可编程逻辑控制器简介

第1章可编程逻辑控制器简介1.1目的及目标1.2当今的PLC行业1.3继电器梯形图1.4系统和组件1.5PLC类型1.6PLC梯形逻辑图编程1.7电气和PLC安全性1.8PLC制造商的网站1.1目的及目标目的介绍PLC技术及用在自动化中的工控设备阐述在自动化中PLC如何适应一般控制需求目标写出PLC定义PLC梯形逻辑与继电器梯形图的异同PLC系统组成与功能PLC与个人计算机的区别定义现有PLC三种类型画出PLC典型应用的硬件接线图创建一个简单的梯形逻辑程序PLC系统工作时的电气安全问题1.2当今的PLC行业1969年，美国研制出世界第一台PDP-1420世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段20世纪80年代初，可编程控制器已步入成熟阶段20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期随着计算机网络的发展，PLC作为自动化控制网络的重要组成部分，作用在工业及工业以外的领域1.2.1PLC定义PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，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该按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。(IEC定义)

Allen-BradleyLogix系统PLC的编程语言IEC61131-3定义的5种标准语言梯形图（LD）功能块图（FBD）结构化文本（ST）指令表（IL）顺序功能图（SFC）不同国家偏好的PLC语言不同1.2.2PC与PLCPC指个人计算机PLC是可编程逻辑控制器PC与PLC具有相似的系统结构PC具有较多的应用领域PLC只用于自动控制1.3继电器梯形图1.3.1电磁继电器

继电器结构图常用低压开关1.

闸刀开关闸刀开关一般不宜在负载下切断电源，常用作电源的隔离开关，以便对负载端的设备进行检修。螺旋式管式符号2.熔断器一种短路保护电器，串接在被保护的电路中。低压断路器由操作机构、触点、保护装置、灭弧系统等组成。下图是其原理示意图及图形符号。3.低压断路器有关继电器电路符号说明教材电气符号控制符号国标电气符号C线圈常开触头动合触头常闭触头动断触头1.3.2继电器控制系统控制条件当阀门打开时，允许水泵运行无论水泵运行与否，阀门均可打开蓄水罐阀门水泵阀门线圈水泵电机继电器AA2A1S2S1VM+V阀门控制开关水泵电机控制开关电气原理图控制图水泵电机M1M2L1L2主电路CMS1S2A1阀门线圈控制继电器电机接触器L1L2A21.4PLC系统和组件分布式FlexLogix

DriveLogix内置模块化CompactLogixControlLogixSoftLogixNetLinx

通讯架构ViewAnyWareHMI设备RSLogix5000通信接口中央处理器微处理器电

源输入电路输出电路系统程序存储器用户程序存储器输入接点

输出接点

COM

+-

按钮

触点

行程开关

…M+-继电器线圈指示灯执行电机外部电源KM…整体式PLC组成框图编程/通信设备外部设备I/O模块CPU模块微处理器存贮器通信模块电源模块远程机架本地机架处理器通信模块电源模块I/O模块I/O模块模块式PLC组成框图1.4.1背板1.4.2处理器和电源机架中的背板为插在其(槽)上的各模块提供电源和数据接口。SLC500系列PLC机架有4、7、10、13槽模型，ControlLogix机架有4、7、10、13、17槽PLC的处理器是中央处理单元（CPU），用于处理所有的逻辑运算并执行所有的数学运算。ControlLogix处理器可以再机架中任意槽位，一个机架可以放置多个处理器；其他PLC处理器（如SLC500）一般只能放在第0个槽位1.4.3编程设备专用的编程器如手持式编程终端（Hand-heldTerminal，HHT）——HHT由于体积小、重量轻、携带方便，易于在现场对PLC进行编程与调试，故在早期用得较多通用的计算机进行编程——随着笔记本电脑的普及，HHT的优势不复存在，因此计算机编程成为主流1.4.4输入及输出接口输入电路的作用就是把外部开关的闭合或断开转换成微处理器能够接收的逻辑信号1或0；输出电路的作用就是把微处理器发出的逻辑指令1或0转换成开关的闭合或断开在一些直流I/O模块中，对外接设备的电流方向有要求，即有灌电流(SINKING)与拉电流(SOURCING)之分。灌电流(SINKING)输入拉电流(SOURCING)输入拉电流(SOURCING)输出灌电流(SINKING)输出…………1.4.5特殊通讯模块及网络连接PLC控制系统的通信网络Ethernet/IPDeviceNetStationMMI24vdc509-BODModularI/OBlockI/OMicroDriveControlNet

GatewayorLinkingDeviceProgrammableDeviceSupportPCMotorStarterMicroPLCOperatorInterfaceDriveServoGatewayorLinkingDeviceMaintenancePCDesktopPCDeviceNet

一种连接智能I/O现场设备的低成本通信网络。它可以大幅减少接线。ControlNet

比DeviceNet高一级的另一种公开的网络标准。采用生产者/用户网络模型实现数据通信的确定性与可重复性。还可以采用网络介质冗余。Ethernet/IP

一种利用现有商用以太网设备及介质的开放的工业网络标准。上述三种网络已归入IEC61158现场总线标准类型2，称为CIP网络。电源处理器1.5PLC类型1.5.1

基于机架/槽位编址数据背板I/O模块I/O模块的功能：1.为所连接的现场设备提供接口2.提供与CPU信号接口的电路使用机架中的I/O模块的槽位来建立模块附属的I/O信号的PLC编址系统SLC500系统开关量I/O地址构建输入I:(机架/槽编号)/(终端号)输出O:(机架/槽编号)/(终端号)如I:2/5如O:5/12第12位第5槽1.5.2

基于标签的PLC所有新式的PLC均为基于标签的PLC，如A-B的Logix系统。PLC中的标签，等同于计算机高级语言中的变量。基于标签的PLC可以使软件编程与硬件设计同步进行，缩短项目开发周期。1.5.3

软PLC软PLC可以是在一台PC中使用软件的PLC仿真，或是在PLC机架某槽位中带有工业PC模块。软PLC适合于大量数据存储以及数学运算的控制场合。1.6PLC梯形逻辑图编程1.6.1PLC解决方案蓄水罐阀门水泵过程蓄水池控制系统CMS1S2A1阀门线圈控制继电器电机接触器L1L2A2过程蓄水池控制系统的PLC解决方案阀门线圈M电机接触器S1阀门控制开关S2水泵控制开关DC电源现场设备电源共用线路现场设备电源PLC及I/OI1I2O1O2PLC系统输入现场设备输出现场设备硬件I1O2CR1阀门线圈虚拟继电器电机接触器CR1CR1（）（）（）O1水泵电机控制开关I2阀门控制开关000102PLC梯形逻辑图梯形图梯级编号输入地址一种PLC编程语言输出地址PLC内存中的一位梯级左边为输入指令执行结果有真/假两种梯级右边为输出指令当梯级为真，输出激活1.6.2梯形逻辑图操作I1O2CR1阀门线圈虚拟继电器电机接触器CR1CR1（）（）（）O1水泵电机控制开关I2阀门控制开关000102梯级00：当I1为真，输出

CR1激活，即CR1=1梯级01：当CR1=1，输出

O1激活，阀门开启梯级02：当CR1=1且I2为真，输出O2激活，水泵运行若断开I1所接开关，则阀门关闭，水泵停转；若仅仅断开I2所连开关，仅水泵停止工作。1.6.3备选解决方案O2I1阀门线圈水泵电机接触器I1（）（）O1水泵电机控制开关I2阀门控制开关0001阀门控制开关I1O2CR1阀门线圈虚拟继电器电机接触器CR1CR1（）（）（）O1水泵电机控制开关I2阀门控制开关000102原方案备选方案备选方案中去掉了虚拟继电器CR1一个控制问题存在多种解决方案1.6.4PLC的优势⑴可靠性高，灵活性好。⑵编程容易，使用方便。⑶接线简单，通用性好。⑷易于安装，便于维护。⑸便于组成控制网络系统。例题1.5在蓄水池控制系统中增加一个排水泵，该水泵的运行条件是：⑴进水阀打开；⑵水泵1运行；⑶水泵2选择开关闭合阀门线圈水泵1接触器继电器AA1A2S2S1VM1电源A3S2M2S3水泵2接触器水泵1控制开关水泵2控制开关两个水泵的继电器梯形图阀门控制开关两个水泵的PLC和现场设备的接口阀门线圈M水泵1接触器S1阀门控制开关S2水泵1控制开关现场设备电源共用线路现场设备电源PLC及I/OI1I2O1O2S3水泵2控制开关M水泵2接触器I3O3两个水泵的PLC梯形图逻辑I1CR1阀门线圈虚拟继电器CR1（）（）O1阀门控制开关0001O2电机1接触器CR1（）水泵1电机控制开关I202O2电机2接触器CR1（）水泵1电机控制开关I203I3水泵2电机控制开关I1阀门线圈（）O1阀门控制开关0001O2电机1接触器I1（）水泵1电机控制开关I202O2电机2接触器I1（）水泵2电机控制开关I3I2水泵1电机控制开关阀门控制开关备用方案1.7电气和PLC安全性1.8PLC制造商PLC行业应用比例世界主要PLC生产厂商全球PLC生产厂家超过200家罗克韦尔自动化：美系PLC的代表，主要有AB（Alien－Bradley）MicroLogix(微型)、SLC(小型)、CompactLogix(中型)、ControlLogix(大型)西门子公司：欧系PLC的代表，主要有SIMATIC—S５、S7系列施奈德（莫迪康）：984机，QuantumGE－FANAC：90－70中型机90－30系列；90－20系列小型机IPM公司：