松下LC電氣控制與組態(tài)設計課件一

PLC電氣控制與組態(tài)設計5/18/20231

可編程序控制器問世于1969年。是美國汽車制造工業(yè)激烈競爭的結果。更新汽車型號必然要求加工生產線改變。正是從汽車制造業(yè)開始了對傳統(tǒng)繼電器控制的挑戰(zhàn)。1968年美國GeneralMotors公司，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項招標指標。這就是著名的GM10條。第一章可編程控制器的基本知識第一節(jié)可編程控制器的產生和發(fā)展一、可編程控制器的產生5/18/20232編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；維護方便，最好是插件式；可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機；在成本上可與繼電器控制柜競爭；輸入可以是交流115V；輸出為交流115V、2A以上，能直接驅動電磁閥等；在擴展時，原系統(tǒng)只需很小變更；用戶程序存貯器容量至少能擴展到4K。GM10條是可編程序控制器出現(xiàn)的直接原因：5/18/20233可編程控制器的發(fā)展及定義

1969年，美國數(shù)據(jù)設備公司(DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器，并成功地應用在GM公司的生產線上。這一時期它主要用于順序控制，只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC(ProgrammableLogicController)。70年代后期，隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，使PLC從開關量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產過程控制領域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和個人計算機(PersonalComputer)相混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫。5/18/20234

1985年1月國際電工委員會的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算的電子系統(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，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充的原則設計”。5/18/20235PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比

可靠性高、邏輯功能強、體積小。在需要大量中間繼電器、時間繼電器及計數(shù)繼電器的場合，PLC無需增加硬設備。隨著要求的變更PLC對程序修改方便。繼電器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，靈活性差。

具有網(wǎng)絡通訊功能，可附加高性能模塊對模擬量進行處理，實現(xiàn)各種復雜控制功能。5/18/20236PLC與工業(yè)控制計算機相比PLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習慣，對于有繼電器系統(tǒng)方面知識和經(jīng)驗的人來說，尤其是現(xiàn)場的技術人員，學習起來十分方便。PLC一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產，各廠家的產品不通用。工業(yè)控制機是由通用計算機推廣應用發(fā)展起來的，一般由微機廠、芯片及板卡制造廠開發(fā)生產。它在硬件結構方面的突出優(yōu)點是總線標準化程度高，產品兼容性強。PLC的運行方式與工業(yè)控制機不同，微機的許多軟件不能直接使用。工業(yè)控制機可使用通用微機的各種編程語言，對要求快速、實時性強、模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但它要求使用者具有一定的計算機專業(yè)知識。5/18/20237PLC和工業(yè)控制機都是專為工業(yè)現(xiàn)場應用環(huán)境而設計的。都具有很高的可靠性。PLC一般具有模塊結構，可以針對不同的對象進行組合和擴展。5/18/20238

第二節(jié)可編程控制器的基本結構PLC的系統(tǒng)結構5/18/20239PLC各部分的作用

CPU診斷PLC電源、內部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。采集現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送人PLC的寄存器中。逐條讀取指令，完成各種運算和操作。將處理結果送至輸出端。響應各種外部設備的工作請求。5/18/202310PLC各部分的作用存儲器

系統(tǒng)程序存儲器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲器ROM或PROM中，用戶不能更改。用戶存儲器：包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這類存儲器一般由低功耗的CMOS-RAM構成，其中的存儲內容可讀出并更改。注意：PLC產品手冊中給出的“存儲器類型”和“程序容量”是針對用戶程序存儲器而言的。5/18/202311PLC各部分的作用輸入輸出接口電路輸入接口電路：采用光電耦合電路，將限位開關、手動開關、編碼器等現(xiàn)場輸入設備的控制信號轉換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。

PLC的輸入接口電路（直流輸入型）

5/18/202312PLC各部分的作用輸出接口電路：采用光電耦合電路，將CPU處理過的信號轉換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅動接觸器、電磁閥等外部設備的通斷電。有三種類型：

繼電器輸出型繼電器輸出型：為有觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較低的直流負載或交流負載回路。5/18/202313（b）晶閘管輸出型（c）晶體管輸出型（NPN集電極開路）（d）

晶體管輸出型（PNP集電極開路）晶體管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較高的直流電源負載。晶閘管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較高的交流電源負載。5/18/202314電源

PLC的電源是指將外部輸入的交流電處理后轉換成滿足PLC的CPU、存儲器、輸人輸出接口等內部電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。許多PLC的直流電源采用直流開關穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨立的電壓供內部電路使用，而且還可為輸入設備提供標準電源。

5/18/202315手持編程器

手持編程器采用助記符語言編程，具有編輯、檢索、修改程序、進行系統(tǒng)設置、內存監(jiān)控等功能。可一機多用，具有使用方便、價格低廉的特點。缺點：不夠直觀可通過PLC的RS232外設通訊口(或RS422口配以適配器)與計算機聯(lián)機，利用專用工具軟件（NPST－GR、FPSOFT、FPWIN－GR）對PLC進行編程和監(jiān)控。利用計算機進行編程和監(jiān)控比手持編程工具更加直觀和方便。5/18/202316輸入輸出I／0擴展接口

若主機單元的I／O點數(shù)不能滿足需要時，可通過此接口用扁平電纜線將I／O擴展單元與主機相連，以增加I／O點數(shù)。PLC的最大擴展能力主要受CPU尋址能力和主機驅動能力的限制。

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第三節(jié)可編程控制器的原理及技術性能PLC的基本工作原理

微機：等待命令的工作方式PLC：循環(huán)掃描的工作方式CPU從第一條指令開始按指令步序號作周期性的循環(huán)掃描，如果無跳轉指令,則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結束符后又返回第一條指令，周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。5/18/202318

一個掃描周期主要分為三個階段：

輸入刷新階段程序執(zhí)行階段輸出刷新階段輸入刷新程序執(zhí)行輸出刷新一個掃描周期輸入刷新PLC的掃描工作過程用戶輸出設備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設備寫讀讀5/18/202319PL餅C的基帖本工渴作原如理由于胸輸入廟刷新福階段犁是緊況接輸姑出刷御新階需段后污馬上寇進行需的，倉所以撒亦將刪這兩個僅階段銅統(tǒng)稱嚼為I／O刷新腹階段斥。實際繞上，尖除了捏執(zhí)行掏程序關和I／O刷新棵外，PL扒C還要湯進行未各種巧錯誤而檢測(自診必斷功指能)并與楊編程朱工具鑰通訊寄，這胞些操軍作統(tǒng)雜稱為躲“監(jiān)魯視服微務”敵。一尿般在改程序歉執(zhí)行傅后進氧行。掃描這周期督的長巡壽短主攝要取喜決于初程序竊的長穗短。由于婦每一央個掃勿描周維期只尾進行閃一次I／0刷新境，故書使系捎統(tǒng)存在末輸入逐、輸學出滯宴后現(xiàn)灶象。這對危于一拿般的另開關堤量控靠制系雕統(tǒng)不五但不抖會造齡成影搭響，反而痛可以增強嘴系統(tǒng)膏的抗火干擾稍能力借。但對賓于控透制時蔑間要妖求較身嚴格串、響藥應速襪度要瓣求較筆快的賢系統(tǒng)貍，就厭需要外精心哪編制幻玉程序湖，必崗要時話采用棗一些克特殊幼功能找，以永減少便因掃閑描周批期造淹成的閥響應皺滯后母。5/立12霸/2族02御320PL檢C的主看要技鈴術指旅標輸入五／輸冶出點泉數(shù)（I/渡O點數(shù)許）內存雀容量注意寧：“內存棕容量壟”實運際是么指用數(shù)戶程誓序容夕量，支不包暢括系盒統(tǒng)程競序存它儲器拳的容崖量。掃描微速度(單位還：ms／k或μs畜/步。)指令亂條數(shù)內部鋤繼電微器和汗寄存癢器數(shù)充目編程滲語言性及編尺程手小段高級為模塊主控繩模塊飲可實區(qū)現(xiàn)基浮本控兔制功撒能，高級熊模塊中可實何現(xiàn)一聯(lián)些特撿殊的梨專門賴功能責。如A／D和D／A轉換鉗模塊刮等央。5/勒12詳/2捏02繪321PL臉C的內美存分址配及I／O點數(shù)I／0繼電蒙器區(qū)稠：I／0區(qū)的蠅寄存侍器可直液接與PL杠C外部靠的輸座入、論輸出吧端子正傳遞寶信息租，具有手“繼吵電器窄”的魯功能泡，有簡自己麻的“就線圈澤”和儀“觸臺點”悲。故刃常稱晶為“I／0繼電讓器區(qū)?！?。內部縱通用揉繼電騰器區(qū)思：只能現(xiàn)在PL沿C內部站使用形，其作紗用與更中間裕繼電廉器相旱似，連在程全序控擊制中離可存令放中婚間變米量。數(shù)據(jù)儀寄存瓶器區(qū)：只能庫按字折使用，不胖能按值位使拉用。涼一般旋只用彎來存放瞞各種富數(shù)據(jù)。特殊席繼電旁器、類寄存西器區(qū)：被系鮮統(tǒng)內帶部占哀用，專門巡壽用于指某些胞特殊端目的形，一寫般不能街由用司戶任亡意占摔用。系統(tǒng)錄寄存列器區(qū)團：用來存放敞各種按重要西信息岡和參章數(shù)。通過牲用戶般程序揭，不哭能讀龜取和勸修改核系統(tǒng)訓寄存接器的族內容馬。5/戴12蛾/2堡02普322第四木節(jié)廁P斑LC撥的分戀類及藥功能PL嚴C的分考類按結妖構形的式分貿類整體哪式模塊輪式按功匪能分扭類低檔糧機中檔顧機高檔標機分類I／0點數(shù)程序容量超小型機64點以內256～1000字節(jié)小型機64～2561～3.6K字節(jié)中型機256～20483.6～13K字節(jié)大型機2048以上13K字節(jié)以上3.按I辭／O擊點數(shù)魚和程幸序容歪量分飛類5/職12艘/2境02嚼323PL東C的主想要功陣能條件旗控制拘功能定時述／計膏數(shù)控掩制功邁能數(shù)據(jù)緊處理慘功能步進吼控制北功能A／D與D／A轉換皆功能運動癥控制處功能過程語控制喚功能擴展千功能遠程I／0功能通信勁聯(lián)網(wǎng)景功能監(jiān)控寸功能5/雷12敗/2測02甚324第五洞節(jié)嶄P理LC及的特我點、井應用匆場合伶和發(fā)血展趨閣勢PL愁C的主晨要特潛點可靠遮性高血、抗觀干擾粗能力醋強。主要毀有以第下幾獎個方劃面：隔離(采用族光電展耦合聚器)濾波對PL臣C的內博部電偶源采賽取了煙屏蔽狗、穩(wěn)召壓、降保護饞等措偏施。設置氏了連誼鎖、棵環(huán)境服檢測而與診賺斷、Wa進tc差hd扮og等電端路。利用顛系統(tǒng)曠軟件凈定期悔進行葬系統(tǒng)超狀態(tài)克、用宜戶程迎序、刃工作薪環(huán)境塑和故虹障檢朽測。對用慶戶程柔序及筐動態(tài)晝工作脆數(shù)據(jù)等進行穗電池德備份去。采用甩密封分、防燦塵、江抗振挽的外鉛殼封漏裝結內構。以集宜成電敘路為然基本湯元件劣，內櫻部處雁理過衰程不煙依賴解于機榨械觸植點。采用搶循環(huán)鐮掃描搬的工努作方停式，也提于高了傅抗干尺擾能裙力。5/拿12序/2沸02縫325可實趙現(xiàn)三寨電一攀體化將電仇控(邏輯忘控制)、電儀(過程穿控制)和電結(運動羊控制)集于耐一體楚，可偽以方懼便、善靈活盈地組脖合成率各種杜不同乘規(guī)模饒和要鞠求的倍控制魯系統(tǒng)耳。編程租簡單播、使楊用方惱便、捎柔性咬好體積浸小、魚重量領輕、準功耗縮慧低5/休12帶/2抽02連326PL劑C的應瓣用場疼合邏輯斯控制：可牙取代飾傳統(tǒng)壓繼電個器系惰統(tǒng)和袋順序由控制比器。斗如各徐種機怠床、珠自動白電梯倘、裝沿配生興產線展、電透鍍流顏水線觸、運潛輸和雙檢測溝等的鬼控制鋒。運動隙控制：可敬用于題精密驢金屬燭切削霸機床帶、機括械手遇、機珠器人禽等設催備的虜控制判。過程隊控制：通妻過配怪用A／D、D／A轉換濱模塊希及智紫能PI猛D模塊乏實現(xiàn)賞對生美產過碌程中笛的溫冊度、芬壓力御、流袍量、堤速度邀等連芽續(xù)變蛋化的解模擬盆量進亂行閉尸環(huán)調雄節(jié)控而制。數(shù)據(jù)炒處理多級另控制：利用PL栽C的網(wǎng)梁絡通側信功管能模挑塊及駱遠程I／O控制鋼模塊德實現(xiàn)敵多臺PL歌C之間辱、PL止C與上損位計截算機舍的鏈存接，獻以完茂成較登大規(guī)叼模的斑復雜叢控制閘。5/鳴12磁/2劍02裂327可編扇程控禾制器枯的發(fā)墳展趨華勢在系稀統(tǒng)構房誠成規(guī)稍模上向大制、小樓兩個父方向坊發(fā)展；功能姿不斷豪增強擠，各搏種應姻用模屋塊不利斷推疼出隸；產品瞧更加規(guī)范奮化、奶標準握化雞。5/微12庫/2串02標328第六丸節(jié)牧P喝LC導的幾絡種編府程語收言不采濫用微叮機的傾編程留語言預，采罩用梯扇形圖窩語言利、指走令助川記符查語言棒、控湊制系族統(tǒng)流瞎程圖尿語言貢、布廣爾代座數(shù)語胖言等翻。其矮中梯形誕圖、倘指令溫助記枝符語障言最陣為常督用。PL倍C的粥設計暖和生產產至勁今尚共無國淋際統(tǒng)詞一標至準，不同迅廠家堵所用屠語言月和符代號也豈不盡任相同瘋。但它瞎們的財梯形默圖語低言的縣基本斤結構呢和功拐能是大同爬小異的。5/好12擇/2肝02趕329梯形機圖語挺言梯形喉圖是在原叮繼電秒器—接觸差器控雄制系已統(tǒng)的皮繼電曬器梯迷形圖堅基礎壤上演聞