電氣控制技術與PLC應用-5可編程控制器概述課件

第二篇可編程控制器技術

第五章可編程控制器概述第六章三菱FX2N系列可編程控制器及其基本指令的應用第七章FX2N系列可編程控制器步進指令及狀態(tài)編程法第八章FX2N系列可編程控制器應用指令及編程方法第九章可編程控制系統(tǒng)設計第十章FX2N系列PLC的特殊功能模塊及通信第二篇可編程控制器技術第五章可編程控制器概述1第二篇可編程控制器技術

①了解可編程序控制器的基本結(jié)構和基本工作過程；②掌握PLC內(nèi)部等效繼電器電路的等效思路；③熟悉PLC的指令系統(tǒng)；④掌握PLC的編程方法和開發(fā)步驟。

掌握指令系統(tǒng)與編程方法。

①PLC的梯形圖與一般繼電器控制原理電路圖的異、同點；

②各指令的使用場合和注意點；

③現(xiàn)場器件的常閉觸點在梯形圖中的使用。

基本要求重點難點第二篇可編程控制器技術①了解可編程序控制器的基本結(jié)構2第五章可編程控制器概述5.1可編程控制器的基本概念5.2可編程控制器的特點及應用5.3可編程控制器的發(fā)展5.4可編程控制器的組成及其各部分功能5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件5.6可編程控制器的工作原理5.7可編程控制器系統(tǒng)與繼電接觸器系統(tǒng)工作原理的差別第五章可編程控制器概述5.1可編程控制器的基本概念35.1可編程控制器的基本概念1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM)，為了適應汽車型號不斷更新的需要，提出了十條技術指標，在社會上公開招標，制造一種新型的工業(yè)控制裝置。

①編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；

②維護方便，最好采用插件式結(jié)構；

③可靠性高于繼電器控制裝置；

④數(shù)據(jù)可直接輸入管理計算機；

⑤體積小于繼電器控制裝置；

⑥成本可與繼電器控制裝置競爭；

⑦輸入電源可為市電（交流115V）；

⑧輸出電源可為市電，負載電流要求在2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等；

⑨擴展時，原系統(tǒng)要求變更最少；

⑩用戶程序存儲器容量大于4K字節(jié)?？删幊绦蚩刂破鞯臍v史5.1可編程控制器的基本概念1968年，45.1可編程控制器的基本概念1969年美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)招標的要求，研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應用成功。1980年美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）正式將其命名為可編程序控制器（ProgrammableController），簡稱PC。由于可編程序控制器最初只具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，主要是用來取代繼電接觸器控制，相當于可編程序邏輯控制器（PLC），另一方面，為了與個人計算機（PC）相區(qū)別，

因此可編程序控制器簡稱為PLC?？删幊绦蚩刂破鞯臍v史5.1可編程控制器的基本概念1969年美國數(shù)字設備公司（55.1可編程控制器的基本概念

國際電工委員會(IEC)于82年11月、85年1月和87年2月分別頒發(fā)了可編程序控制器標準草稿第一、二稿和第三稿，對可編程序控制器作了如下的定義：

“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(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(nèi)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命令，

并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，

易于擴充功能的原則而設計”。可編程序控制器的定義5.1可編程控制器的基本概念國際電工委員會65.2可編程控制器的特點及應用

①通用性強；②功能強；③可靠性高；

④體積小、耗電少、價格便宜；

⑤編程和接線可同步進行；⑥擴展靈活、維修方便；

⑦編程語言簡單、易掌握；⑧抗干擾能力強、可靠性高；

⑨輸入輸出接口電路已設計好，輸出驅(qū)動能力強。一、可編程序控制器的特點二、可編程序控制器的應用1、開關量邏輯控制2、運動控制3、過程控制4、數(shù)據(jù)處理5、通信聯(lián)網(wǎng)5.2可編程控制器的特點及應用①通用性強；②功能強75.3可編程控制器的發(fā)展向高速度、大存儲容量方向發(fā)展向多品種方向發(fā)展和提高可靠性（超大型和超小型）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標準化（硬件、軟件兼容的PLC）分散型、智能型、與現(xiàn)場總線兼容的I/0加強聯(lián)網(wǎng)和通信的能力控制的開放和模塊化的體系結(jié)構可編程序控制器的發(fā)展方向5.3可編程控制器的發(fā)展向高速度、大存儲容量方向發(fā)展可編85.4可編程控制器的組成及其各部分功能

整體式PLC組成示意圖

一、中央處理單元二、存儲器三、輸入/輸出模塊四、電源五、外部設備①②③③③⑤④③⑤5.4可編程控制器的組成及其各部分功能整體式PLC組成示95.4可編程控制器的組成及其各部分功能裝有CPU的單元稱為CPU模塊，其他稱為擴展模塊。CPU與各擴展模塊間通過電纜連接。中、大型機常采用組合式PLC。

組合式PLC組成示意圖

各單元分別做成相應的電路板或模塊，插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。5.4可編程控制器的組成及其各部分功能裝有CPU的單元稱105.4可編程控制器的組成及其各部分功能中央處理單元是PLC的主要組成部分，是系統(tǒng)的控制中樞。它的主要功能是：接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并診斷用戶程序的語法錯誤。不同廠家、不同產(chǎn)品的CPU也不一樣。一般有三類：通用微處理機、單片機芯片、位處理器。一、中央處理單元(CPU)5.4可編程控制器的組成及其各部分功能中央處理單元是PL115.4可編程控制器的組成及其各部分功能1．系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序是廠家根據(jù)其選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，它決定了PLC的功能。系統(tǒng)程序存儲器是只讀存儲器，用戶不能更改其內(nèi)容。2．用戶程序存儲器根據(jù)控制要求而編制的應用程序稱為用戶程序。不同機型的PLC的用戶程序存儲器的容量可能差異較大。根據(jù)生產(chǎn)過程或工藝的要求，用戶程序經(jīng)常需要改動，所以用戶程序存儲器必須可讀寫。二、存儲器5.4可編程控制器的組成及其各部分功能1．系統(tǒng)程序存儲器二125.4可編程控制器的組成及其各部分功能輸入/輸出模塊：(一)開關量I/O模塊

1.開關量輸入模塊①直流輸入；②交流/直流輸入；③交流輸入。

2.開關量輸出模塊①繼電器輸出（交流/直流驅(qū)動）；②晶體管輸出（直流驅(qū)動）；③雙向晶閘管輸出（交流驅(qū)動）。(二)模擬量I/O模塊(三)其他功能I/O模塊三、輸入/輸出模塊5.4可編程控制器的組成及其各部分功能輸入/輸出模塊：三、135.4可編程控制器的組成及其各部分功能(一)開關量I/O模塊

1.開關量輸入模塊②交流/直流輸入電路三、輸入/輸出模塊①直流輸入電路③交流輸入電路5.4可編程控制器的組成及其各部分功能(一)開關量I/O145.4可編程控制器的組成及其各部分功能(一)開關量I/O模塊

2.開關量輸出模塊三、輸入/輸出模塊②晶體管輸出電路（直流驅(qū)動）③雙向晶閘管輸出電路（交流驅(qū)動）①繼電器輸出電路（交流/直流驅(qū)動）5.4可編程控制器的組成及其各部分功能(一)開關量I/O155.4可編程控制器的組成及其各部分功能(一)開關量I/O模塊

3.開關量I/O模塊的外部接線三、輸入/輸出模塊為什么輸出端采用分組式或分隔式？實際的接線如何？5.4可編程控制器的組成及其各部分功能(一)開關量I/O165.4可編程控制器的組成及其各部分功能模擬量輸入模塊結(jié)構框圖(二)模擬量I/O模塊

1.模擬量輸入模塊三、輸入/輸出模塊5.4可編程控制器的組成及其各部分功能模擬量(二)模擬量175.4可編程控制器的組成及其各部分功能模擬量輸出模塊結(jié)構框圖(二)模擬量I/O模塊

2.模擬量輸出模塊三、輸入/輸出模塊5.4可編程控制器的組成及其各部分功能模擬量(二)模擬量185.4可編程控制器的組成及其各部分功能(二)模擬量I/O模塊三、輸入/輸出模塊模擬量輸入單元框圖模擬量輸出單元框圖5.4可編程控制器的組成及其各部分功能(二)模擬量I/O195.4可編程控制器的組成及其各部分功能電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成PLC的中央處理器、存儲器等電路工作所需要的直流電源。電源部件還能使PLC向外部提供24V的直流電源，給輸入單元所連接的外部開關或傳感器供電。四、電源編程器編程器分為以下三類：

①簡易編程器

②圖形編程器

③工業(yè)控制計算機作為編程器

其它外部設備五、外部設備5.4可編程控制器的組成及其各部分功能電源部件將交流電源205.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構1.按結(jié)構分類

整體式：①單元式組合式：②模塊式③疊裝式2.按控制規(guī)模分類①微型機控制點數(shù)在100點左右。②小型機控制點數(shù)在250點左右。③中型機控制點數(shù)在500～1000點。④大型機控制點數(shù)在1000點以上。⑤超大型機控制點數(shù)可達上萬點，甚至于幾萬點。3.按生產(chǎn)廠家分類

①德國：西門子公司②日本：三菱公司、OMRON公司③美國：GE公司、AB公司5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構1.215.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構西門子S7-2005.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構西門225.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構西門子S7-3005.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構西門235.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構西門子S7-4005.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構西門245.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構S7系列的網(wǎng)絡結(jié)構④過程測量與控制級③過程監(jiān)控級②工廠與過程管理級①公司管理級金字塔由4級組成5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構S7255.5可編程控制器的結(jié)構及軟件三菱FX2N系列一、可編程序控制器的結(jié)構5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件三菱一、可編程序控制器的結(jié)構265.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱Q系列5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱275.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱Q系列應用舉例5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱285.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱Q系列應用舉例5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱295.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱Q系列應用舉例5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱305.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱Q系列應用舉例5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件一、可編程序控制器的結(jié)構三菱315.5可編程控制器的結(jié)構及軟件二、可編程序控制器的軟件(一)可編程控制器的軟件分類1．系統(tǒng)軟件系統(tǒng)管理程序用以完成機內(nèi)運行相關時間分配、存儲空間分配管理及系統(tǒng)自檢等工作。用戶指令解釋程序用以完成用戶指令變換為機器碼的工作。系統(tǒng)軟件在用戶使用可編程控制器之前就已裝入機內(nèi)，并永久保存，在各種控制工作中并不需要做什么調(diào)整。2．應用軟件（用戶軟件）

是用戶為達到某種控制目的，采用PLC廠家提供的編程語言自主編制的程序。5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件二、可編程序控制器的軟件(一325.5可編程控制器的結(jié)構及軟件二、可編程序控制器的軟件(二)應用軟件編程語言的表達方式

應用程序編制需使用可編程控制器生產(chǎn)廠提供的編程語言。至今為止沒有能適合于各種可編程控制器的通用編程語言。國際電工委員會(IEC)于1994年5月公布了可編程序控制器標準(IEC1131)，其中的第三部分是可編程序控制器的編程語言標準(IEC1131-3)。可編程序控制器的五種編程語言5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件二、可編程序控制器的軟件(二335.5可編程控制器的結(jié)構及軟件二、可編程序控制器的軟件(二)應用軟件編程語言的表達方式

1．梯形圖(LD)梯形圖語言是一種以圖形符號及其在圖中的相互關系表示控制關系的編程語言，是從繼電器電路圖演變過來的。梯形圖是PLC編程語言中使用最廣泛的一種語言。

2．指令表(IL)

指令表也叫語句表。由語句指令依一定的順序排列而成。類似于單片機程序中的匯編語言。

3．順序功能圖(SFC)順序功能圖常用來編制順序控制類程序。體現(xiàn)了一種編程思想，在程序的編制中有很重要的意義。5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件二、可編程序控制器的軟件(二345.5可編程控制器的結(jié)構及軟件二、可編程序控制器的軟件(二)應用軟件編程語言的表達方式

4．功能塊圖(FBD)功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，熟悉數(shù)字電路的人比較容易掌握。

5．結(jié)構文體(ST)為了增強PLC的數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、圖表顯示、報表打印等功能，許多大中型PLC都配備了PASCAL、BASIC、C語言等高級編程語言。這種編程方式叫作結(jié)構文本。5.5可編程控制器的結(jié)構及軟件二、可編程序控制器的軟件(二355.6可編程控制器的工作原理一、等效電路PLC控制接線圖PLC控制等效電路圖（PLC的I/O配置圖）繼電器-接觸器控制電路圖注意SB2→X1輸入電路輸出電路梯形圖5.6可編程控制器的工作原理一、等效電路PLC控制接線圖P365.6可編程控制器的工作原理一、等效電路PLC的I/O配置圖電機控制電路相似相差常用少用5.6可編程控制器的工作原理一、等效電路PLC的I/O配置375.6可編程控制器的工作原理二、掃描方式①讀①寫②讀㈠㈢②寫①讀③讀指令表0LDX01ORY02ANIX13OUTY04OUTT0K1007LDT08OUTY19END②讀⑥讀㈡④寫⑤寫⑦寫⑧寫梯形圖5.6可編程控