《数控机床原理及应用教学作者何伟第十六讲课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床原理及应用教学作者何伟第十六讲课件（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数控机床原理及应用,第十六讲,本讲内容提要,PLC的结构、特点及工作原理,可编程序控制器PLC系统,可编程序控制器PLC是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型、通用的自动控制产品。具有功能强、可靠性高、使用灵活、易于编程及适应工业环境下应用等优点，在工业自动化、机电一体化和传统产业技术改造等方面得到广泛的应用。 1987年，国际电工委员会（IEC）PLC定义：“可编程序控制器是一种专为工业环境下运用而设计的数字运算电子系统。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程
2、。可编程序控制器及其辅助设备都应按易于构成一个工业控制系统联结，且具有的所有功能应按易于应用的原则设计。”,PLC的基本结构,如图4-14所示，PLC的结构主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口、编程器、电源等组成。,图4-14 PLC的基本结构,PLC的基本结构,中央处理单元CPU PLC的核心部件，由运算器和控制器组成。主要用于：接收并存储从编程器输入的用户程序；检查编程过程是否出错；进行系统诊断；解释并执行用户程序；完成通信及外设的某些功能。 存储器 系统程序存储器，用以固化系统管理和监控程序，并对用户存储器作编译处理； 用户程序存储器用于存放用户经编程器输入的应用程序； 数
3、据存储器采用随机存储器RAM，按的定义序号存储数据或状态。,PLC的基本结构,PLC的I/O模块 是 PLC 与外界连接的接口。 输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，输出接口用来连接被控对象中各种执行元件。 编程器 编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。它一般有两种类型：简易编程器和图形编程器。 PLC的电源模块 PLC内部配有开关式稳压电源的电源模块，用来将外部供电电源转变成供PLC内部的CPU、存储器和I/O接口等电路工作所需要的直流电源。 后备电源锂电池 为防止在外部电源发生故障的情况下，PLC内部程序和数据等重要信息的丢失。,PLC的特点,抗干扰能力强、
4、工作可靠 这是PLC最突出的特点之一。一般PLC硬件都采用屏蔽；电源采用多级滤波；在CPU和I/O回路之间采用光电隔离措施。在软件方面，PLC具有断电保护和故障自诊断功能，适应在各种恶劣的环境下，直接安装在机械设备上工作。 与现场信号直接连接 针对不同的现场信号（如直流或交流、开关量与模拟量、电压或电流、脉冲或电位、弱电或强电等），有相应的输入和输出模块可与现场的工业器件（如按钮、行程开关、传感器、电磁阀、控制阀、电动机启动装置）直接相连，并通过数据总线与微处理器模块相连接。,PLC的特点,编程简单 PLC沿用了梯形图编程简单的优点，易于现场操作人员理解和掌握。 组合灵活 PLC通常采用积木式
5、结构，便于将PLC与数据总线连接，组合成灵活的控制系统。 安装简单、维修迅速方便 PLC对环境的要求不高，使用时只需将检测器件及执行设备与PLC的I/O端子连接无误，系统即可工作。PLC80%以上的故障均出现在外围的输入/输出设备上，能快速准确地诊断故障。目前，已能达到15min内排除故障，恢复生产。,PLC的基本工作原理,PLC的工作方式 初始化 ：PLC上电后，首先进行系统的初始化，清除内部继电器区，复位定时器等。并进行自诊断，检查电源、PLC内部电路、用户程序的语法等。 公共处理 ：公共处理阶段以故障诊断为主。PLC在每个扫描周期都要进行CPU自诊断，对PLC内部的CPU、存储器、输入/
6、输出接口、总线等进行自检，以确保系统可靠运行。如果发现故障，则点亮相应的故障指示灯，判断故障的性质，并根据故障性质做出相应的处理：一般性故障则只报警不停机，等待处理；严重故障则停止运行用户程序，切断一切输出。 外设处理 ：PLC系统程序判断是否有编程器、可编程终端等外部设备连接在PLC上，并监视这些外部设备是否有中断请求。如果有，则PLC进入中断服务程序，响应外部设备的要求；没有中断请求则跳过该阶段，继续向下执行。,PLC的基本工作原理,PLC的工作方式 执行用户程序 ：在本阶段，PLC逐条解释并执行用户程序。对用户以梯形图编写的程序，PLC需从输入映像寄存器中取出上一次读入的所有输入端的状态
7、，从输出映像寄存器中取出各输出元件的状态，再按从左至右、从上至下的顺序逐行进行扫描，并将结果存放到输出映像寄存器中。但这些结果在该阶段不会送到输出端执行，而是直到梯形图的END指令才结束对用户程序的扫描。 数据输入/输出 ：在这个阶段，PLC将上一阶段存放在输出映像寄存器中的信号输出到输出锁存器中，由锁存器驱动PLC的输出电路，直至驱动外接设备。同时，PLC采集所有端子上的输入信号，并存入输入映像寄存器中，以供下一次循环时执行用户程序阶段使用。而且，在PLC整个循环扫描过程中的其他阶段，不论输入信号如何变化，输入映像寄存器中的内容保持不变。,PLC的基本工作原理,PLC 的编程方式 PLC最突
8、出的优点是采用“软继电器”代替“硬继电器”。用“软件编程逻辑”代替“硬件布辑”。 PLC编程语言有梯形图、布尔助记符语言、流程图、功能模块和结构文本。前两者为常用。PLC的梯形图是从继电器控制电路图演变而来的，不仅直观，还简化了符号，工作原理易于理解和掌握。在“应用程序”中，以“梯形图”的应用最为广泛。,PLC的基本工作原理,PLC 的编程方式 梯形图语言的特点： 每个梯形图由多个梯级组成。 梯形图中左右两边的竖线表示假想的逻辑电源。当某一梯级的逻辑运算结果为“1”时有假想的电流通过。 继电器线圈只能出现一次，而它的常开、常闭触点可以出现无数次。 每一梯级的运算结果，立即被后面的梯级所利用。
9、输入继电器受外部信号控制。只出现触点，不出现线圈。,PLC的基本工作原理,工作过程 ：应用时，可不必运用计算机的软硬件知识，而只需将PLC看成是由继电器、定时器、计数器等组成的工业控制系统，从而将PLC等效成输入部分、逻辑控制部分和输出部分。,PLC的基本工作原理,工作过程 ： 当按钮PB1压下，输入继电器X401的线圈接同。 X401常开触头闭合，输出继电器Y430通电。 外部输出点Y430闭合，指示灯亮。 当PB1被放开时，输入继电器X401的线圈不再工作，其对应的触头X401断开，这时输出继电器Y430仍保持接通，这是因为Y430的触头接通后，其中的一个触头起到了自锁作用。 当行程开关LS1被压下时，继电器X403的线圈接通，X403的常闭触头断开，使得继电器Y430的线圈断电，指示灯灭，输出继电器Y430的自锁功能复位。 PB1被按下的同时，X401的另一个常开触点接通另一个梯级，这时若触头M100处于闭合状态，定时器通电，到达定时器设定的时间后，定时器断开。,本讲小结,PLC的工作过程 PLC的工作原理 PLC的结构及特点,作业,
