PLC技术工程应用(汇川)

课程组制作《汇川可编程控制器技术》教学课件下一页上一页末页退出导航首页下一页上一页末页退出导航首页课程性质：职业技能课可编程控制器输入检测执行机构人机界面电源动力PLC是控制技术中的核心、关键技术前导、后续课程电工电子技术前导课程小型设备电气系统安装与调试维修电工考工培训PLC系统设计安装与调试工控系统安装与调试后续课程自动生产线安装与调试毕业设计工业机械手技术应用毕业实习下一页上一页末页退出导航首页课程目标•懂原理——掌握PLC结构、工作原理、编程规则；•会编程——会熟练使用PLC软件进行程序梯形图编辑；•能调试——能根据控制要求，进行程序下载、调试、修改；•识系统——通过项目化教学，能理解控制系统概念及各部分在系统中的作用，了解系统各部分功能，学会以系统思想考虑、分析控制问题。下一页上一页末页退出导航首页课时安排（计划120课时，实际：120课时）理论：60课时实验：60课时下一页上一页末页退出导航首页成绩考核•平时考核（20%）主要学生到课率•技能与应用考核（60%）考察学生操作能力与完成实际项目的规范性，以设计图纸、安装接线、调试结果作为评价指标•过程评价（20%）学习中表现、职业素养及拓展等方面•学习要求：认真听，认真思考，认真实践，独立完成任务项目1：认识可编程控制器(概述、组成及原理)项目3：步进指令（状态编程法）及应用项目4：功能指令及应用项目2：基本指令及应用下一页上一页末页退出导航首页项目5：程序控制类指令及应用项目6：脉冲输出和高速计数器指令及应用项目7：PLC模拟量模块及应用项目8：可编程控制器网络通信技术应用3.PLC的组成1.可编程控制器概述项目1：认识可编程控制器2.PLC控制系统与其他工业控制系统的比较4.PLC的工作原理5.PLC的性能指标及分类下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页项目1要点1．理解可编程控制器的基本结构，掌握可编程控制器的工作原理、了解PLC的编程语言。2．了解PLC的主要技术性能指标、扫描工作方式和PLC的响应时间。项目1难点1．可编程控制器基本结构的理解。2．各种编程语言的理解。3．扫描工作方式和响应时间的理解。下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.1可编程控制器概述本节主要介绍可编程控制器之前的工业控制可编程控制器的产生可编程控制器的定义及缩写名可编程控制器的特点可编程控制器的发展及我国现状可编程控制器的应用下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.1.1可编程控制器之前的工业控制（1）以继电器、接触器为主体的控制装置其电气控制线路的设计方法有经验设计法和逻辑设计法经验设计法逻辑设计法熟悉大量的控制线路；具有丰富的实践经验；先采用典型的基本环节，实现工艺要求；逐步完善其功能，并加上适当的互锁与保护环节；通过试验检验安全和可靠性。线圈的通电为1，断电为0；触点的闭合为1，触点的断开为0；常开触点用原变量表示，常闭触点用反变量表示；串联用逻辑“与”，并联用“或”；列真值表，化简（可用逻辑代数、卡诺图）下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页经验设计法：（长动）KMKMSB2SB1FRKMM3~FRFU2L1L2L3QSPEFU1M例：某电动机只有在KA1、KA2、KA3中任何一个或二个继电器动作时才能运转，试设计其控制电路KA1KA2KA3KM00000011010101111001101111011110KA2、KA3KA1000111100×111111×1列真值表21KAKA31KAKA32KAKA323121KAKAKAKAKAKAKM利用卡诺图化简KA1KA2KA3KA2KA3KA1KM下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页优点能完成与、或、非等逻辑运算功能；结构简单、价格便宜，容易掌握,使用方便。（2）继电接触器控制系统的优缺点：缺点设备体积大，开关动作慢，功能较少，接线复杂，触点容易坏，故障查找困难，维护困难，耗电多，可靠性较差。接线逻辑改接麻烦，工作量大，经济损失大，灵活性较差。下一页1.1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.1.2可编程控制器的产生1968年美国通用汽车公司（GM）提出了研制新型逻辑顺序控制装置的十项招标指标：①编程方便，可现场修改程序；②维修方便，采用模块化结构；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数据可直接送入管理计算机；⑥成本可与继电器控制装置竞争；⑦输入可以是交流115V；⑧输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；⑨在扩展时，原系统只要很小变更；⑩用户程序存储器容量至少能扩展到4K。这些要求实际上提出了将继电器控制的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电接触控制的接线逻辑转变为计算机的存储逻辑编程的设想。美国数字设备公司（DEC）中标，于1969年研制成功，PDP-14.下一页1.1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.1.3可编程控制器的定义及缩写名由来（1）国际电工委员会IEC1987年对可编程控制器定义为：下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。定义的理解下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页数字运算操作的电子装置——计算机可以进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算工业环境——工业现场计算机高粉尘、高噪声、强磁干扰、剧烈震动、温度温度变化可编制程序——通用的工业现场计算机灵活性、柔性化、经过二次开发，可在不同的场合使用最初功能将继电器接触控制的接线逻辑变为计算机的软件存储逻辑（开关量顺序逻辑控制）称PLCP——programmable（可编程序）L——logic（逻辑）C——contrllor（控制器）现在功能不仅有逻辑控制，还具有高速计数、中断技术、PID调节、模拟量控制、数据处理和通信、网络通信等功能。称PC（programmblecontrollor）更合适但易与个人计算机PC（personalcomputer）混淆，故习惯仍用PLC（2）可编程控制器的缩写名为：接线逻辑：由导线连接决定器件之间逻辑关系的控制方式。存储逻辑：由编程的方法决定存储单元（虚拟继电器）之间的逻辑关系的控制方式。下一页1.1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.1.4可编程控制器的特点1．可靠性高，抗干扰能力强PLC是专为工业环境设计的，其可靠性高，抗干扰能力强，其平均故障间隔时间可达5年以上，主要体现在：①采用隔离、屏蔽、滤波和接地等措施；②结构上考虑耐热、防潮、防尘和抗震的要求；采用模块式结构，便于检修和更换③软件上设置故障检测与诊断程序，能进行相应的处理，如报警、保护数据、封锁输出；对程序和动态数据进行电池后备。2．功能完善——标准、系列和模块化不仅有逻辑控制，还具有高速计数、中断技术、PID调节、模拟量控制、数据处理和通信、网络通信等功能。下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页硬件3．易学易用①PLC的接线极其方便②PLC的用户程序可以多种语言，更改方便③PLC的故障率很低，排除故障迅速4．灵活性和可扩展性强PLC的灵活性表现在下列三个方面：①编程语言灵活，只要掌握其中一种语言就可以进行编程；②根据应用规模的不断扩展，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展；③设计、编程、调试（可在实验室进行），减少了现场安装时间，且易维护，并可实现过程监视和控制。下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页5．触点数量不限传统的继电器所提供的触点数量十分有限，由实物的结构决定，使用时如果触点数量不够，就必须增加辅助继电器，导致硬接线较复杂，体积增大、成本上升，系统运行速度和可靠性下降，触点寿命有限。而PLC中常开、常闭触点则由软件决定，即由存储器中相应位的状态“1”或“0”来决定，所以PLC中每只软继电器的触点数量则是无限的，也就是说用户可以无限次地调用PLC内部的软触点，PLC中各软继电器的触点寿命则是无限的。6．体积小重量轻1台收音机大小的PLC，可具有相当三个1.8m高的继电器柜的功能；超小型的PLC，底部尺寸小于100mm2下一页1.1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.1.5可编程控制器的发展及我国现状PLC产品可按地域分成三大流派：美国产品：代表性厂商有A-B公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。其中A-B公司是美国最大的PLC制造商，其产品约占美国PLC市场的一半。欧洲产品：代表性厂商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型PLC产品领域与美国的A-B公司齐名。日本产品：日本的小型PLC最具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70％的份额。下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页我国PLC产品：我国也有许多厂家、科研所从事PLC的研制与开发，目前国产品牌主要有汇川、台达、永宏、和利时、信捷、安控、亚锐等。我国应用PLC的现状：低档小型用得多；用国外进口多；对现有设备改造或单个设备、生产线试点用得多；大企业用的多。我校实验室用PLC：三菱系列、西门子系列、汇川等。下一页1.1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.1.6可编程控制器的应用下一页1.1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.2PLC控制系统与其他工业控制系统的比较本节主要介绍可编程控制器系统的等效电路可编程控制器系统与继电器控制系统的比较可编程控制器与计算机的比较下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页1.2.1PLC控制器系统的等效电路以三相异步电动机“启—保—停”电路为例。L1L2L3FU1QSKMFRM3~WUVKMSB2FRSB1KMW12U12V12FU2U11V11W11W13U13V13（1）输入信号是通过SB1、SB2和热继电器FR的常闭触点发出的。（2）输出信号是由交流接触器KM线圈发出的，KM线圈得电，电动机就旋转；KM线圈断电，则电动机停转。（3）输入和输出之间的逻辑关系，由控制电路按接线逻辑实现。（4）三相异步电动机是被控对象。下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页继电器控制系统的组成框图输入部分：(按钮、限位开关等)输出部分：(接触器、电磁阀、指示灯等)被控对象接线逻辑控制部分（由继电器、辅助触点和接线组成）下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页用PLC来实现“启—保—停”控制电路COMX0X1X2PLCCOMY0SB1SB2FRKM~用户电源SB1SB2FRCOMX0X1KM~用户电源PLCCOMY0输入部分逻辑控制部分输出部分输入点数不够时可将FR触点接至输出回路下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页PLC控制电路框图输入部分：(按钮、限位开关等)PLC（存储逻辑由用户程序实现，也称由所谓“软继电器”和“软接线”实现）输出部分：(接触器、指示灯等)被控对象PLC控制系统到底代替了继电器控制系统的哪一部分？下一页项目1小结1思考1上一页末页退出导航首页PLC控制系统实现“启—保—停”的等效电路在程序中，线圈一般用表示，继电器常开触点一般用表示；继电器常闭触点一般用表示。等效电路图中的继电器并不是实际的继电器，它实质上是存储器中的每一位触发器。该位触发器为“1”态，相当于继电器接通；该位触发器为“0”态，相当于继电器断开。因此这些继电器在PLC中也称“软继电器”。SB1SB2FRCOMX000KM~负载电源COMY000X001X002DC24V输入X001Y000X000X002Y000输出PLC内部继电器“软继电器”