可编程控制器PLC原理及应用课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,可 编 程 控 制 器 原 理 及 应 用,Programmable Logic Controller(PLC),Programmable Controller(PC),可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上，逐步发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型,工业自动控制装置。,1,概 述,一、发展概况,PLC,可编程控制器,可 编 程 控 制 器 原 理 及 应 用 Progr,二、,PLC,的品牌产品,三 菱：,FX1S,、,FX1N,、,FX2N,、,Q,、,A,系列,日 立：,E,、,EC,、,EM,、,EMII,、,H,、,EH-150,、,MICRO-EH,系列,东 芝：,EX20 EX40,系列,富 士：,NB,、,NJ,、,NS,、,SPB,系列,松 下：,FP0,、,FP1,、,FP2,、,FP2SH,、,FP3,、,FPM,、,FPC,、,FP5,、,FP10,、,FP10S,、,FP10SH,系列,欧姆龙：,CPM1A,、,CPM2A,、,C200H,、,CQM1,、,CQM1A,、,CJ,系列,二、PLC的品牌产品三 菱：FX1S、FX1N,SIEMENS,：,SIMATIC S7-200 S7-300 S7-400,系列,施 耐 德：,Twido,系列,通 用：,GE-I,系列,德洲仪器：,TI100,系列,LG,：,K10,、,K30,、,K60,、,K80,、,K100,、,K120,、,K120S,（,E,）、,K200,、,K300,、,K1000,系列,二、,PLC,的品牌产品,SIEMENS：SIMATIC S7-200 S7-30,三、主要功能,1.,逻辑控制,可编程序控制器具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或“、“非”等逻辑运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、串并联、并串联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑和顺序逻辑控制。,2.,定时控制,可编程序控制器具有定时控制功能。它为用户提供若干个定时器并设置了定时指令。定时时间可由用户在编程时设定，并能在运行中被读出与修改，定时时间的最小单位也可在一定的范围内进行选择，因此，使用灵活，操作方便。,三、主要功能 1.逻辑控制 2,3.,计数控制,可编程序控制器具有计数控制功能。它为用户提供若干个计数器并设置了记数指令。计数值可由用户在编程时设定，并能在运行中被读出与修改，有些可编程序控制器还设置了加计数、减计数两种不同的记数方式。,4.A/D,、,D/A,转换,大多数可编程序控制器还具有摸,/,数（,A/D,）和数,/,摸（,D/A,）转换功能，能完成对模拟量的检测与控制。,三、主要功能,3.计数控制 4.A/D、,5.,定位控制,有些可编程序控制器具有步进电动机和伺服电动机控制功能，能组成开环系统或闭环系统，实现位置控制。,6.,通信与联网,有些可编程序控制器具有联网和通信功能，可以进行远程,I/O,控制，多台可编程序控制器之间还可以进行同位链接，还可以与计算机进行上位链接。由一台计算机和多台可编程序控制器可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以完成较大规模的复杂控制。,三、主要功能,5.定位控制 6.通信与联网,7.,数据处理功能,大多数可编程序控制器都具有数据处理功能，能进行数据并行传送、比较运算；,BCD,码的加、减、乘、除等运算；还能进行字的按位“与”、“或”、“异或”、求反、逻辑移位、算术移位、数据检索、比较、数制转换等操作。,随着科学技术的不断发展，可编程序控制器的功能还在不断拓宽和增强。,三、主要功能,BCD,码,:,用,4,位二进制数来表示,1,位十进制数中的,09,这,10,个数码，简称,BCD,码，即,BCD,代码。,Binary-Coded Decimal,，简称,BCD,，称,BCD,码或二,-,十进制代码，亦称二进码十进数。是一种二进制的数字编码形式，用,二进制编码的十进制,代码。,7.数据处理功能 随着科学,四、主要特点,1.,可靠性高、抗干扰能力强、适用于恶劣工作环境,2.,编程简单易学,3.,应用灵活方便,4.,通用性强,5.,具有完善的监视和诊断功能,6.,体积小、重量轻、功耗小、安装维护方便、性价比高,四、主要特点 1.可靠性高、抗干扰能力强、适用于恶劣工作环,1,）各种机械行业，可实现设备、自动线的自动化控制；,2,）顺序控制、过程控制、位置控制、生产过程的监控和管理、结合网络技术；,3,）数字量、模拟量的数据采集；,五、应用范围,1）各种机械行业，可实现设备、自动线的自动化控,一、,PLC,的基本结构,三菱,PC,基本单元外形,CPU,存储器,通用串口,扩展接口,电 源,外部设备,（编程器等）,扩展单元、特殊功能单元等,输入状态寄存器,输出状态寄存器,输入接口,输出接口,现场输入信号,现场输出信号,PLC,基本结构框图,2,可编程控制器的硬件结构与工作原理,一、PLC的基本结构三菱PC基本单元外形CPU存储器通用串,2.,存储器,系统程序存储区：存放系统软件，固化在,ROM,或,EPROM,等只读存储器中。,用户程序存储区：存放用户程序,变量（数据）存储区：存放内部变量或数据,通常采用低功耗的,CMOS-RAM,存储器加备用电池，可读写,1.,中央处理单元,CPU,计算和控制中心。它的性能（位数和主频）决定了,PLC,的运算速度和信息处理量的大小。,2.存储器系统程序存储区：存放系统软件，,3.,输入,/,输出接口：,是,CPU,连接工业现场设备的桥梁。,CPU,：,标准电平,弱电,数字量,外部设备：,开关量、模拟量,不同电压等级的交流、直流量,高速、低速信号,远程、本地信号,输入,/,输出接口,PC,厂家为用户提供各种类型的,I/O,接口电路。,3.输入/输出接口：CPU：外部设备：输入,直流开关量输入接口电路,光耦的作用,:,电气隔离，抗干扰,电平转换,开关量输入接口：将工业现场的开关量信号转变成,CPU,能接受的标准逻辑电平。,(,图,),直流开关量输入接口,交流开关量输入接口,内部直流电源,发光二极管,光电耦合器,直流开关量输入接口电路光耦的作用:电气隔离，抗干扰电平转换开,输出,方式,开关量输出接口：通过该接口实现对外部设备的驱动控制,继电器输出,晶体管输出,晶闸管输出,继电器输出：输出接口由继电器构成。,晶体管输出：输出接口由晶体管构成。,晶闸管输出：输出接口由晶闸管构成。,适于大功率、低速、交、直流负载,适合于小功率、高速、直流负载,适合于大功率、高速、交流负载,请问,PLC,输出,24V,是否直接驱动接触器，接触器是不是直流接触器？补充：,PLC,控制的接触器控制,220V,的电路。要不要中间还要有什么转换电路。,PLC,有多种输出控制，常见的是晶闸管，小型继电器，理论上是可以直接控制接触器的，但是万一你的接触器质量不好，是要烧坏,PLC,的，所以中间还是加套中间继电器控制，加保险丝,输出开关量输出接口：通过该接口实现对外部设备的驱动控制继电器,(,图,),继电器输出型接口电路,负载电源由外部提供,继电器输出接口电路,(图)继电器输出型接口电路负载电源由外部提供继电器输出接口电,PLC,通过,PhotoMOS,继电器驱动电磁阀、接触器效果好,使用,PhotoMOS,继电器驱动电磁阀、电磁开关、直流电机、接触器等高速,1KHz,无机械磨损无噪音无辐射污染,5VTTL,电平信号驱动直流,5-48V3-20A,电流,24VPLC,电平信号驱动直流,5-48V3-20A,电流信号源可以是,PLC,TTL,DCS,DSP,MCU,PLC通过PhotoMOS继电器驱动电磁阀、接触器效,6.,编程器：,是,PLC,的主要外设。用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视。,便携式：本身不带,CPU,，只能联机编程。体积小、重量轻、便于生产现场调试。,CRT,智能式：带有显示屏的图形编程器，有,CPU,，可联机编程也可脱机编程，可用多种语言编程。,4.,扩展接口：,是用于扩展,I/O,单元或特殊功能单元。,通用微机作为编程器：个人电脑，配上厂家提供的编程软件和通讯线。有效利用资源。,5.,电源：,是,PLC,的供电电源一般为市电（也有,24V,供电的）。,PLC,内部设计有电路进行稳压和变换。以适应内部电路的需要。,6.编程器：是PLC的主要外设。用于用户程序,二、,PLC,的基本工作原理,PLC,的工作方式：,循环扫描工作方式,扫描周期：从开始到输出结果完成所需的时间。一般为几毫秒,几十毫秒。,(,图,),开始,自诊断,与编程器通信,读入现场信号,执行用户程序,输出结果,STOP,RUN,用,户,程,序,输,入,映,象,寄,存,器,输,出,映,象,寄,存,器,执行用户程序,输出,读入,二、PLC的基本工作原理PLC的工作方式：循环扫描工作方式,PLC,的分类,按,I/O,点数分,小型,PLC,：入出总点数,256,中型,PLC,：入出总点数,2562048,大型,PLC,：入出总点数,2048,按结构类型分,整体式,模块式（积木式）,按功能分,低档机,中档机,高档机,三、,PLC,分类、主要技术指标,PLC的分类 三、PLC分类、主要技术指标,PLC,的主要技术指标,入,/,出点数,扫描速度,内存容量,指令条数,内部元件,功能模块,编程语言,PLC的主要技术指标,3,可编程控制器的,软件和用户环境,一、,PLC,的软件结构,软件结构,监控程序,用户程序,1.,监控程序,监控程序是可编程控制器产品必须包括的部分，由生产厂家提供。其功能如下：,3 可编程控制器的软件和用户环境一、PLC的软件结构软,1,）系统管理,运行管理：何时输入、何时输出、何时运算、何时自检、何时通讯等进行时间上的分配管理。,程序空间的管理：生成用户环境。,系统自检程序：系统出错检验、用户程序语法检验、句法检验等。,2,）用户指令解释程序,编辑程序和解释程序。,3,）标准程序和系统调用,1）系统管理 2）用户指令解释程序,2.,用户程序,用户,在,PLC,提供的编程环境下编制的完成控制功能的程序。,1.,用户数据结构,1,）位数据,这是一类逻辑量，其值只有“,0”,或“,1”,。,2,）字数据,其数制、字长有很多形式。单字或双字、十进制（,K,）或十六进制,(H),等。,3,）位和字的混合。,二、用户环境,2.用户程序 用户在PLC提供的编程环,2,、,PLC,的内部等效电路,输入设备,输出设备,2、PLC的内部等效电路输入设备输出设备,输入部分：等效输入继电器。,逻辑控制部分：由用户程序实现的逻辑关系。构成逻辑电路的元件是等效编程元件。,输出部分：等效输出继电器。,输入部分：等效输入继电器。,三菱,F,系列,PLC,的基本情况,日本三菱的早期产品，小型机，整体式结构，包括：基本单元，扩展单元、特殊单元三种。,3.PLC,的元件,用户可以使用的输入输出接口、内部存储单元,统称元件。,三菱F系列PLC的基本情况 3.,编程元件,1.,输入继电器（,X0X7,，,X10X17,，,X20X27,，,）,注意：,元件编号采用八进制,输入继电器线圈由外部信号驱动，触点可无限次使用。,2.,输出继电器（,Y0Y7,，,Y10Y17,，,Y20Y27,，,）,主要用于将内部逻辑结果传递到外部负载，每一输出继电器仅有一常开触点连到输出端子供外部负载用，同时也有软触点可无限次使用。,编程元件,3.,辅助继电器,(M),编号从,M0,开始,十进制编码,通用型和掉电保护型两种,辅助继电器仅供内部使用,4.,定时器（,T,）,编号从,T0,开始；,十进制编码,定时器按定时时钟的不同进行分组,延时时间由设定的,K,值大小确定,定时器做计时功能,3.辅助继电器(M),5.,计数器,(C),编号从,C0,开始；,十进制编码,分加计数、减计数和双向计数器,分掉电保护和通用型两种,计数值由设定的,K,值