机电一体化系统设计--第五章 工业控制计算机及其接口技术（53可编程控制器）ppt课件

1、 可编程序控制器问世于1969年。是美国汽车制造工业猛烈竞争的结果。更新汽车型号必然要求加工消费线改动。正是从汽车制造业开场了对传统继电器控制的挑战。1968年美国General Motors公司，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，并提出10项招标目的。这就是著名的GM 10条。第三节第三节 可编程控制器可编程控制器一、可编程控制器的产生n编程简单，可在现场修正程序；编程简单，可在现场修正程序；n可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；n体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；n维护方便，最好是插件式；维护方便，最好是插件式；n可将数据直接送入管理计算机；可将数据直

2、接送入管理计算机；n在本钱上可与继电器控制柜竞争；在本钱上可与继电器控制柜竞争；n输入可以是交流输入可以是交流115V；n输出为交流输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等；以上，能直接驱动电磁阀等；n在扩展时，原系统只需很小变卦；在扩展时，原系统只需很小变卦；n用户程序存贮器容量至少能扩展到用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。GM10条是可编程序控制器出现的直接缘由：n可编程控制器的定义n 1969年，美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器，并胜利地运用在GM公司的消费线上。这一时期它主要用于顺序控制，只能进展逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(Progr

3、ammable Logic Controller)。n 70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛开展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及消费过程控制领域，真正成为一种电子计算机工业控制安装，故称为可编程控制器，简称PC(Programmable Controller)。但由于PC容易和个人计算机 (Personal Computer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。 1985年1月国际电工委员会的定义： “可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下运用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在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

4、的指令，并经过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或消费过程。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联成一个整体，易于扩展的原那么设计。三、三、PLC与通用微处置机的区别与通用微处置机的区别扫描任务机制是PLC与通用微处置机的根本区别。 在实际上，微机可以编程，构成PLC的多数功能，然而通用微机不是专门为工业环境运用设计的； 微机与外部世界衔接时需求专门的接口电路板，而PLC带有各种IO模块可供直接利用，且输入输出线可多至数百条； PLC具有多种诊断才干，模块式构造，易于维修； PLC可采用梯形图编程，编程言语直观简单，容易掌握；虽然许多PLC可以接纳模拟信号和进展简单

5、的算术运算，但是，当数学运算复杂时，PLC是无法与通用微机相竞争。四、四、 可编程控制器的组成可编程控制器的组成I I/ /O O扩扩展展单单元元I I/ /O O扩扩展展接接口口 中中央央处处理理单单元元 ( (C CP PU U) )输输入入接接口口输输出出接接口口限限位位开开关关手手动动开开关关编编码码器器数数字字开开关关电电源源外外部部设设备备接接口口存存储储器器系系统统程程序序用用户户程程序序数数据据编编程程器器上上位位计计算算机机图图形形监监控控系系统统打打印印机机E EP PR RO OM M写写入入器器盒盒式式磁磁带带机机条条码码判判读读机机电电源源电电磁磁阀阀继继电电器器指指

6、示示灯灯蜂蜂鸣鸣器器1、CPU的作用的作用诊断诊断PLC电源、内部电路的任务形状电源、内部电路的任务形状及编制程序中的语法错误。及编制程序中的语法错误。采集现场的形状或数据，并送人采集现场的形状或数据，并送人PLC的存放器中。的存放器中。逐条读取指令，完成各种运算和操作。逐条读取指令，完成各种运算和操作。 将处置结果送至输出端。将处置结果送至输出端。 呼应各种外部设备的任务恳求。呼应各种外部设备的任务恳求。 存储器 系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。用户存储器：包括用户程序存储区及任务数据存储区。这

7、类存储器普通由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。留意： PLC产品手册中给出的“存储器类型和“程序容量是针对用户程序存储器而言的。输入输出接口电路输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处置的数字信号。 PLC的输入接口电路直流输入型 输出接口电路：采用光电耦合电路，将输出接口电路：采用光电耦合电路，将CPU处置过的信号转换成现场需求的强电处置过的信号转换成现场需求的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型：设备的通断电。有三种类型： 内内部部电

8、电路路L LE ED DL L: :负负载载C CO OM ML LL L输输出出端端子子继电器输出型 继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。内内部部电电路路L LE ED D输输出出端端子子L L: :负负载载C CO OM ML LL Lb 晶闸管输出型L L: :负负 载载输输 出出 端端 子子L LE ED D内内部部电电路路C CO OM ML LL Lc 晶体管输出型NPN集电极开路输输 出出 端端 子子L LE ED D内内部部电电路路C CO OM

9、ML L: :负负 载载L LL Ld 晶体管输出型PNP集电极开路 晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。开开关频率较高的直流电源负载。 晶闸管输出型：为无触点输出方晶闸管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载。高的交流电源负载。n电源电源 n PLC PLC的电源是指将外部输入的交的电源是指将外部输入的交流电处置后转换成满足流电处置后转换成满足PLCPLC的的CPUCPU、存储器、输人输出接口等内部电路存储器、输人输出接口等内部电路任务需求的直流电源电路或

10、电源模任务需求的直流电源电路或电源模块。许多块。许多PLCPLC的直流电源采用直流开的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路运用，而且还可的电压供内部电路运用，而且还可为输入设备提供规范电源。为输入设备提供规范电源。n n手持编程器手持编程器 n 手持编程器采用助记符手持编程器采用助记符言语编程，具有编辑、检索、修言语编程，具有编辑、检索、修正程序、进展系统设置、内存监正程序、进展系统设置、内存监控等功能。可一机多用，具有运控等功能。可一机多用，具有运用方便、价钱低廉的特点。用方便、价钱低廉的特点。n缺陷：不够直观缺陷：不够直观n 可经过

11、可经过PLCPLC的的RS232RS232外设外设通讯口通讯口( (或或RS422RS422口配以适配器口配以适配器) )与与计算机联机，利用公用工具软件计算机联机，利用公用工具软件NPSTNPSTGRGR、FPSOFTFPSOFT、FPWINFPWINGRGR对对PLCPLC进展编程和监控。利用计算进展编程和监控。利用计算机进展编程和监控比手持编程工机进展编程和监控比手持编程工具更加直观和方便。具更加直观和方便。n输入输出输入输出I I0 0扩展接口扩展接口 n 假设主机单元的假设主机单元的I IO O点数点数不能满足需求时，可经过此接口不能满足需求时，可经过此接口用扁平电缆线将用扁平电缆线

12、将I IO O扩展单元与扩展单元与主机相连，以添加主机相连，以添加I IO O点数。点数。PLCPLC的最大扩展才干主要受的最大扩展才干主要受CPUCPU寻寻址才干和主机驱动才干的限制。址才干和主机驱动才干的限制。 五、可编程控制器的任务原理 微机：等待命令的任务方式 PLC：循环扫描的任务方式 CPU从第一条指令开场按指令步序号作周期性的循环扫描，假设无跳转指令,那么从第一条指令开场逐条顺序执行用户程序，直至遇到终了符后又前往第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。六、PLC消费厂家及代表产品n日本立石日本立石OMRON，欧姆龙公司，欧姆龙公司 C系列系列n日本三菱公司日本

13、三菱公司 F、FX、A系列系列n德国西门子德国西门子SIEMENS公司公司 S5、S7、TI系列系列n法国法国TE公司公司 TSX7系列系列n美国通用电气美国通用电气GENERAL ELECTRIC公司，简称公司，简称GE公司公司 GE、SR系列系列n美国艾伦美国艾伦布拉德利布拉德利ALLENBRADLEY)公司，简称公司，简称AB公司公司 SLC、 PLC系列系列 三菱系列可编程控制器特点：三菱系列可编程控制器特点： 指令速度快，系统配置灵敏，功能强大。具有丰富的扩展模块及特殊功能模块，指令速度快，系统配置灵敏，功能强大。具有丰富的扩展模块及特殊功能模块， 可实现可实现PLC于上位机之间完善

14、的网络通讯，具有网络控制功能。于上位机之间完善的网络通讯，具有网络控制功能。n一、型号的表示法一、型号的表示法n例如例如 F 20 M R E n表示输入表示输入/输出总点数输出总点数nM 表示本单元类型：表示本单元类型：M为根本单元、为根本单元、E为扩展为扩展单元单元nR 表示输出类型：表示输出类型：nR为继电器、为继电器、T为晶体管、为晶体管、S为晶闸管为晶闸管nE 表示电源电压种类：表示电源电压种类：nV为为100/110V交流、交流、E为为220/240V交流、交流、D为为24V直流直流n为顺应不同负载，输出方式有：为顺应不同负载，输出方式有：n晶体管输出方式：用于直流负载晶体管输出方

15、式：用于直流负载n晶闸管输出方式：交流负载晶闸管输出方式：交流负载n继电器输出方式：交流或直流负载。继电器输出方式：交流或直流负载。七、七、PLC控制系统设计控制系统设计 ：1. PLC控制系统的设计原那么有：控制系统的设计原那么有：1最大限制的满足消费过程的控制要求；最大限制的满足消费过程的控制要求；2在满足控制要求的前提下，尽量使控制系在满足控制要求的前提下，尽量使控制系统简单、经济；统简单、经济；3保证控制系统平安可靠；保证控制系统平安可靠；4在选择在选择PLC容量时，应思索到消费的开展容量时，应思索到消费的开展和工艺改良，必需留有余地。和工艺改良，必需留有余地。2. PLC控制系统的设

16、计步骤：控制系统的设计步骤：1熟习控制对象的工艺条件确定熟习控制对象的工艺条件确定输入输出设备及输入输出设备及Io点数点数2选择适宜的选择适宜的PLC类型类型 3画输入输出接线图画输入输出接线图 4PLC的编程的编程 八、PLC控制系统设计举例工件搬运安装表示图 搬运工件机械手搬运工件机械手PLC控制控制 ，动作要求如下：，动作要求如下： 对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制和物料能否存在的判别。它的义务是将传送带和物料能否存在的判别。它的义务是将传送带A上上的工件搬运到传送带的工件搬运到传送带B上。机械手的左工位、右工上。机械手的左工位、右工位

17、、伸出、缩回、上升、下降都用双线圈三位电磁位、伸出、缩回、上升、下降都用双线圈三位电磁阀气动缸完成，机械手的放开用单螺线管的电磁阀。阀气动缸完成，机械手的放开用单螺线管的电磁阀。设备上装有上、下、左、右、伸、缩、松开设备上装有上、下、左、右、伸、缩、松开7个传个传感器，控制对应工步的终了。传输带上设有一个光感器，控制对应工步的终了。传输带上设有一个光电开关，监视工件能否到位。电开关，监视工件能否到位。设计步骤设计步骤:1确定所需的用户输入输出设备及确定所需的用户输入输出设备及IO点点数数(1)设备的输入信号设备的输入信号操作方式转换开关：手动、单步、单周期、延操作方式转换开关：手动、单步、单周期、延续；续；手动时运动选择开关：上下、左右、夹手动时运动选择开关：上下、左右、夹松；松；位置检测元件：机械手的上、下、左、右的限位置检测元件：机械手的上、下、左、右的限位行程开关位行程开关有无工件检测元件：右任务台有无工件用光电有无工件检测元件：右任务台有无工件用光电开关检测。开关检测。(2)设备的输出信号设备的输出信号气缸运动电磁阀：上升、下降、右移、左移、气缸运动电磁阀：上升、下降、右移、左移、夹紧；夹紧；指示灯：机械手处于原点指示灯。指示灯：机械手处于原点指示