松下LC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)課件一

PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)5/27/20231

可編程序控制器問(wèn)世于1969年。是美國(guó)汽車制造工業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。更新汽車型號(hào)必然要求加工生產(chǎn)線改變。正是從汽車制造業(yè)開(kāi)始了對(duì)傳統(tǒng)繼電器控制的挑戰(zhàn)。1968年美國(guó)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(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)。這就是著名的GM10條。第一章可編程控制器的基本知識(shí)第一節(jié)可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展一、可編程控制器的產(chǎn)生5/27/20232編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)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(hù)方便，最好是插件式；可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)；輸入可以是交流115V；輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等；在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需很小變更；用戶程序存貯器容量至少能擴(kuò)展到4K。GM10條是可編程序控制器出現(xiàn)的直接原因：5/27/20233可編程控制器的發(fā)展及定義

1969年，美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在GM公司的生產(chǎn)線上。這一時(shí)期它主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC(ProgrammableLogicController)。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使PLC從開(kāi)關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過(guò)程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫。5/27/20234

1985年1月國(guó)際電工委員會(huì)的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工業(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(lái)在內(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(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)”。5/27/20235PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比

可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小。在需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器及計(jì)數(shù)繼電器的場(chǎng)合，PLC無(wú)需增加硬設(shè)備。隨著要求的變更PLC對(duì)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(luò)通訊功能，可附加高性能模塊對(duì)模擬量進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制功能。5/27/20236PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比PLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣，對(duì)于有繼電器系統(tǒng)方面知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，尤其是現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員，學(xué)習(xí)起來(lái)十分方便。PLC一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產(chǎn)，各廠家的產(chǎn)品不通用。工業(yè)控制機(jī)是由通用計(jì)算機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展起來(lái)的，一般由微機(jī)廠、芯片及板卡制造廠開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。它在硬件結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)點(diǎn)是總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，產(chǎn)品兼容性強(qiáng)。PLC的運(yùn)行方式與工業(yè)控制機(jī)不同，微機(jī)的許多軟件不能直接使用。工業(yè)控制機(jī)可使用通用微機(jī)的各種編程語(yǔ)言，對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但它要求使用者具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。5/27/20237PLC和工業(yè)控制機(jī)都是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的。都具有很高的可靠性。PLC一般具有模塊結(jié)構(gòu)，可以針對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行組合和擴(kuò)展。5/27/20238

第二節(jié)可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5/27/20239PLC各部分的作用

CPU診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。采集現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)算和操作。將處理結(jié)果送至輸出端。響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請(qǐng)求。5/27/202310PLC各部分的作用存儲(chǔ)器

系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲(chǔ)器ROM或PROM中，用戶不能更改。用戶存儲(chǔ)器：包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。這類存儲(chǔ)器一般由低功耗的CMOS-RAM構(gòu)成，其中的存儲(chǔ)內(nèi)容可讀出并更改。注意：PLC產(chǎn)品手冊(cè)中給出的“存儲(chǔ)器類型”和“程序容量”是針對(duì)用戶程序存儲(chǔ)器而言的。5/27/202311PLC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(kāi)關(guān)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)、編碼器等現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。

PLC的輸入接口電路（直流輸入型）

5/27/202312PLC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(guò)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥等外部設(shè)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(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路。5/27/202313（b）晶閘管輸出型（c）晶體管輸出型（NPN集電極開(kāi)路）（d）

晶體管輸出型（PNP集電極開(kāi)路）晶體管輸出型：為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載。晶閘管輸出型：為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較高的交流電源負(fù)載。5/27/202314電源

PLC的電源是指將外部輸入的交流電處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸人輸出接口等內(nèi)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(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨(dú)立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且還可為輸入設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)電源。

5/27/202315手持編程器

手持編程器采用助記符語(yǔ)言編程，具有編輯、檢索、修改程序、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、內(nèi)存監(jiān)控等功能?？梢粰C(jī)多用，具有使用方便、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。缺點(diǎn)：不夠直觀可通過(guò)PLC的RS232外設(shè)通訊口(或RS422口配以適配器)與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，利用專用工具軟件（NPST－GR、FPSOFT、FPWIN－GR）對(duì)PLC進(jìn)行編程和監(jiān)控。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和監(jiān)控比手持編程工具更加直觀和方便。5/27/202316輸入渴輸出I／0擴(kuò)展配接口若主征機(jī)單鬼元的I／O點(diǎn)數(shù)灶不能肢滿足行需要瓶時(shí)，可通款過(guò)此賀接口掌用扁觸平電葵纜線悶將I／O擴(kuò)展精單元金與主宴機(jī)相巷連，幻玉以增加I／O點(diǎn)數(shù)。PL彩C的最堡大擴(kuò)贏展能橋力主雪要受CP駁U尋址懷能力陶和主把機(jī)驅(qū)飯動(dòng)能丟力的限勉制。5/戀13扁/2問(wèn)02妙317第三銳節(jié)蝦可跟編程徑控制薯器的嫌原理蜻及技術(shù)神性能PL辜C的基彩本工包作原杜理微機(jī)播：等待鋸命令的工宇作方斷式PL翻C：循環(huán)拌掃描的工畢作方牌式CP扁U從第解一條賽指令莖開(kāi)始蟻按指膀令步久序號(hào)慘作周東期性編的循形環(huán)掃孝描，疾如果無(wú)跳膏轉(zhuǎn)指捉令,則從山第一另?xiàng)l指年令開(kāi)嫩始逐狐條順?biāo)驁?zhí)光行用境戶程疫序，素直至華遇到爬結(jié)束鈔符后經(jīng)又返年回第嫩一條廳指令，周而堂復(fù)始劈燕不斷粘循環(huán)窄，每料一個(gè)抱循環(huán)差稱為一個(gè)桶掃描樂(lè)周期核。5/左13初/2柿02淚318一個(gè)棒掃描比周期悲主要航分為勁三個(gè)乳階段毫：輸入剖刷新預(yù)階段程序聾執(zhí)行氧階段輸出沙刷新癢階段輸入刷新程序執(zhí)行輸出刷新一個(gè)掃描周期輸入刷新PL素C的符掃描青工作探過(guò)程用戶輸出設(shè)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(shè)備寫讀讀5/慣13余/2紅02傷319PL而C的基器本工星作原狡理由于引輸入劑刷新碗階段羽是緊量接輸騾出刷況新階靈段后迎馬上魂進(jìn)行詠的，拍所以樂(lè)亦將安這兩個(gè)聚階段堪統(tǒng)稱怕為I／O刷新耗階段滲。實(shí)際弦上，涼除了少執(zhí)行涌程序嘗和I／O刷新繩外，PL擁C還要福進(jìn)行刺各種悉錯(cuò)誤宰檢測(cè)(自診匯斷功擾能)并與增編程絡(luò)工具悔通訊荷，這慚些操茂作統(tǒng)建稱為致“監(jiān)廣視服栗務(wù)”使。一貸般在病程序峽執(zhí)行泡后進(jìn)鹿行。掃描瘋周期螺的長(zhǎng)境短主唯要取損決于貢程序裁的長(zhǎng)漲短。由于穩(wěn)每一始個(gè)掃完描周驢期只螞進(jìn)行顏一次I／0刷新掉，故咸使系益統(tǒng)存在巷輸入恒、輸鏟出滯述后現(xiàn)假象。這對(duì)昂于一顆般的直開(kāi)關(guān)刷量控伐制系兩統(tǒng)不課但不折會(huì)造調(diào)成影悉響，反而孤可以增強(qiáng)伯系統(tǒng)廚的抗蹈干擾炎能力亂。但對(duì)蠢于控叨制時(shí)蘿間要潔求較妹嚴(yán)格吵、響卡應(yīng)速病度要臺(tái)求較匙快的詳系統(tǒng)距，就癢需要貧精心晃編制視程序魂，必穩(wěn)要時(shí)擔(dān)采用燥一些御特殊天功能惡，以年減少豬因掃仁描周如期造談成的康響應(yīng)階滯后賄。5/蠶13姨/2舍02鋪320PL飄C的主逐要技航術(shù)指厭標(biāo)輸入莊／輸端出點(diǎn)距數(shù)（I/孤O點(diǎn)數(shù)穩(wěn)）內(nèi)存劉容量注意登：“內(nèi)存袍容量拿”實(shí)標(biāo)際是鈴指用汪戶程廢序容耕量，狐不包央括系向統(tǒng)程嗚序存伐儲(chǔ)器鼓的容氣量。掃描負(fù)速度(單位襲：ms／k或μs不/步。)指令誼條數(shù)內(nèi)部爺繼電步器和漸寄存晨器數(shù)姥目編程日語(yǔ)言慘及編揭程手有段高級(jí)俱模塊主控煮模塊縣可實(shí)民現(xiàn)基黎本控幟制功海能，高級(jí)腰模塊創(chuàng)可實(shí)蝕現(xiàn)一廳些特梁殊的當(dāng)專門肺功能想。如A／D和D／A轉(zhuǎn)換喬模塊僻等悄。5/洪13國(guó)/2殃02勿321PL驕C的內(nèi)梁存分場(chǎng)配及I／O點(diǎn)數(shù)I／0繼電焰器區(qū)懶：I／0區(qū)的呈寄存矮器可直頑接與PL囑C外部準(zhǔn)的輸藝入、默輸出惡端子非傳遞臉信息旨，具有憐“繼秤電器火”的炸功能步，有驗(yàn)自己感的“咽線圈犬”和尸“觸秘點(diǎn)”知。故謝常稱犬為“I／0繼電證器區(qū)蓋”。內(nèi)部翼通用宿繼電稈器區(qū)圖：只能條在PL解C內(nèi)部畢使用芳，其作欺用與抹中間責(zé)繼電嗽器相沃似，版在程被序控已制中曬可存揚(yáng)放中騙間變晶量。數(shù)據(jù)根寄存酷器區(qū)：只能些按字洪使用，不聽(tīng)能按殿位使隱用。燃一般偵只用擴(kuò)來(lái)存放插各種段數(shù)據(jù)。特殊暫繼電烤器、釋寄存疏器區(qū)：被系樓統(tǒng)內(nèi)衰部占鴿用，專門晨用于嗎某些桿特殊兇目的拘，一涼般不能蒸由用使戶任即意占屈用。系統(tǒng)宏寄存凱器區(qū)怨：用來(lái)存放脈各種懸重要肯信息徹和參忠數(shù)。通過(guò)旅用戶醋程序館，不牲能讀看取和咬修改花系統(tǒng)獵寄存脾器的羨內(nèi)容叉。5/困13宏/2暗02簡(jiǎn)322第四陰節(jié)浪P鮮LC圓的分株類及振功能PL扛C的分黑類按結(jié)遺構(gòu)形污式分疼類整體窮式模塊者式按功讓能分宵類低檔刊機(jī)中檔早機(jī)高檔坊機(jī)分類I／0點(diǎn)數(shù)程序容量超小型機(jī)64點(diǎn)以內(nèi)256～1000字節(jié)小型機(jī)64～2561～3.6K字節(jié)中型機(jī)256～20483.6～13K字節(jié)大型機(jī)2048以上13K字節(jié)以上3.按I兼／O漫點(diǎn)數(shù)君和程免序容銅量分罰類5/圣13慌/2親02蒙323PL踏C的主趨要功測(cè)能條件賠控制替功能定時(shí)勺／計(jì)搜數(shù)控漫制功巡壽能數(shù)據(jù)奪處理諷功能步進(jìn)窯控制懶功能A／D與D／A轉(zhuǎn)換義功能運(yùn)動(dòng)益控制禾功能過(guò)程防控制巖功能擴(kuò)展胡功能遠(yuǎn)程I／0功能通信芒聯(lián)網(wǎng)晴功能監(jiān)控徒功能5/鍬13公/2滾02裙324第五縮慧節(jié)逆P屆LC屈的特妖點(diǎn)、叼應(yīng)用荒場(chǎng)合革和發(fā)叛展趨較勢(shì)PL好C的主救要特仗點(diǎn)可靠括性高悟、抗嚼干擾葛能力革強(qiáng)。主要芝有以燙下幾悟個(gè)方蓬面：隔離(采用核光電撇耦合然器)濾波對(duì)PL候C的內(nèi)茄部電欠源采堡取了計(jì)屏蔽烘、穩(wěn)訊壓、剃保護(hù)悠等措腔施。設(shè)置注了連奮鎖、蒙環(huán)境杠檢測(cè)堅(jiān)與診洞斷、Wa蕉tc對(duì)hd溫og等電造路。利用積系統(tǒng)后軟件況定期份進(jìn)行僚系統(tǒng)掘狀態(tài)編、用我戶程膽序、臘工作納環(huán)境盜和故啄障檢民測(cè)。對(duì)用大戶程謎序及趣動(dòng)態(tài)鬼工作壓數(shù)據(jù)煙進(jìn)行傻電池際備份莊。采用揭密封墓、防倚塵、會(huì)抗振鉆的外劈燕殼封常裝結(jié)盯構(gòu)。以集徹成電畢路為罩基本卻元件晨，內(nèi)伍部處炭理過(guò)鋸程不礎(chǔ)依賴刑于機(jī)挺械觸綁點(diǎn)。采用鑰循環(huán)駐掃描嶼的工溪作方妄式，也提印高了腐抗干迷擾能釘力。5/閑13倍/2秧02松325可實(shí)才現(xiàn)三巨電一察體化將電好控(邏輯齊控制)、電儀(過(guò)程枕控制)和電結(jié)(運(yùn)動(dòng)扯控制)集于狐一體待，可掃以方坑便、抬靈活關(guān)地組捎合成艇各種必不同萍規(guī)模盡和要快求的勺控制緩系統(tǒng)泊。編程樸簡(jiǎn)單貢、使緊用方捧便、疤柔性款好體積混小、寧重量搬輕、蒼功耗飾低5/央13芳/2談02釀326PL坑C的應(yīng)撈用場(chǎng)敗合邏輯儉控制：可果取代偉傳統(tǒng)金繼電蝕器系妥統(tǒng)和輩順序婆控制棚器。址如各拆種機(jī)讓床、棵自動(dòng)飛電梯忍、裝鍛配生顯產(chǎn)線墨、電宮鍍流夾水線助、運(yùn)責(zé)輸和臟檢測(cè)褲等的啦控制挺。運(yùn)動(dòng)桃控制：可爺用于鼠精密桃金屬數(shù)切削橋機(jī)床凝、機(jī)殼械手雨、機(jī)煎器人早等設(shè)伏備的呀控制青。過(guò)程增控制：通鳴過(guò)配射用A／D、D／A轉(zhuǎn)換屋模塊充及智氏能PI桿D模塊宗實(shí)現(xiàn)袍對(duì)生綁產(chǎn)過(guò)泡程中傳的溫總度、彎壓力棉、流秒量、哄速度鴿等連圈續(xù)變鋒化的揉模擬惑量進(jìn)幕行閉轟環(huán)調(diào)聾節(jié)控書制。數(shù)據(jù)揭處理多級(jí)促控制：利用PL迷C的網(wǎng)皇絡(luò)通斜信功抖能模高塊及苦遠(yuǎn)程I／O控制啄模塊到實(shí)現(xiàn)推多臺(tái)PL懂C之間雜、PL谷C與上毒位計(jì)久算機(jī)鍵的鏈壁接，擇以完掉成較烤大規(guī)孔模的等復(fù)雜餅控制晝。5/斷13挎/2召02說(shuō)327可編據(jù)程控仿制器銷的發(fā)貪展趨易勢(shì)在系假統(tǒng)構(gòu)肉成規(guī)穩(wěn)模上向大顯、小手兩個(gè)慚方向雖發(fā)展；功能靠不斷東增強(qiáng)概，各緒種應(yīng)窮用模旋塊不徑斷推搬出純；產(chǎn)品滑更加規(guī)范舊化、娘標(biāo)準(zhǔn)稱化騙。5/吊13牲/2贏02難328第六妹節(jié)況P濾LC雙的幾災(zāi)種編戲程語(yǔ)旨言不采希用微鋪機(jī)的寬編程敘語(yǔ)言刃，采壯用梯放形圖填語(yǔ)言乒、指虧令助堤記符煤語(yǔ)言殘、控冰制系佛統(tǒng)流漏程圖幟語(yǔ)言醋、布折爾代管數(shù)語(yǔ)亭言等涂。其此中梯形熄圖、伶指令曲助記跪符語(yǔ)租言最襪為常車用。PL齒C的威設(shè)計(jì)湯和生金產(chǎn)至潛今尚梁無(wú)國(guó)雜際統(tǒng)格一標(biāo)栗準(zhǔn)，不同撲廠家昆所用著語(yǔ)言征和符聾號(hào)也迅不盡旦相同碑。但它純們的漁梯形枝圖語(yǔ)成言的熱基本欄結(jié)構(gòu)姓和功賣能是大同裂小異的。5/叛13蝕/2你02蠟329梯形脫圖語(yǔ)幟言梯形起圖是在原暴繼電母器—接觸米器控哲制系針