教育专题：项目一可编程序控制器（PLC）概述

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Company Logo,*,Click to edit Master title style,项目一 可编程序控制器（,PLC,）概述,目录,任务一 可编程序控制器的定义和特点,1,任务二 可编程序控制器的分类及应用,2,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,3,任务四 可编程序控制器的工作原理,4,任务一 可编程序控制器的定义和特点,一、可编程序控制器的定义,可编程序控制器,（,Programmable Controller,）简称,PC,，是以,微处理器,为基础，综合了,计算机,技术、,自动控制,技术和,通讯技术,而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。,为了和个人计算机区分，把可编程序控制器缩写为,PLC,。,任务一 可编程序控制器的定义和特点,二、可编程序控制器的,特点,1.,通用,性强，使用方便,2.,功能,强，适应面广,3.,可靠,性高，,抗干扰,能力强,4.,编程,方法简单，容易掌握,5.,体积,小、,重量,轻、,功耗,低,任务二 可编程序控制器的分类及应用,一、可编程序控制器的分类,1.,按,容量,分类,PLC,的容量主要是指,PLC,的输入,/,输出（,I/O,）点数。按,I/O,总点数可分为,小型,、,中型,和,大型,三类。,（,1,）,小型,PLC,I/O,点数为,256,点以下，其中,I/O,点数,小于,64,点,的为超小型或微型,PLC,。,（,2,）,中型,PLC,I/O,点数在,256-2048,点之间的为中型,PLC,。,（,3,）,大型,PLC,I/O,点数,超过,2048,点的为大型,PLC,，其中,I/O,点数,超过,8192,点的为超大型,PLC,。,任务二 可编程序控制器的分类及应用,2.,按,结构形式,分类,按结构形式的不同，,PLC,主要可分为模块式和整体式。,（,1,）,模块式,PLC,这种结构的,PLC,由一些标准模块,单元组成，如电源模块、输入模块、输出模块、,CPU,模块等等。其,配置很灵活，装配方便,，利于扩展和维修。模块式,PLC,是由用户自行选择所需要的模块，安插在机架或基板上。目前，小型、中型及大型的,PLC,常采用这种模块化结构。,（,2,）,整体式,PLC,整体式结构又称为,箱式,结构，它的特点是将电源板、,CPU,板、输入板及输出板等,基本部件紧凑地安装在一个机箱内,，构成一个整体，组成一个基本单元（主机）或扩展单元。各单元的输入点与输出点的比例是固定的，有的,PLC,有全输入型和全输出型的扩展单元。这种机构的,体积,很小、,成本,较低，,安装,也方便，微型,PLC,采用这种结构形式的比较多。,任务二 可编程序控制器的分类及应用,3.,按,功能,分类,按功能不同，,PLC,可以分为低档、中档及高档三类。,（,1,）,低档,机,具有逻辑运算、计时、计数、移位、自诊断、监控等基本功能，还可能具有少量的模拟量输入,/,输出、算术运算、数据传送与比较、远程,I/O,、通信等功能。,（,2,）,中档,机,除具有低档机的功能外，还具有,较强,的,模拟量输入,/,输出,、算术运算、数据传送与比较、数据转换、远程,I/O,、子程序、通信联网等功能。还可能,增设中端控制,、,PID,控制,等功能。,（,3,）,高档,机,除具有中档机的功能外，还有,符号运算,（,32,位双精度加、减、乘、除及比较）、,矩阵运算,、,位逻辑运算,（置位、清除、右移、左移）、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、表格传送及表格功能等。高档机还具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制，构成全,PLC,的分布式控制系统，或整个工厂的自动化网络。,任务二 可编程序控制器的分类及应用,二、可编程序控制器的,应用,PLC,的应用大致可以分为以下几个几类。,（,1,）,开关量逻辑控制,。有时又称为,顺序控制,，这是,PLC,最基本、也是目前应用最广泛的领域。,它,取代,了传统的,继电,接触器控制电路,，能够实现,逻辑控制,、,顺序控,制，既可用于,单台,设备的控制，也可以用于,多机,群控及,自动化,流水线，如：磨床、电镀流水线等等，也广泛用于各种机械、机器人、电梯等。,任务二 可编程序控制器的分类及应用,（,2,）运动控制,。,PLC,可以用于,圆周,运动或,直线,运动的控制。目前,PLC,制造商已提供了拖动,步进,电动机或,伺服,电动机的,单轴,或,多轴,位置控制模块,。在多数情况下，,PLC,把描述目标位置的数据送给模块，模块移动一轴或数轴到目标位置，当每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。,（,3,）过程控制,。过程控制,是指,对,温度、压力、流量等连续变化的,模拟量,的,闭环,控制,，所以有时又称为闭环过程控制。,PLC,通过模拟量,I/O,模块，实现模拟量和数字量之间的,A/D,、,D/A,转换，并对模拟量进行闭环,PID,控制。当控制过程中某个变量出现偏差时，,PID,控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定值上。,PID,算法一旦适应了工艺，就不管工艺混乱而保持设定值。,PID,调节器,中的,P,为比例环节，起放大作用。,I,为积分环节，可以消灭,稳态,误差。,D,为,微分,环节，可以加快系统的反映。,任务二 可编程序控制器的分类及应用,（,4,）数据处理,。现代,PLC,具有,数学运算,（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、,数据传送,、,排序、查表、位操作,等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以通过通信接口传送到其他智能装置。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。,（,5,）通讯联网。,PLC,的通信包括,PLC,相互,之间、,PLC,与,上位机,、,PLC,与其他,智能设备,间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各,PLC,厂商都十分重视,PLC,的通信功能，以满足工厂自动化系统发展的需要。,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,一、可编程序控制器的,基本组成,可编程序控制器的种类虽然繁多、性能各异，但在硬件组成的原理上，几乎所有的可编程序控制器都具有相同或相似的结构。其,实质上是,一种,工业控制计算机,，采用了典型的计算机结构，只不过它比一般的计算机具,有更强,的与工业过程相连接的,接口,和,更直接,的适应于控制要求的,编程语言,。所以可编程序控制器的与计算机的组成十分相似。,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,1.PLC,的,硬件,组成,从硬件结构上看，,PLC,也有,中央处理器,（,CPU,）、,存储器,、,输入,/,输出接口电路,、,电源,、,编程器,以及一些,扩展模块,组成,2.PLC,的,软件,组成,仅有硬件是不能构成,PLC,的，还需要软件系统的支持，共同构成,PLC,。,PLC,的,软件系统,由,系统程序,和,用户程序,两大部分组成。,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,二、各组成部分的,作用,1.,中央处理器,控制,从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储。,用,扫描的方式,通过输入,/,输出部件,接收,现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中。,诊断,电源、,PLC,内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。,PLC,进入运行状态后，从存储器逐条,读取,用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等。,根据运算结果，,更新,有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,2.,存储器,系统存储器。,系统存储器用于存放系统管理程序，用户存储器用于存放用户设计编辑的应用程序，并固化在,ROM,内，用户不能直接更改。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了,PLC,的性能，其内容主要包括,三个部分,。第一部分为,系统管理程序,，它主要控制,PLC,的运行；第二部分为,用户指令解释程序,，将,PLC,的编程语言变为机器语言指令，再由,CPU,执行这些指令；第三部分为,标准程序模块与系统调用,，它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序。,PLC,的具体工作都是由这部分程序来完成的。,用户存储器。,用户存储器的,容量,和内部,器件数,是反映,PLC,性能的重要指标之一，它包括用户,程序存储器,（程序区）和,功能存储器,（数据区）两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的,PLC,编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是,RAM,（有掉电保护）、,EPROM(,“,可擦写可编程只读存储器”,),或,EEPROM(,“,电可擦除可编程只读存储器”,),存储器，其内容可以由用户任意修改或增删。而用户功能存储器是用来存放（记忆）用户程序中使用的,ON/OFF,状态、数值数据等。,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,3.,输入,/,输出单元,输入接口电路,。为防止各种干扰信号和高电压信号进入,PLC,，现场输入接口电路一般由,RC,滤波器,消除输入端的抖动和外部噪声干扰，由,光电耦合器,（由发光二极管和光电三极管组成）进行,隔离,。输入口用来接收和采集,两种类型,的,输入信号,，一类是由按钮、选择开关、光电开关、行程开关等,开关量输入信号,；另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等,模拟量输入信号,。,输出接口电路,。输出接口用来,连接,被控对象中各种,执行元件,，如电磁阀、接触器、指示灯等，而,PLC,的输出有,继电器输出,、,晶体管输出,和,晶闸管输出,三种形式,。,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,4.,电源,PLC,的电源,分为,外部,电源、,内部,电源和,后备电源,。,外部电源,用于驱动,PLC,的负载和传递现场信号，同一台,PLC,的外部电源可以是一个规格，也可以是多个规格。常见的外部电源有交流,220V,、,110V,，直流,100V,、,48V,、,24V,等。,内部电源,是,PLC,的工作电源，有时也作为现场输入信号的电源。它的性能好坏直接影响到,PLC,的可靠性。,后备电源,在停机或突然断电时，可以保证,RAM,中的信息不丢失。,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,5.,编程器,编程器是,PLC,最重要的,外围设备,。利用编程器可将用户程序送入,PLC,的存储器，可用编程器检查、修改、调试程序，还可监控程序的运行及,PLC,的工作状态。小型,PLC,常用简易型,便携式,编程器或,手持式,编程器。利用,个人计算机,，添加适当的,硬件接口电缆,和,编程软件,也可以对,PLC,编程，同时后者还可以直接显示梯形图、读出程序、写入程序、监控程序运行等。,任务三 可编程序控制器的组成及其作用,6.,外围接口,扩展接口。,扩展接口用于,将,扩展单元,与,基本单元,相连,，从而使,PLC,的配置更加灵活。,通信接口。,为了实现,“,人与机,”,或,“,机与机,”,之间的对话，,PLC,配有多种通信接口。,PLC,通过相应的通信接口可以与,监视器,、,打印机,以及其他的,PLC,或,计算机,相连。,智能,I/O,口,。为了满足更加复杂的控制功能的需要，,PLC,配有多种智能,I/O,接口。,任务四 可编程序控制器的工作原理,可编程序控制器,是一种,工业控制计算机,，故它的工作原理是建立在计算机工作原理的基础上的，即可以将它的,工作原理,简单表述为,在系统程序的管理下，通过运行应用程序，对控制要求进行处理和判断，并通过执行用户程序来实现控制任务。,任务四 可编程序控制器的工作原理,继电器控制装置,采用,硬逻辑并行运行,的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）无论在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。,PLC,的,CPU,则采用