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1、ACIG基础培训课,PLC控制系统原理 PLC控制系统的产生和定义 PLC控制系统的组成 PLC控制系统的工作原理 PLC控制系统的编程,(Francis.Duan),PLC控制系统的产生和定义(1),PLC控制系统的产生: 70年代以前的控制系统 继电器控制系统 将继电器,定时器, 接触器, 按一定的逻辑关系连接起来, 组成控制系统,PLC控制系统的产生和定义(2),继电器控制系统的优缺点: 优点: 结构简单, 容易掌握, 价格便宜适用于工作模式固定, 工作方式简单的场合 缺点: 对大系统, 设计连线复杂, 控制柜庞大, 故障点多, 维修困难, 通用性/灵活性差.不支持网络通讯,PLC控制系
2、统的产生和定义(3),用户对控制系统的要求: 现场可修改控制逻辑(编程) 维修方便, 采用模块化结构, 即插件式 可靠性高 体积小 方便系统的升级和扩展 可以存储用户程序 具有数据通讯功能,PLC控制系统的产生和定义(4),美国于60年代末期研制成功世界上第一台可编程序控制器 - PLC (Programmable Logic Controller). 用以替代继电接触器控制. 其主要功能是执行: 继电器逻辑 计时 计数等,PLC控制系统的产生和定义(5),国际电工委员会(IEC)对可编程序控制器的定义:,是一种数字运算的电子系统, 专为在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
3、部存储执行逻辑运算, 顺序控制, 定时, 计数和算数运算 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连成一个整体, 易于扩充功能的原则设计,PLC控制系统的组成,电 源 模 块,编 程 设 备,PLC控制系统的基本组成(1),机架,电源,PLC控制系统的基本组成(2),CPU模块: 可编程序控制器的核心, 由微处理器和存储器组成微处理器: 1) 系统自检和初始化2) 接收来自编程设备的用户程序和 数据3) 对设备的状态和用户程序进行诊断4) 运行用户程序5) 实现与外部设备的通讯一般用处理器的处理
4、速度和I/O能力来说明,PLC控制系统的基本组成(3),存储器: 1) 系统存储器 (ROM, Flash ROM)用于存储: 操作系统程序 用户指令解释程序 编译程序 系统诊断程序 通讯管理程序 不可以修改2) 用户存储器(RAM, EPROM, EEPROM) 分为: 用户程序存储器- 存储用户程序 用户数据存储器- 存储运算数据,PLC控制系统的基本组成(4),输入/输出模块: PLC与现场设备连接的接口 输入模块: 用于接收和采集现场设备的输入信号:开关量输入模块: 直流信号: 24V DC, 48V DCTTL 信号 5V DC交流信号: 110V AC, 220V AC模拟量输入模
5、块: 直流信号: 4-20mA, 0-5V DC,PLC控制系统的基本组成(5),输出模块: 用于向执行机构输出控制信号:开关量输出模块: 直流信号: 24V DC, 48V DC交流信号: 110V AC, 220V AC触点信号: AC/DC模拟量输出模块: 直流信号: 4-20mA, 0-5V DC,PLC控制系统的基本组成(6),特殊模块: (智能模块)热电阻输入: Pt (铂电阻)热电偶输入: mV高速计数(脉冲输入) PI 脉冲流量计称重注塑定位模块ASCII/BASIC 模块通讯模块 (ModBus, Profilbus),PLC控制系统的基本组成(7),编程设备: 用于输入,
6、检查, 修改, 调试 用户程序. 在线监视PLC系统的工作状态,电源模块: 将交流或直流电源转换成供PLC系统工作的电源(通过机架的基板供电)外挂式或机架内安装,PLC控制系统的基本工作原理(1),基本工作原理性PLC系统在上电并处于运行状态时,开始进行输入扫描 输入扫描: 将输入模块的当前状态读取到 CPU 的输入映象表中, 以备程序扫描,上电及内部处理,输 入 扫 描 程 序 扫 描 输 出 扫 描,诊断及出错处理,PLC控制系统的基本工作原理(2),程序扫描: CPU从第一条用户程序开始, 根据输入映象表, 及其他数据状态来确定对外部设备的控制, 将控制信息送到输出映象表. 输出扫描:
7、将输出映象表的状态传送到输出模块, 开设下一个扫描周期.,两个扫描,PLC控制系统的基本工作原理(3),CPU 模块,输 入 模 块,外 部 设 备,输 出 模 块,外 部 设 备,输入映象表,( ),END,START,输出映象表,输入扫描,输出扫描,程序扫描,PLC系统各部件之间的逻辑关系,PLC控制系统的编程(1),PLC 控制器的编程方式 PLC 控制器的内存组织 PLC 控制系统的寻址方式 PLC 控制器的指令系统 编程软件的使用 编程举例,PLC控制系统的编程(2),PLC 控制器的编程方式: 梯形图编程,输入(条件) 指令,输出指令,梯级 (RUNG),( ),梯形图程序的组成:
8、 指令 输入/输出指令 梯级 由一组输入和一个输出指令组成 程序 由多个不同的梯级组成,梯形图程序的工作原理: 扫描特定梯级的输入指令, 决定输出指令的动作 (从左到右) 从第一级程序扫描到最后一级 (从上到下),PLC控制系统的编程(3),结构文本编程,结构文本程序的格式: 采用类似BASIC高级语言的编程方法, 比较容易完成复杂的算法.IF (xxx) THEN YYY ELSE ZZZ END IF,PLC控制系统的编程(4),顺序功能图(SFC) 是一种顺序控制语言SFC程序的组成: 初始化, 结束句, 转换条件, 程序步.都是由梯形图或结构 文本程序组成,SFC 程序的工作原理 特定
9、时间执行特定的程序步 并扫描相应的转换条件. 当 转换条件满足时, 进入下一 个程序步, 直到结束句,PLC控制系统的编程(5),功能块图形编程(FBD) 是一种图形化控制语言. 程序是由各功能块按应用要求的方式相连接构成. 常用于各控制单元间大数据流的应用, 例如过程控制.,在功能块图形编程中, 各 控制元素可以是标准元 素也可以由用户自己编 辑, 可采用的工具是: 梯形图 结构文本 VC+,PLC控制系统的编程(7),3. PLC 控制系统的寻址方式3.1 地址分类: I/O 地址 I/O模块的位置数据地址 运算数据的位置,3.2 寻址方式:I/O模块 - 可采用物理寻址方式(SLC-50
10、0)或逻辑寻址方式(PLC-5)I:05/10 O:03/02数据 - 直接寻址T4:0.ACC,PLC控制系统的编程(6),2. PLC控制器的内存组织PLC的内存由两个部分组成: 系统存储区和用户存储区 用户存储区分为: 程序区-存储用户程序文件主程序,子程序数据区-存储运算数据文件I/O数据, 系统状态数据, 运算数据(计时/计数,整数,浮点等),PLC控制系统的编程(8),4. PLC 控制器的指令系统4.1 标准指令: 继电器类指令常开 常闭输出锁存,计时器/计数器指令,PLC控制系统的编程(9),比较/运算指令 加,减,乘,除,平方,开方,逻辑指令 与,或,非,异或,PLC控制系统的编程(9),信息指令 完成处理器之间的数据通讯,程序控制指令 程序跳转,子程序,PLC控制系统的编程(8),4.2 高级指令: PID指令 - 完成控制回路调节,高级运算指令 指数,对数,正玄,余玄,正切,余切,等,PLC控制系统的编程(9),诊断指令 - 完成对现场设备运行状态的诊断,PLC控制系统的编程(10),5.编程软件的使用:Hands On LAB,6.编程举例: 当开关1和开关2在一秒钟内同时闭合时, 指示灯1亮3秒钟.,
