《PLC电气控制技术 第2版 教学课件 ppt 作者 漆汉宏 第4章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC电气控制技术 第2版 教学课件 ppt 作者 漆汉宏 第4章（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 可编程序控制器的产生及发展,1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程序控制器。 在20世纪70年代初期、中期，可编程序控制器可以完成顺序控制，有逻 辑运算、定时、计数等控制功能。并且将可编程序控制器称为PLC （Programmable Logical Controller）。 20世纪70年代未至80年代初，可编程序控制器的处理速度大大提高，不 仅可以进行逻辑控制，而且可以对模拟量进行控制。美国电器制造协会 （NEMA）将可编程序控制器命名为PC（Programmable Controller）。 20世纪80年代以来，以16位和32位微处理器为核心的可编程序控制
2、器得 到 迅速发展。这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据 通信等功能。,PLC的应用形式为以下几种类型：,开关量逻辑控制 模拟量控制 过程控制,定时和计数控制 顺序控制 数据处理通信和联网,可编程序控制器的发展过程：,为了便于与个人计算机PC（Personal Computer）相区别，人们习惯上仍将可编程序控制器称为PLC。以后章节中都用PLC。,第二节 可编程序控制器的定义及特点,是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 采用了可编程序的存储器，用来在其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，并通过数字式和模拟式的 输入和输出
3、，控制各种类型机械的生产过程。 可编程序控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统连成一个整 体、易于扩充其功能的原则设计。,可编程序控制器的定义：,可编程序控制器的特点：,可靠性高，抗干扰能力强 通用性强，使用方便 采用模块化结构，使系统组合灵活方便 编程语言简单、易学，便于掌握 系统设计周期短 对生产工艺改变适应性强 安装简单、调试方便、维护工作量小,第三节 可编程序控制器工作原理,PLC的基本控制原理,PLC控制系统由输入部分、逻辑部分和输出部分组成，如图所示。 各部分的功能为：,输入部分：收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。 逻辑部分：处理输入部分取得的信息，并按照被控对象实际的动
4、作要求作出反映。 输出部分：提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。,输入部分,PLC控制的指示灯控制电路,逻辑部分,输出部分,PLC控制原理:,PLC将输入信息 采入PLC内部,再执行逻辑部件组合 后所达到的逻辑功能,最后输出达 到控制要求,PLC的主要逻辑部件,在PLC中用逻辑与、逻辑或、逻辑非等逻辑运算来处理各种继电器的连接,1 0,ON OFF,继电器逻辑,PLC内部存储单元与继电器的对应关系,PLC为用户提供以下几种继电器：,输入继电器：是输入到PLC中的现场信号，在使用中不必考虑接点的 容量。 输出继电器：具有一对物理接点，可以串接在负载回路中。 内部继电器：它与外
5、界没有联系，仅作运算的中间结果使用，有时也 称作辅助继电器或中间继电器。,定时器逻辑,PLC采用硬件定时中断、软件递减计数的方法来实现定时逻辑功能。,定时器逻辑功能,PLC中计数器的功能是由软件来实现的，一般采用递减计数。,计数器逻辑,计数器逻辑功能,触发器逻辑,触发器逻辑是用来记忆某些信息，该触发器逻辑可以被置位成“1”， 也可以被复位成“0”。 触发器有置位输入（S）和复位输入（R）。逻辑功能见表。,触发器逻辑功能,数据寄存器,PLC除能进行位运算以外，还能进行字运算。PLC为用户提供了若干个数据寄存器，以存放数据，实现运算功能。,PLC的编程语言,梯形图编程（Ladder） 语句表编程（
6、Statement List） 功能图编程（Function Block） 关于这三种编程语言在以后的相关章节中将详细介绍。,第四节 可编程序控制器的硬件及其分类,PLC的硬件电路框图,PLC的硬件结构主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）接口、电源及外围编程设备等几大部分构成。 其结构框图如图所示。,PLC硬件结构框图,中央处理器（CPU）,在系统程序的控制下，诊断电源、PLC内部电路工作状态；接 收、诊断并存储从编程器输入的用户程序和数据；用扫描方式接收 现场输入装置的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器。 在PLC进入运行状态后，从存储器中逐
7、条读取用户程序，按指令 规定的任务，产生相应的控制信号，去启闭有关控制门电路，分时分 渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等动作，完成 用户程序中规定的逻辑或算术运算等任务。 根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容， 实现输出控制、制表、打印或数据通信等等。,PLC采用的CPU一般有三大类：,通用微处理器，如80286、80386等。 单片机芯片，如8031、8096等。 位处理器，如AMD2900、AMD2903等。,中央处理器是可编程序控制器的核心。,存储器,存储器：用于存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。,分类： 只读存储器（ROM）：用来存放系统工作程序
8、、模块化应用功能子程序、 命令解释、功能子程序的调用管理程序以及按对应定义存储各种系统参数 （I/O、内部继电器、计时/计数器、数据寄存器等）等功能。 只读存储器又分为掩膜只读存储器和电可擦除只读存储器 随机读写存储器（RAM）:用来存放用户程序及系统运行中产生的临时数 据。特点是写入与擦除都很容易，但在掉电情况下存储的数据就会丢失 。,PLC的存储器区域按用途不同，又可分为程序区及数据区。,存放程序,存放数据,输入输出接口,输入输出接口：是PLC和工业控制现场各类信号连接的部分。,两个主要的要求： 一是接口有良好的抗干扰能力。 二是接口能满足工业现场各类信号的匹配要求。,不同的接口需求设计了
9、不同的接口单元。主要有以下几种：,开关量输入接口： 作用：是把现场的开关量信号变成PLC内部处理的标准信号。 接口接受的外信号电源有直流输入、交流输入和交流/直流输入。 如图所示：,PLC开关量输入接口,输入接口中都有滤波电路及耦合隔离电路，滤波有抗干扰的作用，耦合有抗干扰及产生标准信号的作用。,开关量输出接口： 作用：是把PLC内部的标淮信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。,分类： 继电器型 晶体管型 晶闸管型 内部参考电路图如图所示。, 各类输出接口中也都具有隔离耦合电路。 特别注意：输出接口本身都不带电源，而且在考虑外驱动电源时，还需考虑输出器件的类型。 继电器型的输出接口可用于交流
10、及直流两种电源，但接通断开的频率低。 晶体管型的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合。 晶闸管型的输出接口仅适用于交流驱动场合。,PLC开关量输出接口,模拟量输入接口,作用：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合PLC内部处理的由 若干位二进制数字表示的信号。 模拟量输入接口接受标准模拟信号。,符合国际标准的通用电压电流信号,如：420mA的直流电流信号，010V的直流电压信号等,模拟量输出接口 作用：将PLC运算处理后的若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出 模拟量输出接口一般由光电隔离、D/A转换和信号驱动等环节组成。,智能输入输出接口 PID控制单元 高速计数器工
11、作单元 温度控制单元等,特点： 大多是独立的工作单元。 一般带有单独的CPU。 有专门的处理能力。,电源, PLC工作单元供电的开关电源。 为掉电保护电路供电的后备电源。,锂离子电池,外部设备 编程器 分类：, 其他外围设备, 盒式磁带机：用以记录程序或信息。 打印机：用以打印程序或制表。 EPROM写入器：用以将程序写入用户EFR()M中。 高分辨率大屏幕彩色图形监控系统：用以显示或监视有关部分 的运行状态。,PLC的分类,第五节 可编程序控制器的软件及其工作原理,PLC的软件,PLC的工作原理,采用循环扫描工作方式： 系统周而复始地依一定的顺序完成一系列的具体的工作，这种工作方 式叫做循环
12、扫描工作方式。 PLC系统正常工作所要完成的任务包括： PLC内部各工作单元的调度、监控； PLC与外围设备间的通信； 用户程序所要完成的工作等。,其中，用户程序的完成可分为以下三个阶段,输入处理阶段,输出处理阶段,程序执行阶段,PLC顺序读入所有输入端子的状态，并将读入的信息存入内存中所对应的输入映像寄存器。,根据PLC梯形图程序的扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。,将输出映像寄存器中寄存器的状态，转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。,PLC用户程序执行阶段扫描工作过程如图所示。,PLC用户程序扫描工作过程,P
13、LC控制与继电器控制的区别, 组成器件不同：继电器控制线路是许多真正的硬件继电器组成，而 梯形图则由许多所谓“软继电器”组成。 触点数量不同：硬继电器的触点数量有限，用于控制的继电器的触 点数一般只有48对；而梯形图中每个“软继电器”供编程使用的触 点数有无限对。 实施控制的方法不同：在继电器控制线路中，实现某种控制是通过 各种继电器之间硬接线解决的。而PLC控制是通过梯形图即软件编 程解决的。 工作方式不同：在继电器控制线路中，采用并行工作方式；而在梯 形图的控制线路中，采用串行工作方式。,PLC的控制结果有一定的特殊性： 输入/输出滞后现象：与PLC的集中输入集中刷新、程序循环执行、 输入滤波器造成的时间常数、输出继电器机械滞后以及程序设计不 当的附加影响等有关。 多重输出不允许：关于步进梯形图多重输出的情况，将在后面具体 讲述的PLC指令时予以介绍。,
