《电气控制与可编程序控制器 教学课件 ppt 作者 黄净 主编 1_第四章 可编程序控制器基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气控制与可编程序控制器 教学课件 ppt 作者 黄净 主编 1_第四章 可编程序控制器基础知识（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电气控制与可编程序控制器,主编 黄净,第四章 可编程序控制器基础知识,第一节 概 述 第二节 PLC控制系统与继电器控制系统的比较 第三节 PLC的基本组成 第四节 PLC的基本工作原理 第五节 PLC的分类,第一节 概 述,一、可编程序控制器的定义及发展史 二、可编程序控制器的特点及基本功能 三、PLC的应用领域和发展趋势,一、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 2.可编程序控制器的发展史,表4-1 各代PLC的特点与应用范围,二、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)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
2、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，即便未掌握专门计算机技术的人也能很快熟悉，因而受到了广大现场技术人员的欢迎。 (2)可靠性高，抗干扰能力强 PLC是专为工业控制而设计的，由于采取了一系列的措施，使之在恶劣的工业环境下仍能保证很高的可靠性，一般平均无故障时间可达到45万小时，远远超过以往继电器控制系统和计算机控制系统。 (3)通用性好 PLC品种多，档次高。,二、可编程序控制器的特点及基本功能,(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，可进行逻辑、定时、计数和
3、步进等控制，能完成A/D与D/A转换、数据处理和通信联网等功能，随着PLC技术的不断发展，其功能也会不断增强。 (5)开发周期短 PLC在许多方面是以软件编程来取代硬件接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，且编程简单，程序设计和调试修改也很方便安全，因此，大大缩短了PLC控制系统的开发周期。 (6)体积小，使用方便 由于PLC采用了半导体集成电路，其体积小、重量轻、结构紧凑、功耗低，是机电技术的理想控制器。 2. PLC的基本功能,二、可编程序控制器的特点及基本功能,(1)逻辑控制 PLC具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，能够描述继电器触点的串联、并联、串并
4、联、并串联等各种连接。 (2)定时控制 PLC具有定时控制功能。 (3)计数控制 PLC还具有计数功能。 (4)步进控制 PLC能完成步进控制功能。 (5)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。 (6)数据处理 有的PLC还具有数据处理能力，并具有并行运算指令，如能对两个数据并行传送、比较和逻辑运算，进行数据检索、比较、数制转换等操作。,二、可编程序控制器的特点及基本功能,(7)通信与联网 有些PLC采用了通信技术，可以进行远程I/O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行结果。
5、 (8)监控控制 PLC具有较强的监控功能。,三、PLC的应用领域和发展趋势,练 习 1.什么是可编程序控制器？它有哪些主要特点？其发展方向如何？ 2.PLC具有可靠性高、抗干扰能力强的主要原因是什么？,第二节 PLC控制系统与继电器控制系统的比较,一、接线程序控制与存储程序控制的基本概念 二、L的等效电路 三、PLC控制系统与传统继电器控制系统的区别,一、接线程序控制与存储程序控制的基本概念,图4-3 接触器控制单向旋转电路 a)主电路 b)接触器控制电路 c)PLC输入输出接线,二、L的等效电路,图4-4 PLC控制系统等效电路图,三、PLC控制系统与传统继电器控制系统的区别,1)继电器控
6、制系统采用许多硬器件、硬触点和“硬”接线连接组成逻辑电路实现逻辑控制要求，而且易磨损、寿命短；而PLC控制系统内部大多采用“软”继电器、“软”接点和“软”接线连接，其控制逻辑由存储在内存中的程序实现，且无磨损现象，寿命长。 2)继电器控制系统体积大、连线多，PLC控制系统结构紧凑、体积小、连线少。 3)继电器控制系统功能改变需拆线、接线乃至更换元器件，比较麻烦；而PLC控制功能改变，一般仅修改程序即可，极其方便。 4)继电器控制系统中硬继电器的触点数量有限，用于控制用的继电器触点数一般只有48对，而PLC每只软继电器供编程用的触点数有无限对，使PLC控制系统有很好的灵活性和扩展性。,三、PLC
7、控制系统与传统继电器控制系统的区别,5)在继电器控制系统中，为了达到某种控制目的，要求安全可靠，节约触点用量，因此，设置了许多制约关系的联锁环节；在PLC中，由于采用扫描工作方式，不存在几个并列支路同时动作的因素，因此设计过程大为简化，可靠性增强。 6)PLC控制系统具有自检功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。 练 习 1. PLC控制系统与传统继电器控制系统的主要区别是什么？ 2.为什么PLC中“软”继电器的触点用于内部编程时可无限次使用？,第三节 PLC的基本组成,一、LC的硬件结构 二、PLC的软件系统,一、LC的硬件
8、结构,图4-5 PLC硬件结构简化框图,一、LC的硬件结构,1.主机 (1)CP 1)接收从编程器、上位机或其他外围设备输入的用户程序、数据等信息。 2)用扫描方式接收输入设备的状态或数据，并存入指定输入存储单元或数据寄存器中。 3)诊断电源、PLC内部电路故障和编程过程中存在的语法错误。 4)在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，经指令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去开启关闭有关控制电路，分时、分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换动作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务。,一、LC的硬件结构,5)根据运算结果，更新有关标志位数据寄存器和输出寄
9、存器的内容，再由输出寄存器的位状态或数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表打印或数据通信等外部功能。 (2)存储器 PLC内部配有两种不同类型的存储器，一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM、EEPROM，用来固化PLC生产厂家编写的系统工作程序，用户无法更改或调用。 (3)输入/输出模块(I/O模块) I/O模块又称I/O接口电路，是PLC与工业现场被控对象之间的连接部件。 1)输入模块：输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。,一、LC的硬件结构,图4-6 PLC的输入电路,一、LC的硬件结构,2)输出模块： 输出模块的功率放大元件有驱动
10、直流负载的大功率 晶体管和场效应管(MOSFET)，驱动交流负载的双向晶闸管，以及既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载的小型继电器。,图4-7 PLC的输出电路,2.编程器和其他外围设备 (1)编程器 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。,一、LC的硬件结构,(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。 3.电源 4. I/O扩展机,二、PLC的软件系统,1.系统程序 (1)系统管理程序 由它决定系统的工作节拍，包括PLC运行管理(各种操作的时间分配安
11、排)、存储空间管理(生成用户数据区)和系统自诊断管理(如电源、系统出错，程序语法、句法检验等)。 (2)用户程序编辑和指令解释程序 编辑程序能将用户程序变为内码形式以便于程序的修改、调试。 (3)标准子程序与调用管理程序 为提高运行速度，在程序执行中某些信息处理(如I/O处理)或特殊运算等是通过调用标准子程序来完成的。 2.用户程序 (1)梯形图 这是目前PLC应用最广、最受电气技术人员欢迎的一种编程语言。,二、PLC的软件系统,(2)语句表 这是一种与汇编语言类似的编程语言，它采用助记符指令，并以程序执行顺序逐句编写成语句表。 (3)逻辑符号图 逻辑符号图包括与(AND)、或(OR)、非(N
12、OT)以及定时器、计数器、触发器等，如图4-8d所示。,二、PLC的软件系统,图4-8 继电器控制电路图与PLC编程语言 a)继电器控制电路图 b)PLC梯形图 c)语句表 d)逻辑符号图,(4)功能表图 又称为状态转换图，简称SFC编程语言。,二、PLC的软件系统,(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。 练 习 1. PLC硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 2.开关量交流输入单元与直流输入单元各有什么特点？它们分别适用于什么场合？ 3.开关量输出单元有几种输出方式？各适合
13、什么样的负载？ 4. PLC输入/输出有哪几种接线方式？ 5. PLC软件系统如何组成？常用的编程语言有哪几种？,第四节 PLC的基本工作原理,一、扫描工作方式 二、PLC执行程序的过程,一、扫描工作方式,图4-9 PLC工作过程框图,二、PLC执行程序的过程,图4-10 PLC的工作过程,1.输入处理阶段,二、PLC执行程序的过程,2.程序执行阶段 3.输出刷新阶段 练 习 1.简述PLC的扫描工作过程。 2. PLC扫描过程中输入映像寄存器和输出映像寄存器各起什么作用？,一、按结构型式分类 二、按I/O点数分类 三、按功能分类,第五节 PLC的分类,三、按功能分类,练 习 1. PLC如何分类？ 2. 整体式结构与模块式结构PLC各有什么特点？,
