可编程控制器課件

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1、可编程控制器的定义 国际电工组织 IEC 在1987年2月颁布的可编程序控制器的定义为 可编程控制器是一种数字运算的电子系统 专为在工业环境下应用的而设计 它采用了可编程序的储存器 用来在其内部储存执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作指令 并通过数字或模拟式的输入输出 控制各种类型机械的生产过程 可编程控制器及其有关的外围 都按易于与工业系统连成一体 易于扩展其功能的原则设计 可编程控制器的要求 1 编程简单 可以在现场修改程序 2 维护方便 最好为插件式 3 可靠性高于继电器控制装置 4 体积小于同等功能的继电器控制柜 5 可将数据直接送给管理计算机 可编程控制器的要求 6 成

2、本上可与继电器控制装置竞争 7 输入电压可达115v 8 输出能力115v 2A 能直接驱动电磁阀类负载 9 在程序扩展时 原系统变更很少 10 用户程序储存器容量至少能扩展到4K字节 可编程控制器的原理 可编程控制器ProgrammableController PC 为与个人计算机 PersonalComputer 的PC区别 简称PLC 生产需求是PLC产生的根本因素 计算机技术 电力电子器件的制造技术以及现代控制理论等相关技术的迅速发展 是产生PLC的物质和理论基础 可编程控制器的发展 1969年研制出了第一台可编程PDP K控制机 并成功用于GM公司的自动装配线上 日本1971年从美国

3、引进技术并研制出DSC 8型可编程序控制器 西欧国家于1973年自主研制生产了第一台可编程序控制器 我国1974年开始研制 三年后我国生产的PLC进入工业应用阶段 可编程控制器的发展 第一代可编程控制器用磁芯储存器储存数据和程序 只是用来取代继电器控制 只具有逻辑控制 顺序控制 计时 计数等功能 1975 1976年 PLC才有了本质的变化 采用8位微处理器 Microprocessor 作为PLC的中央处理器 CPU 提高了PLC的可靠性 降低了成本 从而使PLC成为计算机类产品 第三代PLC采用18 32位微处理器及位片式CPU 第四代PLC则采用多CPU技术 可编程控制器的主要功能 1

4、逻辑控制PLC具有逻辑运算功能 计时 计数功能 2 顺序控制PLC具有步进控制功能 只有前道工序完成之后才转入下一工序 实现顺序控制 3 运动控制PLC具有模 数 数 模转换功能和数据处理功能 能实现速度控制 位置控制 4 通讯和联网PLC具有联网通讯功能 通过PLC的网络化 可使加工单元 车间 乃至整个工厂形成一个高度自动化的整体 这也是工业自动化的发展方向 5 自诊断功能PLC可在线诊断本系统的软硬件状况 机器和生产过程的状况 可编程控制器的原理 可编程控制器的原理 可编程控制器的原理 可编程控制器的原理 可编程控制器的原理 可编程控制器的原理 PLC中 8255工作于方式0 PA PB端

5、口为输入 PC端口为输出时 初始化控制字为10010010 可编程控制器的原理 单片机80C31访问8255时的高8位地址 P2 0 2 7 为001XXXXXB B表示为二进制 X为二进制的0或1皆可 产生片选信号 端口选通信号A1 A2由锁存器74HC373的Q0 Q1产生 即低8位地址 P1 0 1 7 的最低两位 用1代替X 则A B C端口的地址为 3FFCH 3FFDH 3FFEH H表示十六进制 80C31经地址线每发送一次3FFC 或3FFD 同时 PA 或PB 口的数据被读入CPU一次 80C31经地址线发送一次3FFE 同时 PC端口就刷新一次输出 可编程控制器的原理 82

6、55为并行接口 需处理后方能按位储存 CPU的处理过程可能为 存入0000H地址 则0000H地址储存的信号末位是PA0 其余全是0 存入0001H 0001H地址储存的信号末位是PA1 存入0007H 0007H地址信号末位是PA7 即储存器末位储存开关量信息其他位通过和00000001B逻辑与被抹掉 屏蔽 可编程控制器的原理 输出信息同样存于储存器的最低位 CPU输出程序可以为 设PC1 PC7储存地址分别为0030 0037H 则 可编程控制器主要特点 1 可靠性高 抗干扰能力强据统计PLC控制装置的故障70 为连接故障 此外 PLC有断电保护功能和自我诊断功能 有预防故障发生的能力 据

7、有关资料介绍 PLC平均无故障工作时间达20000h以上 2 编程简单 易于改变程序PLC采用与继电器控制电路非常相近的梯形图编程 易于被广大电气工程技术人员掌握 能在很短的时间内学会使用 勿需具备计算机知识 可编程控制器主要特点 3 可与现场信号直接输入输出连接PLC最大的特点之一是针对不同的现场信号 如直流和交流 强电和弱电 电压和电流 开关量和模拟量等 有相应的输入输出模块与之直接连接 4 安装简单 维修方便只需将检测器件及执行设备与PLC的输入输出端子正确连接 PLC便可工作 各模块均有状态指示 故障显示 通过更换模块迅速恢复生产 压缩故障停机时间 5 运行速度快OMRON公司C200

8、0H型PLC的扫描速度达0 4 s 步 可编程控制器的原理 可编程控制器的编程语言 PLC厂家开发了面向控制过程的编程语言 其特点是简单直观 易于掌握 即使不懂计算机语言的人也可方便地使用PLC语言 常用编程语言有梯形图 指令语句表 逻辑功能图 逻辑表达式等几种 目前还没有一种能使不同厂家PLC兼容的编程语言 但基本元件和功能相差不大 CPM1A型PLC的梯形图 指令语句例 逻辑表达式为 编程语句LD00001OR01000ANDNOT00000OUT01000 CPM1A型PLC的梯形图 指令语句例 2 2OMRON公司CPM1A型PLC 一 CPM1型PLC的特点日本OMRON公司生产的S

9、YSMACC系列PLC是种类多 功能较完善 价格相对较低 能满足各种控制要求的PLC家族 CPM1A型PLC是小型机 型号为 CPM1A 10CDR A10 I O总点数 系列有10 6 4 20 12 8 30 20 10 40 24 16 CDR 继电器输出 CDT为NPN晶体管输出 CDT1为PNP晶体管输出 A 交流电源 D直流电源 2 2OMRON公司CPM1A型PLC I O扩展单元CPM1A 20EDR20 I O总点数 12 8 EDR 继电器输出 EDT NPN型晶体管输出 EDT1 PNP型晶体管输出 输出扩展单元CPM1A 8ER8 输出点数 ER 继电器输出 ET NP

10、N型晶体管输出 ET1 PNP型晶体管输出 输入扩展单元CPM1A 8ED8 输入点数 CPM1A型PLC具有如下特点 1 箱式结构CPM1A分为基本单元和I O扩展单元两部分 2 易于扩充CPU单元的I O点数有10 20 30 40点四种类型 当I O点数为30或40的CPU单元不能满足需求时 可利用I O扩展单元增加I O点数 最多可连接三台I O扩展单元 即CPM1A型PLC的I O点数为10 6 4 20 12 8 100 60 40 若仅有输入或输出需扩展时 可选用单一的输入 CPM1A 8ED 或输出 CPM1A 8ER 扩展单元 选型方便 CPM1A型PLC具有如下特点 3 输

11、入滤波时间可调为防止输入接点抖动以及外部干扰造成误动作 同时又满足对响应速度的要求 输入端配置了滤波时间可调的滤波器 滤波时间常数可在等比数列中选取 4 维护简单程序储存器采用FlashMemory 瞬间闪电般储存 无须电池 不许维护 5 编程工具丰富CPM1A型PLC利用该公司简易编程器编程及调试 CQM1 PRO01或C200H PRO27型PLC还可利用该公司开发的软件在通用计算机上编程调试 CPM1A型PLC具有如下特点 6 外部输入中断功能7 间隔定时器中断功能8 快速输入响应功能CPM1A型PLC的响应脉冲宽度为 9 高速计数10 脉冲输出晶体管输出的CPM1A可产生脉冲信号 占空

12、比50 11 模拟设定功能12 网络通讯 CPM1A的外形结构 CPM1A型I O为10点的PLC结构示意图1 电源输入端子2 功能接地端子3 保护接地端子4 9 输入端子5 8 I OLED6 扩展连接器7 状态显示LED10 外部供应电源端子11 外设端子12 模拟设定电位器 CPM1A型PLC的指令系统 CPM1A型PLC采用梯形图和指令语句编程 梯形图用类似于继电器控制电路的符号 按扫描规律 从上到下从左到右编写 一个软继电器或并联的软继电器组为一逻辑行 逻辑行起始于作母线 终止于软继电器 软继电器是计算机中的寄存器 寄存器为高电位 表示动合触点闭合导通 动断触点断开 软继电器的触点可

13、任意串并联 但软继电器的编号即储存器地址只能用一次 不允许重复使用 在有跳转指令和步进指令的情况下软继电器可重复使用 软继电器是广义的 除包括输入输出继电器 辅助继电器 计时器 计数器 移位寄存器等外 还包括种运算结果等 梯形图中没有物理电流存在 为使用户程序解算方便 引用 概念 电流 是用户程序中满足输出执行条件的形象表示 概念 电流从上而下 从左到右 不可逆流 输入继电器只接受外部输入信号 不能由内部辅助继电器驱动 辅助继电器不能作为输入输出元件 只能进行逻辑运算等PLC内部使用 CPM1A型PLC的指令系统 CPM1A型PLC的指令系统 梯形图绘制注意事项 几个支路并联 应将触点多的支路

14、放在上面 CPM1A型PLC的指令系统 几个并联支路串联 应将触点多的支路放在左边 CPM1A型PLC的指令系统 梯形图逻辑行应分清 并联支路中触点应画在水平线上 以便识别触点的逻辑组合和输出指令的路径 不含触点的线应垂直画出 以便于PLC的扫描 CPM1A型PLC的指令系统 图a很难分清逻辑关系 无法采用助记符指令编程 图b是易于编程的梯形图 CPM1A型PLC的指令系统 图b是将图a按规则重画的梯形图 控制路径清晰可辨 CPM1A型PLC的编程元件 1 输入输出及辅助继电器继电器用圆圈表示 输入继电器地址为00000 00915 160点 输出继电器地址为01000 01915 160点

15、内部辅助继电器地址为20000 23115 512点 当PLC的输出点数较少时 没有端子对应的输出继电器可作为内部辅助继电器使用 CPM1A型PLC的指令系统 2 特殊继电器特殊继电器用来监视系统的操作 暂存各种功能的设定值 当前值 产生脉冲和指明错误类型等 CPM1A型PLC的指令系统 CPM1A型PLC的指令系统 继电器25400 25401 25500 25501 25502实际上是固定程序 如继电器25500的梯形图 CPM1A型PLC的指令系统 3 暂时记忆继电器 TR CPM1A型PLC提供8个暂时记忆继电器TR0 7 用来暂存梯形图和指令语句的分支点 4 保持继电器 HR 保持继

16、电器HR0000 1915 在切断PLC电源或PLC的运行开始或停止时 其ON OFF状态保持不变 CPM1A型PLC的指令系统 5 辅助记忆继电器 AR 辅助记忆继电器AR0000 1515用于记录CPMIA型PLC的某些特定运行状态 如动作异常 高速计数 脉冲输出动作状态等 类似于保持继电器 扶助记忆继电器的内容也能在PLC断电 运行开始 停止时保持不变 6 链接继电器 LR 链接继电器LR0000 1515 用于多台PLC组成的网络系统 CPM1A与CPM1A或OMRON公司的其他型号PLC联网通讯时 借助链接继电器来共享数据 PLC单独使用时 链接继电器可作为内部继电器使用 CPM1A型PLC的指令系统 7 定时器 计数器 T C 定时器 计数器TIM CNT000 127 定时器和计数器使用相同的编号 但每个编号只能用一次 如指定了TIM000 就不能再用TIMH000或CNT000或CNTR000 8 数据存储区数据存储区用于内部数据的储存和处理 并只能用通道 每通道16位 为单位使用 其中的内容在PLC运行开始或停止时保持不变 CPM1A型PLC的编程指令 逻辑开始动合触