可编程序控制器应用第二章.ppt

返回 后一页 前一页 2 1可编程控制器概述 2 2可编程控制器基本结构 2 3可编程序控制器工作原理 2 4可编程控制器编程语言 返回 后一页 前一页 2 1可编程控制器概述2 1 1认识可编程控制器可编程控制器 ProgrammableController 是计算机家族中的一员 是为工业控制应用而设计制造的 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 ProgrammableLogicController 简称PLC 它主要用来代替继电器实现逻辑控制 随着技术的发展 这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围 因此 今天这种装置称作可编程控制器 简称PC 但是为了避免与个人计算机 PersonalComputer 的简称混淆 所以将可编程控制器简称PLC PLC英文全称ProgrammableLogicController 中文全称为可编程逻辑控制器 返回 后一页 前一页 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 用面向控制过程 面向用户的 自然语言 编程 适应工业环境 简单易懂 操作方便 可靠性高的新一代通用工业控制装置 国际电工委员会 IEC 对PLC的定义是 可编程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贮器 用来在其内部存贮执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作的指令 并通过数字的 模拟的输入和输出 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形成一个整体 易于扩充其功能的原则设计 返回 后一页 前一页 可编程控制器专为工业环境应用而设计制造的计算机 它具有丰富的输入 输出接口 并且具有较强的驱动能力 但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用 在实际应用时 其硬件需根据实际需要进行选用配置 其软件需根据控制要求进行设计编制 上世纪80年代至90年代中期 是PLC发展最快的时期 年增长率一直保持为30 40 在这时期 PLC在处理模拟量能力 数字运算能力 人机接口能力和网络能力得到大幅度提高 PLC逐渐进入过程控制领域 在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统 PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位 在可预见的将来 是无法取代的 返回 后一页 前一页 2 1 2PLC的发展历程继电器接触器控制系统 适用于工作模式固定 控制要求简单的场合 缺点是系统的布线不易更新 功能不易扩展 可靠性不高 现代社会生产方式的生产控制要求 小批量 多品种 低成本 高质量需要一种新的更先进的自动控制装置来取代传统的继电器控制系统 在60年代 汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的 返回 后一页 前一页 美国通用汽车公司在1968年公开招标 要求用新的控制装置取代继电器控制装置 并提出了十项招标指标 即 1 编程方便现场可修改程序 2 维修方便采用模块化结构 3 可靠性高于继电器控制装置 4 体积小于继电器控制装置 5 数据可直接送入管理计算机 6 成本可与继电器控制装置竞争 7 输入可以是交流115V 8 输出为交流115V2A以上能直接驱动电磁阀接触器等 9 在扩展时原系统只要很小变更 10 用户程序存储器容量至少能扩展到4K 返回 后一页 前一页 这就是著名的GM10条 1969年 美国数字设备公司 DEC 研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置 首次采用程序化的手段应用于电气控制 这就是第一代可编程序控制器 称ProgrammableController PC 在美国通用汽车自动装配线上试用 获得了成功 这种新型的工业控制装置以其简单易懂 操作方便 可靠性高 通用灵活 体积小 使用寿命长等一系列优点 很快地在美国其他工业领域推广应用 到1971年 已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业 返回 后一页 前一页 这一新型工业控制装置的出现 也受到了世界其他国家的高度重视 1971日本从美国引进了这项新技术 很快研制出了日本第一台PLC 1973年 西欧国家也研制出它们的第一台PLC 我国从1974年开始研制 于1977年开始工业应用 2 1 3可编程控制器控制系统与电器控制系统的区别PLC控制系统与电器控制系统相比 有许多相似之处 也有许多不同 不同之处主要在以下几个方面 1 从控制方法上看 电器控制系统控制逻辑采用硬件接线 利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑 其连线多且复杂 体积大 功耗大 系统构成后 想再改变或增加功能较为困难 另外 继电器的触点数量有限 所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制 返回 后一页 前一页 而PLC采用了计算机技术 其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中 要改变控制逻辑只需改变程序 因而很容易改变或增加系统功能 系统连线少 体积小 功耗小 而且PLC所谓 软继电器 实质上是存储器单元的状态 所以 软继电器 的触点数量是无限的 PLC系统的灵活性和可扩展性好 2 从工作方式上看 在继电器控制电路中 当电源接通时 电路中所有继电器都处于受制约状态 即该吸合的继电器都同时吸合 不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合 这种工作方式称为并行工作方式 而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行 所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中 受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序 这种工作方式称为串行工作方式 返回 后一页 前一页 3 从控制速度上看 继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制 工作频率低 机械触点还会出现抖动问题 而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的 速度快 程序指令执行时间在微秒级 且不会出现触点抖动问题 4 从定时和计数控制上看 电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制 时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响 定时精度不高 而PLC采用半导体集成电路作定时器 时钟脉冲由晶体振荡器产生 精度高 定时范围宽 用户可根据需要在程序中设定定时值 修改方便 不受环境的影响 且PLC具有计数功能 而电器控制系统一般不具备计数功能 返回 后一页 前一页 5 从可靠性和可维护性上看 由于电器控制系统使用了大量的机械触点 其存在机械磨损 电弧烧伤等 寿命短 系统的连线多 所以可靠性和可维护性较差 而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成 其寿命长 可靠性高 PLC还具有自诊断功能 能查出自身的故障 随时显示给操作人员 并能动态地监视控制程序的执行情况 为现场调试和维护提供了方便 返回 后一页 前一页 2 1 4可编程控制器的特点1 编程方法简单易学梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言 其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似 梯形图语言形象直观 易学易懂 熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言 并用来编制用户程序 2 功能强 性能价格比高一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件 有很强的功能 可以实现非常复杂的控制功能 与相同功能的继电器系统相比 具有很高的性能价格比 可编程序控制器可以通过通信联网 实现分散控制 集中管理 返回 后一页 前一页 3 硬件配套齐全 用户使用方便 适应性强可编程序控制器产品已经标准化 系列化 模块化 配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用 用户能灵活方便地进行系统配置 组成不同功能 不同规模的系统 可编程序控制器的安装接线也很方便 一般用接线端子连接外部接线 可编程序控制器有较强的带负载能力 可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器 4 可靠性高 抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器 时间继电器 由于触点接触不良 容易出现故障 可编程序控制器用软件代替大量的中间继电器和时间继电器 仅剩下与输入和输出有关的少量硬件 接线可减少到继电器控制系统的1 10 1 100 因触点接触不良造成的故障大为减少 返回 后一页 前一页 5 系统的设计 安装 调试工作量少可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器 时间继电器 计数器等器件 使控制柜的设计 安装 接线工作量大大减少 可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法 这种编程方法很有规律 很容易掌握 对于复杂的控制系统 梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多 可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟调试 输入信号用小开关来模拟 通过可编程序控制器上的发光二极管可观察输出信号的状态 完成了系统的安装和接线后 在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决 系统的调试时间比继电器系统少得多 返回 后一页 前一页 6 维修工作量小 维修方便可编程序控制器的故障率很低 且有完善的自诊断和显示功能 可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时 可以根据可编程序控制器上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因 用更换模块的方法可以迅速地排除故障 7 体积小 能耗低对于复杂的控制系统 使用可编程序控制器后 可以减少大量的中间继电器和时间继电器 小型可编程序控制器的体积仅相当于几个继电器的大小 因此可将开关柜的体积缩小到原来的1 2 1 10 可编程序控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多 故可以省下大量的配线和附件 减少大量的安装接线工时 加上开关柜体积的缩小 可以节省大量的费用 返回 后一页 前一页 2 1 5可编程序控制器的分类1 小型PLC小型PLC的I O点数一般在128点以下 其特点是体积小 结构紧凑 整个硬件融为一体 除了开关量I O以外 还可以连接模拟量I O以及其他各种特殊功能模块 它能执行包括逻辑运算 计时 计数 算术运算 数据处理和传送 通讯联网以及各种应用指令 2 中型PLC中型PLC采用模块化结构 其I O点数一般在256 1024点之间 I O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外 还能采用直接处理方式 即在扫描用户程序的过程中 直接读输入 刷新输出 它能联接各种特殊功能模块 通讯联网功能更强 指令系统更丰富 内存容量更大 扫描速度更快 返回 后一页 前一页 3 大型PLC一般I O点数在1024点以上的称为大型PLC 大型PLC的软 硬件功能极强 具有极强的自诊断功能 通讯联网功能强 有各种通讯联网的模块 可以构成三级通讯网 实现工厂生产管理自动化 大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统 使机器的可靠性更高 返回 后一页 前一页 2 1 6可编程序控制器的应用领域随着PLC的性能价格比的不断提高 微处理器的芯片及有关的元件价格大大降低 PLC的成本下降 PLC的功能大大增强 因而PLC的应用日益广泛 目前 PLC在国内外已广泛应用于钢铁 采矿 水泥 石油 化工 电力 机械制造 汽车 装卸 造纸 纺织 环保等各行各业 其应用范围大致可归纳为以下几个方面 1 开关量逻辑控制单台设备和自动化生产线 如机床控制 冲压机械 铸造机械 运输 包装机械的控制 电梯的控制 化工系统的控制 冶金系统轧机 连铸机 飞剪的控制 各种生产线的控制 返回 后一页 前一页 2 运动控制专用的运动控制模块对直线运动 圆周运动的位置 速度 加速度进行控制3 闭环过程控制对温度 压力 流量等连续变化的模似量的闭环控制 通过模似量模块实现模数间转换并对模似量实行闭环比例 积分 微分控制4 数据处理可编程序控制器具有数学运算 数据传送 转换 排序和查表 位操作功能可完成数据采集分析和处理 5 通信联网PLC的通讯包括PLC与PLC之间 PLC与上位计算机之间和它的智能设备之间的通讯 如变频器的通信 PLC和计算机之间具有RS 232接口 用双绞线 返回 后一页 前一页 同轴电缆将它们连成网络 以实现信息的交换 还可以构成 集中管理 分散控制 的分布控制系统 I O模块按功能各自放置在生产现场分散控制 然后利用网络联结构成集中管理信息的分布式网络系统 返回 后一页 前一页 2 2可编程序控制器基本结构PLC专为工业场合设计 采用了典型的计算机结构 主要是由CPU模块 编程器 电源 存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成 图2 1为一典型PLC结构简图 图2 1可编程控制器结构简图 返回 后一页 前一页 2 2 1CPU模块的构成CPU模块是PLC的核心 起神经中枢的作用 每套PLC至少有一个CPU模块 CPU模块主要由运算器 控制器 寄存器及实现它们之间联系的数据 控制及状态总线构成 CPU单元还包括外围芯片 总线接口及有关电路 内存主要用于存储程序及数据 是PLC不可缺少的组成单元 返回 后一页 前一页 CPU的控制器控制CPU工作 由它读取指令 解释指令及执行指令 但工作节奏由震荡信号控制 运算器用于进行数字或逻辑运算 在控制器指挥下工作 寄存器参与运算 并存储运算的中间结果 它也是在控制器指挥下工作 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数 它们决定着PLC的工作速度 I O数量及软件容量等 因此限制着控制规模 1 中央处理单元 CPU 是PLC的控制中枢 它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据 检查电源 存储器 I O以及警戒定时器的状态 并能诊断用户程序中的语法错误 返回 后一页 前一页 当PLC投入运行时 首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据 并分别存入I O映象区 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序 经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I O映象区或数据寄存器内 等所有的用户程序执行完毕之后 最后将I O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置 如此循环运行 直到停止运行 为了进一步提高PLC的可靠性 近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统 或采用三CPU的表决式系统 这样 即使某个CPU出现故障 整个系统仍能正常运行 返回 后一页 前一页 2 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器 3 PLC常用的存储器类型 1 RAM RandomAssessMemory 这是一种读 写存储器 随机存储器 其存取速度最快 由锂电池支持 2 EPROM ErasableProgrammableReadOnlyMemory 这是一种可擦除的只读存储器 在断电情况下 存储器内的所有内容保持不变 在紫外线连续照射下可擦除存储器内容 3 EEPROM ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory 这是一种电可擦除的只读存储器 使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改 返回 后一页 前一页 4 PLC存储空间的分配虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同 但是根据PLC的工作原理 其存储空间一般包括以下三个区域 1 系统程序存储区 2 系统RAM存储区 包括I O映象区和系统软设备等 3 用户程序存储区在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序 包括监控程序 管理程序 命令解释程序 功能子程序 系统诊断子程序等 由制造厂商设计将其固化在EPROM中 用户不能直接存取 它和硬件一起决定了该PLC的性能 返回 后一页 前一页 5 系统RAM存储区系统RAM存储区包括I O映象区以及各类软设备 如 逻辑线圈 数据寄存器 定时器 计数器 变址寄存器 累加器等存储器 1 I O映象区 由于PLC投入运行后 只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据 在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设 因此 它需要一定数量的存储单元 RAM 以存放I O的状态和数据 这些单元称作I O映象区 一个开关量I O占用存储单元中的一个位 bit 一个模拟量I O占用存储单元中的一个字 16个bit 因此整个I O映象区可看作两个部分组成 开关量I O映象区 模拟量I O映象区 返回 后一页 前一页 2 系统软设备存储区 除了I O映象区以外 系统RAM存储区还包括PLC内部各类软设备 逻辑线圈 定时器 计数器 数据寄存器和累加器等 的存储区 该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域 前者在PLC断电时 由内部的锂电池供电 数据不会遗失 后者当PLC断电时 数据被清零 1 逻辑线圈与开关量I O一样 每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位 但不能直接驱动外设 只供用户在编程中使用 其作用类似于电器控制线路中的继电器 另外 不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈 具有不同的功能 返回 后一页 前一页 2 数据寄存器与模拟量I O一样 每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字 16bits 另外 PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器 具有不同的功能 3 定时器4 计数器用户程序存储区 用户程序存储区存放用户编制的用户程序 不同类型的PLC 其存储容量各不相同 用户程序由用户设计 使PLC能完成用户要求的特定功能 返回 后一页 前一页 2 2 2I O模块PLC与电气回路的接口 是通过输入输出部分 I O 完成的 I O模块集成了PLC的I O电路 其输入暂存器反映输入信号状态 输出点反映输出锁存器状态 输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统 输出模块相反 I O分为开关量输入 开关量输出 模拟量输入 模拟量输出等模块 开关量是指只有开和关 或1和0 两种状态的信号 模拟量是指连续变化的量 常用的I O分类如下 开关量 按电压水平分 有220VAC 110VAC 24VDC 按隔离方式分 有继电器隔离和晶体管隔离 返回 后一页 前一页 图2 2直流输入电路图图2 3交流输入电路图 1 PLC输入电路的形式 返回 后一页 前一页 2 PLC输出电路形式PLC的输出电路形式一般分为 继电器输出 晶体管输出和晶闸管输出三种 弄清这三种输出形式的区别 对于PLC的硬件设计工作非常有必要 下面简要介绍一下这三种输出电路形式的区别和注意事项 各公司的PLC输出电路形式也大同小异 1 继电器输出电路这是PLC输出电路常见的一种形式 其电路形式如下图所示 该种输出电路形式外接电源既可以是直流 也可以是交流 返回 后一页 前一页 图2 4晶体管型输出模块图2 5双向晶闸管型输出模块 图2 6继电器型输出模块 返回 后一页 前一页 PLC继电器输出电路形式允许负载一般是AC250V 50V以下 负载电流可达2A 容量可达80 100VA 电压 电流 因此 PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载 一般通过一个小负载来驱动大负载 如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器 再由中间继电器触点驱动大负载 如接触器线圈等 PLC继电器输出电路的形式继电器触点的使用寿命也有限制 一般数十万次左右 根据负载而定 如连接感性负载时的寿命要小于阻性负载 此外 继电器输出的响应时间也比较慢 10ms 左右 因此 在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出形式 可以根据场合使用下面介绍的两种输出形式 返回 后一页 前一页 当连接感性负载时 为了延长继电器触点的使用寿命 对于外接直流电源时的情况 通常应在负载两端加过电压抑制二极管 如上图中并在外接继电器线圈上的二极管 对于交流负载 应在负载两端加RC抑制器 2 晶体管输出电路晶体管输出电路形式相比于继电器输出响应快 一般在0 2ms以下 适用于要求快速响应的场合 由于晶体管是无机械触点 因此比继电器输出电路形式的寿命长 晶体管输出型电路的外接电源只能是直流电源 这是其应用局限的一方面 另外 晶体管输出驱动能力要小于继电器输出 允许负载电压一般为DC5V 30V 返回 后一页 前一页 允许负载电流为0 2A 0 5A 这两点的使用晶体管输出电路形式时要注意 晶体管输出电路的形式主要有两种 NPN和PNP型集电极开路输出 由以上两图可看出这两种晶体管输出电路形式的区别 NPN型集电极开路输出形式的公共端COM只能接外接电源的负极 而PNP型的COM端只能接外接电源的正极 和继电器输出形式电路一样 在驱动感性负载时也要在负载两端反向并联二极管 二极管的阴极接电源的正极 防止过电压 保护PLC的输出电路 3 双向晶闸管输出电路双向晶闸管输出电路只能驱动交流负载 响应速度也比继电器输出电路形式要快 寿命要长 返回 后一页 前一页 双向晶闸管输出的驱动能力要比继电器输出的要小 允许负载电压一般为AC85 242V 单点输出电流为0 2A 0 5A 当多点共用公共端时 每点的输出电流应减小 如单点驱动能力为0 3A的双向晶闸管输出 在4点共用公共端时 最大允许输出为0 8A 4点 注意 为了保护晶闸管 通常在PLC内部电路晶闸管的两端并接RC阻容吸收元件 一般为0 015uF 22 左右 和压敏电阻 因此在晶闸管关断时 PLC的输出仍然有1 2mA的开路漏电流 这就可能导致一些小型继电器在PLC输出OFF时无法关断的情况 返回 后一页 前一页 图2 7场效应管输出电路模拟量 按信号类型分 有电流型 4 20mA 0 20mA 电压型 0 10V 0 5V 10 10V 等 按精度分 有12bit 14bit 16bit等 除了上述通用I O外 还有特殊I O模块 如热电阻 热电偶 脉冲等模块 按I O点数确定模块规格及数量 I O模块可多可少 但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力 即受最大的底板或机架槽数限制 返回 后一页 前一页 2 2 3电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源 同时 有的还为输入电路提供24V的工作电源 电源输入类型有 交流电源 220VAC或110VAC 直流电源 常用的为24VDC 2 2 4底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架 其作用是 电气上 实现各模块间的联系 使CPU能访问底板上的所有模块 机械上 实现各模块间的连接 使各模块构成一个整体 2 2 5PLC系统的其它设备1 编程设备 编程器是PLC开发应用 监测运行 检查维护不可缺少的器件 用于编程 对系统作一些设定 监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况 返回 后一页 前一页 但它不直接参与现场控制运行 PLC一般有手持型编程器 目前一般由计算机 运行编程软件 充当编程器 2 人机界面 最简单的人机界面是指示灯和按钮 目前液晶屏 或触摸屏 式的一体式操作员终端应用越来越广泛 由计算机 运行组态软件 充当人机界面非常普及 3 输入输出设备 用于永久性地存储用户数据 如EPROM EEPROM写入器 条码阅读器 输入模拟量的电位器 打印机等 返回 后一页 前一页 2 3编程序控制器工作原理2 3 1循环扫描PLC采用循环扫描工作方式 这个工作过程一般包括五个阶段 内部处理 与编程器等的通信处理 输入扫描 用户程序执行 输出处理 其工作过程如图2 8所示 图2 8工作原理图 返回 后一页 前一页 PLC执行的可编程序控制器的输入处理 执行用户程序和输出处理过程等五个阶段 称为一个扫描周期 PLC完成一个周期后 又重新执行上述过程 扫描周而复始地进行 1 输入采样阶段在输入采样阶段 PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据 梯形图中某一输入位的线圈 通电 时 对应的输入映像寄存器为1状态 并将它们存入I O映象区中的相应得单元内 输入采样结束后 转入用户程序执行和输出刷新阶段 在这两个阶段中 即使输入状态和数据发生变化 I O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变 因此 如果输入是脉冲信号 则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期 才能保证在任何情况下 该输入均能被读入 返回 后一页 前一页 2 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段 PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 梯形图 在扫描每一条梯形图时 又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路 并按先左后右 先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算 然后根据逻辑运算的结果 刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态 或者刷新该输出线圈在I O映象区中对应位的状态 或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令 在用户程序执行过程中 只有输入点在I O映象区内的状态和数据不会发生变化 而其他输出点和软设备在I O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化 而且排在上面的梯形图 其程序执行 返回 后一页 前一页 结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用 相反 排在下面的梯形图 其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用 3 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后 PLC就进入输出刷新阶段 对应的输出映像寄存器中存放的二进制数为 1 信号经输出模块隔离和功率放大后 继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电 其常开触点闭合 使外部负载通电工作 若梯形图中输出点对应的输出映像寄存器中存放的二进制数为 0 对应的硬件继电器的线圈 断电 其常开触点断开 返回 后一页 前一页 在此期间 CPU按照I O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路 再经输出电路驱动相应的外设 这时 才是PLC的真正输出 2 3 2PLC工作过程举例图2 10中的可编程序控制器控制系统与图2 9中的继电器控制电路的功能相同 起动按钮SB1和停止按钮SB2的常开触点分别接在编号为0 1和0 2的输人端 接触器KM的线圈接在编号为0 0的输出端 如果热继电器FR动作其常闭触点断开后需手动复位 可将FR的常闭触点与接触器KM的线圈串联 这样可以少用一个可编程序控制器的输入点 返回 后一页 前一页 图2 9电机控制原理图 图2 10程序执行原理图 返回 后一页 前一页 2 3 3输入 输出滞后时间又称系统响应时间 是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔 它由输入电路滤波时间 输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成 输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声 消除因外接输入触点动作时产生的抖动引起的不良影响 滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短 输出模块的滞后时间与模块的类型有关 继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右 双向晶闸管型输出电路在负载接通时的滞后时间约为1ms 负载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms 晶体管型输出电路的滞后时间小于1ms 返回 后一页 前一页 由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达两个多扫描周期 可编程序控制器总的响应延迟时间一般只有几十毫秒 对于一般的系统是无关紧要的 要求输入和输出信号之间的滞后时间尽量短的系统 可以选用扫描速度快的可编程序控制器或采取其他措施 返回 后一页 前一页 2 4可编程序控制器编程编程语言2 4 1可编程控制器程序设计语言简介可编程控制器程序设计语言有 梯形图 布尔助记符 功能表图 功能模块图及结构化语句描述等 梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言 它通常由一系列指令组成 用这些指令可以完成大多数简单的控制功能 例如 代替继电器 计数器 定时器完成顺序控制和逻辑控制等 通过扩展或增强指令集 它们也能执行其它的基本操作 返回 后一页 前一页 功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言 它可根据需要去执行更有效的操作 例如 模拟量的控制 数据的操纵 报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能 功能模块图语言采用功能模块图的形式 通过软连接的方式完成所要求的控制功能 它不仅在可编程序控制器中得到了广泛的应用 在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用 根据可编程控制器应用范围 程序设计语言可以组合使用 返回 后一页 前一页 常用的程序设计语言是 1 梯形图 2 布尔助记符 语句表 3 功能表图 4 功能模块图 5 结构化语句描述程序设计语言 6 梯形图与结构化语句描述 7 布尔助记符与功能表图 8 布尔助记符与结构化语句描述 返回 后一页 前一页 2 4 2梯形图 LadderDiagram 采用梯形图的形式描述 采用因果关系来描述事件发生的条件和结果 每个梯级是一个因果关系 在梯级中 描述事件发生的条件表示在左面 事件发生的结果表示在后面 是最常用的一种程序设计语言 它来源于继电器逻辑控制系统的描述 在工业过程控制领域 得到了广泛的应用 返回 后一页 前一页 梯形图特点 1 与电气操作原理图相对应 具有直观性和对应性 2 与原有继电器逻辑控制技术相一致 对电气技术人员来说 易于掌握和学习 3 与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是 梯形图中的能流 PowerFlow 不是实际意义的电流 内部的继电器也不是实际存在的继电器 因此 应用时 需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待 4 与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系 便于相互的转换和程序的检查 返回 后一页 前一页 2 4 3布尔助记符 BooleanMnemonic 程序设计语言用布尔助记符来描述程序 与计算机中的汇编语言非常相似 采用助记符来表示操作功能 特点 1 采用助记符来表示操作功能 具有容易记忆 便于掌握的特点 2 在编程器的键盘上采用助记符表示 具有便于操作的特点 可在无计算机的场合进行编程设计 3 与梯形图有一一对应关系 其特点与梯形图语言基本类同