可编程控制器(PLC).ppt

Chapter5ProgrammableLogicalController(PLC),5.2可编程控制器的程序编制,5.3可编程控制器应用举例,5.1可编程控制器的结构和工作原理,Chapter5PLC,Objectives：,1.了解可编程控制器的结构和工作原理。,2.了解可编程控制器的几种基本编程方法。,3.熟悉常用的编程指令。,4.学会使用梯形图编制简单的程序。,Chapter5PLC,Conecepts,PLC是60年代末发展起来的一种新型的电气控制装置，它将传统的继电控制技术和计算机控制技术融为一体，被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制。,传统的继电接触控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中广泛应用。但这类控制装置体积大，耗电较多，功能少，特别是靠硬件连接构成系统，接线复杂，通用性和灵活性差。,它的起源可以追溯到60年代，美国通用汽车公司为了适应汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要求，为此设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电接触控制简单易懂等优点结合起来，从而提供了继电器控制系统无法比拟的灵活性。并要求把计算机的编程方法和程序输入方法加以简化，使得不熟悉计算机的人也能方便使用。但这一时期它主要是代替继电器系统完成顺序控制，逻辑运算，计时、计数、故称为可编程逻辑控制器简称PLC（ProgrammableLogicalController）。,Development：,进入80年代，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，它具有数据运算、传送与处理功能和可以进行模拟量控制、位置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制器（ProgrammableController）简称PC,但为了与个人电脑PC相区别，仍将其称为PLC。,目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加速了机电一体化的进程。,1.用于逻辑控制,这是PLC的基本功能，也是最广泛的应用，如机车的电气控制、包装机械的控制、电梯的控制等。,2.用于模拟量的控制,PLC通过模拟量I/O模块，实现模数转换，并对模拟量进行控制。如闭环系统的过程控制、位置控制和速度控制。,2.用于工业机器人的控制,PLC作为一种工业控制器，适用于工业机器人。如自动生产线上有多个自由度的机器人控制。,可编程控制器的主要功能和特点,主要功能Functions,2.PLC的主要特点Features,(1)可靠性高，抗干扰能力强。由于采用大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠性。,(2)编程简单，使用方便。目前大多数PLC均采用梯形图编程语言，沿用了继电接触控制的一些图形符号，直观清晰，易于掌握。,(3)通用性好，具有在线修改能力。PLC硬件采用模块化结构，可以灵活地组态以适应不同的控制对象，控制规模和控制功能的要求。且可通过修改软件，来实现在线修改的能力，因此其功能易于扩展，具有广泛的工业通用性。,(4)缩短设计、施工、投产的周期，维护容量。目前PLC产品朝着系列化、标准化方向发展，只需根据控制系统的要求，选用相应的模块进行组合设计，同时用软件编程代替了继电控制的硬连线，大大减轻了接线工作，同时PLC还具有故障检测和显示功能，使故障处理时间缩短。,(5)体积小，易于实现机电一体化。,各种PLC的具体结构虽然多种多样，但其结构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心的电子电气系统。PLC各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。,PLC内部主要由主机、输入/输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。,5.2ArchitechureandPrinciple,5.2.1Architechure,1.主机,主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器,系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。,用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。,2.输入/输出(I/O)接口,输入接口用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。,输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如:接触器、电磁阀、指示灯等）。,3.电源,电源指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源,4.编程器,编程器是PLC很重要的外部设备，它主要由键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两类。小型PLC常用简易编程器，大、中型PLC多用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并送入PLC程序存储器。利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视PLC工作状况。现在许多PLC采用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。,6.外部设备接口,I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。,5.输入输出扩展接口,此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。,5.1.3可编程控制器的工作原理,PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。（PLCOperatingCycle）,输入采样,程序执行,输出刷新,1.输入采样阶段,PLC在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的通/断状态或输入数据，并将此状态存入输入状态寄存器，即输入刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。,2.程序执行阶段,PLC在执行阶段，按先左后右，先上后下的步序，执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的状态寄存器中。,3.输出刷新阶段,在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应的输出状态寄存器的通/断状态，在输出刷新阶段转存到输出寄存器，去控制各物理继电器的通/断，这才是PLC的实际输出。,由PLC的工作过程可见，在PLC的程序执行阶段，即使输入发生了变化，输入状态寄存器的内容也不会立即改变，要等到下一个周期输入处理阶段才能改变。暂存在输出状态寄存器中的输出信号，等到一个循环周期结束，CPU集中将这些输出信号全部输出给输出锁存器，这才成为实际的CPU输出。因此全部输入、输出状态的改变就需要一个扫描周期，换言之，输入、输出的状态保持一个扫描周期。,5.1.3可编程控制器的主要技术性能,2.用户程序存储容量,用来衡量PLC所能存储用户程序的多少。,3.扫描速度,指扫描1000步用户程序所需的时间，以ms/千步为单位。,4.指令系统条数,指PLC具有的基本指令和高级指令的种类和数量。种类数量越多，软件功能越强。,5.编程元件的种类和数量,编程元件指：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用“字”寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。其种类和数量是衡量PLC的一个指标。,5.2可编程控制器的程序编制,5.2.1可编程控制器的编程语言,同其它电脑装置一样，PLC的操作是依其程序操作进行的，而程序是用程序语言表达的，并且表达的方式多种多样，不同的生产厂家，不同的机种，采用的表达方式不同，但基本上可归纳为：,STatementListLAdderDiagram,梯形图,是在继电控制系统电气原理图基础上开发出来的一种图形语言。它继承了继电器接点、线圈、串联、并联等术语和类似的图形符号，具有形象、直观、实用的特点，不需学习计算机专业知识，电气技术人员使用最方便。,LAdderDiagram,元件名称继电接触器控制符号梯形图符号,一、编程原则ProgrammingCriteria1、PLC编程元件触点的使用次数无限制。2、PLC梯形图的每一逻辑行都是从左母线开始，终止于线圈。线圈右边不能有触点，线圈也不能直接联在左母线上。3、在一个程序中，不允许同一编号的线圈使用两次，以免引起误操作。不同编号的线圈可并联输出，如表5.3.1所示。,表5.3.1线圈并联输出,4、编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左重右轻”，使其符合“从左到右，自上到下”的执行程序的顺序，并易于编写指令程序表。图5.3.1和图5.3.2所示的是不合理梯形图的转换。,5、在梯形图中应避免将触点画在垂直线上，这种桥式梯形图无法用指令语句编程，应将其作适当的变换后才能编程。,6、外部输入设备常闭触点处理。图5.3.5是用PLC代替继电器能控制电路实现三相异步电动机的直接起停控制。,