PLC原理及应用概述

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• 1)抗干扰能力强和可靠性高。 )抗干扰能力强和可靠性高。
– 输入输出均采用光电隔离,提高了抗干扰能力; 输入输出均采用光电隔离,提高了抗干扰能力; – 主机的输入电源和输出电源均可相互独立,减少了电 主机的输入电源和输出电源均可相互独立, 源间的干扰。 源间的干扰。 – 采用循环扫描工作方式,提高抗干扰能力。 采用循环扫描工作方式,提高抗干扰能力。 – 采用密封防尘抗震的外壳封装,可适应恶劣环境。 采用密封防尘抗震的外壳封装,可适应恶劣环境。
– (1) 开关逻辑和顺序控制:这是可编程序控制器 最基本的控制功能,在工业场合应用最广泛, 可代替继电器控制系统。开关量逻辑控制不但 能用于单台设备,而且可用于生产线上。 – (2) 过程控制:PC通过模拟量I/O模块,可对温 度、流量、压力等连续变化的模拟量进行控制。 大中型PC都具有PID闭环控制功能并已广泛地 用于电力、化工、机械、冶金等行业。
可编程序控制器 电源 来自用 户设备 按钮 选择开关 限位开关 电源 模拟量输入 输 入 部 件 至现场用 户设备
中中中中中中
(CPU) 系统存储器 用户存储器 输 出 部 件
接触器 指示灯 电磁阀
~
电源 模拟量输出
外设接口
I/O扩展口
编程器
PC的单总线结构框图
后备电池 PC监视器或打印机 至其他
• 1.2 PC中的几个基本概念 中的几个基本概念 • (1) 继电器:它在PC中也称编程元件,它包括线 圈、常开触点和常闭触点。
– 常开触点:常用符号为— —,受PC输入开关量或PC 内部相应线圈的控制,当PC输入接通或相应的线圈通 过电流时,此触点闭合。 – 常闭触点:常用符号为 ,受控方式与常开触点相同, 只是当PC输入接通或相应线圈通电时,此触点断开。 – 线圈:PC中也称逻辑线圈,常用符号为—○—,在PC 中用它作为输出元件,以控制外部设备(如电磁阀、接 触器、指示灯等);也可以用来控制PC内部的其他触点, 以构成复杂的控制逻辑
9 PLC控制系统设计举例 控制系统设计举例
• 例1 交流电机单向运转的启停控制。
A B C SB1 SB2 KM
FU KM
KM
M 3~
PC控制的接线图
A B C KM 0001 SB2 0002 AC ~ 220 V DC24 V COM 外部 PC COM 外部 M 3~ KM 0500 FU
小小
程调硬硬
修修软硬
• • • • • • • • • •
1.熟悉控制对象,确定控制范围 .熟悉控制对象, 2. 制定控制方案,选择可编程序控制器机型 制定控制方案, 3. 系统硬件设计和软件编程 4. 模拟调试 5. 现场运行调试 6. 编制系统的技术文件 PC控制应用系统的设计内容中还应包含的几个 方面: (1) 可靠性设计: (2) 安全性设计: (3) 标准化设计:
• 6 ) PC的扩展能力 的扩展能力
– 在进行PC选型时,其扩展性是一个非常重要的因素。 一般来说可扩展性包括存储容量的扩展、输入输出点 数的扩展、模块的扩展、通信联网功能的扩展等。
3 PC的应用领域和发展趋势 的应用领域和发展趋势
• 如果按应用类型来划分,可编程序控制器 的应用可分为以下几个类型:
– ① 一般处理扫描阶段。在此扫描阶段PC复位, 检查I/O总线和程序存储器。 – ② 执行外设命令扫描阶段。在此阶段PC执行 编程器、图形编程器等外设输入的命令。 – ③ 执行用户程序扫描阶段。 – ④ 数据输入/输出扫描阶段。
7 PC应用系统的总体设计
确确PC控控控控控控控控控 选选PC的的的控的的的的 控控控控控控控控 硬硬控控 控控控控设、 操操操操 安安PC、接接 控控的系程程 现现控控现程 并程并并 要 符符控控控控 要要要? 是 投投并并 要 软硬控控 控控控系控控 控系程程程程
1 可编程序控制器 可编程序控制器(PLC或PC)的基 或 的基 本概念
• 可编程序控制器的产生
– 1969年,美国数字设备公司(DEC公司)研制出 了第一台可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC),首先在GM公司 的自动装配线上试用获得了成功。
8 PC应用系统的硬件设计与选型 应用系统的硬件设计与选型
• • • • • • • 1) 控制结构和方式的选择 ) 2 ) PC机型的选择∨ 机型的选择∨ 机型的选择 3 ) I/O点数的估算 点数的估算 4 )输入 输出模块的选择∨ 输入/输出模块的选择 输出模块的选择∨ 5 )估算系统对 响应时间的要求 估算系统对PC响应时间的要求 6 )对程序存储器容量的估算∨ 对程序存储器容量的估算∨ 7 )可编程序控制器的电源选择
– 扫描速度通常指PC扫描1 K字节用户程序所需的时间, 一般以ms/K为单位。 – 扫描周期
• 4 )编程指令的种类和功能
– 某种程度上用户程序所完成的控制功能受限于PC指令 的种类和功能。PC指令的种类和功能越多,用户编程 则越方便简单。
• 5 )内部寄存器的配置和容量
– 用户编制Pwenku.baidu.com程序时,需要大量使用PC内部的寄存器存 放变量、中间结果、定时计数及各种标志位等数据信 息。因此内部寄存器的数量直接关系到用户程序的编 制。
PLC概述
主讲内容
• • • • • • • • • 1 2 3 4 5 6 7 8 9 可编程序控制器(PLC)的基本概念 的基本概念 可编程序控制器 PLC的主要功能和特点 的主要功能和特点 PLC的应用领域和发展趋势 的应用领域和发展趋势 PLC的组成及其各部分的功能 的组成及其各部分的功能 PLC的结构形式 的结构形式 PLC的工作过程 的工作过程 PLC应用系统的总体设计 应用系统的总体设计 PLC应用系统的硬件设计与选型 应用系统的硬件设计与选型 PLC控制系统设计举例 控制系统设计举例
微处理器 CPU
系统程序 EPROM
用户数据 RAM
用户程序 EPROM
存储器 扩展
通信接口
系统总线
编程器
功能开关 和指示器
输入滤波、电平 输出锁存、 转换、锁存 电平转换等 光电耦合、继 电器或可控硅 去现场
智能I/O
I/O扩展
光电耦合 来自现场
5. PC的结构形式 的结构形式
1)单元式结构 )
2.3 PC的主要技术指标 的主要技术指标
• 1)用户存储器容量 )
– PC中用户存储器一般由用户程序存储器和数据存储器 组成,小型PC的用户存储器容量多为几K字节,而大 型PC可达到几M字节。
• •
2 )输入输出点数
– 输入输出的点数决定了PC可控制的输入开关信号和输 出开关信号的总体数量。
3 )扫描速度
2 PLC的主要功能和特点 的主要功能和特点
• 2.1 PC的主要功能 的主要功能
1.步进顺序控制 . 2.限时控制 . 3.条件控制 . 4.计数控制 . 5.模/数和数 模转换 . 数和数 数和数/模转换 6.数据处理 . 7.通信和联网 . 8.冗余控制 9.监控功能 10.其他功能
• 2.2 PC的特点 的特点
6. PLC的工作过程
上 电 正确? Y 清I/O和内部电器 复位定时器 执行来自外设 (如编程器)的命令 N
置错误标志和光显示
检查总线及 / O边接情况 I 复位监视定时器 报警 复位监视定时器 输入采样 错误还是报警?
检查硬件和程序存储器
执行用户程序
错误
输出刷新
复位监视定时器
• 小型PC的工作过程可以分为四个扫描阶段。
• 电源是PC干扰引入的主要途径之一,因此选择 优质电源无疑有助于提高PC控制系统的可靠性。
– 一般可选用畸变较小的稳压器或带有隔离变压器的电 源。使用直流电源要选用桥式全波整流电源。 – 对于供电不正常或电压波动较大的情况,可考虑采用 不间断电源(UPS)或稳压电源供电。 – 对于输入触点的供电可使用PC本身提供的电源,如果 负载电流过大,可采用外设电源供电。 – 输出电流是电源的一个关键因素,应特别注意。
1)控制结构和方式的选择 )
• (1) 单机控制系统 • (2) 远程I/O系统 • (3) 分布式控制系统
– 分散型控制系统。这种系统多用于多台生产线 的控制,并且控制某设备的PC如果停运的话, 不影响其他设备,适合于控制规模较大的工业 现场。
3)I/O点数的估算 ) 点数的估算
• 常用电气元件所需PC的I/O点数
(2) 定时器:它的作用与继电器控制中的延时继电器 或时间继电器相同。常见的定时单位有0.1 s、0.2 s、1 s几种,其符号因型号不同各异。 (3) 计数器:它的作用是每当其计数输入端由断开 (OFF)到接通(ON)时,计一个数,即计数器记录 的是其输入由断到通的次数。当计数值与预置值 相等时,计数器导通。有的PC(如C40P)计数端由 断到通时,自动减一个数,当计数值由预置值减 到0时,计数器导通,其相应的触点接通或断开, 可用来控制其他元件。
• (4) 其他元件:如时序器、加法器、编码器、 减法器、译码器等。 • 上述元件在PC内部都是由软件实现的,并 不存在它们的物理实体,因此常称之为 “虚拟元件”或“软元件”。将它们相互 连接构成复杂控制逻辑的过程称为“软连 接”,放入PC后则是一段程序 • (5) 梯形图 梯形图(Ladder Diagram) • (6) PC控制的助记符 控制的助记符
SB1
PC梯形图
0001 0500 0002 0500
PC控制的助记符程序 控制的助记符程序
地址 0000 0001 0002 0003 0004 指令 LD OR AND–NOT OUT END 数据 0001 0500 0002 0500
例2 送料车自动循环控制
• 如图所示,有一送料车自动循环送料。小车处于 起始位置时,CK0闭合;系统启动后,小车在起 始位置装料,20秒后向右运动,到CK1位置时, CK1闭合;小车下料后再返回起始位置,再用20 秒的时间装料,其后向右运动到CK2位置,此时 CK2闭合;小车下料后返回起始位置。以后重复 上述过程,直至有复位信号输入。 • 小车的工作循环过程如下: • 启动→装料→第一次向右运动→第一次返回 →第二次装料→第二次向右运动→第二次返回 →……
2)模块式结构 )
电源单元 DIN导轨 CPU单元
• 3) 叠装式结构 ) 有些PC生产厂家开发出叠装式结构,将二者的优 点结合起来。叠装式结构的CPU、电源、I/O等单 元也是各自独立的模块,但它们相互的连接安装 不需要用基板,仅用电缆连接即可,并且各模块 可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配 置,还可以将体积做得小巧。
5) 估算系统对 响应时间的要求 ) 估算系统对PC响应时间的要求
• 响应时间包括输入滤波时间、输出滤 波时间和扫描周期。PC的程序扫描工作方 式决定了它不能可靠地接收持续时间小于 扫描周期的输入信号。为此,需要选取扫 描速度高的PC来提高对输入信号的接收准 确性。
7) 可编程序控制器的电源选择 )
– (3) 运动控制:PC可应用于对直线运动或圆周 运动的控制,如数控机床、机器人、金属加工、 电梯控制等。 – (4) 多级控制网络系统:PC之间、PC与计算机 PC PC 之间及其他智能控制设备之间可以联网通信, 实现远程数据处理和信息共享,从而构成工厂 CIMS/CIPS系统。
4. PC的组成及其各部分的功能 的组成及其各部分的功能
电气元件 输入点数 Y-△启动笼型电动机 单向/可逆变极电动机 单向/可逆直流电动机 比例阀 单/双线圈电磁阀 按钮开关 信号灯 光电开关 拨码开关 行程开关 位置开关 4 5/6 9/12 3 2/3 1 — 2 4 1 2 输出点 数 3 3/4 6/8 5 1/2 — 1 — — — — I/O总点数 7 8/10 15/20 8 3/5 1 1 2 4 1 2
• 2)采用模块化组合式结构,使系统构成十分灵活, )采用模块化组合式结构,使系统构成十分灵活, 可根据需要任意组合,易于维修, 可根据需要任意组合,易于维修,易于实现分散 式控制。 式控制。 • 3)编程语言简单易学,便于普及。 )编程语言简单易学,便于普及。 • 4)可进行在线修改,柔性好。 )可进行在线修改,柔性好。
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