《三菱FX系列PLC編程及應(yīng)用》 課件 第一章 PLC概述

第一章PLC概述2024/1/24Page1可編程序控制器（ProgrammableLogicController，PLC），是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡單易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。2024/1/24Page2本章重點介紹了PLC的特點、基本組成以及常見產(chǎn)品。通過講解使讀者對PLC有一個基本的認識，了解PLC的產(chǎn)生演化過程。掌握常見PLC的型號及其基本組成部分。了解PLC常見的編程語言以及編程方式。本章各節(jié)內(nèi)容要點如下。PLC的廠家及其代表產(chǎn)品PLC的特點與功能PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理2024/1/24Page31.1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展可編程序控制器（ProgrammableLogicController,PLC），是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)，用面向控制過程，面向用戶的“自然語言”編程，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡單易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。2024/1/24Page41.1.1PLC的產(chǎn)生在PLC出現(xiàn)之前，繼電器、接觸器控制在工業(yè)領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。以繼電器、接觸器為核心元件的自動控制系統(tǒng)有許多固有的缺陷。? 系統(tǒng)利用布線邏輯來實現(xiàn)各種控制，需要使用大量的機械觸點，系統(tǒng)運行的可靠性差；? 當(dāng)生產(chǎn)的工藝流程改變時要改變大量的硬件接線，為此要耗費許多人力、物力和時間；? 功能局限性大；? 體積大、功耗多2024/1/24Page51.1.1PLC的產(chǎn)生為了解決這些問題，早在1968年美國最大的汽車制造商通用公司（GM），制定了以下10項公開招標(biāo)的技術(shù)要求。編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；硬件維護方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器、接觸器控制裝置；體積小于繼電器、接觸器裝置；可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；用戶程序數(shù)據(jù)存儲器的容量至少可以擴展到4KB；輸入可以使115AC；輸出可以使115AC，可直接驅(qū)動電磁閥、接觸器；通用性強，擴展方便；成本上可與繼電器接觸器控制系統(tǒng)競爭；2024/1/24Page61.1.1PLC的產(chǎn)生1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）首先研制成功第一臺可編程控制器PDP-14，并且在GM公司汽車自動裝配線上試用，獲得成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。接著，美國MODICON公司也開發(fā)出可編程序控制器084。1971年，日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制成了日本第一臺可編程控序制器DSC-8；1973年，西歐國家也研制出他們的第一臺可編程序控制器；我國從1974年也開始研制可編程序控制器，1977年開始工業(yè)應(yīng)用。2024/1/24Page71.1.2 PLC的定義為使這一新興的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，國際電工委員會（IEC）于1985年1月制定了PLC的標(biāo)準(zhǔn)，并給它做了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，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(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，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(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。2024/1/24Page81.2.1 PLC的基本特點1.

可靠性高，抗干擾能力強(1) 硬件措施? 屏蔽：對PLC的電源變壓器、內(nèi)部CPU、編程器等主要部件采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進行屏蔽，以防外界的電磁干擾。? 濾波：對PLC的輸入輸出線路采用了多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾。? 隔離：在PLC內(nèi)部的微處理器和輸入輸出電路之間，采用了光電隔離措施，有效地隔離了輸入輸出間電的聯(lián)系，減少了故障和誤動作。? 采用模塊式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時修復(fù)。因為一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，就能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。(2) 軟件措施? 故障檢測：設(shè)計了故障檢測軟件定期地檢測外界環(huán)境。如掉電、欠電壓、強干擾信號等，以便及時進行處理。? 信息保護和恢復(fù)：信息保護和恢復(fù)軟件使PLC偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時，將PLC內(nèi)部信息進行保護，不遭破壞。一旦故障條件消失，恢復(fù)原來的信息，使之正常工作。? 設(shè)置了警戒時鐘WDT：如果PLC程序每次循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預(yù)示程序進入死循環(huán)，立即報警。? 對程序進行檢查和檢驗，一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。由于采取了以上抗干擾的措施，一般PLC的平均無故障時間可達幾萬小時以上。2024/1/24Page91.2.1 PLC的基本特點2. 通用性強，使用方便3. 功能強4. 采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便5. 編程語言簡單、易學(xué)，便于掌握6. 系統(tǒng)設(shè)計周期短7. 對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強8. 安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小2024/1/24Page101.2.2 PLC的基本工作原理輸入采樣階段用戶程序執(zhí)行階段輸出刷新階段2024/1/24Page111.2.2 PLC的基本工作原理從PLC的工作過程，可以總結(jié)如下幾個結(jié)論。? 以掃描的方式執(zhí)行程序，其輸入／輸出信號間的邏輯關(guān)系，存在著原理上的滯后。掃描周期越長，滯后就越嚴(yán)重。? 掃描周期除了包括輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個主要工作階段所占的時間外，還包括系統(tǒng)管理操作占用的時間。其中，程序執(zhí)行的時間與程序的長短及指令操作的復(fù)雜程度有關(guān)，其他基本不變。掃描周期一般為毫微秒級。? 第n次掃描執(zhí)行程序時，所依據(jù)的輸入數(shù)據(jù)是該次掃描周期中采樣階段的掃描值Xn；所依據(jù)的輸出數(shù)據(jù)有上一次掃描的輸出值Y(n-1)，也有本次的輸出值Yn送往輸出端子的信號，是本次執(zhí)行全部運算后的最終結(jié)果Yn。? 輸入/輸出響應(yīng)滯后，不僅與掃描方式有關(guān)，還與程序設(shè)計安排有關(guān)。2024/1/24Page121.3 PLC的分類1. 按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。(1) 整體式PLC(2) 模塊式PLC2. 按PLC所具有的功能不同分類低檔PLC中檔PLC高檔PLC2024/1/24Page131.4 PLC的編程語言編程語言都具有以下特點(1) 圖形式指令結(jié)構(gòu)(2) 明確的變量常數(shù)(3) 強化調(diào)試手段(4) 簡化應(yīng)用軟件生成過程(5) 簡化的程序結(jié)構(gòu)2024/1/24Page141.4.1 梯形圖程序設(shè)計語言2024/1/24Page151.4.2 布爾助記符程序設(shè)計語言2024/1/24Page161.4.3 程序設(shè)計語言2024/1/24Page171.4.4 功能表圖程序設(shè)計語言功能表圖程序設(shè)計語言的特點如下。? 以功能為主線，條理清楚，便于對程序操作的理解和溝通；? 對大型的程序，可分工設(shè)計，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計、調(diào)試時間；? 常用于系統(tǒng)規(guī)模較大、程序關(guān)系較復(fù)雜的場合；? 只有在活動步的命令和操作被執(zhí)行后，才對活動步后的轉(zhuǎn)換進行掃描，因此整個程序的掃描時間較其他程序編制的程序掃描時間要短得多。2024/1/24Page181.4.5 結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計語言結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言具有下列特點。? 采用高級語言進行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運算；? 需要有一定的計算機高級程序設(shè)計語言的知識和編程技