【ppt】-3.1可编程序控制器概述3.2可编程序控制器的组成与工作原理课件

3.1 可编程序控制器概述 3.2 可编程序控制器的组成与工作原理 3.3 可编程序控制器的指令系统 3.4 可编程序控制器应用实例 作业,3.1.1可编程序控制器的产生及发展,可编程控制器是从20世纪60年代末发展起来的一种新型的电气控制装置，它将传统的继电器技术和计算机技术、通信技术融为一体，以其显著的优点正被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。可编程控制器（Programmable Controller）简称PC，为了不与简称PC（Personal Computer）的个人计算机相混淆，可编程控制器也称为PLC（Programmable Logic Controller）。,3.1 可编程序控制器概述,可编程控制器是一种数字运算电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的内存，用来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指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。,定义,3.1.2 可编程序控制器的特点,可靠性高、抗干扰能力强,控制系统构成简单、通用性强,编程简单，使用、维护方便,组合方便、功能强、应用范围广,体积小、重量轻、功耗低,3.1.3 可编程序控制器的基本类型,整体式PLC：即把CPU、内存及I/O模块等装在印制电路板上，并把电源模块也配置在一起，装入机壳内，形成一个整体。,模块式PLC：即把PLC的各部分以单独的模块分开，如CPU模块、输入模块、输出模块等，用搭积木的方式将其组装在一个电源机架内。,1.按PLC的结构形式分类,2. 按PLC的I/O点数分类,小型PLC：I/O点数在256点以下为小型PLC。,中型PLC：I/O点数在256点以上，2048点以下为中型PLC。,大型PLC：I/O点数在2048点以上为大型PLC。,3.按PLC的功能分类,3.1.4 可编程序控制器的应用,用于逻辑控制,用于机械加工中的数字控制,用于模拟量控制,用于工业机器人控制,用于多层分布式控制系统,3.2 可编程序控制器的组成与工作原理,3.2.1 可编程序控制器的组成,CPU是PLC的核心组成部分，与通用微机的CPU一样，是PLC的控制运算中心。,1）CPU,PLC的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。,2）存储器,I/O模块是CPU与现场用户I/O设备之间联系的桥梁。,3）I/O模块,输入模块电路构成示意图,输出模块电路构成示意图,电源为PLC内部电路提供能源。,4）电源模块,编程器用于对用户程序的编制、编辑、调试检查，还可以通过其键盘去调用和显示PLC内部的一些状态和系统参数实现监控功能。,5）编程器,外设I/O接口的作用就是将外设与CPU连接，某些PLC还可以通过通信接口与其他PLC或上位计算机连接，以实现联网功能。,6）外设I/O接口,当用户的输入输出设备所需的I/O点数超过了主机（基本单元）的I/O点数时，可用I/O扩展单元来加以扩展。,7）I/O扩展接口,3.2.2 可编程序控制器的工作原理,PLC采用周期性循环扫描的工作方式。整个过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。,1. PLC的工作方式,2. PLC的工作过程,3.2.3 可编程序控制器系统与微机系统及继电器控制系统的比较,1.PLC与微机的比较,PLC的抗干扰能力比微机高,PLC使用方便，编程简单,PLC控制系统硬件配置简单，开发周期短,PLC目前的价格还比较高，采用微机控制时，可根据实际需要构成所谓最小系统，具有良好的经济性,PLC的输入/输出响应速度较慢，有较大的滞后现象（一般为ms级），而微机的响应速度快（一般为s级）,2.PLC与继电器控制的比较,器件组成不同,工作方式不同,实施控制的方法不同,触点数量不同,3.3 可编程序控制器的指令系统,3.3.1 可编程序控制器的编程语言概述,对PLC编程时也不需要使用计算机的编程语言，而直接采取面向生产第一线的电气技术人员及操作维修人员、面向生产控制过程、面向控制对象的“自然语言”编写控制程序。PLC常用编程语言有梯形图、指令表（语句表）、功能图等。,1.梯形图,梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列，两侧的垂直公共线称为母线。每一个逻辑行（就像一层阶梯，梯形图由此而命名）起于左边母线，然后是各触点的串、并联连接，靠近右边母线的只能是内部继电器的线圈。,梯形图中虽采用了“继电器”这一名称，但它们不是实际的物理继电器，而是PLC内部的编程元件，因此称之为“软继电器”。每一个编程元件与PLC的元件映象寄存器的一个存储单元相对应，若相应存储单元为“1”，表示继电器线圈“通电”，则其常开触点闭合（ON），常闭触点断开（OFF），反之亦然。,在梯形图中有一个假想的电流，即所谓“能流”从左流向右。例如，当图3-8中触点X00、X01、X02均闭合，就有一假想的能流从左向右流向线圈Y30，则说该线圈被通电接通，或者说被激励。应当注意，在母线两端是没有任何电源的，梯形图中也没有真正的物理电流流动。这个概念上的能流，只是用来帮助更好地理解和分析梯形图。,由于存储单元的状态可以无数次被读出，因此PLC中各编程元件的触点可无限次被使用，也可理解为有无限多对触点。,2.指令表,3.3.2 可编程序控制器的元器件种类及编号,1.型号,2. FX2系列PLC的性能,FX2系列一般技术指标,FX2的性能指标,FX2系列输出技术指标,3. FX2系列PLC内部继电器的种类、编号及功能,FX2系列PLC内部继电器的种类及编号,1）输入继电器,输入继电器是PLC专门用于接收外部元件发来的控制信号，与输入端子相连。,2）输出继电器,输出继电器是PLC专门用于将输出信号传给外部负载，具有一定的负载能力，不能直接由外部信号驱动，而只能在程序内部用指令驱动。,3）辅助继电器,辅助继电器与输出继电器一样，只能由程序驱动，但不能直接驱动外部负载，专供PLC内部编程时用，有无限多对常开和常闭触点供编程使用，其作用相当于继电器控制电路中的中间继电器。,4）移位寄存器,移位寄存器是由相邻的几个辅助继电器组成，第一个辅助继电器的编号就是该移位寄存器的编号。,5）特殊辅助继电器,特殊辅助继电器和通用辅助继电器一样，均为内部使用继电器，但特殊辅助继电器只向用户提供使用触点，而不允许用户用各种方式驱动工作线圈。,6）定时器,定时器相当于继电器控制系统中的延时继电器，可提供不同延时的触点，供用户在编程时选用或设定。,计数器计数次数的设置是用户根据设计要求而自行选定或设定的。,状态寄存器是在编制步进顺序控制程序时使用的基本单元，常与步进梯形指令STL配合使用。,7）计数器,8）状态寄存器,3.3.3 可编程序控制器的基本逻辑指令及编程方法,1.基本逻辑指令,(1)逻辑取指令及线圈驱动指令LD、LDI和OUT,LD（Load)：取指令，用于常开触点与母线连接,LDI(Load Inverse)：取反指令，用于常闭触点与母线连接,OUT：线圈驱动指令，用于将逻辑运算的结果去驱动一个指定的线圈。,LD、LDI、OUT指令的使用说明,(2)单个触点串联指令AND和ANI,AND：与指令，用于单个常开触点的串联，即完成逻辑“与”运算,ANI(And Inverse)：与反指令，用于单个常闭触点的串联。,AND、ANI指令的使用说明,（3）单个触点并联指令OR和ORI,OR：或指令，用于单个常开触点的并联，完成逻辑“或”运算,ORI(Or Inverse)：或反指令，用于单个常闭触点的并联,OR、ORI指令的使用说明,（4）电路块的并联指令ORB(Or Block),ORB指令的使用说明,ORB：块或指令。用于电路块的并联连接,(5)电路块的串联指令ANB(And Block),ANB：块与指令。用于电路块的串联连接,ANB指令的使用说明,(6)置位与复位指令S/R(Set/Reset),S/R（Set/Reset）：置位/复位指令，用于对输出继电器、辅助继电器（M010M490）和状态寄存器的强迫置位与复位操作。,S/R指令的用法,SET、RST指令的使用说明 （a）梯形图 （b）语句表 （c）波形,(7)脉冲输出指令PLS,PLS (Pulse) 脉冲输出指令，也叫微分输出指令，专用于辅助继电器的短时间脉冲输出。,PLS指令的用法,（8）复位指令RST(Reset),RST（Reset）：复位指令，用于计数器和移位寄存器的复位。,RST指令的用法,（9）移位指令SFT,SFT（Shift）：用于移位寄存器的移位。,SFT指令的用法,（10）跳转指令CJP/EJP,CJP（Conditional Jump）：条件跳转指令，用于跳转开始。,EJP（End Of Jump）：跳转结束指令，用于指示跳转结束。,CJP/EJP指令的执行过程,CJP/EJP指令的用法,（11）主控及主控复位指令MC/MCR,MC：主控指令，用于公共串联触点的连接,MCR：主控复位指令，即作为MC的复位指令,MC/MCR指令的用法,(12)空操作指令NOP,NOP：空操作指令 ,用于程序的修改,NOP指令的用法,（13）程序结束指令END,END：程序结束指令，用于表示程序的结束，它也是无元件编号的独立指令。,2.编程举例,（1）长延时电路,（2）分频电路,（3）电动机的起动/停止控制电路,3.3.4 可编程序控制器的状态转换图及编程方法,1.状态转换图与步进梯形图,a）状态转换图 b）步进梯形图 c)语句表,2.步进及步进返回指令STL/RET,STL（Step Ladder）：步进梯形指令，用于步进触点的驱动,RET（Return）：步进返回指令,STL/RET指令的用法,3.编程举例,状态表,a）功能表图 b）步进梯形图,指令表程序,3.4 可编程序控制器应用实例,3.4.1 可编程序控制器应用的基本原则,应用PLC作为电气控制系统的核心部件，相对于传统的继电器-接触器控制系统而言，在实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，提高生产效率和产品质量等方面，具有前所未有的优越性。,满足控制对象的工艺要求，保证能按照工艺流程准确而且可靠地工作。,系统构成应力求简单、实用，便于操作、调整和检修。,设计合理、经济，能发挥PLC控制的优点。,保证控制系统的安全、可靠。,为适应未来生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。,3.4.2 可编程序控制器应用的基本内容,1.确定控制对象和控制范围,应用可编程控制器，首先要详细分析被控对象、控制过程与要求，在熟悉了解工艺流程后列出控制系统的所有功能和指标要求，与继电器控制系统和工业控制计算机进行比较后加以选择，控制对象确定后，可编程控制器的控制范围还要进一步明确。,2.可编程序控制器的选择,（1）机型的选择,1）结构合理,2）功能合理,3）机型统一,4）是否在线编程,（2）I/O的选择,1）可编程控制器控制系统I/O点数估算,控制电磁阀等所需的点数,控制交流电动机所需的点数,控制直流电动机所需的点数,2）I/O模块的选择,（3）内存估计,1）内存利用率,2）开关量I/O总点数,3）模拟量I/O总点数,4）程序编写质量,总存储器字数(开关量输入点数开关量输出点数)10模拟量点数150,（4）响应时间：系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。,系统响应时间输入滤波时间输出滤波时间扫描时间,3.硬件与程序设计,在确定了控制对象的任务和选择好可编程控制器的机型后，就可进行控制系统流程图设计，画出流程图，进一步说明各信息流之间的关系，然后具体安排输入、输出的配置，并对输入、输出进行地址分配。,4.总装统调,总装统调是可编程控制器构成控制系统最后一个设计步骤。用户程序在总装统调前需进行模拟调试。用装在可编程控制器上的模拟开关模拟输入信号的状态，用输出点的指示灯模拟被控对象，检查程序无误后便把可编程控制器接到系统里去进行总装统调。,3.4.3 可编程序控制器应用的一般步骤,1.设计流程,2.可编程控制器程序设计步骤,1）对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。,2）设计梯形图,3）根据梯形图编制程序清单,4）用编程器将程序键入到PLC的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确,5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止,6）待控制台(柜)及现场施工完成后，就可以进行联机调试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足要求为止。,7）编制技术文件,8）交付使用,3.4.4 电梯控制,1.电梯控制系统的主要指标,1）电梯运行到位后具有手动及自动开关门的功能,2）利用指示灯显示厢外召唤信号、厢内指令信号和电梯到达信号,3）能自动判别电梯运行方向，并发出响应的指示信号,2. PLC选型及信号编排,输入信号及地址编号,输出信号及地址编号,3.系统轿厢内、外控制按钮的动作要求,本系统采用轿厢外召唤、轿厢内按钮控制方式的自动控制形式。电梯由安装在轿厢内的指令按钮进行操作