总体时间安排电器控制部分30学时其中授课22学时实1ppt课件

1、可编程序控制器可编程序控制器Programmble Controller简称简称PC或或PLC 是一种工业控制安装是一种工业控制安装 PLC是在电器控制技术和计算机技术的根底上开发出来的是在电器控制技术和计算机技术的根底上开发出来的，并逐渐开展成为，并逐渐开展成为 以微处置器以微处置器 为中心，将自动化技术、计为中心，将自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制安装算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制安装 设计思想：汲取继电器和计算机两者的优点 继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除缺点困难，对消费工艺变化的顺应性差，但简单易懂、价钱廉价； 计算机功能强

2、大、灵敏可编程、通用性好，但编程困难； 采用面向控制过程、面向问题的“自然言语进展编程，使不熟习计算机的人也能很快掌握运用。梯形图70年代初期： 仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller70年代中期： 微处置器技术运用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还添加了算术运算、数据传送和数据处置等功能 80年代以后：随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速开展，16位和32位微处置器运用于PLC中，使PLC得到迅速开展。PLC不仅控制功能加强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，本

3、钱降低，编程和缺点检测更加灵敏方便，而且具有通讯和联网、数据处置和图象显示等功能。近年来PLC开展迅速 PLC集三电电控、电仪、电传为一体、性能价钱比高、高可靠性的特点，已成为自动化工程的中心设备。 PLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制安装，其运用量高居首位。 PLC成为现代工业自动化的三大技术支柱PLC、机器人、CAD/CAM之一。n 就全世界自动化市场的过去、如今和可以预见的未来而言，PLC依然处于一种中心位置。在最近出如今美国、欧洲和国内有关讨论PLC开展的论文中，这个结论是众口一词的，虽然对PLC的未来开展有着许多不同的意见。 n 在全球经济不景气的时候，PLC的市场销售依然巩固

4、；PC控制有了引人注目的进展，但毕竟只能对高端的PLC产品构成竞争；小型、超小型PLC的开展势头令人刮目相看；PLC和PC控制在今后能够相互交融。 小型小型PLC，其小型机性能先进，构造紧凑，价钱廉，其小型机性能先进，构造紧凑，价钱廉价价n目前国内市场还有韩国、台湾等目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品产品的挑战。的挑战。n 中国PLC市场 2004年度 PLC品牌分布情况的缘由：产品覆盖范围。排在最前的三个品牌有最丰富的产品系列，而且没有偏重，用户很容易得到恰当的产品；其他品牌如Fuji，LG那么以小型和微型产品为主，GE和Schneider以中大型产品为主。虽然AB拥有出色的技术和全面的

5、产品系列，但是高价钱运用户却步。中国市场上的历史。Siemens，Mitsubishi和Omron都是在中国市场上传统的供应商，在很多领域占了先机，相对应的是GE，Schneider其实Modicon进入中国也比较早，但没有完好的销售和效力体系和LG这些后来者虽然市场快速增长，但距先行者仍有一定的差距。 行业分布。某些品牌会偏重于一些行业，如Schneider更加注重电力行业，Rockwell在冶金行业表现出众。 2004年度PLC市场研讨报告阐明： 作为目前国内控制市场上的主流控制器，PLC市场的国内参与者却需求为难地面对这样一个局面，即在高达31亿的PLC市场总需求中，国产PLC不到整个市

6、场份额1。 在按照I/O数量划分的市场总量中，小型PLC256点以下的市场宏大，占据市场总额的64，而国产PLC的市场奉献恰恰就在小型PLC的市场中。n GE Fanuc却没有丝毫犹疑，立刻接受了PAC的概念，而且在汉诺威展上公开宣布，其新的旗舰控制产品的称号为PACSystems。GE Fanuc运用了这个称号，表达了其产品综合了传统PLC和PC硬件的优点，具有通用编程环境。n 2003年11月Rockwell宣布，其为PAC技术的指点厂商，其产品Control Logix和Compact Logix PLC现实上就是PAC。他以为，随着不断的开展， PAC将采用大量的方法以处置数据，并具有

7、晋级性，而在多工程控制、集成商务系统分析和生命周期本钱管理等方面也能大踏步地前进。n 2004年n 能否制造商会将产品称号从PLC改到PAC，还有待察看。 目前，PLC在国内外已广泛运用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化文娱等各行各业，随着PLC性能价钱比的不断提高，其运用领域不断扩展。 从PLC运用类型看，大致可归纳为以下几个方面：开关量逻辑控制 运动控制 过程控制PID闭环控制 数据处置 通讯联网构成DCS、FCS系统 PLC的运用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下运用领域：中小型过程控制系统、远程维护效力系统、节能监视控制系统，以及与生活相关的

8、机器、与环境相关的机器，而且有急速的上升趋势。 值得留意的是，随着PLC、DCS相互浸透，二者的界限日趋模糊的时候，PLC从传统的运用于离散的制造业向运用到延续的流程工业扩展 n 例：三相异步电动机单向运转电器控制系统 输入设备输入设备 输出设备输出设备 n 三相异步电动机单向运转PLC控制系统控制方法上：控制方法上： 硬硬 ： 软软任务方式上：任务方式上： 并行任务方式并行任务方式 ： 串行任务方式串行任务方式控制速度上：控制速度上： 速度速度 慢慢 ： 快快 定时和计数控制上：定时和计数控制上： 精度精度 低低 ： 高高 可靠性和可维护性上：可靠性和可维护性上： 可靠性可靠性 低低 ： 高

9、高 PLC的根本组成与普通的微机系统类似：的根本组成与普通的微机系统类似： 是一种以微处置器为中心的、用于控制的特殊计算机是一种以微处置器为中心的、用于控制的特殊计算机 PLC的根本组成包括硬件与软件两部分的根本组成包括硬件与软件两部分 PLC的硬件：中央处置器的硬件：中央处置器CPU、存储器、输入接口、存储器、输入接口、 输出接口、通讯接口、电源等输出接口、通讯接口、电源等 PLC的软件：系统程序和用户程序的软件：系统程序和用户程序编程器编程器写入器电电 源源输入单元输入单元输出单元输出单元CPU通讯接口通讯接口扩展接口扩展接口存储器存储器 PLC中常采用的CPU有三类： 1) 通用微处置器

10、如Z80、8086、80286等 2) 单片微处置器如8031、8096等 3) 位片式微处置器(如AMD29W等) 小型PLC：大多采用8位通用微处置器和单片微处置器， 中型PLC：大多采用16位通用微处置器或单片微处置器 大型PLC：大多采用高速位片式微处置器32位 小型PLC为单CPU系统，中、大型PLC那么大多为双CPU或多CPU系统。对于双CPU系统，普通一个为字处置器，普通采用8位、16位或32位处置器；另一个为位处置器，采用由各厂家设计制造的公用芯片。CPU的作用：按系统程序赋予的功能，指挥的作用：按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊有条不紊地进展任务。归纳起来主要有以下五个

11、方面：地进展任务。归纳起来主要有以下五个方面：1接纳并存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据2诊断电源、PLC内部电路缺点和编程中的语法错误等3接纳并存储从输入单元接口得到现场输入形状或数据4逐条读取并执行存储器中的用户程序，并将运算结果存入 存储器中5根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，经过输出接 口实现控制、制表打印或数据通讯等功能存储器的作用： 在PLC中，存储器主要用于系统程序、用户程序、数据 存储器的类型： 可读/写操作的随机存储器RAM 只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM 用户程序: 用户程序是用户根据控制对象消费工艺及控制的要求而编制的运用程序。它是由PL

12、C控制对象的要求而定的， 为了便于读出、检查和修正，用户程序普通存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丧失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运转正常，不需求改动，可将其固化在EPROM中。 如今有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。n PLC的编程言语IEC61131-3中的5种PLC根本言语顺序功能图SFC：不仅仅是一种言语，更是一种组n 织控制程序的图形化方式。n 梯 形 图 L D ：以图形方式表达触点和线圈以及n 特殊指令块的梯级。指 令 表 I L ：类似汇编程序的基于文本的言语n 与其相对应的是LD。结 构 文 本 S T ：

13、类似Pascal的基于文本的言语n 功 能 块 图FBD：一种对应于线路图的图形言语。n FBD广泛地用于过程工业。 任务数据: 任务数据是PLC运转过程中经常变化、经常存取的一些数据。它们存放在RAM中，以顺应随机存取的要求。 在PLC的任务数据存储器中，设有存放输入/输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的形状都是由用户程序的初始设置和运转情况而确定的。根据需求，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的形状，这部分在掉电时可保管数据的存储区域称为坚持数据区。系统程序和任务数据与用户无直接联络 在PLC产品样本或运用手册中所列存储器的方式及容量是指用户程序存储器。

14、当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。输入/输出接口通常也称I / O 单元或I / O 模块，是PLC与工业消费现场之间的衔接通道。 PLC输入接口-可以检测被控对象的各种数据，用这些数据作为PLC对被控制对象进展控制的根据 PLC输出接口-将处置结果送给被控制对象，以实现控制目的 I / O 接口的作用： 电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处置的信号是规范电平信号。 光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰才干 通常还有形状指示，任务情况直观，便于维护 I / O 接口的类型： 开关量输入/输出接口 模拟

15、量输入/输出接口 模拟量输入/输出接口 模拟量输入接口A/D接口 分辨率8位、10位、12位等、量化误差、偏移误差、满刻度误差、线性度、精度等 许多PLC还有与热电阻或热电偶配套运用的A/D接口 模拟量输出接口D/A接口 分辨率8位、10位、12位等、精度、线性度、稳定时间等 输入/输出I/O点数： PLC的I / O点数是指PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数的总和。 I/O点数是选择PLC的重要根据之一 当I/O点数不够时，可经过PLC的I/O扩展接口对系统进展扩展PLC配有各种通讯接口与外部设备衔接配有各种通讯接口与外部设备衔接 与打印机衔接，可将过程信息、系统参数等输

16、出打印与打印机衔接，可将过程信息、系统参数等输出打印 与监视器衔接，可将控制过程图像显示出来与监视器衔接，可将控制过程图像显示出来 与与 P L C 衔接，组成多机系统或连成网络，实现更大规衔接，组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制模控制 与计算机衔接，组成多级分布式控制系统，控制与管与计算机衔接，组成多级分布式控制系统，控制与管理相结合理相结合 与人机界面触摸屏衔接与人机界面触摸屏衔接 与智能接口模块衔接。智能接口模块是一独立的计算与智能接口模块衔接。智能接口模块是一独立的计算机系统，它有本人的机系统，它有本人的CPU、系统程序、存储器以及与、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接

17、口系统总线相连的接口 ，PLC的智能接口模块种类很多，如：的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。模块等。 与编程器衔接与编程器衔接扩展接口是用于衔接护展单元的接口。 当PLC根本单元I/O点数不能满足要求时，可经过扩展接口衔接扩展单元以添加系统的I/O点数 PLC配有开关式稳压电源，以提供内部电路运用。 与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰才干强。因此，对于电网提供的电源稳定度要求不高，普通允许电源电压在其额定值15%的范围内动摇。 许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感

18、器供电。 电源的容量编程器的作用：是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部形状和参数，与PLC进展人机对话。它是开发、运用、维护PLC不可短少的设备。 简易编程器 公用编程器 编程器 智能编程器 通用编程系统：PC上配公用编程软件包写入器:是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。为了使调试好用户程序不易丧失，经常用EPROM写入器将PLC内RAM保管到EPROM中。 当PLC运转时，需求进展众多的操作而 PLC的CPU不能够同时去执行多个操作， 每一刻只能执行一个操作 。 处理的方法：采用分时操作原理 由于CPU的运算处置速度很快，所以从宏观上来看， PLC外部

19、出现的结果似乎是同时完成的。 这种分时操作的方法称为扫描任务方式 例如：用户程序的执行用户程序的扫描任务过程 扫描是从第一条程序开场，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行执行程序，直到程序终了。然后再从头开场扫描执行，并周而复始地反复进展。 整个过程包括内部处置、通讯效力、输入处置、程序执行、输出处置五个阶段 集中采样：集中采样： 在一个扫描周期中，对输入形状的采样只在输入在一个扫描周期中，对输入形状的采样只在输入处置阶段进展。当处置阶段进展。当PLC进入程序处置阶段后输入端将进入程序处置阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处置阶段才对输被封锁，直到下一个扫描周

20、期的输入处置阶段才对输入形状进展重新采样。入形状进展重新采样。集中输出：集中输出： 在用户程序中假设对输出结果多次赋值，那么最在用户程序中假设对输出结果多次赋值，那么最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处置阶段后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处置阶段才将输出形状从输出映象存放器中输出，对输出接口才将输出形状从输出映象存放器中输出，对输出接口进展刷新。在其它阶段里输出形状不断保管在输出映进展刷新。在其它阶段里输出形状不断保管在输出映象存放器中。象存放器中。 PLC输入输出呼应滞后：当输入输出呼应滞后：当PLC输入端输入信号发生变输入端输入信号发生变化到化到PLC输出端对该输入变化作出反

21、响，需求一段时间。对输出端对该输入变化作出反响，需求一段时间。对普通的工业控制，这种滞后是完全允许的。普通的工业控制，这种滞后是完全允许的。 留意：这种呼应滞后不仅是由于留意：这种呼应滞后不仅是由于PLC扫描任务方式呵斥，扫描任务方式呵斥，更主要是更主要是PLC输入接口滤波环节带来的输入延迟和输出接口输入接口滤波环节带来的输入延迟和输出接口中驱动器件动作时间带来输出延迟，还与程序设计有关。中驱动器件动作时间带来输出延迟，还与程序设计有关。 对于小型PLC: I/O点数较少、用户程序较短 普通采用集中采样、集中输出的任务方式 而对于大中型PLC: I/O点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高

22、系统呼应速度，采用定期采样、定期输出方式或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式 PLC普通可从其普通可从其I/O点数、构造方式点数、构造方式和功能三方面进展分类：和功能三方面进展分类： 根据PLC的I/O点数，PLC分为小型、中型和大型三类。1小型PLC I/O点数为256点以下的为小型PLC 其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC2中型PLC I/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC3大型PLC I/O点数为2048以上的为大型PLC 其中I/O点数超越8192点的为超大型PLC这个分类界限不是固定不变的，它随PLC的开展而变化。根据PLC的构造方式，可将

23、PLC分为整体式和模块式两类。 1整体式PLC 将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内， 具有构造紧凑、体积小、价钱低的特点。 整体式PLC由不同I/O点数的根本单元又称主机和扩展单元组成。根本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只需I/O和电源等，没有CPU。根本单元和扩展单元之间普通用扁平电缆衔接。整体式PLC普通还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。 小型PLC普通采用这种整体式构造。 2模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成假设干个单独的模块，如CPU模块、I/O

24、模块、电源模块有的含在CPU模块中以及各种功能模块。 模块式由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵敏，可根据需求选配不同模块组成一个系统，而且装配方便，便于扩展和维修。 大、中型PLC普通采用模块式构造。3叠装式PLC 还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。 叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进展联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵敏配置，还可做得体积小巧。 1低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等根本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比

25、较、通讯等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机系统 2中档PLC 具有低档PLC功能外，具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通讯联网等功能。有些还增设中断、PID控制等功能 3高档PLC 具有中档机功能外，添加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通讯联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。 PLC技术之所以高速开展，除了工业自动化的客观需求外，主要是由于它具有许多独特的优点。它较好地处理了工业领域中普遍关怀的可靠、平安、灵

26、敏、方便、经济等问题。 可靠性高、抗干扰才干强可靠性高、抗干扰才干强 编程简单、运用方便编程简单、运用方便 功能完善、通用性强功能完善、通用性强 设计安装简单、维护方便设计安装简单、维护方便 体积小、分量轻、能耗低体积小、分量轻、能耗低 目前，各种PLC都采用梯形图言语为第一编程言语，是，它是一种面向消费、面向用户的编程言语。梯形图与电器控制线路图类似，笼统、直观，不需求掌握计算机知识，很容易让宽广工程技术人员掌握。当消费流程需求改动时，可以现场改动程序，运用方便、灵敏。 同时，PLC编程器的操作和运用也很简单。这也是PLC获得普及和推行的主要缘由之一。 许多PLC还针对详细问题，设计了各种公

27、用编程指令及编程方法，进一步简化了编程。 现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处置、PID控制、通讯联网以等许多功能。 同时，由于PLC产品的系列化、模块化，有种类齐全的各种硬件安装供用户选用，可以组成满足各种要求的控制系统。 由于PLC用软件替代了传统电气控制系统的硬件，控制柜的设计、安装接线任务量大为减少。 PLC的用户程序大部分可在实验室进展模拟调试，缩短了运用设计和调试周期。 在维修方面，由于PLC的缺点率极低，维修任务量很小；而且PLC具很强的自诊断功能，假设出现缺点，可根据PLC上指示或编程器上提供的缺点信息，迅速查明缘由，维修极为方便。 PLC构造紧凑、体积小、能耗低，因此是实现机电一体化的理想控制设备 为了提高PLC的处置才干，要求PLC具有更好的呼应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能目的。 在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节