歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐

歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐

1歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!章概述

本書是一門實踐性很強的綜合控制技術課程，PLC是工業(yè)控制技術的重要手段之一，隨著企業(yè)自動化程度的不斷提高，已經(jīng)得到越來越廣泛的應用。目前這門課已經(jīng)成為自動化與電氣自動化等專業(yè)一門非常重要的專業(yè)課程。本門課包含PLC控制系統(tǒng)的工作原理、硬件系統(tǒng)、存儲器系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、編程方式、可編程之間的通信、人機接口和應用設計。以OMRON的CP1H為例作講解。2歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一3歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一4歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一5歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!綜合自動化系統(tǒng)組成ERP企業(yè)資源計劃系統(tǒng)MES制造執(zhí)行系統(tǒng)PCS生產(chǎn)控制系統(tǒng)故障診斷

現(xiàn)場控制系統(tǒng)（DCS,PLC,FCS）綜合集成軟件平臺關系數(shù)據(jù)庫實時監(jiān)控軟件平臺實時數(shù)據(jù)庫銷售管理工藝計算特定先控軟件模糊控制過程動態(tài)檢測軟測量計劃排產(chǎn)優(yōu)化調度質量監(jiān)控成本管理數(shù)據(jù)校正實時優(yōu)化人力資源財務管理庫存管理企業(yè)信息集成設計建模軟件預測函數(shù)控制設備管理工業(yè)電視監(jiān)測6歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!操作站控制站（器）…………IPC、數(shù)字調節(jié)器、PLC、專用控制器……功能：監(jiān)控（工藝流程顯示、表格顯示、趨勢顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報警信息的記錄、手自動切換/手動操作、參數(shù)設置、其它功能）操作員站：一般操作功能（往往不包括系統(tǒng)中重要參數(shù)的設置）工程師站：全部功能·可以通過硬件區(qū)分（設置不同的計算機系統(tǒng)、設置不同的鍵盤等等）·通過操作人員所擁有的密碼區(qū)分，硬件系統(tǒng)完全相同★★功能：信號的采集、運算（決策）、控制信號的輸出、報警處理、網(wǎng)絡通信（與其它控制站或者與操作站）……系統(tǒng)的設計硬件設計和實現(xiàn)★軟件設計和實現(xiàn)7歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!可編程序控制器簡稱ProgrammableController—PCPersonalComputer—PCProgrammableLogicController—PLC8歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!繼電器控制9歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!可編程序控制器的發(fā)展歷史代：從臺可編程控制器誕生到70年代初期，是PLC的崛起階段。其特點是：CPU由中小規(guī)模集成電路組成，存儲器為磁芯存儲器；首先在汽車工業(yè)得到大量應用；功能主要用于邏輯運算和定時、計數(shù)運算。代表有MODICON的PDP－084、ALLEN-BRADLEY的PDQ－II、DEC的PDP-14、日立公司的SCY-022。第二代：70年代初期到70年代末期，是PLC的成熟階段。使PLC向大規(guī)模、高速度、高性能方向發(fā)展。存儲器采用EPROM；代表是MODICON的PDP－184、PDP－284、PDP－384，西門子的S3系列。10歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!1.3可編程序控制器的特點(1)應用簡便應用靈活，安裝簡便；采取積木式硬件結構和模塊化軟件設計，適合工藝流程變更較多的場合。購買硬件前“軟布線”，縮短開發(fā)周期。接線和配置都很方便。編程簡化；PLC采用電氣操作人員習慣的梯形圖形式編程，直觀易懂。程序開發(fā)速度快，程序的可讀性強，軟件維護簡便。操作方便，維修容易。工程師編號操作說明書，操作人員短期培訓就可以操作PLC系統(tǒng)。(2)可靠性高硬件方面：優(yōu)質選件、合理的系統(tǒng)結構、加固簡化安裝，具有較強的抗振動性能。印刷電路板的設計、加工及其焊接采取嚴格的工藝，例如采取光隔、電磁屏蔽等。軟件方面：設置警戒時鐘WDT，程序出現(xiàn)死循環(huán)立即跳出，重啟報警。PLC的MTBF超過4到5萬小時，好的達到十幾萬小時以上。11歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!數(shù)據(jù)處理；通信和聯(lián)網(wǎng)；對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控；自診斷功能；存儲功能；智能外圍接口。(5)成熟的工控網(wǎng)絡體系，通信便捷，易于遠程實時監(jiān)控低速網(wǎng)絡：采用主從式通信，速率幾Kbps到幾Mbps，傳輸距離500到2500米；高速網(wǎng)絡：采用令牌方式通信，速率1到10Mbps，傳輸距離500到1000米，網(wǎng)上結點可達到1024個。對于PLC網(wǎng)絡及工業(yè)控制局域網(wǎng)而言，目前基本上形成了設備層網(wǎng)絡、控制層網(wǎng)絡和信息層網(wǎng)絡。以歐姆龍PLC為例：12歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!1.4PLC在工業(yè)自動化中的地位

和我國的發(fā)展現(xiàn)狀常規(guī)領域：批量過程控制91%采PLC，計算機控制中79%采用PLC，單元控制領域由92%采用PLC。高技術領域：機器人控制29％使用PLC，人工智能21%采用PLC，可編程運動控制由45%采用PLC等。以PLC為基礎的DCS站整個DCS的20.9%。舉例：寶鋼一、二期工程采用PLC875臺之多。13歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!用于機器人控制；對機器人同樣可以選擇PLC控制。例如：美國JEEP公司自動焊接生產(chǎn)線上使用29個機器人，每個機器人都是由一個PLC單獨控制。用于組成多級控制系統(tǒng)；一些著名的PLC制造廠分別建立了自己的多層控制系統(tǒng)，向制造自動化通信協(xié)議MAP靠攏。以PLC為基礎的集散控制系統(tǒng)(DCS)，以PLC為基礎的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)，以PLC為基礎的柔性制造系統(tǒng)(FMS)，都體現(xiàn)了PLC的應用范圍和水平。14歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!手持式或簡易式編程器，供電氣人員使用；便攜式圖形編輯器，具有一定的功能和支持功能，價格適中；CRT圖形編輯器，具有良好的功能和支持功能，價格較高；個人微機上開始使用PLC編程，需要適當?shù)能浖?，價格相對來說便宜。(3)強化PLC的聯(lián)網(wǎng)通信能力PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信，各制造廠家都有專門的數(shù)據(jù)通道；PLC和計算機之間的通信，一般都有各制造廠家制造專門的接口組件。(4)記憶容量增大，采用專門的集成電路實用性增強。過去容量最大是64KB，現(xiàn)在增加到500KB以上，甚至達到幾MB、幾十MB。15歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!整體式PLC16歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!PLC與其它工業(yè)控制器產(chǎn)品相互融合與個人計算機PC集散控制系統(tǒng)DCS計算機數(shù)控CNC17歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!PLC與現(xiàn)場總線相結合基金會(FF)現(xiàn)場總線（FoundationFieldbus）ProfiBus(過程現(xiàn)場總線)LonWorks（局域操作網(wǎng)絡）CAN（控制器局域網(wǎng)絡）HART（可尋址遠程變送器數(shù)據(jù)通路協(xié)議）協(xié)議18歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!基于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場級與車間級自動化系統(tǒng)19歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!1.7常用的可編程序控制器系統(tǒng)(1)A-B公司的可編程序控制器的概況SLC－500系列。這是小型整體式PLC，屬于PLC－5系列。PLC－5系列。中型到大型PLC，A－B公司的主推產(chǎn)品。PLC－5/250系列。結構最大，功能最強大的PLC。PLC－3系列。A－B公司的早期產(chǎn)品。PLC－2系列。A－B公司的早期產(chǎn)品。(2)OMRONC系列的可編程序控制器的概況特點1：梯形圖和語句表并重，配置的指令系統(tǒng)較強，特別是提供功能指令，使得用戶在使用的方便性和開發(fā)復雜控制系統(tǒng)能力方面都優(yōu)于歐美的PLC。特點2：OMRONPLC配置的通信系統(tǒng)便宜、簡單、實用，降低了整個PLC網(wǎng)絡的造價。20歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!(3)松下電工FP系列可編程序控制器的概況指令系統(tǒng)功能強。具有200多條高級指令。在FP系列PLC內置了速度快、性能好的處理器芯片。在高檔機中采用RISC的CPU芯片。FP系列的PLC用戶程序容量比較大。FP系列的PLC除了采用周期循環(huán)掃描的方式工作外，多條指令采用中斷方式工作，使緊急任務可得到及時處理，為實現(xiàn)多任務調度與管理提供了方便。FP系列的PLC具有多種智能模塊與多種復雜功能。FP系列的PLC都配有通信機制，構成PLC網(wǎng)絡提供了方便。(4)三菱F系列的可編程序控制器的概況F系列的PLC屬于整體式結構，共有三種類型不同的單元。F1、F2系列是在F系列的基礎上開發(fā)出來的，屬于小型整體機。21歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!1.8可編程控制器基本結構和類型PLC是以微處理器為核心的一種特殊的工業(yè)用計算機，其結構與一般的計算機相類似，由中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM、ROM、EPROM、EEPROM等）、輸入接口、輸出接口、I/O擴展接口、外部設備接口以及電源等組成。PLC通常分為模塊式和整體式兩種結構

1.8.1按照結構進行分類22歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!整體式PLC(以CP1H為例)

其CPU單元中裝配了20～40點的輸入輸出電路。它將模塊式的各個單元集成為一體，不如模塊式靈活但是使用方便。如果I/O點數(shù)不夠用可用CPM1A系列擴展單元進行擴展，但最多不能超過7臺。同樣西門子的S7-200系列PLC也是整體式。23歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!從存儲器中讀取指令。CPU從地址總線上給出存儲地址，從控制總線上讀命令，從數(shù)據(jù)總線上得到指令，并存入CPU內的指令寄存器中。執(zhí)行指令。對寄存器中的指令操作進行譯碼，執(zhí)行規(guī)定的操作。準備取下一條指令。CPU執(zhí)行完一條指令后，根據(jù)條件可產(chǎn)生下一條指令的地址，以便取出和執(zhí)行下一條指令。(1)中央處理器(CPU)CPU一般是由控制電路、運算器和寄存器組成。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口電路連接。

不同型號PLC可能使用不同的CPU部件，所以指令系統(tǒng)也有可能不一樣，指令固化在ROM中。CPU按照掃描方式工作，循環(huán)掃描。CPU主要功能由以下特點。24歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!隨機存儲器RAM:是可以進行讀寫的存儲器，讀出時內容保持不變，寫入時消除原來的信息。防止斷電，PLC使用了專用電池對RAM供電。RAM中一般存放如下內容：用戶程序：通過編程設備輸入的程序經(jīng)過預處理后，存放在從00000開始的地址區(qū)。邏輯變量：在RAM中若干個存儲單元用來存放邏輯變量，就是輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器、保持繼電器、定時器、計數(shù)器和移位寄存器。內部程序使用的工作單元。不同型號的PLC存儲器的容量是不同的。2.電源部件電源部件就是將交流電轉換成PLC工作所需要的直流電，目前大部份PLC采用開關式穩(wěn)壓電源供電，鋰電池作為后備電源。25歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!光電耦合器的特點：抗干擾能力特別好，因為輸入和輸出是靠光信號耦合的，在電氣上完全隔離。微電腦輸入接口電路由數(shù)據(jù)輸入寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路組成?，F(xiàn)場的輸入信號經(jīng)過光電耦合器送到輸入數(shù)據(jù)寄存器，再通過數(shù)據(jù)總線送給CPU。(2)輸出接口電路：微電腦輸出接口電路和功率放大器組成。

微電腦輸出接口一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成而成。CPU通過數(shù)據(jù)總線將要輸出的信號放到輸出寄存器中。功率放大電路是為了適應工業(yè)控制的要求，將輸出的信號放大。PLC一般采用繼電器輸出或可控硅和晶體管。4.編程方式手持編程器：調試簡單程序、現(xiàn)場修改參數(shù)及監(jiān)視PLC工作工作情況；上位計算機中的專業(yè)軟件，用于編寫大型程序，可靈活修改、下載和在線調試，如CX－Programmer。26歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!(1)輸入部分

輸入部分是收集被控設備的信息或者是操作命令。輸入端子是PLC與外部開關(行程開關、轉換開關、按鈕開關)、敏感元件等交換信號的端口。輸入繼電器是連接到輸入端的外部信號來驅動。(2)內部控制電路

是由用戶根據(jù)控制要求編制的程序組成，作用是按用戶程序的控制要求對輸入信息進行運算處理，判斷哪些信號需要輸出，并將得到的結果輸出給負載。PLC內部有定時器(TIM)、計數(shù)器(CNT)、輔助繼電器等軟器件。編程序時將這些軟器件進行內部連線，完成控制要求。27歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!28歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!電機正反轉控制電路29歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!1．輸入采樣（刷新）階段

在第n個掃描周期，首先進行的是讀入現(xiàn)場信號即輸入采樣階段，PLC依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入輸入映像寄存器區(qū)（存儲器輸入暫存區(qū)）中相應的單元內。輸入采樣結束后，如果輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，PLC不再響應，輸入映像寄存器區(qū)中相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變，要等到第（n＋1）個掃描周期才能讀入。30歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!電動機電器控制梯形圖電動機PLC控制梯形圖31歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!32歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!在編程設備上進行在線編程時，操作最多是80毫秒，重新輸入時用戶程序要屏蔽中斷。在中斷期間，將不產(chǎn)生掃描周期的報警。注意：程序在線編輯會延長I/O的響應時間，而在線編輯造成的掃描周期變長，系統(tǒng)又不發(fā)出報警，因此進行在線編輯的操作之前，必須確認I/O響應時間延緩不會給被控系統(tǒng)造成危險的后果。33歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!5.I/O響應時間響應時間：PLC接收到一個輸入信號以后，到控制信號輸出所需的時間。(1)單個PLC的最小I/O響應時間當PLC恰好在更新輸入的掃描階段優(yōu)先接收到一個輸入信號時，響應最快。34歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!1.9.2關于可編程控制器系統(tǒng)的快速性1．輸入輸出（I/O）刷新

(1)循環(huán)刷新CP1H系列的掃描速度是0.1ms/1K步（條件：基本指令占50%，MOV指令占30%，算術指令占20%），最長響應時間不到100ms。(2)定時刷新定時刷新是在用戶程序執(zhí)行階段中，每隔一定時間對輸入映像寄存器進行一次刷新，從而減小了滯后時間。(3)執(zhí)行指令刷新歐姆龍公司的CP1H系列PLC有一條I/O刷新指令IORF(097)，用戶可隨時刷新指定的I/O單元。35歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!2．中斷

在循環(huán)掃描的各個階段都可以響應中斷信號。整體式PLC的內置輸入端子兼有輸入中斷功能，而在模塊式PLC中有專用的中斷輸入單元。（1）外部中斷外部信號中斷是指來自現(xiàn)場的信號所引發(fā)的中斷，用以保證某些設備的快速響應。中斷控制指令包括設置中斷屏蔽、讀中斷屏蔽、清除中斷、禁止中斷及允許中斷等指令。固定分配中斷任務0～255。（2）定時中斷定時中斷是通過CPU單元的內藏定時器，在預定的時間產(chǎn)生中斷。當內藏定時器預定的時間到時，其定時信號使CPU中斷循環(huán)掃描，轉而去執(zhí)行一個指定的程序段，執(zhí)行結束，CPU從中斷點處繼續(xù)向下循環(huán)掃描。36歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!4．快速響應輸入功能CP1H系列機中就設計了快速響應輸入功能，XA型中0.00～0.03，1.00～1.03這8個輸入端子為快速響應輸入端子，PLC可以不受循環(huán)掃描的限制而隨時捕捉最小寬度為50s的瞬間脈沖。37歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!用戶程序是用戶根據(jù)自身的系統(tǒng)所編制的控制程序，使用廠家提供的梯形圖、流程圖、功能圖、語句表（助記符語言）以及高級語言等進行編程。梯形圖和語句表使用的較為普遍。38歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!2．存儲器容量PLC的存儲器包括系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。系統(tǒng)程序存儲器存放管理程序、標準子程序、調用程序、監(jiān)控程序、檢查程序以及用戶指令解釋程序，廠家在資料中給出的是用戶存儲器容量和數(shù)據(jù)存儲器容量。用戶存儲器容量的大小決定了PLC可以容納用戶程序的長短和控制系統(tǒng)的水平。存儲器容量和I/O點數(shù)是相適應的，廠家在資料中都會給出。3．掃描周期

通常用執(zhí)行1K字程序或1K步程序所用的時間來表示掃描速度快慢，例如，CP1H系列的掃描速度是0.1ms/1K步（條件：基本指令占50%，MOV指令占30%，算術指令占20%）。39歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!6．遠程I/O單元（終端）和網(wǎng)絡系統(tǒng)所謂遠程I/O單元，就是具有通信接口的I/O單元和特殊I/O單元，這些單元通常稱為終端，歐姆龍PLC的網(wǎng)絡系統(tǒng)有多種類型（或稱為級別），下面介紹其中的兩種網(wǎng)絡。（1）CompoBus/D（DeviceNet）網(wǎng)絡

一種基本的設備級（器件級）網(wǎng)絡，采用DeviceNet標準協(xié)議，由C200HW-DRM21型主站（亦稱主單元）和從站（即遠程I/O單元）組成，主站安裝在CPU機架上或擴展I/O機架上，最多可連接50個從站，最多I/O點數(shù)為1600點。40歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一41歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一42歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!操作站控制站（器）…………IPC、數(shù)字調節(jié)器、PLC、專用控制器……管理層計算機……操作站控制站（器）…………IPC、數(shù)字調節(jié)器、PLC、專用控制器……43歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!1.1可編程序控制器的定義可編程序控制器(IEC1987)是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機械或生產(chǎn)過程。

可編程序控制器(ProgrammableController)是從20世紀60年代末開始發(fā)展期來的工業(yè)控制裝置，它是以微處理器和單片機為核心的一種工業(yè)控制的專用微機。簡稱PLC。44歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!1.2可編程序控制器的歷史繼電器控制系統(tǒng)的明顯缺點： 體積大，可靠性低，查找故障困難， 特別是由于它是靠硬連線邏輯構成系統(tǒng)，所以接線復雜，對生產(chǎn)工藝變化的適應性差。繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點： 簡單易懂、操作方便、價格便宜

計算機系統(tǒng)的優(yōu)點： 功能完備、靈活性、通用性好45歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!GM首先提出【可編程序控制器】設想編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；維護方便，采用插件式結構；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；成本可與繼電器控制柜競爭；可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；可直接使用115V交流輸入電壓(美國電網(wǎng)電壓110V)；輸出采用115V交流電壓，2A以上的容量能直接驅動電磁閥、交流接觸器等負載；通用性強，擴展方便；能存儲程序，存儲器容量可以擴展到4KB.1969年DEC(美國數(shù)字設備公司)研制出世界上臺可編程序控制器46歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!第三代：70年代末期到80年代中期,是PLC的成熟階段。其特點是：CPU采用8位和16位微處理器，有些還采用多微處理器結構，存儲器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等；數(shù)學運算功能得到較大的擴充，可靠性進一步提高。代表是美國GOULD的M84，884。第四代：80年代中期到今，是PLC由單片機控制向系統(tǒng)化控制的加速發(fā)展階段。配備了符合國際現(xiàn)場總線標準的通信接口，實現(xiàn)不同系統(tǒng)的互連或與局域網(wǎng)連成的整體分布系統(tǒng)。在軟件方面，采用了與PLC相匹配的標準的軟件系統(tǒng)，并且向上兼容，增加了高級編程語言。代表是OMRON的CS1、西門子的S5和S7系列等。47歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!(3)抗干擾性能好，環(huán)境適應性強PLC直接針對工業(yè)環(huán)境而設計的，在相當寬的環(huán)境溫度(0-55或0－60度)、濕度(相對濕度小于90%)，以及機械振動、沖擊，在規(guī)定的電源電壓與頻率變化、電源瞬時中斷、電源電壓降低下，都能正常工作。(4)功能完善條件控制；限時控制；計數(shù)控制；步進控制；A/D和D/A轉換；48歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!設備層網(wǎng)絡(見P5的圖1-1)是針對自動化系統(tǒng)底層設備的操作和管理網(wǎng)絡。負責對底層設備的控制、信息采集和傳送。目前設備層網(wǎng)絡主要有Profitbus總線、CAN總線和DeviceNet網(wǎng)絡等。(2)控制層網(wǎng)絡主要負責對處在中間層的各個控制器進行數(shù)據(jù)傳送與控制。代表是歐姆龍的ControllerLink網(wǎng)絡和美國ROCKWELL公司的ControlNet網(wǎng)絡。(3)信息層網(wǎng)絡主要用于對多層網(wǎng)絡的信息進行操作與處理。該層網(wǎng)絡主要關注報文傳輸?shù)母咚傩砸约案呷萘康臄?shù)據(jù)是否能共享。一般都采用以太網(wǎng)(Ethernet)技術，是個開放的、全球公認的用于信息層互聯(lián)的標準，通信速率高，可達到100bit/s。49歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!1.5可編程控制器的應用用于開關量的邏輯控制；取代繼電器控制裝置、取代順序控制和程序控制?？梢杂糜趩螜C控制也可以用于多機群控以及生產(chǎn)自動化控制。用于閉環(huán)過程控制；PLC一般都配有PID控制子程序，或者是把PID功能獨立出來。用于鍋爐、造紙、冶煉、位置和速度控制。用于機械加工的數(shù)字控制；PLC能把機械加工中的數(shù)字控制(NC)和計算機控制(CNC)組成一體，實現(xiàn)數(shù)值控制。50歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!1.6可編程控制器的發(fā)展趨勢(1)更快的處理速度，多CPU結構和容錯系統(tǒng)；大型和超大型PLC正向大容量和高速化發(fā)展，趨向采用計算能力巨大，時鐘頻率更高的CPU芯片;采用多CPU能提高機器的可靠性;提高系統(tǒng)的處理能力、響應速度，以及模塊化程度。多CPU技術的重要應用是容錯系統(tǒng)。有的公司研制了三重冗余PLC系統(tǒng)或者是雙機熱備份系統(tǒng)。及時診斷故障，研制了智能可編程I/O系統(tǒng)。(2)PLC具有計算機功能，編程語言與工具日趨標準化和高級化；PLC在處理復雜運算、通信和打印報表等功能效率低、靈活性差，尤其是通信時顯得笨拙。運用于PLC的高級語言有BASIC、PASCAL、C、FORTRAN等。PLC的編程工具有如下幾種：51歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!(5)開發(fā)新型特殊功能模塊

智能I/O組件是一種帶微處理器的功能組件，一般執(zhí)行預處理或閉環(huán)控制、開環(huán)控制的功能，運行參數(shù)往往由PLC下裝，工作節(jié)拍與PLC的掃描周期無關。模擬I/O組件，執(zhí)行A/D和D/A信號轉換功能；PID回路控制組件，有通用和專用的PID組件，用于PLC下裝和PID參數(shù)進行閉環(huán)控制；通信組件執(zhí)行與數(shù)據(jù)總線的連接；機械運動控制組件，用增量型編碼器或循環(huán)編碼器檢測機械位置，使PLC輸出信號控制機械運動；其他I/O智能組件，如高速計數(shù)等。(6)向小型化、高性能的整體發(fā)展52歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!模塊式PLC53歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!大力開發(fā)智能I/O模塊模擬量I/O、高速計數(shù)輸入、中斷輸入、機械運動控制、熱電偶輸入、條形碼閱讀器、多路BCD輸入/輸出、模糊控制器、PID回路控制、通信模塊54歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!傳統(tǒng)的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)55歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!增強通信聯(lián)網(wǎng)能力56歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!57歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!(5)西門子公司的S5、S7系列的可編程序控制器S5系列是早期的產(chǎn)品。S7系列是當前的主推產(chǎn)品。S7－200：是小型系列的PLC，包括CPU221、CPU224、CPU226等。S7－300：是中型PLC，包括CPU312、CPU313、CPU314、CPU315等。S7－400：是大型和超大型PLC，包括CPU412、CPU414、CPU416、CPU417、CPU417H。FX2系列PLC是在1991年的基礎上開發(fā)出來的高性能小型整體式PLC，具有1個16位微處理器和一個專用的邏輯處理器。58歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!所謂模塊，就是按照功能將電路進行分類，每一種功能制成一塊電路板，通常稱為模板，每塊模板置于工程塑料外殼內，成為獨立的單元，如CPU單元、輸入單元、輸出單元、特殊I/O單元、通信單元以及電源單元等。

例如OMRON的C200Hα系列，西門子的S7－300、400系列。模塊式PLC59歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!1.8.2可編程序控制器的基本結構1.中央處理機包括中央處理器(CPU)和存儲器(Memory)組成。60歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!只讀存儲器ROM：由PLC廠家寫入的系統(tǒng)程序，永遠駐留在PLC內部。系統(tǒng)程序包括檢查程序：PLC加電后，檢查PLC各部件是否正常。翻譯程序：將鍵入的控制程序變成微電腦指令組成的程序，還可以進行語法檢查。監(jiān)控程序：總控程序，根據(jù)用戶的需要調用相應的內部程序。(2)存儲器(Memory)

存儲器是用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量及其它一些信息。

系統(tǒng)程序是用來控制和完成PLC各種功能的程序，是由PLC制造廠家用相應CPU指令系統(tǒng)編寫，固化到ROM中。用戶程序存儲器用來存放由編程設備輸入的用戶程序。是根據(jù)工程現(xiàn)場的生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的控制程序。61歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!3.輸入、輸出部分

輸入、輸出部分是PLC與被控設備相聯(lián)接的接口電路?，F(xiàn)場設備輸入給PLC的各種控制信號(開關量和模擬量信號)通過輸入接口電路將這些信號轉換成中央處理器能夠接收和處理的信號。輸出接口是將CPU送出的弱電控制信號轉換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，來驅動外部設備(電磁閥、接觸器)。(1)輸入接口電路：光電耦合電路和微電腦輸入接口電路

采用光電耦合電路的目的是防止現(xiàn)場的強電干擾進入PLC。關鍵部件是光電耦合器，一般是由發(fā)光二極管和光電三極管組成。工作原理是：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。光電三極管就在光信號的照射下導通，導通程度與光信號的強弱有關，在線型工作區(qū)，輸出信號與輸入信號成線性關系。62歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!1.8.3可編程序控制器的工作原理1.可編程序控制器的等效電路63歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!(3)輸出部分

輸出部分的作用是驅動外部負載。輸出端子是PLC向外部負載輸出信號的端子。PLC輸出繼電器的觸點與輸出端子相連，通過輸出端子驅動外部負載。輸出繼電器除了提供實際使用的常開觸點外，還提供PLC內部使用的許多對常開和常閉軟觸點，數(shù)量不限于編程。PLC輸出還有晶體管輸出(直流)和可控硅輸出(交流)。64歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!2.可編程序控制器的工作方式與工作過程

PLC是按照循環(huán)掃描的工作方式，在系統(tǒng)軟件控制下，順序掃描各輸入點的狀態(tài)，按用戶程序進行運算處理，然后順序向各輸出點發(fā)出相應的控制信號，任意時刻他只能執(zhí)行一條指令，即PLC是以”串行“的方式工作，避免了繼電器接觸控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的觸點競爭和時序失配問題。

系統(tǒng)上電以后，CPU首先進行初始化工作，包括清除內部輔助繼電器區(qū)和復位所有的定時器，以便用戶程序使用。

CPU指令用戶的程序是從梯形圖左母線開始由左到右、從上到下逐個掃描每個梯形圖的每個元素，進行計算，此時CPU和映象區(qū)進行數(shù)據(jù)交換，讀取輸入數(shù)據(jù)，送出輸出信號。當CPU執(zhí)行到END指令時，此次掃描用戶程序結束。65歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!PLC是采用CPU的工業(yè)用控制器，與普通計算機有相似之處，屬于串行工作方式，PLC采用了與普通計算機工作方式差別較大的“循環(huán)掃描”工作方式。所謂掃描，就是CPU從條指令開始執(zhí)行程序，直到最后一條（結束指令）。掃描過程分為3個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新3個階段，這3個階段稱為一個掃描周期。對于繼電器控制電路，根據(jù)工藝要求，操作人員可能隨時進行操作，因此，PLC只掃描一個周期是無法滿足要求的，必須周而復始地進行掃描，這就是循環(huán)掃描。在掃描時間小于繼電器動作時間的情況下，繼電器硬邏輯電路并行工作方式和PLC的串行工作方式的處理結果是相同的。66歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!2．用戶程序執(zhí)行階段

在用戶程序執(zhí)行階段，CPU將指令逐條調出并執(zhí)行，其過程是從梯形圖的第1個梯級開始自上而下依次掃描用戶程序，在每一個梯級，又總是按先左后右、先上后下的順序掃描用戶程序。在這一階段，除了輸入映像寄存器的內容保持不變外，其他映像寄存器的內容會隨著程序的執(zhí)行而變化，排在上面的梯形圖指令的執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到狀態(tài)或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用。67歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!3．輸出刷新階段輸出刷新階段亦稱寫輸出階段，CPU將輸出映像寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳送到輸出鎖存器，再經(jīng)輸出電路的隔離和功率放大，轉換成適合于被控制裝置接收的電壓或電流或脈沖信號，驅動接觸器、電磁鐵、電磁閥及各種執(zhí)行器，這時，才是PLC的真正的輸出。PLC在一個掃描周期內除了完成上述3個階段的任務外，還要完成內部診斷、通信、公共處理以及輸入輸出服務等輔助任務。68歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!3.PLC的掃描周期(1)掃描周期和系統(tǒng)的可靠性掃描周期的長短取決于系統(tǒng)的配置、I/O點數(shù)、所用的編程指令以及是否有外部設備。當CP1H處于運行模式時，利用CX-P軟件的監(jiān)控功能或者利用手持編程器的監(jiān)視操作，可以讀出掃描周期的最大值和當前值。在PLC內部，監(jiān)控定時器用來檢測掃描周期并和設定值進行比較，若超出了監(jiān)控定時器的設定值，則產(chǎn)生FALS9F錯誤并停機。用戶可以使用指令WDT進行修改掃描時間以適應較多的I/O點數(shù)的系統(tǒng)。69歐姆龍CP1HPLC應用基礎與編程實踐共77頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!4.中斷在循環(huán)掃描的過程中，會遇到必須對某個信息進行立即處理，以加快響應速度的情況，需要引入中斷功能。(1)外部信號中斷是指來自現(xiàn)場的信號所引發(fā)的中斷，用以保證某些設備的快速響應。比如特殊I/O單元、內插板中斷等。(2)定時中斷通過CPU單元的內置定時器，在預定的時間產(chǎn)生中斷。(3)I/O中斷模塊式PLC配有專用的中斷單元，實現(xiàn)中斷功能。(4)快速響應輸入彌補掃描的不足，而設計。