可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介

第1章可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介1.1目的及目標(biāo)1.2當(dāng)今的PLC行業(yè)1.3繼電器梯形圖1.4系統(tǒng)和組件1.5PLC類型1.6PLC梯形邏輯圖編程1.7電氣和PLC安全性1.8PLC制造商的網(wǎng)站1.1目的及目標(biāo)目的介紹PLC技術(shù)及用在自動(dòng)化中的工控設(shè)備闡述在自動(dòng)化中PLC如何適應(yīng)一般控制需求目標(biāo)寫出PLC定義PLC梯形邏輯與繼電器梯形圖的異同PLC系統(tǒng)組成與功能PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)的區(qū)別定義現(xiàn)有PLC三種類型畫出PLC典型應(yīng)用的硬件接線圖創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的梯形邏輯程序PLC系統(tǒng)工作時(shí)的電氣安全問題1.2當(dāng)今的PLC行業(yè)1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-1420世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段20世紀(jì)80年代初，可編程控制器已步入成熟階段20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，PLC作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，作用在工業(yè)及工業(yè)以外的領(lǐng)域1.2.1PLC定義PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或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。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。(IEC定義)

Allen-BradleyLogix系統(tǒng)PLC的編程語言IEC61131-3定義的5種標(biāo)準(zhǔn)語言梯形圖（LD）功能塊圖（FBD）結(jié)構(gòu)化文本（ST）指令表（IL）順序功能圖（SFC）不同國(guó)家偏好的PLC語言不同1.2.2PC與PLCPC指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)PLC是可編程邏輯控制器PC與PLC具有相似的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PC具有較多的應(yīng)用領(lǐng)域PLC只用于自動(dòng)控制1.3繼電器梯形圖1.3.1電磁繼電器

繼電器結(jié)構(gòu)圖常用低壓開關(guān)1.

閘刀開關(guān)閘刀開關(guān)一般不宜在負(fù)載下切斷電源，常用作電源的隔離開關(guān)，以便對(duì)負(fù)載端的設(shè)備進(jìn)行檢修。螺旋式管式符號(hào)2.熔斷器一種短路保護(hù)電器，串接在被保護(hù)的電路中。低壓斷路器由操作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)、保護(hù)裝置、滅弧系統(tǒng)等組成。下圖是其原理示意圖及圖形符號(hào)。3.低壓斷路器有關(guān)繼電器電路符號(hào)說明教材電氣符號(hào)控制符號(hào)國(guó)標(biāo)電氣符號(hào)C線圈常開觸頭動(dòng)合觸頭常閉觸頭動(dòng)斷觸頭1.3.2繼電器控制系統(tǒng)控制條件當(dāng)閥門打開時(shí)，允許水泵運(yùn)行無論水泵運(yùn)行與否，閥門均可打開蓄水罐閥門水泵閥門線圈水泵電機(jī)繼電器AA2A1S2S1VM+V閥門控制開關(guān)水泵電機(jī)控制開關(guān)電氣原理圖控制圖水泵電機(jī)M1M2L1L2主電路CMS1S2A1閥門線圈控制繼電器電機(jī)接觸器L1L2A21.4PLC系統(tǒng)和組件分布式FlexLogix

DriveLogix內(nèi)置模塊化CompactLogixControlLogixSoftLogixNetLinx

通訊架構(gòu)ViewAnyWareHMI設(shè)備RSLogix5000通信接口中央處理器微處理器電

源輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器輸入接點(diǎn)

輸出接點(diǎn)

COM

+-

按鈕

觸點(diǎn)

行程開關(guān)

…M+-繼電器線圈指示燈執(zhí)行電機(jī)外部電源KM…整體式PLC組成框圖編程/通信設(shè)備外部設(shè)備I/O模塊CPU模塊微處理器存貯器通信模塊電源模塊遠(yuǎn)程機(jī)架本地機(jī)架處理器通信模塊電源模塊I/O模塊I/O模塊模塊式PLC組成框圖1.4.1背板1.4.2處理器和電源機(jī)架中的背板為插在其(槽)上的各模塊提供電源和數(shù)據(jù)接口。SLC500系列PLC機(jī)架有4、7、10、13槽模型，ControlLogix機(jī)架有4、7、10、13、17槽PLC的處理器是中央處理單元（CPU），用于處理所有的邏輯運(yùn)算并執(zhí)行所有的數(shù)學(xué)運(yùn)算。ControlLogix處理器可以再機(jī)架中任意槽位，一個(gè)機(jī)架可以放置多個(gè)處理器；其他PLC處理器（如SLC500）一般只能放在第0個(gè)槽位1.4.3編程設(shè)備專用的編程器如手持式編程終端（Hand-heldTerminal，HHT）——HHT由于體積小、重量輕、攜帶方便，易于在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)PLC進(jìn)行編程與調(diào)試，故在早期用得較多通用的計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程——隨著筆記本電腦的普及，HHT的優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在，因此計(jì)算機(jī)編程成為主流1.4.4輸入及輸出接口輸入電路的作用就是把外部開關(guān)的閉合或斷開轉(zhuǎn)換成微處理器能夠接收的邏輯信號(hào)1或0；輸出電路的作用就是把微處理器發(fā)出的邏輯指令1或0轉(zhuǎn)換成開關(guān)的閉合或斷開在一些直流I/O模塊中，對(duì)外接設(shè)備的電流方向有要求，即有灌電流(SINKING)與拉電流(SOURCING)之分。灌電流(SINKING)輸入拉電流(SOURCING)輸入拉電流(SOURCING)輸出灌電流(SINKING)輸出…………1.4.5特殊通訊模塊及網(wǎng)絡(luò)連接PLC控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)Ethernet/IPDeviceNetStationMMI24vdc509-BODModularI/OBlockI/OMicroDriveControlNet

GatewayorLinkingDeviceProgrammableDeviceSupportPCMotorStarterMicroPLCOperatorInterfaceDriveServoGatewayorLinkingDeviceMaintenancePCDesktopPCDeviceNet

一種連接智能I/O現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的低成本通信網(wǎng)絡(luò)。它可以大幅減少接線。ControlNet

比DeviceNet高一級(jí)的另一種公開的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。采用生產(chǎn)者/用戶網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的確定性與可重復(fù)性。還可以采用網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)冗余。Ethernet/IP

一種利用現(xiàn)有商用以太網(wǎng)設(shè)備及介質(zhì)的開放的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。上述三種網(wǎng)絡(luò)已歸入IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)類型2，稱為CIP網(wǎng)絡(luò)。電源處理器1.5PLC類型1.5.1

基于機(jī)架/槽位編址數(shù)據(jù)背板I/O模塊I/O模塊的功能：1.為所連接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供接口2.提供與CPU信號(hào)接口的電路使用機(jī)架中的I/O模塊的槽位來建立模塊附屬的I/O信號(hào)的PLC編址系統(tǒng)SLC500系統(tǒng)開關(guān)量I/O地址構(gòu)建輸入I:(機(jī)架/槽編號(hào))/(終端號(hào))輸出O:(機(jī)架/槽編號(hào))/(終端號(hào))如I:2/5如O:5/12第12位第5槽1.5.2

基于標(biāo)簽的PLC所有新式的PLC均為基于標(biāo)簽的PLC，如A-B的Logix系統(tǒng)。PLC中的標(biāo)簽，等同于計(jì)算機(jī)高級(jí)語言中的變量。基于標(biāo)簽的PLC可以使軟件編程與硬件設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，縮短項(xiàng)目開發(fā)周期。1.5.3

軟PLC軟PLC可以是在一臺(tái)PC中使用軟件的PLC仿真，或是在PLC機(jī)架某槽位中帶有工業(yè)PC模塊。軟PLC適合于大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)學(xué)運(yùn)算的控制場(chǎng)合。1.6PLC梯形邏輯圖編程1.6.1PLC解決方案蓄水罐閥門水泵過程蓄水池控制系統(tǒng)CMS1S2A1閥門線圈控制繼電器電機(jī)接觸器L1L2A2過程蓄水池控制系統(tǒng)的PLC解決方案閥門線圈M電機(jī)接觸器S1閥門控制開關(guān)S2水泵控制開關(guān)DC電源現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電源共用線路現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電源PLC及I/OI1I2O1O2PLC系統(tǒng)輸入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備硬件I1O2CR1閥門線圈虛擬繼電器電機(jī)接觸器CR1CR1（）（）（）O1水泵電機(jī)控制開關(guān)I2閥門控制開關(guān)000102PLC梯形邏輯圖梯形圖梯級(jí)編號(hào)輸入地址一種PLC編程語言輸出地址PLC內(nèi)存中的一位梯級(jí)左邊為輸入指令執(zhí)行結(jié)果有真/假兩種梯級(jí)右邊為輸出指令當(dāng)梯級(jí)為真，輸出激活1.6.2梯形邏輯圖操作I1O2CR1閥門線圈虛擬繼電器電機(jī)接觸器CR1CR1（）（）（）O1水泵電機(jī)控制開關(guān)I2閥門控制開關(guān)000102梯級(jí)00：當(dāng)I1為真，輸出

CR1激活，即CR1=1梯級(jí)01：當(dāng)CR1=1，輸出

O1激活，閥門開啟梯級(jí)02：當(dāng)CR1=1且I2為真，輸出O2激活，水泵運(yùn)行若斷開I1所接開關(guān)，則閥門關(guān)閉，水泵停轉(zhuǎn)；若僅僅斷開I2所連開關(guān)，僅水泵停止工作。1.6.3備選解決方案O2I1閥門線圈水泵電機(jī)接觸器I1（）（）O1水泵電機(jī)控制開關(guān)I2閥門控制開關(guān)0001閥門控制開關(guān)I1O2CR1閥門線圈虛擬繼電器電機(jī)接觸器CR1CR1（）（）（）O1水泵電機(jī)控制開關(guān)I2閥門控制開關(guān)000102原方案?jìng)溥x方案?jìng)溥x方案中去掉了虛擬繼電器CR1一個(gè)控制問題存在多種解決方案1.6.4PLC的優(yōu)勢(shì)⑴可靠性高，靈活性好。⑵編程容易，使用方便。⑶接線簡(jiǎn)單，通用性好。⑷易于安裝，便于維護(hù)。⑸便于組成控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。例題1.5在蓄水池控制系統(tǒng)中增加一個(gè)排水泵，該水泵的運(yùn)行條件是：⑴進(jìn)水閥打開；⑵水泵1運(yùn)行；⑶水泵2選擇開關(guān)閉合閥門線圈水泵1接觸器繼電器AA1A2S2S1VM1電源A3S2M2S3水泵2接觸器水泵1控制開關(guān)水泵2控制開關(guān)兩個(gè)水泵的繼電器梯形圖閥門控制開關(guān)兩個(gè)水泵的PLC和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接口閥門線圈M水泵1接觸器S1閥門控制開關(guān)S2水泵1控制開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電源共用線路現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電源PLC及I/OI1I2O1O2S3水泵2控制開關(guān)M水泵2接觸器I3O3兩個(gè)水泵的PLC梯形圖邏輯I1CR1閥門線圈虛擬繼電器CR1（）（）O1閥門控制開關(guān)0001O2電機(jī)1接觸器CR1（）水泵1電機(jī)控制開關(guān)I202O2電機(jī)2接觸器CR1（）水泵1電機(jī)控制開關(guān)I203I3水泵2電機(jī)控制開關(guān)I1閥門線圈（）O1閥門控制開關(guān)0001O2電機(jī)1接觸器I1（）水泵1電機(jī)控制開關(guān)I202O2電機(jī)2接觸器I1（）水泵2電機(jī)控制開關(guān)I3I2水泵1電機(jī)控制開關(guān)閥門控制開關(guān)備用方案1.7電氣和PLC安全性1.8PLC制造商PLC行業(yè)應(yīng)用比例世界主要PLC生產(chǎn)廠商全球PLC生產(chǎn)廠家超過200家羅克韋爾自動(dòng)化：美系PLC的代表，主要有AB（Alien－Bradley）MicroLogix(微型)、SLC(小型)、CompactLogix(中型)、ControlLogix(大型)西門子公司：歐系PLC的代表，主要有SIMATIC—S５、S7系列施奈德（莫迪康）：984機(jī)，QuantumGE－FANAC：90－70中型機(jī)90－30系列；90－20系列小型機(jī)IPM公司：