PLC基本概况

《PLC基本概况》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC基本概况（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 第3章PLC基本概况3.1 PLC概述3.2 PLC的基本组成3.3 PLC的基本工作原理3.4 PLC的分类3.5常用PLC及其性能3.1 PLC概述3.1.1可编程序控制器的定义及发展史 1.可编程序控制器的定义 可编程控制器经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程 序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC(英文全称 :Programmable Logic Controller)和可编程序控制器 PC几个不同时期。 1987年国际电工委员会IEC (International Electrical Committee )颁布的PLC标准草案中对PLC做 了如下定义:“ PLC是一种专门

2、为在工业环境下应用而设计的 数字运算操作的电子装置。下一页返回3.1 PLC概述2.可编程序控制器的发展史 世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司 (DEC)研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平， 早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以 完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初 出现了微处理器。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进 入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中 ，使其功能发生了飞跃。 20世纪80年代初，可编程控制器 在先进工业国家中已获得广泛应用。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工 业的需要。

3、下一页返回上一页3.1 PLC概述自从1969年美国第一台PLC问世以来，日本、法国、英国 等国也研制了各自的PLC,每个国家的产品各具特色。目前世 界上著名的PLC厂家主要有美国A-B ( Allen-Brad-ley) , GE ( General Electric )，日本的三菱电机(Mitsubshi Electric )、欧姆龙(OMRON)，德国的AEG、西门子 (Siemens )，法国的TE (Telemecanique) 等公司。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改 革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制 器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不

4、断扩大了PLC 的应用。各代PLC的不同特点见表3-1。下一页返回上一页3.1 PLC概述3.1.2可编程序控制器的特点及基本功能 1.可编程序控制器的特点 (1)可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使 用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良， 容易出现故障。 (2)编程简单，易于掌握PLC的设计者充分考虑到现场技 术人员的技能和习惯，经常采用的是梯形图方式的编程语言 ，它与继电器控制原理图相似，具有直观、清晰、修改方便 、易掌握等优点。 (3)通用性好PLC品种多，档次高。同一台PLC可适用于不 同的控制对象或同一对象的不同控制要求，同一档次，不同 机型的功能也能方便地相

5、互转换。上一页 下一页返回3.1 PLC概述 (4)功能强PLC运用了计算机、电子技术和集成工艺的最新 技术，在硬件和软件两方面不断发展，使其具备很强的信息 处理能力。 (5)系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改 造PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方. 法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的 设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。(6)体积小，质量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产 的品种底部尺寸小于100mm仅相当于几个继电器的大小， 因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2-1/10。上一页 下一页返回3.1 PLC概述 2. PLC的

6、基本功能 (1)逻辑控制PLC具有逻辑运算功能。可以代替继电器进 行组合逻辑与顺序逻辑控制。 (2)计数控制PLC还具有计数功能。它为用户提供了若干 个计数器并设置了计数指令。计数值可由用户在编程时设定 ，并可在运行中被读出与修改，使用与操作都很灵活方便。 (3)定时控制PLC具有定时控制功能。它为用户提供了若 干个定时器并设置了定时指令。定时值可由用户在编程时设 定，并能在运行中被读出与修改，使用灵活，操作方便。上一页 下一页返回3.1 PLC概述 (4)步进控制PLC能完成步进控制功能。PLC为用户提供 了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令，可用于步进控 制，编程与使用很方便。 (5)数

7、据处理有的PLC还具有数据处理能力，并具有并行 运算指令，如能两个数据并行传送、比较和逻辑运算，进行 数据检索、比较、数制转换等操作。 (6)A/D,D/A转换有些PLC还具有“模数”转换(A/D) 和“数模”转换(D/A)功能，能完成对模拟量的控制与调节。上一页 下一页返回3.1 PLC概述 (7)监控控制PLC具有较强的监控功能。在控制系统中 ，操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态，可 以调整定时或计数设定值，因而调试、使用和维护都很方便 。 (8)通信与联网有些PLC采用了通信技术，可以进行远程 vo控制，多台PLC之间可以进行同位链接，计算机作为上位 机可对其发布命令并返回执

8、行结果。上一页 下一页返回3.1 PLC概述3.1.3 PLC的应用领域和发展趋势 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、 电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文 化娱乐等各个行业。 随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络 系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 随着应用领域日益扩大，PLC技术及其产品仍在继续发展 。主要朝着高速化、大容量化、智能化、网络化、标准化、 系列化、小型化、廉价化方向发展，使PLC的功能更强，可 靠性更高，使用更方便，适用面更广。上一页返回3.2 PLC的基

9、本组成3.2.1 PLC的硬件结构 PLC的硬件组成与微型计算机相似，其主机由CPU板、存储 器、输入/输出(I/O)接口、电源等几大部分组成;可配备如 编程器、图形显示器、通信接口等外部设备。基本结构如图3 -1所示。 1.主机 (1)CPU也称中央处理器，是由一片或几片大规模集成电 路芯片组成的，相当于人的大脑，是PLC的核心部分;CPU 的作用是可通过接口及软件向系统的各个部分发出各种命令 ，同时对被测参数进行巡回检测、数据处理、控制运算、报 警处理及逻辑判断等。下一页返回3.2 PLC的基本组成 (2)存储器PLC内部配有两种不同类型的存储器，一种为可 进行读/写操作的随机存储器RAM

10、，另一种是只读存储器 ROM,PROM,EPROM,EEPROM。 RAM为随机存储器， 一般都是CMOS型的，耗电极微，在PLC中通常用铿电池作 后备，失电时也不会丢失程序;ROM为只读存储器，系统程 序固化在其中，用户不可更改，失电不受影响。 (3)输入/输出单元(I/O单元) 接口是输入(INPUT ) /输 出(OUTPUT)接口的简称，是PLC主机与被控对象进行信 息交换的纽带;PLC通过I/O接口与外部设备进行数据交换， PLC的输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种类型， 所有的输入输出信号均经过光电等隔离，大大增强了PLC的 抗干扰能力。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本

11、组成如图3 -2所示为直流24V输入接口电路原理图，PLC内部提 供直流电源。当输入开关接通时，光藕合器导通，由装在 PLC面板上的发光二极管(LED)来显示某一输入端口有信号 输入。图3 -3所示为交/直流输入接口电路原理图。其内部电路结 构与直流输入接口电路基本相同。图3 -4所示为交流输入接口电路原理图，交流电源外接。输入信号均通过输入端子经RC滤波，光电隔离进入内部电路 ，提高了PLC的抗干扰能力。常见的输出形式有继电器输出、晶闸管(SSR )输出、晶体管 输出。三种输出方式的接口电路原理图如图3-5、图3-6、 图3 -7所示。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成2.编程器和其

12、他外围设备 (1)编程器主要由键盘、显示器、工作方式选择开关和外 存储器接插口等部件组成。编程器的作用是用来编写、输入 、调试用户程序，也可在线监视PLC的工作状况。随着PLC 通信能力的增强，现在也可在个人计算机上添加适当的硬件 接口，利用生产厂家提供的编程软件包就可将计算机作为编 程器使用，而且还可在计算机实现模拟调用。 (2)其他外围设备根据系统软件控制需要，PLC还可以通 过自身的专用通信接口连接一些其他外围设备，例如:盒式磁 带机、EPROM写入器、打印机、图形监控器等。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成 3. I/O扩展机 每种PLC都有与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、

13、输 出点数，以便根据控制要求灵活组合系统。PLC扩展模块内 不设CPU，仅对I/O通道进行扩展，不能脱离主机独立实现 系统的控制要求。 4.电源 PLC的工作电源一般为单相交流电源(通常为交流 110/220V )，也有用直流24V供电的。PLC对电源的稳 定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%的范围 内波动。PLC中都有一个稳压电源。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成3.2.2 PLC的软件系统1.系统程序 系统程序由PLC制造厂商设计编写的，并存人PLC的系统 存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系 统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监 控程序

14、等。2.用户程序 PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要 求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程 语言来编写用户程序，以实现控制目的。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成PLC编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列 的PLC产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上 可归纳两种类型:一是采用字符表达方式的编程语言，如语句 表等;二是采用图形符号表达方式的编程语言，如梯形图等。(1)梯形图梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触 器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它继承了 传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入 输出

15、形式，具有形象、直观、实用的特点，是PLC的第一编 程语言，如图3-8 (b)所示。上一页 下一页返回3.2 PLC的基本组成(2)语句表这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编 程表达方式。在PLC应用中，经常采用简易编程器，而这种 编程器中没有CRT屏幕显示，或没有较大的液晶屏幕显示。 因此，就用一系列PLC操作命令组成的语句表将梯形图描述 出来，再通过简易编程器输入到PLC中。虽然各个PLC生产 厂家的语句表形式不尽相同，但基本功能相差无几。如图3- 8(c)所示。(3)逻辑图逻辑图包括与(AND)、或(OR)、非(NOT)以及 定时器、计数器、触发器等，如图3-8 (d)所示。上一页

16、 下一页返回3.2 PLC的基本组成(4)功能表图功能表图语言(SFC语言)是一种较新的编程方 法，又称状态转移图语言。它将一个完整的控制过程分为若 干阶段，各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件 ，转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动作结束，下一 阶段动作开始。(5)高级语言随着软件技术的发展，近来为了增加PLC的运 算功能和数据处理能力，方便用户，许多大中型PLC已采用 高级语言来编程，如BASIC ,C语言等。上一页返回3.3 PLC的基本工作原理3.3.1扫描工作方式PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在 PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存 储器中的程序，按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描 ，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐