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可编程控制器应用技术ApplicationTechnologyofProgrammableLogicController张希川教授级高级工程师沈阳工业大学材料科学与工程学院参考教材张希川编著《台达ES/EX/SS系列PLC应用技术》中国电力出版社，2009.2ISBN:9787508383163教学目的：学以致用1.1会设计PLC控制系统1)分析控制过程2)绘制电气控制图及其他系统图3)PLC选型1.2会编制PLC应用程序1.3会接线与调试教学安排：理论+实践2.1总学时：30学时理论课：16学时实践课：12学时(外聘讲座2学时)考试：2学时2.2成绩：平时30分，实验30分，考试40分考试形式：以参考教材为主开卷考试选拔人才参加“挑战杯”等科技竞赛3.2自动化技术认证由台达沈阳分公司颁发自动化技术应用初级证书需购买教材，付证书工本费3.3择优推荐进入台达公司或分厂工作授课内容理论课：共16学时1）绪论（2学时）2）电气控制基础（2学时）3）PLC结构和工作原理（2学时）4）基本指令（2学时）5）编程方法和编程软件的使用（4学时）6）应用实例（4学时）考试：2学时授课内容实践课：共12学时1）外聘讲座（2学时）2）铜铝管自动焊接演示实验（1学时）3）电阻焊网压补偿演示实验（1学时）4）电动机正反转操作实验（4学时）5）交通灯控制操作实验（4学时）4）、5）操作实验可根据需要调整)纯电气控制：电动机正反转控制2)机电混合控制：例如：气动系统可编程控制器的定义可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)可编程控制器(ProgrammableController)，简称PC个人计算机(PersonalComputer，PC)国际电工委员会(IEC)定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来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的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则没计。”美国电器制造商协会NEMA定义：“PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行上述功能，亦被视为PC，但不包括类似的机械式顺序控制器。”年代末期，美国汽车制造业的生产方式大批量、少品种转变为小批量、多品种问题：汽车组装生产线继电器控制很困难改变生产程序我国从1974年开始研制，但因元器件质量和技术问题等原因，未能推广。1977年，我国研制出第1台具有实用价值的可编程控制器，并开始应用于工业控制。1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第1台可编程控制器PDP-l4，并在GM公司的汽车生产线上首次成功应用。1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM)从用户角度提出了开发研制新一代工业控制器(可编程序逻辑控制器)。逻辑控制：谁先动，谁后动；一起动，独立动；2定时控制：动作时间3计数控制：动作多少次4步进控制：按步依次进行，不能颠倒次序5A/D和D/A转换：模拟量转换数字量6数据处理：数制转换，算术运算，逻辑运算等7存储功能：程序存储，信息储存（包括掉电储存）8扩展功能：输入/输出点扩展，功能模块扩展9监控功能：PLC内部监控10自诊断功能：11通信和联网：PLC-计算机，PLC-PLC，PLC-人机界面12智能外围接口：功能模块，如温度或运动控制、打印机开关量逻辑控制：电动机启动与停止2运动控制：对步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴系统实现位置控制3过程控制：对温度、压力、流量等连续变化的模拟量进行闭环控制4数据处理：数据采集-运算-传送5机械加工机床的数字控制：数控系统6机器人控制：7通信联网：PLC-计算机，PLC-PLC，PLC-人机界面按结构形式分类(1)整体式：将电源、I/O点、CPU、储存器等做成1个整体(2)模块式：将电源、I/O点、CPU、储存器等做成多个模块2按I/O点数及内存容量分类(1)超小型机：I/O点数在64以内，内存容量在256-1k字节(2)小型机：I/O点数在64-256，内存容量在l-3.6K字节(3)中型机：I/O点数在256-2048，内存容量在3.6-13K字节(4)大型机：I/O点数在2048以上，内存容量在13K字节以上3按功能分类(1)低档机：基本功能，逻辑运算、定时、计数等(2)中档机：较强的数据处理、子程序及远程I/O等功能(3)高档机：较强的模拟调节、智能控制、过程控制等功能功能完善、实用性强3可靠性高、抗干扰能力强4体积小、重量轻、功耗低5机电一体化系统的设计、安装、调试、维护及更改PLC设计简单，安装、调试、维护方便，更改容易2可靠性和抗干扰能力PLC占优势3体积和能耗方面复杂系统中，PLC体积小，能耗低与计算机(单片机)控制系统的比较1编程语言容易理解和掌握PLC：梯形图语言等，单片机：汇编语言2可靠性高，抗干扰能力强工业控制中：PLC占优势3功能模块多，易组合PLC：多次反复编程，单片机：电路板程序和功能固定4以扫描的方式执行程序5功能分散，危险分散6环境适应性强特别说明：PLC：单件小批控制，主要工业用，例如：自动焊机单片机：大批大量，工业和民用各半，例如：电脑版家用电器正朝着两个方向发展；1)向着大型化、复杂化、高功能化、多层分布式工厂全自动网络化方向发展。如今工厂全自动化网络系统具有逻辑运算、定时、计数、数值运算、模拟量调节、监控、记录显示、计算机接口、数据传送、中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等功能。该系统向上能与上位机进行通信，向下能直接控制CNC数控系统和机器人以及下级PLC控制执行机构。操作台上可配备数据采集系统、分析系统及彩色图像图解系统，实现了整个工厂管理与控制的自动化。2）朝着小型化，微型化方向发展。微型PLC是指I/O点数少和体积较小的可编程控制器。微型PLC的体积虽小，功能却很强。有的微型PLC还具备大型可编程控制器的高级功能，如PID回路调节、中断、高速计数器、PWM脉宽调制、温度控制、双精度数学运算等。Delta生产的SS系列PLC，外形尺寸小巧，但功能却很强大。它的编程接口为标准的朋232接口，可以直接同计算机通信。)系统程序存储区2)用户程序存储区2.2.3输入/输出模块2.2.4电源模块2.2.5编程器和编程软件输入继电器:PLC的外部输入端子对应的内部记忆体储存基本单元。2输出继电器:PLC及外部输出端子对应的内部记忆体储存基本单元。3内部辅助继电器:PLC内部的一种辅助继电器，其功能与电气控制电路中的中间继电器一样，4步进点5定时器:用来完成定时的控制。含有线圈、触点及定时值寄存器。6计数器:用来实现计数操作。使用计数器要事先给定设定值(即要计数的脉冲数)。含有线圈、触点及计数值寄存器。7资料寄存器8间接指定寄存器和存储器等组成，要将逻辑部分输出的电平信号转换成外部器件所需要的电压或电流，输出部分要添加输出模块，PLC按照事先由编程器编制的控制程序，扫描各输入端的状态，逐条扫描用户程序，最后的输出驱动外部的电器，达到控制的目的。的组成和工作原理(1)输入采样阶段(2)用户程序执行阶段(3)输出刷新阶段可编程控制器的编程方式下面以常见的三相异步电动机直接启动控制电路(见图2.6)为例，采用PLC编程实现控制。实现直接启动控制的外部接线示意图，启动按钮SB1和停止按钮SB2作为输入设备分别与PLC的输入端X0、X1相连；接触器KM的线圈作为输出设备与PLC的输出端Y0相连。