第5章可编程序控制器概述a

PLC电气控制技术第五章可编程序控制器概述PLC电气控制技术什么是PLC？一、可编程控制器的定义是一种工业控制装置是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。通用叫法中文名称为可编程控制器；英文名称为ProgrammableLogicController，简称PLC。PLC电气控制技术一、可编程控制器的定义1987年，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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。PLC电气控制技术二、可编程控制器的产生因为继电器逻辑电路配线复杂PLC电气控制技术二、可编程控制器的产生背景：1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。PLC电气控制技术PLC电气控制技术编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；1968年，GM公司提出十项设计标准：PLC电气控制技术能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便;PLC电气控制技术1969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。二、可编程控制器的产生PLC电气控制技术三、可编程控制器的特点无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强通用性强，控制程序可变，使用方便硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强编程简单，容易掌握系统的设计、安装、调试工作量少维修工作量小，维护方便体积小，能耗低.PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术四、可编程控制器的应用领域PLC电气控制技术五、可编程控制器的发展高性能、高速度、大容量发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。PLC电气控制技术向小型化和大型化两个方向发展小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。PLC电气控制技术大力开发智能模块，加强联网与通信能力为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。PLC的联网与通信有两类：①PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；②PLC与计算机之间的联网通信。为了加强联网与和通信能力，PLC生产厂家也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC电气控制技术增强外部故障的检测与处理能力据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理。而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。PLC电气控制技术编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图、语句表语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。PLC电气控制技术PLC的基本控制原理六、可编程控制器工作原理PLC控制系统由输入部分、逻辑部分和输出部分组成，如图所示。各部分的功能为：输入部分：收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。逻辑部分：处理输入部分取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求作出反映。输出部分：提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。输入部分PLC控制的指示灯控制电路逻辑部分输出部分PLC电气控制技术PLC控制原理:PLC将输入信息采入PLC内部再执行逻辑部件组合后所达到的逻辑功能最后输出达到控制要求PLC的主要逻辑部件在PLC中用逻辑与、逻辑或、逻辑非等逻辑运算来处理各种继电器的连接10ONOFF继电器逻辑PLC内部存储单元与继电器的对应关系PLC为用户提供以下几种继电器：•输入继电器：是输入到PLC中的现场信号，在使用中不必考虑接点的容量。•输出继电器：具有一对物理接点，可以串接在负载回路中。•内部继电器：它与外界没有联系，仅作运算的中间结果使用，有时也称作辅助继电器或中间继电器。PLC电气控制技术定时器逻辑PLC采用硬件定时中断、软件递减计数的方法来实现定时逻辑功能。定时器逻辑功能定时条件定时器定时继电器当前值操作OFF等于设定值不操作OFFON≠0计时OFFON＝0不操作ONPLC中计数器的功能是由软件来实现的，一般采用递减计数。计数器逻辑计数器逻辑功能复位信号计数信号计数器计数继电器当前值操作ON╳=0不计数OFFOFF≠设定值“+1”OFF＝设定值不计数ON不变不计数不变PLC电气控制技术触发器逻辑触发器逻辑是用来记忆某些信息，该触发器逻辑可以被置位成“1”，也可以被复位成“0”。触发器有置位输入（S）和复位输入（R）。逻辑功能见表。触发器逻辑功能置位输入（S）复位输入（R）触发器OFFOFF不变OFFONOFFONOFFONON（先）ON（后）OFF（复位优先）ON（后）ON（先）ON（置位优先）数据寄存器PLC除能进行位运算以外，还能进行字运算。PLC为用户提供了若干个数据寄存器，以存放数据，实现运算功能。PLC电气控制技术按I/O点数分小型PLCI/O点数为256点以下的为小型PLC（其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC）中型PLCI/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC大型PLCI/O点数为2048以上的为大型PLC（其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）六、可编程控制器的类型PLC电气控制技术按结构形式分整体式PLC将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。六、可编程控制器的类型PLC电气控制技术按结构形式分模块式PLC将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。六、可编程控制器的类型PLC电气控制技术按结构形式分紧凑式PLC还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。六、可编程控制器的类型PLC电气控制技术按功能分低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。中档PLC具有低档PLC功能外，增加模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID控制等功能。PLC电气控制技术高档PLC具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能。PLC电气控制技术七、可编程序控制器的软件及其工作原理PLC的软件两大部分系统软件应用软件：又叫用户软件，是用户为达到某种控制目的、采用PLC厂家提供的编程语言自主编制的程序。系统的管理程序用户指令的解释程序专用标准程序块等PLC的工作原理•采用循环扫描工作方式：系统周而复始地依一定的顺序完成一系列的具体的工作，这种工作方式叫做循环扫描工作方式。•PLC系统正常工作所要完成的任务包括：①PLC内部各工作单元的调度、监控；②PLC与外围设备间的通信；③用户程序所要完成的工作等。PLC电气控制技术其中，用户程序的完成可分为以下三个阶段输入处理阶段输出处理阶段程序执行阶段PLC顺序读入所有输入端子的状态，并将读入的信息存入内存中所对应的输入映像寄存器。根据PLC梯形图程序的扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。将输出映像寄存器中寄存器的状态，转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。PLC用户程序执行阶段扫描工作过程如图所示。PLC用户程序扫描工作过程PLC电气控制技术PLC控制与继电器控制的区别⑴组成器件不同：继电器控制线路是许多真正的硬件继电器组成，而梯形图则由许多所谓“软继电器”组成。⑵触点数量不同：硬继电器的触点数量有限，用于控制的继电器的触点数一般只有4～8对；而梯形图中每个“软继电器”供编程使用的触点数有无限对。⑶实施控制的方法不同：在继电器控制线路中，实现某种控制是通过各种继电器之间硬接线解决的。而PLC控制是通过梯形图即软件编程解决的。⑷工作方式不同：在继电器控制线路中，采用并行工作方式；而在梯形图的控制线路中，采用串行工作方式。PLC的控制结果有一定的特殊性：⑴输入/输出滞后现象：与PLC的集中输入集中刷新、程序循环执行、输入滤波器造成的时间常数、输出继电器机械滞后以及程序设计不当的附加影响等有关。⑵多重输出不允许：关于步进梯形图多重输出的情况，将在后面具体讲述的PLC指令时予以介绍。PLC电气控制技术PLC电气控制技术