第3章-PLC程序设计基础

第3章-PLC程序设计基础汇报人：AA2024-01-172023AAREPORTINGPLC概述与基本原理PLC编程语言与指令系统PLC程序结构与设计方法PLC输入输出接口电路设计PLC通信网络与数据传输技术PLC程序调试与故障诊断方法目录CATALOGUE2023PART01PLC概述与基本原理2023REPORTING可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，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。PLC定义从1969年美国DEC公司研制出第一台PLC开始，经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展历程，现已成为工业自动化领域的重要支柱。发展历程PLC定义及发展历程基本组成PLC主要由CPU、存储器、输入/输出接口、电源等部分组成。工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，即按照一定的顺序周而复始地扫描，并执行用户程序。在每个扫描周期内，PLC会依次进行输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC基本组成与工作原理分类根据结构形式的不同，PLC可分为整体式和模块式两类；根据I/O点数和功能的不同，可分为小型、中型和大型三类。选型依据在选择PLC时，需要考虑控制要求、I/O点数、存储容量、通信功能、可靠性、性价比等因素。同时，还需要注意PLC的编程语言和编程工具是否易于学习和使用。PLC分类及选型依据PART02PLC编程语言与指令系统2023REPORTING编程语言类型及特点顺序功能图（SFC）描述控制系统顺序行为的图形语言，便于理解和分析控制过程。指令表（IL）由一系列操作码和操作数组成的汇编语言，适用于复杂算法和数据处理。梯形图（LD）直观易懂的图形语言，类似于继电器电路图，适用于逻辑控制。结构化文本（ST）类似于高级编程语言，适用于复杂数学计算和数据处理。函数块图（FBD）以功能块为单位，通过连接线实现逻辑运算，适用于模块化编程。功能指令包括数学运算、数据处理、通信等指令，用于扩展PLC的功能。特殊指令针对特定硬件或特殊应用而设计的指令，如高速计数、脉冲输出等。基本指令包括逻辑运算、定时/计数、数据比较等指令，用于实现基本的控制功能。指令系统概述与分类LD/LDI（取/取反）：用于读取输入信号的状态。AND/ANI（与/与非）：用于实现逻辑与运算。OR/ORI（或/或非）：用于实现逻辑或运算。常用指令功能及应用举例OUT（输出）：用于将运算结果输出到指定地址。TIM/CNT（定时/计数）：用于实现定时或计数功能。MOV（传送）：用于将数据从一个地址传送到另一个地址。常用指令功能及应用举例123CMP（比较）：用于比较两个数据的大小关系。ADD/SUB（加/减）：用于实现数据的加减运算。MUL/DIV（乘/除）：用于实现数据的乘除运算。常用指令功能及应用举例PART03PLC程序结构与设计方法2023REPORTING程序按照固定的顺序执行，适用于简单控制逻辑。线性结构根据条件判断选择不同的执行路径，实现复杂的控制逻辑。分支结构重复执行某段程序，直到满足退出条件，适用于需要反复执行的控制任务。循环结构程序结构类型及特点原理：根据控制任务的要求，将系统的控制过程划分为若干个顺序相连的阶段，每个阶段对应一个控制步骤，通过编程实现各步骤间的顺序转换。步骤分析控制任务，确定控制步骤和转换条件。设计功能图，描述各步骤间的转换关系。根据功能图编写PLC程序，实现各步骤的控制逻辑。调试并优化程序，确保满足控制要求。顺序控制设计法原理及步骤实例分析：以某生产线自动化控制系统为例，介绍功能图的绘制方法和步骤，并分析其在PLC程序设计中的应用。遵循一定的绘制规则，如从左到右、从上到下等。保持功能图清晰、简洁，便于理解和维护。绘制技巧使用标准的图形符号表示各步骤和转换条件。功能图绘制技巧与实例分析PART04PLC输入输出接口电路设计2023REPORTING输入接口电路原理：将外部开关量信号转换为PLC内部可处理的数字信号。通过光电耦合器等元件实现信号隔离和电平转换。设计要点选择合适的输入信号类型（如NPN或PNP）和电压等级。考虑输入信号的稳定性和抗干扰能力，采取滤波、去抖等措施。合理布局和接线，降低信号传输过程中的干扰和损耗。输入接口电路原理及设计要点输出接口电路原理：将PLC内部数字信号转换为外部执行器可接收的模拟信号或开关量信号。通过功率放大器等元件驱动外部负载。设计要点根据负载类型和参数选择合适的输出模块和驱动电路。考虑输出信号的稳定性和可靠性，采取过流、过压等保护措施。合理布局和接线，降低信号传输过程中的干扰和损耗。0102030405输出接口电路原理及设计要点在输出回路中串联快速熔断器或自恢复保险丝，防止负载短路或过载时损坏输出模块。过流保护过压保护隔离保护在输入回路中并联压敏电阻等元件，吸收浪涌电压，保护输入模块不被击穿。采用光电耦合器等元件实现输入输出信号的电气隔离，提高系统的抗干扰能力和稳定性。030201输入输出保护电路设计PART05PLC通信网络与数据传输技术2023REPORTING通信网络是由一系列通信设备和传输介质构成的，用于实现信息传输和交换的系统。通信网络定义根据传输介质、通信协议、拓扑结构等因素，通信网络可分为有线网络和无线网络两大类，其中有线网络包括以太网、光纤网等，无线网络包括WiFi、蓝牙、ZigBee等。通信网络类型通信网络基本概念及类型VS数据传输技术是指将数据从发送端传输到接收端的过程，包括模拟传输和数字传输两种方式。模拟传输是将模拟信号通过调制解调器转换成数字信号进行传输，数字传输则是直接将数字信号进行传输。数据传输过程中需要遵循一定的通信协议和数据格式。数据传输技术应用数据传输技术在PLC通信中应用广泛，如以太网通信、串口通信、CAN总线通信等。以太网通信具有传输速度快、通信距离远等优点，适用于大规模PLC网络系统；串口通信具有简单、成本低等优点，适用于小规模PLC系统；CAN总线通信具有实时性高、可靠性好等优点，适用于对实时性要求较高的PLC系统。数据传输技术原理数据传输技术原理及应用现场总线技术定义现场总线技术是一种用于工业自动化领域的通信技术，它将传感器、执行器、控制器等现场设备通过总线连接起来，实现设备之间的信息交换和协同工作。现场总线技术在PLC中的应用现场总线技术在PLC中应用广泛，如Profibus、Modbus、DeviceNet等现场总线标准在PLC系统中得到了广泛应用。通过现场总线技术，PLC可以与现场设备进行实时通信，实现远程监控和控制，提高生产效率和自动化水平。同时，现场总线技术还可以实现设备之间的互操作性和互换性，降低系统维护成本和升级成本。现场总线技术在PLC中的应用PART06PLC程序调试与故障诊断方法2023REPORTING熟悉程序逻辑、了解输入输出设备、准备调试工具。使用编程软件模拟程序运行，检查逻辑错误。程序调试步骤及注意事项离线模拟准备工作程序调试步骤及注意事项安全第一确保调试过程中不会对人员或设备造成伤害。逐步推进按照程序逻辑逐步调试，避免遗漏或混淆问题。细心观察留意程序执行过程中的异常现象，及时记录并分析原因。程序调试步骤及注意事项故障诊断方法分类与特点基于经验的诊断凭借工程师的经验和直觉，快速定位故障点。基于信号的诊断通过分析输入输出信号，判断故障类型和位置。基于模型的诊断：通过建立系统模型，对比实际运行数据与模型预测数据，发现异常。故障诊断方法分类与特点故障诊断方法分类与特点基于经验的诊断基于信号的诊断基于模型的诊断客观性强，但需要专业的信号分析工具。精度高，但需要建立准确的系统模型。快速但主观性强，对工程师经验要求高。案例一PLC程序无法启动，输入信号指示灯不亮。故障现象诊断过程检查输入设备是否正常工作，测量输入信号电压是否在正常范围内，检查PLC输入模块是否损坏。输入信号异常导致程序无法启动典型故障诊断案例分析03故障现象输出设备在不应该动作的时候动作，或者在应该动作的时候不动作。01解决方法更换损坏的输入设备或PLC输入模块，调整输入