电气控制与PLC第五章

➢ R与C组成高频滤波电路。 ➢ 双向晶闸管开通响应时间≤1ms，关断响应时间≤10ms。 ➢ 在输出负载回路中的电源只能选用交流电源。
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（四）电源
PLC的电源分两类： 1）开关电源 用于驱动PLC各个工
作部分的电源。 2）后备电源 在停机或突然失电时，
保证RAM中的信息不丢失。
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• （二）模块式结构 • 模块式结构又叫积木式。 • 把PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如
CPU模块，输入模块，输出模块，电源模块， 通讯模块等等。另外有一块带有插槽的母板， 实质上就是计算机总线。把这些模块按控制系 统需要选取后，都插到母板上，就构成一个完 整的PLC。 • 特点：系统构成非常灵活，安装，扩展，维修 都很方便。 • 缺点是体积比较大。
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1）继电器式输出接口电路
➢ 继电器：既是输出开关器件，又是隔离器件。 ➢ R和LED组成输出状态显示器。 ➢ R和C组成RC灭弧电路。 ➢ 继电器触点动作的响应时间约为10ms。 ➢ 继电器输出模块的负载回路，可选用直流电源，也可选用交流
电源。 ➢ 在电阻性负载时，输出的最大负载电流为2A/点
• 按应用规模及功能分类
1）超小型， I/O点数≤64点 2）小型机， 64点≤ I/O点数≤256点，如OMRON公司的
C-60P。 3）中型机， 128点< I/O总点数<512点，如美国公司的
PLC5系列产品。 4）大型机， 512点< I/O总点数<8192点，如德国Siemens
公司的S5-150U。 5）超大型， I/O总点数≥8192点
控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有
关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形 成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
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•一 可编程控制器的基本概念
• 可编程序控制器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。
声隔离的作用。
•输入单元： •输出单元：
ID212
OC225
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1.输入接口电路
• 输入接口电路将现场输入的信 号变成CPU能接受的信号。按信号电 源的不同可分为直流输入和交流输入 两种类型。
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1）直流输入接口电路
• 两个电阻的作用
分别是分压和限流。 • 光耦合器:抗干扰, 将电信号转换为光信号 进行传输；电平转换， 将DC24V输入信号转 换成TTL（5V）标准 信号。
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• 两个电阻的作用分 别是分压和限流。 • 电容是滤波的。 • 光耦合器:抗干扰, 将电信号转换为光信号 进行传输；电平转换， 将DC24V输入信号转换 成TTL（5V）标准信号。
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2）交流输入接口电路
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2.输出接口电路
• 输出接口电路将CPU的决策 信号变成驱动控制对象执行的控 制信号。输出接口电路有三种形 式：继电器式、晶体管式和晶闸 管式。
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• 2、 指令表（instruction list）
• 指令表也叫语句表 ➢ 程序由一条一条语句来表示，它和微机的指令
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• （三）叠装式结构 • 叠装式结构是单元式和模块式相结合的
产物。 • 将CPU，I/O口及电源模块仍然作成独
立的，不使用模块式PLC中的母板，采 用电缆联接各个单元，在控制设备中安 装时可以一层层地安装。 • 特点：配置灵活，体积小。
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•三 可编程控制器的特点及应用
PLC的特点
• 可靠性高，抗干扰能力强 • 配套齐全，功能完善，适用性强 • 编程方法简单，容易掌握 ，深受工程技
术人员欢迎 • 系统设计周期短，维护方便，改造容易 • 体积小、重量轻、功耗低
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PLC的应用
• 开关量逻辑控制 • 模拟量控制 • 运动控制 • 闭环过程控制 • 数据处理 • 通讯联网
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（三）输入、输出接口
功能：
在内部，由于本身工作电压
比较低（一般5V左右），而输入、
输出信号电压一般比较高（如直
流 24V 和 交 流 220V ） ， 所 以 不 能
直接与外部输入、输出装置连接，
而由输入、输出接口电路转接。
这样，输入、输出接口电路除了
传递信号外，还有电平转换和噪
• PLC目前已成为一种最重要、最普及、 应用场合最多的工业控制器。与机器人、 数控技术并称为工业生产自动化的三大 支柱。
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•二 可编程控制器的诞生与发展
1968年 美国GM汽车公司提出的替代继电 器控制系统的新型控制器的十项指标：
1） 编程简单、现场可 修改程序； 2）维护方便、采用插 件式结构； 3）可靠性高于继电器 控制系统； 4）体积小于继电器控 制系统； 5）数据可以直接送入 计算机；
•电源单元： • PA209R
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（五）外部设备
➢ 编程器一般都具有下列5种功能： 1）编辑功能 2）编程功能 3）监视功能 4）检查功能 5）命令功能
➢ 编程器还具有与EPROM写入器、 打印机、盒式录音机等外围设备通 信的功能。
➢ 计算机应用相应的编程软件也可作 为PLC的编程器。
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2）晶体管式输出接口电路
➢ 晶体管为输出开关器件，光耦合器为隔离器件。 ➢ 晶体管输出模块所带负载只能使用直流电源。 ➢ 在电阻性负载时，最大负载电流为0.5A/点，通断响
应时间均＜0.2ms。
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3）晶闸管式输出接口电路
➢ 双向晶闸管为输出开关器件，由他组成的固态继电器 （AC SSR）具有光电隔离作用，作为隔离元件。
6）成本可与继电器系 统竞争；
7）输入可为115V； 8）输出可为115V，2A，
能直接驱动电磁阀、 交流接触器等；
9）通用性强、易于扩 展；
10）用户存储器大于 4K。
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•PLC 的 产生与发展
•第一代：从第一台PLC诞生到上个世纪70年代初
•● CPU使用中小规模集成电路，采用磁芯存储器。 •● 功能简单（只有计数/定时功能）。 •● 可靠性较差，略强于继电器控制。 •● 机种单一，没形成系列。
•CPU单元： •CS1G-H
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（二）存储器
存储器一般由存储体、地址译码电路、读写控制电路和数 据寄存器组成。用于存放系统程序、用户程序、逻辑变量和 其他信息。
常用的存储器： 1）只读存储器（ROM） 存放系统程序。 2）随机存储器（RAM） 存入用户程序、逻辑变量和其 他一些信息。PLC使用锂电池作为RAM的备用电源，或采用 快闪存储器（如CPM1A）。
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• （二）应用软件 • 应用软件也叫做用户软件。是用户
为达到某种控制目的，采用PLC厂家提 供的编程语言自主编制的程序。同一台 PLC用于不同控制目的时就需要编制不 同的应用软件。用户软件存入PLC后如 需要改变控制目的可多次改写。
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应用软件编程语言的表达方式
• 应用软件的编制需使用可编程控制器生 产厂方提供的编程语言。不同的PLC使 用不同的编程语言。
– 梯形图 – 指令表 – 顺序功能表 – 功能块图 – 结构文本
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•1、梯形图（Ladder Diagram）
• 梯形图语言是一种以图形符号及其在图中的相 互关系表示控制关系的编程语言。
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•四 可编程控制器的组成及其功能
可编程控制器的组成
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（一）中央处理器(CPU)
➢ 系统的控制中枢，由控制电路、运 算器、寄存器组成。
➢ 功能： 1)接受并存储从编程器键入的用户 程序和数据。 2)检查硬件的工作状态，如：电源、 存储器、I/O以及定时器的状态，并 诊断用户程序的语法错误。 3)运行时，读指令→执行指令→取 下一条指令，处理中断。
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• PLC与编程器的连接 电气控制与PLC第五章
• 五 可编程控制器的结构及软件
1 可编程控制器的结构
• 按硬件的结构类型分类
• （一）单元式 • 把CPU、RAM、ROM、I/O接口、编程器或EPROM
写入器相连的接口、输入输出端子、电源、指示灯等 装配在一起的整体装置。 • 优点：结构紧凑，体积小，成本低，安装方便。 • 缺点：输入输出点数是固定的，不一定能适合具体的 控制现场的需要。 • 有时整体PLC的输入口或输出口要扩展，这就又需要 一种只有一些接口而没有CPU也没有电源的装置。 • 为了区分这二种装置，人们把前者叫做基本单元，而 把后者叫做扩展单元。
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•PLC及其控制系统的发展趋势
• PLC的性能
• 对小型PLC • 向着体积更小、速度更高、功能增强、价格低廉的方 向发展。使之更利于取代继电器控制。 • 对大中型PLC •向着更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠 性、易于连络通信的方向发展。使之更利于对大规模、 复杂系统的控制。
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2 可编程控制器的软件
• 软件的分类
• PLC的软件包含系统软件和应用软件两种。 （一）系统软件
• 系统软件包含系统的管理程序，用户的解释 程序，另外还包括一些供系统调用的专用标 准程序块等。
• 系统管理程序用以完成机内运行相关时间分 配、存储空间分配管理及系统自检等工作。