PLC应用技术 教学课件 ppt 黄中玉 项目一 认识PLC

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1、,项目一 PLC 可编程控制器技术基础,一、PLC的产生及定义 二、PLC的特点和分类 三、PLC的应用和发展 四、PLC的基本组成 五、PLC的编程语言 六、PLC的工作原理 七、三菱FX2N系列PLC的特点,引言,从小型三相异步电动机启停控制实例中看出，继电器接触器电器控制的特点有：,1、一旦控制要求改变，电器控制系统必须重新配线安装。 2、大型的继电器控制电路接线更加复杂，体积庞大。 3、机械触点易损坏，因而系统的可靠性较差，检修工作相当困难。,引言,采用可编程控制器对三相电机进行直接启动和延时启动，工作将变得轻松愉快。,采用可编程控制器进行控制，硬件接线更加简单清晰。用户只需要将输入设

2、备如启动按钮SB1、停止按钮SB2、热继电器FR接到PLC的输入端口，输出设备如接触器线圈KM接到PLC的输出端口，再接上电源就可以了。 两种方式启停电机的硬件接线图完全相同。,一、 PLC 的产生、发展和定义,PLC在早期是一种开关逻辑控制装置，被称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。 随着计算机技术和通信技术的发展，PLC采用微处理器作为其控制核心，它的功能已不再局限于逻辑控制的范畴。因此，1980年美国电气制造协会(NEMA)将其命名为Programmable Controller(PC)，但为避免与个人计算机(Personal

3、 Computer)的简称PC混淆，习惯上仍将其称为PLC。,对新型控制器的主要技术要求,美国通用汽车公司(GE公司) 1968年提出了研制新型控制装置的十项指标，其主要内容如下： (1) 编程简单，可在现场修改和调试程序； (2) 价格便宜，性价比高于继电器控制系统； (3) 可靠性高于继电器控制系统； (4) 体积小于有继电器控制柜的体积，能耗少； (5) 能与计算机系统数据通信； (6) 输入量是交流115 V电压信号（美国电网电压是110V） (7) 输出量是交流115 V电压信号、输出电流在2 A以上，能 直接驱动电磁阀等(8) 具有灵活的扩展能力； (9) 硬件维护方便，采用插入式

4、模块结构； (10) 用户存储器容量至少在4 KB以上,1.1 PLC的产生及发展,可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller) (PLC),可编程序控制器（Programmable Controller) (PC),继电器控制电路,具有逻辑运算 定时计数 等简单功能,速度提高 功能增强 可控制模拟量,以16位32位 微处理器为核 心功能更强,第一代,第三代,第二代,PLC的诞生和发展,1.2 PLC的定义,国际电工委员会（ IEC）对可编程序控制器的定义：“可编程序控制器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。它采用可编程序的存储器，用来

5、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命令，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联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。,PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计的工业控制装置。,可编程序控制器(Programmable Logic Controller）简称PLC，是：以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。,2.1 可编程序控制器（PLC）的特点 （1） 使用灵活，通用性强； （2） 可靠性高；抗干扰能力强

6、。 （3） 编程简单、易于掌握； （4） 接口简单，维护方便。,二、PLC的特点和分类,1、按I/O点数 小型PLC：入出总点子数256 中型PLC：入出总点子数256204 大型PLC：入出总点子数2048 2、按结构类型分 整体式（单元式）：基本单元、扩展单元、特殊功能单元 模块式（积木式）：CPU模块、I/O模块、电源模块、存储器模块等。 叠装式：基本单元、扩展单元、特殊功能单元、扩展模块、特殊功能模块等。 3、按功能分 低档机 中档机 高档机 4、按生产厂家分 日本立石（OMRON）公司的SPC系列可编程序控制器； 日本三菱（MITSUBISHI）公司的F、F1、F2、FX2N系列可编

7、程序控制器； 日本松下（PANASONIC）电工公司的FP1系列可编程序控制器； 美国通用电气（GE）公司的GE系列可编程序控制器； 美国艾论布拉德利（A-B）公司的PLC-5系列可编程序控制器； 德国西门子（SIEMENS）公司的S5、S7系列可编程序控制器,2.2 PLC的分类,1. 单元式结构（整体式）,体积小、速度快 内置RS-232C接口 具有软PID功能,2. 模块式结构,Power in a Small Package!,电源模块,CPU模块,IO模块,底 板,中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。,三、PLC的应用,开关量逻辑控制：取代传统的继电器接触器控制。 这是P

8、LC最广泛的应用.,过程控制：对生产过程中连续变化的模拟量进行检测和 控制,数据处理：数据运算、数据传递、数据转换，排序 查表、位操作等,通信联网与显示打印：可组成多级、分布式控制系 统。实现控制与管理的结合。,传送带生产线控制,灌装及包装机械,木材加工,电梯控制,空调控制,纺织机械,印刷机械,可编程序控制器的发展趋势,四、 PLC的基本结构,PLC的硬件,PLC的基本 组成部分,I/O扩展部分,外部设备,中央处理器CPU,存储器,输入接口,输出接口,电源,PLC的软件,用户程序,系统监控程序,CPU的具体作用： （1）接收，存储用户程序； （2）以扫描方式接收来自输入单元的数据和状态信息，并

9、存入相 应的数据存储区； （3）执行监控程序和用户程序； （4）响应外部设备（如编程器，打印机）的请求。,4.1 中央处理单元（CPU） CPU是PLC的控制中枢，它是由控制器和运算器组成。,PLC中所采用的CPU通常有三种 ： （1）通用处理器：8086、80286、80386； （2）单片机芯片：8031、8096 （3）位片式微处理器：AMD-2900 小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU； 中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU； 大型PLC多采用高速位片式微处理器,4.2 存储器 主要用于存放系统程序，用户程序和工作状态数据。,（1）系统存储器：存放系统管理程序。

10、 （2）用户存储器：存放用户编制的控制 （3）工作数据存储器： 存储工作数据,RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。 ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。,4.3 输入接口电路,PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。 接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。 PLC输入电路通常有三种类型： 直流(1224)V输入、 交流(100120)V输入与交流(200240)V输入 交直流(1224)V输入。 各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的

11、抖动和外部噪声干扰。,输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。,4.4 输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与 外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。,输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。,输出三种形式：继电器 - 低速大功率 可控硅 - 高速大功率 晶体管 - 高速小功率,直流输入电路,交流输入电路,晶体管输出电路,晶闸管输出电路,继电器输出电路,输出点的状态显示,继电器,机械触点,公共端,输出点,4.5 电源单元,把外部供应的电源变换成系统内部各

12、单元所需的电源。 有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。,PLC的外部设备主要有： 编程设备 触摸屏 操作面板 文本显示器 打印机 等,4.6 外部设备,4.7 编程设备,PC FP PROGRAMMER,(HELP) CLR,WRT,FN/P FL,STK IX/IY,NOT DT/Ld,READ ,OT LWL,OR RWR,AN YWY,ST XWX,SRC ,(-) OP,(BIN) K/H,SC,CT CEV,TM TSV,ACLR,ENT,B,A,F,E,D,C,9,8,3,2,1,0,7,6,5,4,(DELT) CLR,利用编程器

13、可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器一般分简易型 和智能型。,专 用 编 程 器,在装有专用编程软件的计算机上编程,简易编程器,直插式、便携式,计算机辅助编程,图形编程器,编程工具,五、 PLC的软件系统,在PLC中，软件分为两大部分： 1系统监控程序：用于控制可编程控制器本身的运行。主要由管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块，系统调用。 2用户程序：它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。,系统程序 系统程序是由PLC的制造者采用汇编语言编写的，固化于ROM型系统程序存储器中，用于控制PLC本身的

14、运行，用户不能更改。 系统程序分为： 1.系统管理程序 2.用户指令解释程序 3.标准程序模块和系统调用程序,用户程序 用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。用户程序是线性地存储在系统程序制定的存储区内。 1用户环境 用户环境是由系统程序生成的，它包括用户数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用户参数、文件存储区等。 2用户程序结构 用户程序结构大致可以分为三种： （1）线性程序（2）分块程序（3）结构化程序 3用户程序语言 PLC的编程语言有多种，其中梯形图、语句表、功能块图是三种基本语言。,PLC的编程语言,1、梯形图 梯形图编程语言习惯上叫梯形

15、图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，是目前用得最多的一种PLC编程语言。,2 指令表 梯形图编程语言优点是直观、简便，但要求用带 CRT 屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号。小型的编程器一般无法满足，而是采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器中，这种编程方法使用指令语句，它类似于微机中的汇编语言。 语句是指令语句表编程语言的基本单元，每个控制功能有一个或多个语句组成的程序来执行。每条语句规定可编程控制器中 CPU 如何动作的指令，它是由操作码和

16、操作数组成的。 3顺序功能图 顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。 4功能块图 功能图编程语言实际上是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中逻辑图一样，它极易表现条件与结果之间的逻辑功能。 5结构文本,六、PLC的工作原理,6.1 PLC的工作方式：,采用循环扫描方式,在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、 程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。,注意,由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。,6.2 PLC的运行方式：,（1）运行工作模式(run) 当处于运行工作模式时，PLC