第3章-PLC程序設(shè)計基礎(chǔ)

第3章-PLC程序設(shè)計基礎(chǔ)匯報人：AA2024-01-172023AAREPORTINGPLC概述與基本原理PLC編程語言與指令系統(tǒng)PLC程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計方法PLC輸入輸出接口電路設(shè)計PLC通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)PLC程序調(diào)試與故障診斷方法目錄CATALOGUE2023PART01PLC概述與基本原理2023REPORTING可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC定義從1969年美國DEC公司研制出第一臺PLC開始，經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從低級到高級的發(fā)展歷程，現(xiàn)已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的重要支柱。發(fā)展歷程PLC定義及發(fā)展歷程基本組成PLC主要由CPU、存儲器、輸入/輸出接口、電源等部分組成。工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即按照一定的順序周而復(fù)始地掃描，并執(zhí)行用戶程序。在每個掃描周期內(nèi)，PLC會依次進行輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC基本組成與工作原理分類根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和模塊式兩類；根據(jù)I/O點數(shù)和功能的不同，可分為小型、中型和大型三類。選型依據(jù)在選擇PLC時，需要考慮控制要求、I/O點數(shù)、存儲容量、通信功能、可靠性、性價比等因素。同時，還需要注意PLC的編程語言和編程工具是否易于學(xué)習(xí)和使用。PLC分類及選型依據(jù)PART02PLC編程語言與指令系統(tǒng)2023REPORTING編程語言類型及特點順序功能圖（SFC）描述控制系統(tǒng)順序行為的圖形語言，便于理解和分析控制過程。指令表（IL）由一系列操作碼和操作數(shù)組成的匯編語言，適用于復(fù)雜算法和數(shù)據(jù)處理。梯形圖（LD）直觀易懂的圖形語言，類似于繼電器電路圖，適用于邏輯控制。結(jié)構(gòu)化文本（ST）類似于高級編程語言，適用于復(fù)雜數(shù)學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理。函數(shù)塊圖（FBD）以功能塊為單位，通過連接線實現(xiàn)邏輯運算，適用于模塊化編程。功能指令包括數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理、通信等指令，用于擴展PLC的功能。特殊指令針對特定硬件或特殊應(yīng)用而設(shè)計的指令，如高速計數(shù)、脈沖輸出等?；局噶畎ㄟ壿嬤\算、定時/計數(shù)、數(shù)據(jù)比較等指令，用于實現(xiàn)基本的控制功能。指令系統(tǒng)概述與分類LD/LDI（取/取反）：用于讀取輸入信號的狀態(tài)。AND/ANI（與/與非）：用于實現(xiàn)邏輯與運算。OR/ORI（或/或非）：用于實現(xiàn)邏輯或運算。常用指令功能及應(yīng)用舉例OUT（輸出）：用于將運算結(jié)果輸出到指定地址。TIM/CNT（定時/計數(shù)）：用于實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。MOV（傳送）：用于將數(shù)據(jù)從一個地址傳送到另一個地址。常用指令功能及應(yīng)用舉例123CMP（比較）：用于比較兩個數(shù)據(jù)的大小關(guān)系。ADD/SUB（加/減）：用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加減運算。MUL/DIV（乘/除）：用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的乘除運算。常用指令功能及應(yīng)用舉例PART03PLC程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計方法2023REPORTING程序按照固定的順序執(zhí)行，適用于簡單控制邏輯。線性結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷選擇不同的執(zhí)行路徑，實現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。分支結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行某段程序，直到滿足退出條件，適用于需要反復(fù)執(zhí)行的控制任務(wù)。循環(huán)結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)類型及特點原理：根據(jù)控制任務(wù)的要求，將系統(tǒng)的控制過程劃分為若干個順序相連的階段，每個階段對應(yīng)一個控制步驟，通過編程實現(xiàn)各步驟間的順序轉(zhuǎn)換。步驟分析控制任務(wù)，確定控制步驟和轉(zhuǎn)換條件。設(shè)計功能圖，描述各步驟間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。根據(jù)功能圖編寫PLC程序，實現(xiàn)各步驟的控制邏輯。調(diào)試并優(yōu)化程序，確保滿足控制要求。順序控制設(shè)計法原理及步驟實例分析：以某生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)為例，介紹功能圖的繪制方法和步驟，并分析其在PLC程序設(shè)計中的應(yīng)用。遵循一定的繪制規(guī)則，如從左到右、從上到下等。保持功能圖清晰、簡潔，便于理解和維護。繪制技巧使用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號表示各步驟和轉(zhuǎn)換條件。功能圖繪制技巧與實例分析PART04PLC輸入輸出接口電路設(shè)計2023REPORTING輸入接口電路原理：將外部開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部可處理的數(shù)字信號。通過光電耦合器等元件實現(xiàn)信號隔離和電平轉(zhuǎn)換。設(shè)計要點選擇合適的輸入信號類型（如NPN或PNP）和電壓等級?？紤]輸入信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力，采取濾波、去抖等措施。合理布局和接線，降低信號傳輸過程中的干擾和損耗。輸入接口電路原理及設(shè)計要點輸出接口電路原理：將PLC內(nèi)部數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為外部執(zhí)行器可接收的模擬信號或開關(guān)量信號。通過功率放大器等元件驅(qū)動外部負(fù)載。設(shè)計要點根據(jù)負(fù)載類型和參數(shù)選擇合適的輸出模塊和驅(qū)動電路。考慮輸出信號的穩(wěn)定性和可靠性，采取過流、過壓等保護措施。合理布局和接線，降低信號傳輸過程中的干擾和損耗。0102030405輸出接口電路原理及設(shè)計要點在輸出回路中串聯(lián)快速熔斷器或自恢復(fù)保險絲，防止負(fù)載短路或過載時損壞輸出模塊。過流保護過壓保護隔離保護在輸入回路中并聯(lián)壓敏電阻等元件，吸收浪涌電壓，保護輸入模塊不被擊穿。采用光電耦合器等元件實現(xiàn)輸入輸出信號的電氣隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性。030201輸入輸出保護電路設(shè)計PART05PLC通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2023REPORTING通信網(wǎng)絡(luò)是由一系列通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)構(gòu)成的，用于實現(xiàn)信息傳輸和交換的系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)定義根據(jù)傳輸介質(zhì)、通信協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素，通信網(wǎng)絡(luò)可分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)兩大類，其中有線網(wǎng)絡(luò)包括以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)等，無線網(wǎng)絡(luò)包括WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等。通信網(wǎng)絡(luò)類型通信網(wǎng)絡(luò)基本概念及類型VS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是指將數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩说倪^程，包括模擬傳輸和數(shù)字傳輸兩種方式。模擬傳輸是將模擬信號通過調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進行傳輸，數(shù)字傳輸則是直接將數(shù)字信號進行傳輸。數(shù)據(jù)傳輸過程中需要遵循一定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在PLC通信中應(yīng)用廣泛，如以太網(wǎng)通信、串口通信、CAN總線通信等。以太網(wǎng)通信具有傳輸速度快、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點，適用于大規(guī)模PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；串口通信具有簡單、成本低等優(yōu)點，適用于小規(guī)模PLC系統(tǒng)；CAN總線通信具有實時性高、可靠性好等優(yōu)點，適用于對實時性要求較高的PLC系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)原理數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)原理及應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)定義現(xiàn)場總線技術(shù)是一種用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的通信技術(shù)，它將傳感器、執(zhí)行器、控制器等現(xiàn)場設(shè)備通過總線連接起來，實現(xiàn)設(shè)備之間的信息交換和協(xié)同工作?，F(xiàn)場總線技術(shù)在PLC中的應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)在PLC中應(yīng)用廣泛，如Profibus、Modbus、DeviceNet等現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)在PLC系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。通過現(xiàn)場總線技術(shù)，PLC可以與現(xiàn)場設(shè)備進行實時通信，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，提高生產(chǎn)效率和自動化水平。同時，現(xiàn)場總線技術(shù)還可以實現(xiàn)設(shè)備之間的互操作性和互換性，降低系統(tǒng)維護成本和升級成本?，F(xiàn)場總線技術(shù)在PLC中的應(yīng)用PART06PLC程序調(diào)試與故障診斷方法2023REPORTING熟悉程序邏輯、了解輸入輸出設(shè)備、準(zhǔn)備調(diào)試工具。使用編程軟件模擬程序運行，檢查邏輯錯誤。程序調(diào)試步驟及注意事項離線模擬準(zhǔn)備工作程序調(diào)試步驟及注意事項安全第一確保調(diào)試過程中不會對人員或設(shè)備造成傷害。逐步推進按照程序邏輯逐步調(diào)試，避免遺漏或混淆問題。細(xì)心觀察留意程序執(zhí)行過程中的異常現(xiàn)象，及時記錄并分析原因。程序調(diào)試步驟及注意事項故障診斷方法分類與特點基于經(jīng)驗的診斷憑借工程師的經(jīng)驗和直覺，快速定位故障點?；谛盘柕脑\斷通過分析輸入輸出信號，判斷故障類型和位置?；谀Ｐ偷脑\斷：通過建立系統(tǒng)模型，對比實際運行數(shù)據(jù)與模型預(yù)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常。故障診斷方法分類與特點故障診斷方法分類與特點基于經(jīng)驗的診斷基于信號的診斷基于模型的診斷客觀性強，但需要專業(yè)的信號分析工具。精度高，但需要建立準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型?？焖俚饔^性強，對工程師經(jīng)驗要求高。案例一PLC程序無法啟動，輸入信號指示燈不亮。故障現(xiàn)象診斷過程檢查輸入設(shè)備是否正常工作，測量輸入信號電壓是否在正常范圍內(nèi)，檢查PLC輸入模塊是否損壞。輸入信號異常導(dǎo)致程序無法啟動典型故障診斷案例分析03故障現(xiàn)象輸出設(shè)備在不應(yīng)該動作的時候動作，或者在應(yīng)該動作的時候不動作。01解決方法更換損壞的輸入設(shè)備或PLC輸入模塊，調(diào)整輸入