第1章plc的基本构成和内部软元件

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1、2019/10/28,1,广东工贸职业技术学院 主讲教师：黄丽英 联系方式：13427544378,PLC应用与组态监控技术,2019/10/28,2,FP系列PLC技术与应用,目 录,第1章: PLC基本组成和内部软元件 第2章: FP WIN GR 软件的使用 第3章: FP系列PLC的基本指令及其编程 第4章: FP系列PLC的高级指令及其编程 第5章: FP系列PLC通信方式,2019/10/28,3,PLC 简 单 案 例 分 析,2019/10/28,4,2019/10/28,5,2019/10/28,6,2019/10/28,7,2019/10/28,8,2019/10/28,9

2、,任务1 PLC概述,一、可编程控制器的定义,二、可编程控制器的产生,三、可编程控制器的特点,四、可编程控制器的应用,五、可编程控制器的发展,六、可编程控制器的类型,本章主要讲解,2019/10/28,10,什么是PLC？,一、可编程控制器的定义,是一种工业控制装置,是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。,通用叫法 中文名称为可编程控制器； 英文名称为Programmable Logic Controller，简称PLC。,2019/10/28,11,二、可编程控制器的产生,背景： 1968

3、年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。,2019/10/28,12,二、可编程控制器的产生,因为继电器逻辑电路配线复杂,2019/10/28,13,1968年美国General Motors公司，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，并提出10项招标指标。这就是著名的GM 10条。,二、可编程控制器的产生,2019/10/28,14,编程简单，可在现场修改程序； 可靠性高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜； 维

4、护方便，最好是插件式； 可将数据直接送入管理计算机； 在成本上可与继电器控制柜竞争； 输入可以是交流115V； 输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等； 在扩展时，原系统只需很小变更； 用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。,GM10条是可编程序控制器出现的直接原因：,2019/10/28,15,可编程控制器的发展及定义 1969年，美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器，并成功地应用在GM公司的生产线上。这一时期它主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(Programmable Logic Controller)。 70年代后期，随着

5、微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC(Programmable Controller)。但由于PC容易和个人计算机 (Personal Computer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。,2019/10/28,16,1985年1月国际电工委员会的定义： “可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制

6、各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计”。,2019/10/28,17,三、 可编程控制器的特点,无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 通用性强，控制程序可变，使用方便 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 编程简单，容易掌握 系统的设计、安装、调试工作量少 维修工作量小，维护方便 体积小，能耗低.,2019/10/28,18,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,19,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,20,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,21,四、可编程控制器的应用领域,2

7、019/10/28,22,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,23,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,24,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,25,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,26,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,27,四、可编程控制器的应用领域,2019/10/28,28,五、可编程控制器的发展,高性能、高速度、大容量发展 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 在存储容量方面，

8、有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。,2019/10/28,29,向小型化和大型化两个方向发展 小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为816点，以适应单机及小型自动控制的需要。 大型化是指大中型PLC 向大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。,五、可编程控制器的发展,2019/10/28

9、,30,大力开发智能模块，加强联网与通信能力 为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。 PLC的联网与通信有两类： PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段； PLC与计算机之间的联网通信。 为了加强联网与和通信能力，PLC生产厂家也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。,五、可编程控制器的发展,2019/10/28,31,增强外部故障的检测与处理能力 据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。 前二项共20

10、%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理。 而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。,五、可编程控制器的发展,2019/10/28,32,编程语言多样化 在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。 除了大多数PLC使用的梯形图、语句表语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。,五、可编程控制器的

11、发展,2019/10/28,33,按I/O点数分 小型PLC I/O点数为256点以下的为小型PLC （其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC） 中型PLC I/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC 大型PLC I/O点数为2048以上的为大型PLC （其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）,六、可编程控制器的类型,2019/10/28,34,按结构形式分 整体式PLC 将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。,六、可编程控制器的类型,模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模

12、块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。,紧凑式PLC 还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。,模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。,紧凑式PLC 还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。,整体式PLC 将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。,2019/10/28,35,按功能分 低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。 中档

13、PLC 具有低档PLC功能外，增加模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID控制等功能。 高档PLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能。,六、可编程控制器的类型,2019/10/28,36,1.1 PLC的基本组成 1.2 PLC工作方式 1.3 FP-X系列PLC的内部软元件,任务2 PLC构成、工作方式和内部软元件,目 录,2019/10/28,37,电磁阀,电磁线圈,指示灯,电 源,I/O扩展接口,I/O扩

14、展单元,CPU,存储器,用户程序,系统程序,输入设备,输出设备,输出接口,外部设备接口,输入接口,编程器,数据,打印机,磁带机,计算机,扫描仪,主机,PLC,按钮,行程开关,触点,外部设备,图1-1 PLC的基本组成,2019/10/28,38,【运算控制部 CPU】 按照程序对输入输出进行控制 【存储器部】 存储程序及运算所必需的信息 【输入存储器】 保存输入设备的ON、OFF状态 【输出存储器】 保存运算结果的输出状态,【FP0内部的整体构成】,操作开关 传感器 数字拨码开关 编码器,继电器 指示灯 电磁铁 变频器,编程工具: FPWIN、手持编程器,PLC内部的构成要素】,【输入设备】,

15、运算控制部(CPU),【程序存储器】 保存用户编写的程序 利用FPWIN或手持编程器等编程工具写入程序 【系统寄存器】 决定PLC运行环境的部分 作为程序的一部分、在传输程序时随程序一起被 写入PLC的存储器,存储器部,【输出设备】,2019/10/28,39,2019/10/28,40,PLC各部分的作用 CPU 从输入接口电路读入输入信号，按用户程序对输入信息进行数字逻辑运算，并把运算的结果通过输出接口电路送到输出设备，控制输出设备的运行。,2019/10/28,41,PLC各部分的作用 存储器 系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储

16、器ROM或PROM中，用户不能更改。 用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。 注意： PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。,2019/10/28,42, 输入部 由电子回路构成，用于连接操作开关、 传感器等输入设备，把信号读入PLC内部。 为防止外部干扰信号侵入输入部分，采用 光电耦合器保护。 输出部 与输入设备相同、由电子回路构成，用于 连接电机、变频器、显示器等，向外部输 出信号。 输出部也与输入部一样，为防止外部干扰 信号侵入，采用光电耦合器保护。,输入部,输出部,输入,输出,二、PLC各部分的作用 输入输出接口电路,2019/10/28,43, PLC各部分的作用 3. 输入接口电路： 采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处