机电传动课件第6章.ppt

1、第6章 可编程序控制器(PLC)应用基础,第1节 概述,第2节 PLC硬件构成及工作原理,第3节 设备控制程序编程概述,第4节 PLC控制程序编程基础,第5节 PLC编程软件,第1节 概 述,1. 问题的提出,控制逻辑的不可变性（固定接线） 元件工作的不可靠性（分立元件） 自动化生产系统要求（信息交换、保存、系统联网）,（2）解决方法,采用可编程序控制器（工业专用计算机）,（1）继电器系统存在的问题,2. PLC 控制系统特点,（1）可变的控制逻辑（控制逻辑编程）,体积小、可靠性高、故障 率低；,程序编制、修改、转换和存储功能; 各种计算控制功能; 控制结构模块化功能; 计算机通讯功能; 打印

2、功能。,概 述,（3）工业专用计算机（具有计算机的各种功能）,（2）大规模集成电路元件,3. 普通计算机与PLC比较,（1） 语言不同,（2） 运算功能的差异（强化的功能面）,逻辑运算、计数等功能加强； 简单的计算功能。,（3） 接口设计不同,用于工业环境，要求抗干扰能力强，工作可靠性高； 适应控制系统外设连接，及控制信号的输入/输出。,PLC使用面向机器的语言； 语言简单，语句数量少； 采用梯形图的形式直观易懂。,概 述,4. 可编程序控制器在工业控制中的应用,（1）应用的范围,概 述,(2) 控制系统可靠性比较,可编程序控制器在工业控制中的应用,可编程序控制器在工业控制中的应用,（4）经济

3、性及费用,运行费用 * 故障率低、维修少、 工效提高30 %； * 整机功耗低、电器件少；,可编程序控制器在工业控制中的应用,5. 分类,（1） 按可编程序控制器（PLC）规模分类,* 端口点数小于64点、 程序长度小于1k-小型机 * 端口点数小于512点、 程序长度1k 4k-中型机 * 端口点数大于1024点、 程序长度大于8k -大型机,（2） 按可编程序控制器（PLC）结构分类,* 超小型集中式 主机CPU、电源、输入/出组件、存储器、机壳； 输入/出组件扩展件； * 模块组合式 主机CPU、电源、输入/出组件、存储器等模块；输入/出扩展模块； A/D、 D/A转换模块；位置模块；温

4、控模块；通讯模块；,（3） 可编程序控制器安装形式分类,* 内置式 * 外置式,概 述,典型PLC设备,1. 控制设备组成,信号类型： SQ、SP、SB、SA； HL、KM、YV、EL；,第2节 PLC硬件构成及工作原理,2. PLC系统组成与工作关系,基本组件：主机CPU、电源、存储器、输入/输出组件；,PLC硬件构成及工作原理, 保证PLC正常运行供电，提供各种电器所需的电压； 电网中断供电时（关机）保证PLC内部存储器信息不丢失； 1）内部电源 备用电池（锂电池） 2）外部电源 电网电源（单相） 用于PLC主机运行供电、输入电路、输出放大电路；, PLC的核心器件（常用有 8051单片机

5、、生产厂家自定芯片、 以及 其他 芯片）。,（1）电源组件,PLC系统组成与工作关系,（2）微处理器CPU, 用于存放系统程序、应用子程序、用户控制程序、运行数据； 器件ROM 存放系统程序、应用子程序； 器件EPROM和EEPROM用于用户控制程序拷贝； 器件RAM 存放用户程序和运行数据；,（3）存储器,组成：光电偶合隔离输入接口； 输入状态寄存器；,（4）输入输出组件,1）输入组件,PLC系统组成与工作关系, 接受现场信号，存放在相应的数据区，提供CPU运用；,2）输出组件 将PLC输出信号传送给外部负载（被控设备）， 并将输出状态存放输出状态寄存器。,输入输出组件,输出组件,输出接口类

6、型：,晶体管输出接口、晶闸管输出接口、继电器输出接口；,（5）PLC端子与外部电器元件接线,PLC系统组成与工作关系,1. 工作方式 周期工作方式 分为五个阶段： 自诊断、外设通讯、输入扫描、 执行程序、输出刷新。 2. 工作过程 注意： * 顺序工作； * 程序执行阶段 输入信号变化，不影响程序计算； 输出信号变化，影响程序计算。 * 程序执行为串行方式；继电器系统为并行。 * 中断处理功能（响应新的输入和输出）。 * 立即刷新。,3. PLC工作原理,PLC硬件构成及工作原理,4. 外部设备,（1） 机架,（2） 编程设备 袖珍编程器 计算机编程软件,（3） 通讯电缆 （4） 打印设备,P

7、LC硬件构成及工作原理,5. 控制应用方式,PLC硬件构成及工作原理,单机应用系统,多机应用系统,网络应用系统,输入继电器 X （I） 指针 P 输出继电器Y （Q） 状态器 S 辅助继电器M （F） 数据寄存器 D 定时器T 计数器C,第3节 设备控制程序编程概述, 编程语言,梯形图编程（Ladder Programming） 指令编程（Instruction Programming） 功能图编程（ Function Chart Programming） 逻辑图编程（ Logic Chart Programming ）, 编程元素,（1）梯形图编程（Ladder Programming）,注

8、意： * 梯形图是逻辑函数的图形表达方式，图中电流为虚拟电流； * 梯形图按从上向下，从左向右的顺序绘制； * 梯形图线圈为输出元件（内部输出和外部输出）； * 梯形图触点可以使用无限次，线圈只能使用一次； * 程序执行梯形图控制逻辑时，按从上向下，从左向右的顺序执行。,1. 编程语言,（2）指令编程（Instruction Programming）,LD X001 OR Y001 ANDN X002 OUT Y001 LD X003 OUT Y002 END,语句表格式： 操作码 操作数 助记符 元件地址,编程语言,（3）功能图编程（ Function Chart Programming）,

9、编程语言,( 4) 逻辑图编程（ Logic Chart Programming ）,编程语言,2. 编程元素 (数据类型),( 1) 输入继电器 X （西门子PLC编号：I） 对应PLC输入端；现场信号到达，状态寄存器置“1”。,PLC内部 输入电路,外部 输入 信号,输入状态寄存器,置位,地址分配：规定编号,梯形图：,SB1,X0,X0,（2）输出继电器Y （西门子PLC编号：Q） 对应PLC输出端口，状态寄存器的控制信号输出驱动设备。,编程元素,(数据类型),* 无掉电保护辅助继电器 * 有掉电保护继电器 -在备用电源的支持下具有记忆功能 * 特殊辅助继电器 触点使用型特殊辅助继电器 M

10、8000-开机运行状态、 M8002-开机初始化脉冲、 M8011、 M 8012-时钟脉冲发生器 线圈输出型特殊辅助继电器 M8028-时间转换标记 M8034-禁止对外输出辅助继电器,（3）内部器件（M、T、C）,1） 辅助继电器 M 中间继电器的作用, 不能直接对外输出，只作为中间控制信号，存放在存储器中；,地址分配：规定编号,内部器件（M、T、C）,（6） 状态器 S,（7） 指针 P,指针编号： P 0 P 63,（8） 数据寄存器 D,通用数据寄存器 D0 D199,保持数据寄存器 D200D511,编程元素,逻辑控制指令 用于描述控制梯形图的控制逻辑； 其他功能控制指令 用于特定

11、功能（定时、计数等）；,第4节 PLC控制程序编程基础, 基本指令：,程序控制指令： 用于程序的转移、分支等控制；,功能指令： 用于使用特殊功能，相当于子程序调用；, 程序编制规则 依据程序编写规则编写正确的控制程序,1. 基本指令,（1）逻辑指令,LD/LDI AND/ANI OR/ORI OUT ANB ORB,PLC控制程序编程基础,脉冲指令 PLS,强制置位/复位指令 SET / RST,（2）其他指令,基本指令,定时指令,计数指令,其他指令,主控指令 MC/MCR,存在问题,解决问题,其他指令,栈指令 MPS/MRD/MPP,其他指令,2. 程序控制指令,PLC控制程序编程基础,3.

12、 程序编制规则,PLC控制程序编程基础,（5）复杂梯形图遵循从左向右，自上向下的原则正确划块，顺序编程。,（4）对不可编程电路图给与重新安排；,（3）多分支电路：串联多的支路在上方，并联多的支路在左方；,程序编制规则,4. 控制程序编制应用举例,工作内容： 设备工作过程分析 主电路绘制或液压系统分析 端子图绘制 工作流程图绘制 梯形图绘制 指令表,（机械手工作自动循环控制）,PLC控制程序编程基础,（1） 设备工作过程分析,例 机械手工作自动循环控制,* 工作循环图分析（决定工步、转换主令） * 驱动分析（KM通断电组合、YV通断电组合） * 确定输入与输出 * 端子分配表与端子图,（2） 端子分配与端子图,端子图绘制:,端子分配与端子图,（3） 绘制工作流程图,(4)绘制梯形图,第5节 PLC编程软件,1. 编程软件功能,2. 编程软件应用,PLC编程软件,由PLC供应商处购买PLC时方能同时获得使用PLC应用程序的权利，使用本教学课件，可链接利用自己已有的编程软件。 方法：用右键单击链接应用程序打开浮动菜单，确定动作设置，链接到应用软件的执