项目认识PLC

可编程控制器及应用任课教师：朱晓瑜PLC应用课程目标•具有可编程控制器的设备选型和功能掌控•具有使用基本指令和功能指令的能力•具有梯形图程序设计的初步能力•具有初步设计可编程控制应用系统的能力PLC应用本节目标：•PLC的定义和应用领域•PLC与继电器控制的区别PLC应用任务一可编程控制器基础一、PLC的产生及定义二、PLC的特点和分类三、PLC的应用和发展四、PLC的基本组成五、PLC的工作原理六、三菱FX2N系列PLC的特点PLC应用引言从小型三相异步电动机启停控制实例中看出，继电器接触器电器控制的特点有：1、一旦控制要求改变，电器控制系统必须重新配线安装。2、大型的继电器控制电路接线更加复杂，体积庞大。3、机械触点易损坏，因而系统的可靠性较差，检修工作相当困难。PLC应用引言采用可编程控制器对三相电机进行直接启动和延时启动，工作将变得轻松愉快。采用可编程控制器进行控制，硬件接线更加简单清晰。用户只需要将输入设备如启动按钮SB1、停止按钮SB2、热继电器FR接到PLC的输入端口，输出设备如接触器线圈KM接到PLC的输出端口，再接上电源就可以了。两种方式启停电机的硬件接线图完全相同。PLC应用一、PLC的产生、发展和定义PLC在早期是一种开关逻辑控制装置，被称为可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，简称PLC。PLC采用微处理器作为其控制核心，它的功能已不再局限于逻辑控制的范畴。因此，1980年美国电气制造协会(NEMA)将其命名为ProgrammableController(PC)，但为避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称PC混淆，习惯上仍将其称为PLC。PLC应用对新型控制器的主要技术要求美国通用汽车公司(GE公司)1968年提出了研制新型控制装置的十项指标，其主要内容如下：•编程简单，可在现场修改和调试程序；•价格便宜，性价比高于继电器控制系统；•可靠性高于继电器控制系统；•体积小于有继电器控制柜的体积，能耗少；•能与计算机系统数据通信；•输入量是交流115V电压信号（美国电网电压是110V）•输出量是交流115V电压信号、输出电流在2A以上，能直接驱动电磁阀等•具有灵活的扩展能力；•硬件维护方便，采用插入式模块结构；•用户存储器容量至少在4KB以上PLC应用1.1PLC的产生及发展可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController)(PLC)可编程序控制器（ProgrammableController)(PC)继电器控制电路PLC应用具有逻辑运算定时计数等简单功能速度提高功能增强可控制模拟量以16位32位微处理器为核心功能更强第一代第三代第二代PLC的诞生和发展PLC应用可编程序控制器(ProgrammableLogicController）简称PLC，是：以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。1.2PLC的定义国际电工委员会（IEC）对可编程序控制器的定义：“可编程序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命令，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系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。PLC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的工业控制装置。PLC应用2.1可编程序控制器（PLC）的特点（1）使用灵活，通用性强；（2）可靠性高；抗干扰能力强。（3）编程简单、易于掌握；（4）接口简单，维护方便。二、PLC的特点和分类PLC应用1、按I/O点数小型PLC：入出总点子数256中型PLC：入出总点子数256~2048大型PLC：入出总点子数20482、按结构类型分整体式（单元式）：基本单元、扩展单元、特殊功能单元模块式（积木式）：CPU模块、I/O模块、电源模块、存储器模块等。叠装式：基本单元、扩展单元、特殊功能单元、扩展模块、特殊功能模块等。2.2PLC的分类PLC应用1.单元式结构（整体式）体积小、速度快内置RS-232C接口具有软PID功能PLC应用2.模块式结构PLC应用3.叠装式PLC应用•3、按功能分•低档机中档机高档机•4、按生产厂家分•日本立石（OMRON）公司的SP\C系列可编程序控制器；•日本三菱（MITSUBISHI）公司的F、F1、F2、FX2N系列可编程序控制器；•日本松下（PANASONIC）电工公司的FP1系列可编程序控制器；•美国通用电气（GE）公司的GE系列可编程序控制器；•美国艾论—布拉德利（A--B）公司的PLC-5系列可编程序控制器；•德国西门子（SIEMENS）公司的S5、S7系列可编程序控制器PLC应用PowerinaSmallPackage!!电源模块CPU模块IO模块底板中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。PLC应用三、PLC的应用开关量逻辑控制：取代传统的继电器－接触器控制。这是PLC最广泛的应用.过程控制：对生产过程中连续变化的模拟量进行检测和控制数据处理：数据运算、数据传递、数据转换，排序查表、位操作等通信联网与显示打印：可组成多级、分布式控制系统。实现控制与管理的结合。PLC应用传送带生产线控制灌装及包装机械木材加工电梯控制空调控制纺织机械印刷机械可编程序控制器的发展趋势PLC应用四、PLC的基本结构PLC的硬件I/O扩展部分PLC的基本组成部分外部设备中央处理器CPU存储器输入接口输出接口电源PLC的软件用户程序系统监控程序PLC应用输出设备输入设备I/O扩展单元特殊功能单元主机输出单元输入单元电源外设接口I/O扩展口存储器系统程序存储器CPU用户程序存储器盒式磁带机打印机EPROM写入器上位计算机PLC编程器可编程终端PT…PLC应用PLC应用CPU的具体作用：（1）接收，存储用户程序；（2）以扫描方式接收来自输入单元的数据和状态信息，并存入相应的数据存储区；（3）执行监控程序和用户程序；（4）响应外部设备（如编程器，打印机）的请求。4.1中央处理单元（CPU）CPU是PLC的控制中枢，它是由控制器和运算器组成。PLC中所采用的CPU通常有三种：（1）通用处理器：8086、80286、80386；（2）单片机芯片：8031、8096（3）位片式微处理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU；中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU；大型PLC多采用高速位片式微处理器PLC应用4.2存储器主要用于存放系统程序，用户程序和工作状态数据。（1）系统存储器：存放系统管理程序。（2）用户存储器：存放用户编制的控制（3）工作数据存储器：存储工作数据RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。PLC应用•用户程序存储器的容量一般以字为单位•三菱FX系列的用户程序存储器以程序步为单位。PLC应用4.3输入接口电路PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。PLC应用4.4输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。输出三种形式：继电器--低速大功率晶闸管（可控硅）--高速大功率晶体管--高速小功率PLC应用4.5电源单元•把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。•有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。PLC应用PLC的外部设备主要有：•编程设备•触摸屏•操作面板•文本显示器•打印机等4.6外部设备PLC应用4.7编程设备PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC9832107654(DELT)CLR利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器一般分简易型和智能型。PLC应用专用编程器在装有专用编程软件的计算机上编程简易编程器直插式、便携式计算机辅助编程图形编程器编程工具PLC应用4.8PLC的软件1.软件组成PLC的软件包括系统监控程序和用户程序两大部分。系统监控程序是由PLC的生产厂家编制的，用于控制PLC的运行，包括管理程序、用户指令解释程序、标准程序模块和系统调用三个部分。用户程序又称用户软件、应用软件等，是PLC的使用者编制的针对控制问题的程序，2.应用软件常用的编程语言目前，PLC常用的编程语言包括梯形图、指令语句表、功能图、功能块图、高级编程语言等。PLC应用1)、梯形图是用图形符号在图中的互相关系来表示控制逻辑的编程语言PLC应用PLC应用梯形图中用表示PLC编程元件的动合触点动断触点线圈编程元件的种类用图形符号及字母或数字加以区别。(END)X2X1Y1Y1连动线路梯形图PLC输入继电器动断触点动合触点动合触点KM12SB1SB2KM()()输出继电器线圈PLC应用(1)梯形图中的继电器不是“硬”继电器，是PLC存储器的一个存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器的线圈接通，其动合触点闭合，动断触点断开。几点说明(2)梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行(或称梯级)起始于左母线，然后是触点的串、并联连接，最后是线圈与右母线相联。(3)梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中满足线圈接通的条件。PLC应用五、PLC的工作原理5.1PLC的工作原理：采用循环扫描方式在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。注意由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。PLC应用5.2PLC的运行方式：（1）运行工作模式(RUN)当处于运行工作模式时，PLC要进行从内部处理、通信服务、输入处理、程序处理、输出处理，然后按上述过程循环扫描工作。在运行模式下，PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能，为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作模式。注：PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。（2）停止模式（STOP）当处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。PLC应用方式开关置STOP:只执行前2个阶段，即只作内部处理与自诊断与外设进行通信处理；方式开关置RUN:将执行所有阶段。PLC应用每一次扫描所用的时间称为一个扫描周期，在一个扫描周期内可编程控制器工作过程分为三个阶段：1．输入采样可编程控制器把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器。2．程序执行在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束之处。并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入对应的元件映像寄存器中。3．输出刷新CPU将输出映像寄存器的“0”/“1”状态传送到输出锁存器。5.3PLC