第五章 可编程控制器概述课件

PLC原理与应用课程性质——是一门实践性很强的综合控制技术课程，PLC是工业控制技术的重要手段之一，随着企业自动化程度的不断提高，已经得到越来越广泛的应用。是电类专业的专业必选课。课时安排——理论课35学时、实验16学时考核办法——平时占10%、实验占20%、期末占70%第五章可编程控制器概述第二篇可编程控制器技术第五章可编程控制器概述第五章可编程控制器概述可编程控制器的基本概念可编程控制器的特点及应用可编程控制器的发展可编程控制器的组成及其各部分功能可编程控制器的结构及软件可编程控制器的工作原理可编程控制器系统与继电接触器系统工作原理的差别第五章可编程控制器概述

第一节可编程控制器的基本概念

国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定义：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、定时、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按照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。第五章可编程控制器概述可编程序控制器简称ProgrammableController—PCPersonalComputer—PCProgrammableLogicController—PLC第五章可编程控制器概述第二节可编程控制器的特点及应用一、PLC的特点（一）可靠性高，抗干扰能力强（二）配套齐全，功能完善，适用性强（三）易学易用，深受工程技术人员欢迎（四）系统设计周期短,维护方便,改造容易（五）体积小，重量轻，能耗低第五章可编程控制器概述二、可编程控制器的应用领域（一）开关量的逻辑控制（二）模拟量控制（三）运动控制（四）过程控制（五）数据处理（六）通信及联网第五章可编程控制器概述第三节可编程控制器的发展继电器控制第五章可编程控制器概述美国通用汽车公司首先提出【可编程序控制器】设想1969年美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC1971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20世纪70年代中末期，可编程控制器进入了实用化发展阶段20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得了广泛的应用20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业控制的需要第五章可编程控制器概述第四节PLC的组成及其各部分功能世界各国生产的可编程控制器的外观各异，但作为工业控制计算机，其硬件结构都大体相同。主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I／O接口）、电源及编程设备构成。第五章可编程控制器概述第五章可编程控制器概述（一）中央处理器（CPU）中央处理器是可编程控制器的核心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。（二）存储器存储器是可编程控制器存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。可编程控制器的存储器可分为只读存储器（ROM）和随机读写存储器（RAM）两大类，ROM是用来存放永久保存的系统程序，RAM一般用来存放用户程序及系统运行中产生的临时数据。可编程控制器的存储器区域按用途不同，又可分为程序区及数据区。第五章可编程控制器概述（三）输入输出接口

输入输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。生产现场对可编程控制器接口的要求是：一要有较好的抗干扰能力，二是能满足工业现场各类信号的匹配要求1、开关量输入接口2、开关量输出接口

3、模拟量输入接口4、模拟量输出接口5、智能输入输出接口第五章可编程控制器概述（四）电源可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作单元供电的开关电源以及为掉电保护电路供电的后备电源，后备电源一般为电池。（五）外部设备1、编程器编程器除了编程以外，还具有一定的调试及监控功能，能实现人机对话操作。可编程控制器的编程设备一般有二类，一类是专用的编程器，另一类是个人计算机。第五章可编程控制器概述2、其他外部设备PLC还配有其他一些外部设备：（1）盒式磁带机，用以记录程序或信息。（2）打印机，用以打印程序或制表。（3）EPROM写入器，用以将程序写入到用户EPROM中。（4）高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部分的运行状态。第五章可编程控制器概述第五节可编程控制器的结构及软件一、可编程控制器的结构（一）按硬件的结构类型分类——单元式、模块式及叠装式（二）按应用规模及功能分类——超小（微）、小、中、大、超大（三）按功能分类——低档机、中档机及高档机第五章可编程控制器概述单元式模块式第五章可编程控制器概述二、可编程控制器的软件（一）可编程控制器的软件分类可编程控制器的软件包含系统软件和应用软件二大部分：1、系统软件系统软件包含系统管理程序，用户指令的解释程序，另外还包括一些供系统调用的专用标准程序块等。2、应用软件应用软件也叫用户软件。是用户为达到某种控制目的，采用厂家提供的编程语言自主编制的程序。第五章可编程控制器概述（二）应用软件编程语言的表达方式IEC1131-3(IEC1994年5月公布)1、梯形图（Ladderdiagram）梯形图语言是一种以图形符号及其在图中的相互关系表示控制关系的编程语言2、指令表（Instructionlist）指令表也叫做语句表，是程序的另一种表示方法。语句表中语句指令依一定的顺序排列而成3、顺序功能图（Sequentialfunctionchart）顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素4、功能块图（Functionblockdiagram）功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言5、结构文本（Structuredtext）利用高级编程语言的编程方式叫做结构文本第五章可编程控制器概述第六节可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。一、分时处理及扫描工作方式PLC系统正常工作时要完成如下的任务：1.计算机内部各工作单元的调度、监控;2.计算机与外部设备间的通讯；3.用户程序所要完成的工作。第五章可编程控制器概述1、输入处理阶段也称输入采样阶段，在这个阶段中，可编程序控制器读入输入口的状态，并将它们存放在输入数据暂存区中2、程序执行阶段在这个阶段中，PLC根据本次读入的输入数据，依用户程序的顺序逐条执行用户程序3、输出处理阶段也叫输出刷新阶段。这是一个程序执行周期的最后阶段。PLC将本次用户程序的执行结果一次性地从输出状态暂存区送到各个输出口，对输出状态进行刷新第五章可编程控制器概述二、扫描周期及PLC的两种工作状态1、PLC有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。运行状态是执行应用程序的状态。停止状态一般用于程序的编制与修改。2、扫描周期：PLC在RUN工作状态时，执行一次扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1～100ms第五章可编程控制器概述三、输入输出滞后时间1.输入输出滞后时间又称为系统响应时间，是指PLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的时间间隔。2.它由输入电路的滤波时间、输出模块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。3.输入模块采用RC滤波,其典型值为10ms左右。输出模块的滞后时间与输出所用的开关元件的类型有关。

PLC总的响应延迟时间一般只有数十毫秒。第五章可编程控制器概述第五章可编程控制器概述第七节可编程控制器系统与

继电接触器系统工作原理的差别1.逻辑关系上的差别继电器、接触器用导线依一定的规律将它们连接起来得到的控制系统，接线表达了各元器件之间的关系。要想改变逻辑关系就要改变接线关系，显然是比较麻烦的而PLC的接口上接有各种元器件，而各种元器件之间的逻辑关系是通过程序来表达的，改变这种关系只要重新编排原来的程序就行了，比较方便2.运行时序上差别继电接触器系统是并行工作方式PLC是串行工作方式第五章可编程控制器概述图5-17“定时点灭”电路*第五章可编程控制器概述本章小结为工业环境下应用而设计的