電氣控制與PLC-PLC概述匯編

1、電 氣 控 制 與 P L C - PLC 部 分楊 紅機(jī)電(jdin)工程學(xué)院自動(dòng)化系共二十八頁課程的基本(jbn)要求掌握PLC基本(jbn)結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理熟悉基本邏輯指令、步進(jìn)順序控制指令及常用的功能指令具備PLC應(yīng)用系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)的初步能力共二十八頁課程(kchng)特點(diǎn)及學(xué)習(xí)要求特點(diǎn) 本課程(kchng)實(shí)踐性很強(qiáng)，主要突出可編程控制器的應(yīng)用要求 掌握可編程控制器原理，從自動(dòng)化產(chǎn)品的角度，了解其使用，包括產(chǎn)品選型、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試。認(rèn)真做好每一次實(shí)訓(xùn)。共二十八頁第四章 可編程控制器及其工作(gngzu)原理 可編程控制器的定義 可編程控制器的產(chǎn)生 可編程控制器的特點(diǎn)和性能指

2、標(biāo) 可編程控制器的種類(zhngli) 可編程控制器的編程語言 可編程控制器的應(yīng)用共二十八頁一、可編程控制器的定義(dngy)名稱(mngchng)：可編程控制器 Programmable Logic Controller，簡稱 PLC?？删幊炭刂破魇窃诶^電器控制邏輯基礎(chǔ)上，以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。共二十八頁一、可編程控制器的定義(dngy)1980 年，美國電氣制造商協(xié)會(huì)(xihu) NEMA （ National Electrical Manufacturers Association ） 的定義： 可編程控制器是一個(gè)數(shù)字式

3、的電子裝置，它使用了可編程序的記憶以存儲(chǔ)指令，用來執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和演算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入和輸出，以控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是用來執(zhí)行 PLC 之功能者 , 亦被視同為 PLC, 但不包括鼓式或機(jī)械式順序控制器。 共二十八頁一、可編程控制器的定義(dngy)1987年，國際電工委員會(huì)（IEC）定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(tnggu)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可

4、編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)”。共二十八頁二、可編程控制器的產(chǎn)生(chnshng)繼電器控制電路配線復(fù)雜(fz)，通用性和靈活性差 。共二十八頁二、可編程控制器的產(chǎn)生(chnshng)在可編程控制器出現(xiàn)以前，繼電器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，其控制系統(tǒng)都是按預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間或條件順序地工作，通用性和靈活性差。20 世紀(jì)六十年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，由于價(jià)格高、編程難度大以及難于適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境等原因，未能在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得推廣。1968 年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司 (GM) 為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新、生產(chǎn)工藝不

5、斷變化的需要，要求能有一種(y zhn)比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換繼電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。 共二十八頁二、可編程控制器的產(chǎn)生(chnshng)1968年美國通用汽車公司提出新型控制器十項(xiàng)指標(biāo)： 1） 編程簡單、現(xiàn)場可修改程序(chngx)； 2）維護(hù)方便、采用插件式結(jié)構(gòu)； 3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)； 4）體積小于繼電器控制系統(tǒng)； 5）數(shù)據(jù)可以直接送入計(jì)算機(jī)； 6）成本可與繼電器系統(tǒng)競爭； 7）輸入可為市電； 8）輸出可為市電，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等； 9）通用性強(qiáng)、易于擴(kuò)展； 10）用戶存儲(chǔ)器大于4

6、K。共二十八頁三、 可編程控制器的特點(diǎn)(tdin)1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2、功能強(qiáng)大，性價(jià)比高；3、編程簡易，現(xiàn)場可修改程序；4、配套齊全(qqun)，使用方便；5、壽命長，體積小，能耗低；6、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維護(hù)方便。共二十八頁可編程控制器的技術(shù)指標(biāo)基本技術(shù)(jsh)性能指標(biāo)有:1I/O點(diǎn)數(shù) 如FX系列的I/O點(diǎn)數(shù)最多為256。2掃描速度 小型PLC的掃描時(shí)間可能大于40ms。3內(nèi)存容量 小型機(jī)為1KB到幾千字節(jié)，大型機(jī)則為幾十千字節(jié)，甚至1MB2MB。共二十八頁可編程控制器的技術(shù)指標(biāo)4指令系統(tǒng) 衡量軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。5內(nèi)部寄存器 用以存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果

7、和數(shù)據(jù)(shj)等。6特殊功能模塊 A/D模塊、D/A模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位置控制模塊、定位模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、高級(jí)語言編程、各種物理量轉(zhuǎn)換模塊等。共二十八頁四、可編程控制器的種類(zhngli)按I/O點(diǎn)數(shù)分：1、小型PLC I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下的為小型PLC （其中I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的為超小型或微型PLC）2、中型PLC I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)2048點(diǎn)的為中型PLC3、大型PLC I/O點(diǎn)數(shù)為2048以上(yshng)的為大型PLC （其中I/O點(diǎn)數(shù)超過8192點(diǎn)的為超大型PLC）共二十八頁四、可編程控制器的種類(zhngli)按結(jié)構(gòu)形式分整體式 將電源(dinyun)

8、、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)。多用于小型控制系統(tǒng)中。共二十八頁四、可編程控制器的種類(zhngli)模塊式 由若干個(gè)單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種( zhn)功能模塊等，將這些模塊安插在機(jī)架上。共二十八頁五、可編程控制器的編程語言PLC編程語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61131-3）中有：1梯形圖（LD）2順序功能圖（SFC）3功能塊圖（FBD） 以上3種為圖形編程語言4指令表（IL）5結(jié)構(gòu)文本（ST） 此兩種為是文字(wnz)語言。共二十八頁五、可編程控制器的應(yīng)用(yngyng)自1969

9、年第一臺(tái)PLC面世以來(yli)，PLC已成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。PLC與機(jī)器人、CAD/CAM并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。共二十八頁五、可編程控制器的應(yīng)用(yngyng)共二十八頁五、可編程控制器的應(yīng)用(yngyng) 開關(guān)量邏輯控制(kngzh) 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?？梢杂糜趩闻_(tái)設(shè)備，也可用于自動(dòng)生產(chǎn)線。 運(yùn)動(dòng)控制 廣泛用于各類機(jī)械：金屬切削機(jī)床、金屬成型機(jī)械、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等。 過程控制 對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的控制。廣泛用于輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。共二十八頁五、可編程控制器的應(yīng)用(yngyng) 數(shù)據(jù)控制 包括

10、(boku)：四則運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算、求反、循環(huán)、移位、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。 通信聯(lián)網(wǎng) 主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC與其他智能設(shè)備（計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置等）之間的通信。共二十八頁六、可編程控制器的發(fā)展(fzhn)高性能、高速度、大容量發(fā)展 為了提高PLC的處理(chl)能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。 在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。 共二

11、十八頁六、可編程控制器的發(fā)展(fzhn)向小型化和大型化兩個(gè)方向發(fā)展 小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了(wi le)市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC，最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為816點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要。 大型化是指大中型PLC 向大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計(jì)算機(jī)組成集成控制系統(tǒng)，對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制?，F(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。共二十八頁六、可編程控制器的發(fā)展(fzhn)大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)與通信能力 為滿足各種控制系統(tǒng)的要

12、求，不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速(o s)計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。 PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類： PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段； PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信。 為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，PLC生產(chǎn)廠家也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 共二十八頁六、可編程控制器的發(fā)展(fzhn)增強(qiáng)外部故障的檢測與處理(chl)能力 據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。 前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件

13、實(shí)現(xiàn)檢測、處理。 而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。共二十八頁六、可編程控制器的發(fā)展(fzhn)編程語言多樣化 在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。 除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖、語句表語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語言（BASIC、C語言等）等。多種編程語言并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步(jnb)的一種趨勢。共二十八頁本章(bn zhn)小結(jié)本章主要介紹了可編程控制器的定義、可編程控制器產(chǎn)生(chnshng)的背景、可編程控制器的特點(diǎn)、主要類型、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域、及發(fā)展趨勢。共二十八頁內(nèi)容摘要電 氣 控 制 與 P L C - PLC 部 分。熟悉基本邏輯指令、步進(jìn)順序控制指令及常用的功能指令。最基本、最廣