到Ｙ０驱动的负载接通，程序执行阶段，响应延迟达两个多扫描周期．PLC输入输出响应时间COMX0COMY0X0Y0X0常开触点X0常闭触点Y0常开触点Y0常闭触点输入信号输入端子~输出端子负载外部电源输入继电器输出继电器程序例X0X1Y0FX2型输入、输出继电器等效电路图2020/2/249二、PLC的工作方式PLC的基本逻辑图形PLC控制的等效电路等效输入继电器输入元件负载SB1SB2FRKM负载电源PLC内部控制电路（用户程序）等效输出继电器I0PLCCOMDC24VI0I1I2200.00200.00I1I2Q0Q0Q0COMQ0I22020/2/2411第四节PLC的分类及功能一．PLC的分类（1）按结构形式分类1）整体式PLC（单元式、箱体式）将电源、CPU、存储器、I/O装在一起特点：结构紧凑、体积小、价格低、2）模块式PLC（积木式）各个部分按功能做成独立模块电源模块、CPU模块、I/O模块等一．特点：配置灵活、装配维护方便二．2020/2/2412（2）、按I／O点数和程序容量分类1）小型PLCI/O点数256点，存储器2kB步应用：逻辑控制、定时、计数、顺序控制2）中型PLCI/O点数在256-2048点，存储器2-8kB步具有：逻辑运算、算术运算、数据传送、中断、数据通信、模拟量处理等功能应用：开关量、数字量、模拟量混合控制的较复杂系统3）大型PLCI/O点数在2048点，存储器8kB步具有：数据运算、模拟调节、联网通信、监视记录、打印等功能应用：大规模控制、自动化网络控制2020/2/2413第五节PLC的特点、应用场合和发展趋势一、PLC的主要特点1.可靠性高、抗干扰能力强。主要有以下几个方面：①隔离(采用光电耦合器)②滤波③对PLC的内部电源采取了屏蔽、稳压、保护等措施。④设置了连锁、环境检测与诊断、Watchdog等电路。⑤利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测。⑥对用户程序及动态工作数据进行电池备份。⑦采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构。⑧以集成电路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点。采用循环扫描的工作方式，也提高了抗干扰能力。2020/2/24142.配套齐全，功能完善，适用性强，性价比高(可实现三电一体化)将电控(逻辑控制)、电仪(过程控制)和电结(运动控制)集于一体，可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统。3.编程简单、使用方便、柔性好4.系统的设计，建造工作量小，维护方便，改造容易5.体积小、重量轻、功耗低2020/2/2415二、PLC的应用场合1.逻辑控制：可取代传统继电器系统和顺序控制器。如各种机床、自动电梯、装配生产线、电镀流水线、运输和检测等的控制。2.运动控制：可用于精密金属切削机床、机械手、机器人等设备的控制。3.过程控制：通过配用A／D、D／A转换模块及智能PID模块实现对生产过程中的温度、压力、流量、速度等连续变化的模拟量进行闭环调节控制。4.数据处理5.多级控制：利用PLC的网络通信功能模块及远程I／O控制模块实现多台PLC之间、PLC与上位计算机的链接，以完成较大规模的复杂控制。2020/2/2416PLC与传统的继电器逻辑相比继电器控制系统：硬逻辑并行运行的方式1.可靠性高、逻辑功能强、体积小。2.在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合，PLC无需增加硬设备。3.随着要求的变更PLC对程序修改方便。继电器线路要想改变控制功能，必须变更硬接线，灵活性差。4.具有网络通讯功能，可附加高性能模块对模拟量进行处理，实现各种复杂控制功能。2020/2/2417PLC与工业控制计算机相比•计算机控制系统：•采用等待命令的工作方式，如键盘扫描方式或I/O扫描方式1.PLC继承了继电器系统的基本格式和习惯，对于有继电器系统方面知识和经验的人来说，尤其是现场的技术人员，学习起来十分方便。2.PLC一般是由电气控制器的制造厂家研制生产，各厂家的产品不通用。工业控制机是由通用计算机推广应用发展起来的，一般由微机厂、芯片及板卡制造厂开发生产。它在硬件结构方面的突出优点是总线标准化程度高，产品兼容性强。3.PLC的运行方式与工业控制机不同，微机的许多软件不能直接使用。工业控制机可使用通用微机的各种编程语言，对要求快速、实时性强、模型复杂的工业对象的控制占有优势。但它要求使用者具有一定的计算机专业知识。4.PLC和工业控制机都是专为工业现场应用环境而设计的。都具有很高的可靠性。5.PLC一般具有模块结构，可以针对不同的对象进行组合和扩展。可编程控制器的技术性能指标1.输入/输出点数输入/输出点数指的是外部输入、输出端子数量的总和，又称为主机的开关量输入/输出点数，它是描述可编程控制器大小的一个重要参数。2.存储容量可编程控制器存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。3.扫描速度可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成一次扫描所需的时间叫做扫描周期，扫描速度与扫描周期成反比。4.指令系统指令系统是指可编程控制器所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。5.可扩展性小型可编程控制器的基本单元（主机）多为开关量I/O接口，模拟量处理、高速处理、温度控制、通信等智能扩展模块的多少及性能也已成为衡量可编程控制器产品水平的标志。6.通信功能可编程控制器的组网和通信能力也已成为可编程控制器产品水平的重要衡量指标之一。项目继电器输出SSR输出晶体管输出外部电源AC250V，DC30V以下AC85～242VDC5～30V最大负载电阻负载2A/1点0．3A/1点，0.8A/4点0.5A/1点,0.8A/4点感性负载80VAAC150VA/100VAC30VA/240VDC12W/24V灯负载100W30WDC1.5W/24V开路漏电流—AC1mA/100VAC2.4A/240VDC0.1mA/30V最小负载—AC0.4VA/100VAC2.3VA/240V—响应时间OFF-ON约10ms1ms以下0.2ms以下ON-OFF约10ms最大10ms0.2ms以下隔离方式继电器隔离光电晶闸管隔离光耦合隔离器表输出技术指标