PLC知识学习资料

广州触摸屏维修简述PLC知识一、什么是pLC (一)PIy.的特点 可编程序控制器简称P，它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器L和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机(PC)相区别，很多企业和学术著作中仍沿用可编程序逻辑控制器( LC:)这个老名字。在本书中我们约定，PL是可编程序控制器(PrograrnmalleCntrller)的简称。 PI尤是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计口它采用可编程的存储器。用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输人和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备，都是按易与工业控制器系统联成一体、易于扩充功能的原则设计。 PLC是一种以徽处理技术为基础，将控制处理规则存储于存储器中，应用于以控制开关t为主或包括控制参t在内的逻辑控制、机电运动控制或过程控制等工业控制领域的新型工业控制装篮。 L采用面向控制过程、面向现场间题的“自然语言”进行编程，具有十分灵活的控制方式。伴随着大规模集成电路的迅速发展，微处理器技术和通讯技术的迅速提高，PLC技术的发展正逐步成为工业生产自动化三大支柱(L技术、机器人技术和CAD/CAM技术)之一，在当前和未来的工业控制中起到重要作用。 今后的PLC将主要朝着超小型、专用化、低价格、高速多功能和分布式自动化网络方向发展.其特点如下: 十杭干扰能力强.可靠性高 在继电器控制系统中，器件的老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象是不可避免的，所以系统的可靠性不高，且维修工作耗资费时口而在PI .A控制系统中甲大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，且在硬件和软件方面都采取了强有力的措施，使产品具有极高的可靠性和抗一黔扰能力，故PI_可以直接安装在恶劣的工业环境现场而稳定地上作。 LC:在硬件和软件方面主要采取以下措施来提高其可靠性。 (1采用光电隔离措施，可有效隔离输人/输出间、内部与外部电路间的联系，减少故障和误动作。 (2)对电源变压器、.IC、编程器等主要部件均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰。 I主机的输人电源和输出电源均可以相互独立，对供电系统及1/0线路采用了较多的滤波环节。供电电路中多用L: , ar型滤波电路，对高频干扰有良好的抑制作用，可有效地减少电源之间的干扰。 (3)采用循环扫描工作方式，进一步提高抗干扰能力。 ()内部采用“监视器”电路，当检测到故障情况时，立即把状态存入寄存器，并以软、硬件配合对寄存器进行封闭，禁止对寄存器的任何操作，以防止寄存器内容被破坏;一旦检测到外界环境正常，便可恢复到故障前的状态，继续原来的处理工作。 (的采用密封防尘抗展的外壳封装及内部结构，可适用于恶劣环境。 (6)一般FL产品可抗l kl, ls的窄脉冲干扰，提高了其平均无故障工作时间。 2。采用模块化组合结构 PLC采用模块化组合结构，使系统构成十分灵活，可根据需要任意组合。易于维修，易于实现分散式控制，可缩短平均修复时间。 3.软件功能强 II_内部包括时序电路、计数器、主继电器、移位寄存器及中间寄存器等，能够方便地实现延时、锁存、比较、跳转和强制/O等功能。PLC可进行逻辑运算、算术运算、数据转换、顺序控制、顺序模拟运算、显示、监控、打印及报表生成等功能。并具有完善的输入、输出系统，能适应各种形式的开关量和模拟t的输人、输出控制，还可以与其他计算机系统和控制设备共同组成控制系统，实现成组数据传送、 4，灵活性和通用性强 继电器控制系统的控制电路要使用大t的控制电器，藉要通过人工布线、焊接、组装来完成电路的连接，如果工艺要求稍有改变，控制电路必须随之相应变动，耗时且费力。PLC是利用存储在机内的程序实现各种控制功能的，因此当控制功能改变时只需修改程序即可.极少甚至不必改动外部接线。一台PLC可以用矩阵运算、闭环控制、排序与查表、函数运算及快速中断等功能。于不同的控制系统中，只需改变其中的程序。其灵活性和通用性是继电器控制电路所无法比拟的。 *编程语言简单易学 虽然PI是以微型计算机技术为核心的控制装置，但是不要求使用者精通计算机方面复杂的硬件和软件知识。大多数PLC采用类似继电器控制电路的“梯形图”语言编程，清晰直观，简单易学口 6.使用维护方便 Pl一C的输人、输出接口是己按不同需求做好的，可直接与控制现场的设备相连接。输人接口可以与各种开关、传感器连接;输出接日具有较强的驱动能力，可以直接与继电器、接触器、电磁阀等连接。不论是输入接口或输出接口，使用都很简单。PI尤具有很强的监控功能，利用编程器、监视器或触摸屏等人机界面可对PLC的运行状态、内部数据进行自诊断和监控，可以迅速查到故障并及时给予排除。 (二)PLC的应用领域 1，开关蚤的逻挥控制 PLC的开关量逻辑控制已逐步取代传统的继电器逻辑控制装置，应用于单机或多机控制系统以及自动化生产线上。PLC控制开关量的能力很强，所控制的输入、愉出点数.少则几十点，多的可达到几百、几千、甚至几万点。由于PLC能联网。所以点数几乎不受限制，所控制的逻辑包括组合、时序、延时、高速计数等。用PLC进行开关量控制的领域包括冶金、机械、纺织、轻工、化工等。 2.模拟量的闭环控制 对于模拟t的闭环控制系统，要有模拟量的愉人愉出点，以便采样输人和调节愉出，实现过程控制中的PILE调节或模糊控制调节，形成闭环系统。PLC系统能实现对温度、流量、压力、位移、速度等参量的连续调节与控制。常用的模拟量I模块，不仅可以实现A/D和D转换，还可以进一步构成闭环，实现PID过程调节。而针对PID闭环调节，又有专门的模块，往往还引入了智能控制。目前除大型机、中型机具有此功能外，一些公司的 3.数字黄的智能撞制 PLC具有接收和输出高速脉冲的功能，再配备相应的传感器如旋转编码器)戈脉冲伺服装置(如环型分配器、功放、步进电机)，其控制系统就能实现数字量内智能控制。较高级的PLC还专门开发了数字控制模块、运动单元模块等，可实见曲线插补功能。新型的运动控制单元，能够对步进电动机或何服电动机进行单轴戈多轴的位置控制。 4，数据处理 P1尤具有数据传送、排序、查表搜索、位操作以及逻辑运算、函数运算、矩小型机也具有这种功能，如OI -RON公司的CQM1机和松下电工的IP机等。阵运算等多种数据采集、分析、处理的功能。有些公司将PLC的数据处理功能与计算机数值控制(CN1)设备的功能紧密结合在一起，开发了用于CNC的PLC产口口pO Pl一可在控制现场进行数据采集，目前较普遍采用的方法是PLC加上触摸屏，既可随时观察采集下来的数据.又能及时进行统计分析。有的PLC本身就具有数据记录单元，如OMRON公司的C200H。，可利用一般的便携计算机的存储卡，插人到该单元中保存采集到的数据口 5甲通信 随着网络的发展和计算机集散控制系统的逐步普及，PLC的网络化通信产品被大量推出。这些产品解决了PLC之间、Pl一C与其扩展部分之间、1.与上级计算机之间或其他网络间的通信问题，实现由上位计算机对PLC的管理或编程。r也能与智能仪表、智能执行装置(如变频器等)进行联网和通信，互相交换数据并实施P I.C对其的控制。有些公可还开发了专门的网络产品，如A-13公司的高速数据通道1H和H , SIB IIriI1公司的SINF局域网等。通过这些产品，可将PLC、计算机、各种外设组成局域环网。环网可套非环网，环网与环网可桥接，网间的结点可直接或间接接地、通信和交换信息。 I,C具有强大的联网通信功能，把PLC分布到控制现场，实现各PC控制站间的通信以及上、下层间的通信，从而实现分散控制、集中管理的目的。这样的系统实际上就是P(过程控制系统)系统。有的企业把全厂的自动化系统组成通信网络，从而组成计算机集成制造系统。 (三)P.的分类 P_的种类很多。其实现的功能、内存容童、控制规模、外形等方面均存在较大差异。因此，PLC的分类没有严格的统一标准，这里只是按照其结构形式、控制规模、应用领域等进行大致分类。 1.按结构分类 PIC按其硬件的结构形式可以分为整体式和组合式。整体式P I.C_外观上是一个长方形箱体，又称箱体式PLC。组合式PLC在硬件构成上具有较高的灵活性，其模块可以像拼积木一样进行组合，构成具有不同控制规模和功能的L。因此它又称为模块式1Ca (1)整体式C8整体式(箱体式)PLC的CPU、存储器、输人输出都安装在同一机体内，如欧姆龙(OMRON)公司的cZoP、C4oP、CPMIA、CPMZA等产品。它们的特点是结构简单、体积小、价格低、输人输出点数固定、实现的功能和控制规模固定，但灵活性较低。 (2组合式PLC。组合式(模块式)PLC采用的是总线结构，即在一块总线底板上有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个PLC模块，不同的模块实现不同的功能。PLC的CPU和存储器设计在一个模块上，有时把电舔也放在这一模块上，该模块在总线上的安装位置一般是固定的口其他模块可根据P1一C的控制规模、实现的功能选择安装在总线板的其他任一总线槽上口组合式PI的特点是系统构成的灵活性较高.可构成具有不同控制规模和功能的PLC 2。按控制规模分类 L:的控制规模主要是指开关量的输入输出点数及模拟量的输人输出路数，但主要以开关量的点数计数。模拟量的路数可折算成开关量的点数，一般一路模拟量相当于8 16点开关量。根据IIC)控制点数的不同，PI大致可分为微型机、小型机、中型机、大型机及超大型机。 (微型机;控制点数在1点以下，如O1IRC的C系列P型机等。 (2)小型机:控制点数在250点左右，如C)1I的CMPZA系列等口 (3)中型机:控制点数在,00- O(点左右，如)MR()N的C.Z00 H机(约?00点)、CZ00 I机(约1084点)等。 (4)大型机:控制点数在1000点以上，如() MRC)的C10I机(约102.E点)、C2QOOI机(约2048点)等口 (5超大型机:控制点数可达上万点，甚至几万点。如美国通用电气(GE 的9C-0机。其控制点数可达24000点以上。 3。按应用领城分类 PL(f不仅应用于工厂，而且已渗透到产业界的每个角落，其应用领域包括机械、食品、造纸、运输、水处理、高层建筑、公共设施、农业和娱乐业等，如表1-1一1所示。襄1一1一1P的应用领域机械 食品 造纸 机床 仓库控制 包装纸箱送线 自动生产机械 配料控制 瓦楞纸冲装机 自动装配机 包装机控制 自动包装机 运箱 水处理 建筑 传送带生产线控制 水滤清控侧 楼房空调控制 装载箱送机控制 上下水道控制楼房防灾带报设备控制 吊车控制 废液处理控制 立体停车场控制 公共设施 农业 娱乐业 隧道排气控树 喷海控制 照明控制 垃圾处理设备控制 喷水控制 宽虹灯控制 过滤、清洗设备控制温室控制 剧场舞台的自动控制 二、什么是pLC的编程语言 PIf(的程序结构为典型的块式结构，应用软件的形成只需要编辑这个过程。其余由系统软件白动完成口利用编程器的按键、显示和内部编辑、监控等软件的支持，可使ILL程序的调试变得容易。因此，一般PLC编程语言的主要特点有:图形化指令结构;明确的变量和常数;简化的程序结构;应用软件形成过程简便;程序调试容易等。 不同厂家P I f的编程语言各不相同，大致有梯形图语言和语句表语言两大类，有的F I .:还支持流程图C,SF语言编程。 (一)梯形图语言 梯形图语言采用的图形与实际继电接触器控制系统的控制线路图相似，具有很强的直观性和形象感。简单的PL逻辑控制系统的梯形图与有触点的电气原理图几乎没有差别。图-1-1所示为电气原理图与PL梯形图的比较，其中图(a)是带有自(a)电气原理图(b)PLC梯形图图1一1-1电气原理图与P(L梯形图锁触点的线圈控制原理图，图(b则是相应的PI.梯形图。 由图可见，在电气原理图中。线圈K通电与否(数据逻辑通电为“1，断电为“0，)取决于开关51 ,:及触点K的接通或断开(逻辑关系)。要使线圈I通电(为“1”)，必须使y或K动作闭合(为“1，且S:复位，其常闭触点闭合(复位为“o，但常闭触点表示逻辑非，即“t，的非为x，表示用合)。在P L.梯形图中，要使输出线圈60输出高电平，则内部存储器单元D1存储的值应为“1”或0存储的值为“1，且X002存储的值则应为“0，才能继续保持线圈。6。的值为“l”8线圈X600的值为“ t，则可以通过输出接口输出高电平，从而使外部线圈通电。这说明PLC的梯形图可以通过执行程序对内部数据存储器单元存储的数值进行逻辑运算，从而实现原理图中需要硬件开关及触点才能实现的控制功能。 (二)语句表语言 P I的语句表语言采用助记符来表示，一般由操作码和操作数组成。操作码表示的是指令需要完成的操作功能，操作数为变全或常数。 例如，将图1-1( b所示梯形图用语句表语言来表示，其程序如下: 序号指令数据(地址)说明 1 LD 1将动合触点0001与母线相连 2 OR 0并联动合触点Ofi00 3 AN公NOT00OZ申联动断触点0002 4 0 LTT B 0输出Ofi04线圈 5 END程序结束 三、L.与继电器一接触器控制系统的比较 PI一c控制系统比传统的继电器一接触器控制系统更为灵活、简单，具有软件支持和面向现场等特点。下面以三相异步电动机的正、反转控制为例，将二者进行对照比较。本例主要是为了让读者对PI有一个较具体的认识，实际Pr的控制功能远不止本例的内容。 图-l -所示为三相异步电动机正、反转电气控制电路。在图1一1一2(b)所不控制电路中，由动合、动断触点构成电动机正、反转的互锁控制。 如果使用Plr控制系统完成上述工作，其主电路与图1-1-2 a 完全一样，无需任何改动。不同之处在控制电路，可由P1.构成控制电路(称为I(_配线)，如图1一1-所示。 图1-1-中，按钮S1氏和接触器KM1输人端(翰人点)0- 0004上，接触器I1I, ,K 1I线圈连接到.输出端(输出点)0500, 050上.这些只是L的硬件连接，还必须将编写好的程序输人到PL内部，其程序用指令表见表_2a 考虑到指令形式的程序不便于阅读，所以目前广泛采用的是一种称为梯形图的程序，上述14条指令可用如图10-4所示的梯形图表示。 KM:的动合触点连接到PL的图1小4正、反转控制的梯形图 表1 12圈11的程序指令表 指令 数据 0硬)L)() 一一曰门 T.C OCJ l/0()0】 八NI 灰欢贰?，/0;00? l八ND”50 c OR CC101()(Z s 1r3 1 A1T1() 0 )i( i l 0000 串联动合触点p00Q U0J 5 1N L) A .)II()hUSO1 巾联动断触点051 0006 OUT 5 输出C?5Q线圈 ffl? LD 0004 将动合触点X004与母线相连 ; 一一lr一一- 05fl1 串联动合触点051 0()x)8 A1D 0(Jl 9 ()R 0 并联动合触点f00 3)10 1DIOT 0003 串联动断触点OOQ3 0 1 ANID OOU 串联动合触点UU 01 l INII(I 5 串联动断触点SU 0 71;i (IJT X501 翰出051线圈 图1-1所示正、反转控制电路极易发生电弧短路故障，即该电路只有电气互锁，而没有机械互锁，因此将其改进如图1r1-所示。图1-1-( a)采用复合按钮解决方案，图115(b采用增设中间继电器解决方案。与图1-1-相比，显然这两种方案都必须改变原来控制电路的配线，这项工作对本例来说还不算复杂。但如果控制对象是一条大型流水线或较复杂的控制系统，更改配线的工作t就十分庞大，甚至有些控制系统与其更改配线。不如重新安装。 采用L;控制系统时，对外部硬件电路无需更改，即保持图IT1-所示Il()配线的原样，见表一1一3。只要改变指令表中若干指令，就能达到防止电弧短路的功能，其指令该指令表对应的梯形图如图1-1-所示。(a)采用复合按钮控制电路b采用中间继电器控制电路图1-1-;i防止电弧短路的控制电路衰-I图1一-的程序指令裹地址 指令 数据 地址 指令 数据 0 I,D OC ”)，。 ,D COOL 0001 丁IM 00井o 。11! rrM1一 o琪10 1刀 0003 。12 r.r 7 oa S_ 0003 AND 0500 一。013一赫 。50飞1一 0004 OR TIMOO 。， OR 1M， 0005 AND NOT 0004 。、，感 AND NOT C?3 0006 AND NOT 0002 I。，6 AND,1O 1 9 AII X000 。， AND 0000 0008 ANft N 丁050 。，8 AND IT 00 0 OifT 。5。 。X9 OUT 50 对照图-1-和图1-I-以及它们对应的指令表可知，防止电弧短路功能的实现在PL控制中只是增加了几条指令，但并不改变线路的连接，而程序的更改很简单，只要操作编程器的键盘、在现场就能很快完成。 在此要强调的是，上述正、反转控制实例并不能完全体现P,的强大功能，只是为了说明i在使用中其软件控制的灵活和方便，这是传统的继电器一接触器控制系统无法做到的。，参考资料：