第五章 可編程控制器概述課件

PLC原理與應(yīng)用課程性質(zhì)——是一門實踐性很強的綜合控制技術(shù)課程，PLC是工業(yè)控制技術(shù)的重要手段之一，隨著企業(yè)自動化程度的不斷提高，已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。是電類專業(yè)的專業(yè)必選課。課時安排——理論課35學時、實驗16學時考核辦法——平時占10%、實驗占20%、期末占70%第五章可編程控制器概述第二篇可編程控制器技術(shù)第五章可編程控制器概述第五章可編程控制器概述可編程控制器的基本概念可編程控制器的特點及應(yīng)用可編程控制器的發(fā)展可編程控制器的組成及其各部分功能可編程控制器的結(jié)構(gòu)及軟件可編程控制器的工作原理可編程控制器系統(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

第一節(jié)可編程控制器的基本概念

國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee）在1987年頒布的PLC標準草案中對PLC作了如下定義：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。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(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。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。第五章可編程控制器概述可編程序控制器簡稱ProgrammableController—PCPersonalComputer—PCProgrammableLogicController—PLC第五章可編程控制器概述第二節(jié)可編程控制器的特點及應(yīng)用一、PLC的特點（一）可靠性高，抗干擾能力強（二）配套齊全，功能完善，適用性強（三）易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（四）系統(tǒng)設(shè)計周期短,維護方便,改造容易（五）體積小，重量輕，能耗低第五章可編程控制器概述二、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域（一）開關(guān)量的邏輯控制（二）模擬量控制（三）運動控制（四）過程控制（五）數(shù)據(jù)處理（六）通信及聯(lián)網(wǎng)第五章可編程控制器概述第三節(jié)可編程控制器的發(fā)展繼電器控制第五章可編程控制器概述美國通用汽車公司首先提出【可編程序控制器】設(shè)想1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC1971日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用20世紀70年代中末期，可編程控制器進入了實用化發(fā)展階段20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得了廣泛的應(yīng)用20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要第五章可編程控制器概述第四節(jié)PLC的組成及其各部分功能世界各國生產(chǎn)的可編程控制器的外觀各異，但作為工業(yè)控制計算機，其硬件結(jié)構(gòu)都大體相同。主要由中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸入輸出器件（I／O接口）、電源及編程設(shè)備構(gòu)成。第五章可編程控制器概述第五章可編程控制器概述（一）中央處理器（CPU）中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等任務(wù)。（二）存儲器存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運算數(shù)據(jù)的單元。可編程控制器的存儲器可分為只讀存儲器（ROM）和隨機讀寫存儲器（RAM）兩大類，ROM是用來存放永久保存的系統(tǒng)程序，RAM一般用來存放用戶程序及系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)。可編程控制器的存儲器區(qū)域按用途不同，又可分為程序區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)。第五章可編程控制器概述（三）輸入輸出接口

輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。生產(chǎn)現(xiàn)場對可編程控制器接口的要求是：一要有較好的抗干擾能力，二是能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求1、開關(guān)量輸入接口2、開關(guān)量輸出接口

3、模擬量輸入接口4、模擬量輸出接口5、智能輸入輸出接口第五章可編程控制器概述（四）電源可編程控制器的電源包括為可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護電路供電的后備電源，后備電源一般為電池。（五）外部設(shè)備1、編程器編程器除了編程以外，還具有一定的調(diào)試及監(jiān)控功能，能實現(xiàn)人機對話操作。可編程控制器的編程設(shè)備一般有二類，一類是專用的編程器，另一類是個人計算機。第五章可編程控制器概述2、其他外部設(shè)備PLC還配有其他一些外部設(shè)備：（1）盒式磁帶機，用以記錄程序或信息。（2）打印機，用以打印程序或制表。（3）EPROM寫入器，用以將程序?qū)懭氲接脩鬍PROM中。（4）高分辨率大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)，用以顯示或監(jiān)視有關(guān)部分的運行狀態(tài)。第五章可編程控制器概述第五節(jié)可編程控制器的結(jié)構(gòu)及軟件一、可編程控制器的結(jié)構(gòu)（一）按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類——單元式、模塊式及疊裝式（二）按應(yīng)用規(guī)模及功能分類——超?。ㄎⅲ⑿?、中、大、超大（三）按功能分類——低檔機、中檔機及高檔機第五章可編程控制器概述單元式模塊式第五章可編程控制器概述二、可編程控制器的軟件（一）可編程控制器的軟件分類可編程控制器的軟件包含系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件二大部分：1、系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件包含系統(tǒng)管理程序，用戶指令的解釋程序，另外還包括一些供系統(tǒng)調(diào)用的專用標準程序塊等。2、應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件也叫用戶軟件。是用戶為達到某種控制目的，采用廠家提供的編程語言自主編制的程序。第五章可編程控制器概述（二）應(yīng)用軟件編程語言的表達方式IEC1131-3(IEC1994年5月公布)1、梯形圖（Ladderdiagram）梯形圖語言是一種以圖形符號及其在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言2、指令表（Instructionlist）指令表也叫做語句表，是程序的另一種表示方法。語句表中語句指令依一定的順序排列而成3、順序功能圖（Sequentialfunctionchart）順序功能圖常用來編制順序控制類程序。它包含步、動作、轉(zhuǎn)換三個要素4、功能塊圖（Functionblockdiagram）功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言5、結(jié)構(gòu)文本（Structuredtext）利用高級編程語言的編程方式叫做結(jié)構(gòu)文本第五章可編程控制器概述第六節(jié)可編程控制器的工作原理可編程控制器的工作原理與計算機的工作原理基本上是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。一、分時處理及掃描工作方式PLC系統(tǒng)正常工作時要完成如下的任務(wù)：1.計算機內(nèi)部各工作單元的調(diào)度、監(jiān)控;2.計算機與外部設(shè)備間的通訊；3.用戶程序所要完成的工作。第五章可編程控制器概述1、輸入處理階段也稱輸入采樣階段，在這個階段中，可編程序控制器讀入輸入口的狀態(tài)，并將它們存放在輸入數(shù)據(jù)暫存區(qū)中2、程序執(zhí)行階段在這個階段中，PLC根據(jù)本次讀入的輸入數(shù)據(jù)，依用戶程序的順序逐條執(zhí)行用戶程序3、輸出處理階段也叫輸出刷新階段。這是一個程序執(zhí)行周期的最后階段。PLC將本次用戶程序的執(zhí)行結(jié)果一次性地從輸出狀態(tài)暫存區(qū)送到各個輸出口，對輸出狀態(tài)進行刷新第五章可編程控制器概述二、掃描周期及PLC的兩種工作狀態(tài)1、PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。運行狀態(tài)是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)。停止狀態(tài)一般用于程序的編制與修改。2、掃描周期：PLC在RUN工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為1～100ms第五章可編程控制器概述三、輸入輸出滯后時間1.輸入輸出滯后時間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指PLC外部輸入信號發(fā)生變化的時刻起至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻止之間的時間間隔。2.它由輸入電路的濾波時間、輸出模塊的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。3.輸入模塊采用RC濾波,其典型值為10ms左右。輸出模塊的滯后時間與輸出所用的開關(guān)元件的類型有關(guān)。

PLC總的響應(yīng)延遲時間一般只有數(shù)十毫秒。第五章可編程控制器概述第五章可編程控制器概述第七節(jié)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1.邏輯關(guān)系上的差別繼電器、接觸器用導線依一定的規(guī)律將它們連接起來得到的控制系統(tǒng)，接線表達了各元器件之間的關(guān)系。要想改變邏輯關(guān)系就要改變接線關(guān)系，顯然是比較麻煩的而PLC的接口上接有各種元器件，而各種元器件之間的邏輯關(guān)系是通過程序來表達的，改變這種關(guān)系只要重新編排原來的程序就行了，比較方便2.運行時序上差別繼電接觸器系統(tǒng)是并行工作方式PLC是串行工作方式第五章可編程控制器概述圖5-17“定時點滅”電路*第五章可編程控制器概述本章小結(jié)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的