先进的机电控制系统课件

先进的机电控制系统先进的机电控制系统-可编程控制系统成员:顾琪黄波蒋冬杰先进的机电控制系统 1PLC的定义PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术，计算机技术和通信技术融为一将自动控制技术，计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。目体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。目前前PLC已基本替代了传统的继电器控制系统，成已基本替代了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。PLC的定义PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自2可编程控制器的产生继电器控制系统用硬件实现控制程序，当产品更新时，必继电器控制系统用硬件实现控制程序，当产品更新时，必须改变相应的器件和接线。现代社会制造工业迫切需要一须改变相应的器件和接线。现代社会制造工业迫切需要一种新的更先进的种新的更先进的“柔性柔性”的控制系统来取代。的控制系统来取代。20世纪世纪60年代末，美国通用汽车公司（年代末，美国通用汽车公司（GM）希望有一种）希望有一种“柔性柔性”的汽车制造生产线来适应汽车型号不断更新的要的汽车制造生产线来适应汽车型号不断更新的要求，求，GM提出提出10条要求，并公开向制造商招标。条要求，并公开向制造商招标。美国数字设备公司（美国数字设备公司（DEC）根据以上要求，于）根据以上要求，于1969年研年研制出了第一台可编程控制器制出了第一台可编程控制器PDP14，并在美国通用汽车，并在美国通用汽车公司的生产线上取得了成功。它用计算机的软组件的逻辑公司的生产线上取得了成功。它用计算机的软组件的逻辑编程成功取代了继电器控制的硬接线编程，生产硬设备的编程成功取代了继电器控制的硬接线编程，生产硬设备的生产线是生产线是“柔性柔性”的愿望终于实现了的愿望终于实现了。可编程控制器的产生继电器控制系统用硬件实现控制程序，当产品更31、逻辑控制2、定时控制3、计数控制4、步进(顺序)控制5、PID控制PLC的主要逻辑控制能力1、逻辑控制 PLC的主要逻辑控4可编程控制器的主要功能PLC是应用面很广，发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。今天的PLC功能，远不仅是替代传统的继电器逻辑。多种控制功能数据采集、存储与处理功能通信联网功能输入/输出接口调理功能人机界面功能编程、调试功能可编程控制器的主要功能 PLC是应用面很广，发展非5PLC的特点的特点1、高可靠性、高可靠性2、功能完善，接口多样、功能完善，接口多样 3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型元式的小型PLC以外，绝大多数以外，绝大多数PLC均采用模块化结构均采用模块化结构4、编程简单易学、编程简单易学5、安装简单，维修方便、安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行各种工业环境下直接运行PLC的特点1、高可靠性6PLC的的应用应用（1）开关量逻辑控制）开关量逻辑控制 是是PLC最最基基本本的的应应用用，即即用用PLC取取代代传传统统的的继继电电器器控控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。制系统，实现逻辑控制和顺序控制。（2）模拟量过程控制）模拟量过程控制 控控制制连连续续变变化化的的模模拟拟量量，如如温温度度、压压力力、速速度度、流流量量、液液位位、电电压压和和电电流流等等均均为为模模拟拟量量。通通过过各各种种传传感感器器将将相相应应的的模模拟拟量量转转化化为为电电信信号号，然然后后通通过过A/D模模块块将将它它们们转转换换为为数数字字量量送送PLC内内部部CPU处处理理，处处理理后后的的数数字字量量再再经经过过D/A转换为模拟量进行输出控制。转换为模拟量进行输出控制。（3）机械件位置控制）机械件位置控制 用专用的位置控制模块来控制步进电机或伺服电机用专用的位置控制模块来控制步进电机或伺服电机PLC的应用（1）开关量逻辑控制 7实现对各种机械构件的运动控制实现对各种机械构件的运动控制,如速度、位移、方如速度、位移、方向等。典型应用有：机器人的运动控制、机械手的位置向等。典型应用有：机器人的运动控制、机械手的位置控制、电梯运动控制等；控制、电梯运动控制等；PLC还可与计算机数控还可与计算机数控（CNC）装置组成数控机床，以数字控制方式控制零件）装置组成数控机床，以数字控制方式控制零件的加工、金属的切削等等，实现了高精度的加工。的加工、金属的切削等等，实现了高精度的加工。（4）现场数据采集处理）现场数据采集处理 可以方便地对生产现场的数据进行采集、分析和加工可以方便地对生产现场的数据进行采集、分析和加工处理。处理。（5）通信联网、多级控制）通信联网、多级控制 PLC与与PLC之间、之间、PLC与上位计算机之间通信与上位计算机之间通信,要采用要采用专用通信模块，并利用专用通信模块，并利用RS232C或或RS-422A接口，用双接口，用双绞线或同轴电缆或光缆将它们联成网络。绞线或同轴电缆或光缆将它们联成网络。实现对各种机械构件的运动控制,如速度、位移、方8PLC的分类的分类可以按照结构形式、可以按照结构形式、I/O点数和功能两种形点数和功能两种形式分类。式分类。1.按结构形式分类按结构形式分类 PLC可分为整体式和模块式两种。可分为整体式和模块式两种。整体式整体式 模块式模块式PLC的分类可以按照结构形式、I/O点数和功能两种形式分类。9按结构分按结构分整体式整体式模块式模块式整体式的整体式的PLC也称为也称为PLC的基本单元，的基本单元，在基本单元的基础上可以加装扩展模块在基本单元的基础上可以加装扩展模块以扩大其使用范围。适合常规电气控制。以扩大其使用范围。适合常规电气控制。模块式的模块式的PLC是把是把CPU、输入接口、输出接、输入接口、输出接口等做成独立的单元模块，具有配置灵活、口等做成独立的单元模块，具有配置灵活、组装方便的优势，适合输入组装方便的优势，适合输入/输出点数差异输出点数差异较大或有特殊功能要求的控制系统。较大或有特殊功能要求的控制系统。按按按按I/OI/O点的总数分点的总数分点的总数分点的总数分小型机小型机中型机中型机大型机大型机小于小于128点点129512点点512点以上点以上按结构分整体式模块式整体式的PLC也称为PLC的基本单元，在10PLC的基本工作原理的基本工作原理PLC的工作方式的工作方式PLC采用循环扫描工作方式，集中进行输入采样，集中进采用循环扫描工作方式，集中进行输入采样，集中进行输出刷新。行输出刷新。I/O映像区分别存放执行程序之前的各输入映像区分别存放执行程序之前的各输入状态和执行过程中各结果的状态。状态和执行过程中各结果的状态。PLC循环扫描工作方式循环扫描工作方式一般包括五个阶段：一般包括五个阶段：内部处理与自诊断内部处理与自诊断与外设进行通信处理与外设进行通信处理输入采样输入采样用户程序执行用户程序执行输出刷新。输出刷新。PLC的基本工作原理PLC的工作方式11PLCPLC的基本工作原理的基本工作原理如图所示：如图所示：PLC的基本工作原理如图所示：12PLC的工作方式的工作方式PLC是是专专为为工工业业控控制制而而设设计计，采采用用了了典典型型的的计计算算机机结结构构，主主要要由由CPU、存存储储器器、采采用用扫扫描描方式工作的方式工作的I/O接口电路和电源等组成。接口电路和电源等组成。PLC的工作方式PLC是专为工业控制而设计，采用了典型的计算13PLC的结构的结构主要由主要由CPU、存储器、存储器、I/O接口、通信接口和接口、通信接口和电源等几部分组成电源等几部分组成 PLC的结构主要由CPU、存储器、I/O接口、通信接口和电源14先进的机电控制系统课件15最常用的就是梯形图，这是一种由继电器电路图演化来的编程语言。由于梯形图与电气继电器电路图很类似，因而广大自动化技术人员很自然地选用梯形图。最常用的就是梯形图，这是一种由继电器电路图演化来的编程语言。16梯形图编程语言梯形图编程语言梯形图编程语言是一种图形语言梯形图编程语言是一种图形语言两种梯形图的继电器符号图对照两种梯形图的继电器符号图对照 物理继电器物理继电器 PLC继电器继电器 触触 点点线线 圈圈（）（）梯形图编程语言梯形图编程语言是一种图形语言两种梯形图的继电器17两种控制的梯形图比较两种控制的梯形图比较继电器继电器 控控 制制PLC控制控制SB2KMKMSB1线圈线圈线圈线圈常开触点常开触点常开触点常开触点常闭触点常闭触点常闭触点常闭触点I0.0Q0.0（Q0.0）I0.1两种控制的梯形图比较继电器 PLC控制SB2KMKMS18两种控制中继电器的区别两种控制中继电器的区别物理继电器物理继电器继电器需硬接线连接继电器需硬接线连接触点个数有限触点个数有限PLC继电器继电器继电器用程序软连接继电器用程序软连接触点个数无限触点个数无限继电器的接线改变继电器的接线改变控制功能改变控制功能改变PLC的用户程序改变的用户程序改变 控制功能改变控制功能改变两种控制中继电器的区别物理继电器继电器需硬接线连接触点个数19用用PLC控制控制外部接线不变，改变用户程序。外部接线不变，改变用户程序。用继电器控制用继电器控制要改变控制电路的实际接线。要改变控制电路的实际接线。KMQFUKH M 3 SB1SB2KMKHKM 继电器控制接线继电器控制接线 PLC控制外部接线控制外部接线输入输入设备设备PLCSB1SB2KHKM输出输出设备设备 欲改变控制功能：欲改变控制功能：主电路主电路 相同相同例如例如用PLC控制外部接线不变，改变用户程序。用继电器控制20 二、二、语句表编程语言语句表编程语言 用助记符表示指令的功能用助记符表示指令的功能 多条指令语句的组合构成了语句表多条指令语句的组合构成了语句表 程序程序 指令语句是指令语句是PLC用户程序的基础元素用户程序的基础元素LD I0.0O Q0.0 AN I0.1=Q0.0I0.0Q0.0(Q0.0)I0.1梯形图程序梯形图程序 语句表程序语句表程序 二、语句表编程语言 用助记符表示指令的功能 多条指21KM线圈通电线圈通电SB1闭合闭合I0.0闭闭合合接点闭合接点闭合KMFUKH M 3 QKM通电通电KM通电通电触点闭合触点闭合电动机转电动机转Q0.0SB2STPLCSB1SB2KMSTI0.0I0.1I0.2Q0.01L1M触点闭合触点闭合PLC1MI0.0I0.0I0.1I0.2I0.0Q0.0I0.1I0.2 Q0.0（）1LI0.1I0.2KM线圈通电SB1闭合I0.0闭合接点闭合KMFUKH 22KM线圈断电线圈断电I0.1 断断开开接点断开接点断开KMFUKH M 3 QKM通电通电KM断电断电触点断开触点断开电动停转电动停转触点断开触点断开PLC1MI0.0I0.0I0.1I0.2I0.0Q0.0I0.1I0.2 Q0.0（）1LQ0.0I0.1I0.2SB2STPLCSB1SB2KMSTI0.0I0.1I0.2Q0.01L1MSB2闭合闭合KM线圈断电I0.1 断开接点断开KMFUKH MQKM23 PLC对工业发展的影响对工业发展的影响从世界上第一台PLC诞生至今的30多年时间里，PLC技术得到了迅猛的发展，获得了极其广泛的应用，对工业生产自动化程度的提高起到非常巨大的作用。PLC的应用领域从最初单一的逻辑控制发展到包括模拟量控制、数字控制、机器人控制以及多级分布式控制系统在内的各种工业控制场合，在工业自动控制应用中所占的比例越来越大，成为工业控制领域中占主导地位的基础自动化设备。据有关资料报道，20世纪90年代中期美国工业部门对各种工业自动化控制设备的需求列前几位的分别是：PLC、过程控制仪表、计算机、专用控制器和数据采集系统。PLC对工业发展的影响从世界上第一台PLC诞生至今的3024 PLC对工业发展的影响对工业发展的影响在我国，近年来PLC的研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在一些大中型现代化工厂的成套设备引进的同时，也配套引进使用了不少PLC，如上海宝钢第一、二期工程共使用了近900台，又如武汉钢铁厂、首都钢铁厂、秦山核电站、上海别克汽车生产线、北京吉普车生产线等都大量采用PLC进行自动化控制，取得了显著的经济效益。除了这些大型现代企业外，在许多工业行业PLC也得到广泛应用，如机械行业的全自动内圆磨床控制系统、卧式组合镗铣床控制系统、等离子弧喷焊控制系统，采矿冶金行业的矿山车场自控系统、彩色带钢涂层生产线，化工行业的汽囊硫化机控制系统、煤气烧嘴控制系统等等。总之，PLC在我国的应用越来越广泛，对提高我国的工业生产自动化水平起到了巨大作用。PLC对工业发展的影响 在我国，近年来PLC25 PLC对工业发展的影响对工业发展的影响目前在美国、日本、德国和英国等世界先进工业国家，PLC成为工业自动控制的标准设备，它的应用几乎覆盖了机械、冶金、矿山、石油化工、轻工、交通运输等所有工业行业，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制设备，并已跃居现代工业自动化三大支柱(PLC、机器人、CADCAM)的首位。应用PLC技术是当今世界潮流，必将对生产、科研和社会生活等诸多领域产生巨大而深远的影响。PLC对工业发展的影响 目前在美国、日本、德国和英国等世界26如有雷同纯属抄袭注：部分文字，图片来自百度文库谢谢观赏如有雷同纯属抄袭27