PLC基础教程

1本课程的基本情况n专业课先修课程：电路基础、软件基础后续课程：数控技术n教材《可编程序控制器原理应用网络》徐世许中国科技大学出版社，第一版n本课程安排期中考试、期末考试n联系：[e-mail]可编程序控制器的基础知识（10学时）nCPM1A的指令系统（12学时）nPC控制系统设计（10学时）nOMRON可编程序控制器、编程工具简介（6学时）的几个基本问题一、PC是什么？二、PC何处来，往哪去？三、PC有何独特之处？四、PC的应用领域？一、PC是什么？n可编程序控制器定义(1985年，国际电工委员会)可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其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、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。nPC、PLC、个人计算机、工业PC的区别？二、PC何处来，往哪去？n继电器控制系统的明显缺点：体积大，可靠性低，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对生产工艺变化的适应性差。n继电器控制系统的优点：简单易懂、操作方便、价格便宜n计算机系统的优点：功能完备、灵活性、通用性好二、PC何处来，往哪去？n1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM公司）提出设想。n1969年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台PC，型号为PDP-14。n第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器；n第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储器采用EPROM；n第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等；n第四代：80年代中期到90年代中期。PC全面使用8位、16位微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1us/步；n第五代：90年代中期至今。PC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用RISC芯片。二、PC何处来，往哪去？n1．向高速度、大存储容量方向发展CPU处理速度进一步加快==》使用64bitRISC芯片，多CPU并行、分时、分任务处理，这样可使速度达到ns级。大中型PC的扫描速度可达0.2ms/K步左右。例如:GE公司90系列331、771等为0.4ms／K步，欧姆龙公司C1000H、C2000H为0.4ms／K步，三菱公司A3N、A3H为0.2ms／K步，A3A高达0.15ms／K步，二、PC何处来，往哪去？n1．向高速度、大存储容量方向发展CPU处理速度进一步加快存储容量进一步扩大目前大型PC是几百K字节，最高可达几兆字节例如:A-B公司PLC-3的程序存储容量为2M字节，西门子公司的S5-155U为2M字节二、PC何处来，往哪去？n1．向高速度、大存储容量方向发展CPU处理速度进一步加快存储容量进一步扩大n2．控制系统将分散化分散控制、集中管理的原则。n3．可靠性进一步提高随着PC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。n4．控制与管理功能一体化PC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使PC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。三、PC有何独特之处？1.灵活、通用-----PC是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。2.可靠性高、抗干扰能力强平均无故障时间一般可达3～5万小时-----PC采用的是微电子技术，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，因此不会出现继电器控制系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象。-----PC还采取了以下主要措施来提高其可靠性。1)硬件措施：对电源变压器、CPU、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；2)软件措施监控程序定期地监测外界环境；死循环报警；停电时利用后备电池供电。“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”3.编程简单、使用方便-----用微机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。而PC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。4.接线简单5.功能强6.体积小,重量轻,易于实现机电一体化——————————————的最基本控制功能。目前，PC首用的目标，就是用于开关量的控制。四、PC的应用领域？ü模拟量的闭环控制----PC具有A/D、D/A转换及算术运算等功能，因此可以实现模拟量控制。ü数字量的智能控制----利用PC能接受和输出高速脉冲的功能，在配备了相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环型分配器、功放、步进电机）就能实现数字量的智能控制。ü数据采集与监控----利用PC自检信号多的特点实现自诊断的式的监控，减少系统的故障，提高累计平均无故障运行时间，同时可减低故障修复时间，提高系统的可靠性。ü通信、联网及集散控制----利用PC的强大的通信联网功能，把PC分布到控制现场，并实现各站间的通信，上、下层间的通信，达到分散控制、集中管理，即构成了现在的PCS系统。应用的典型例子电梯数控机床厂矿控制路口红绿灯四、PC的应用领域？的几个基本问题一、PC是什么？二、PC何处来，往哪去？三、PC有何独特之处？四、PC的应用领域？•总结采用继电器控制采用继电器控制控制功能如下：按下启动按钮SB1，电机M1开始运转，过10秒钟后，电机M2开始运转；按下停止按钮SB2，电机M1、M2同时停止运转。控制功能如下：按下启动按钮SB1，电机M1开始运转，过10秒钟后，电机M2开始运转；按下停止按钮SB2，电机M1、M2同时停止运转。2.2.采用采用PCPC控制控制)当按下SB1时，输入继电器00000的线圈通电，00000的常开触点闭合，使输出继电器01000的线圈得电，01000对应的硬输出触点闭合，KM1得电M1开始运转，同时01000的一个常开触点闭合并自锁。4.PC4.PC的控制原理简述的控制原理简述b)时间继电器TIM000的线圈通电开始延时，10秒后TIM000的常开触点闭合，输出继电器01001的线圈得电，01001对应的硬输出触点闭合，KM2得电M2开始运转。c)当按下SB2时，输入继电器00001的线圈通电，00001得常闭触点断开，01000、TIM000的线圈均断电，01001的线圈也断电，01000、01001两个硬输出触点随之断开，KM1、KM2断电，M1、M2停转。的基本组成------按结构形式的不同，PC可分为整体式和组合式两类•整体式PCCLICKHERE！•组合式PCCLICKHERE！．中央处理单元（CPU）2．存储器3.I/O单元4.智能单元5．电源6．扩展口7.编程工具8．其它外部设备•中央处理单元功能：n接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；n诊断电源、PC内部电路的工作状态和编程的语法错误；n用扫描的方式接收输入信号，送入PC的数据寄存器保存起来；nPC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作；n将用户程序的执行结果送至输出端。•中央处理单元现代PC使用的CPU主要有以下几种：n通用微处理器，如8080、6800、Z80A、8086等。通用微处理器的价格便宜，通用性强。n单片机，如8051等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很适合在小型PC上使用，也广泛地用于PC的智能I/O模块。n位片式微处理器，如AMD2900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。它主要追求运算速度快，它以4位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的微处理器。•存储器n根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为以下3种:a)系统程序存储器b)用户程序存储器c)工作数据存储器•I/O单元常用的常用的I/OI/O单元单元n开关量输入单元（1）直流输入单元(CLICKHERE)（2）交流输入单元(CLICKHERE)n开关量输出单元（1）晶体管输出单元(CLICKHERE)（2）双向晶闸管输出单元(CLICKHERE)（3）继电器输出单元(CLICKHERE)，（（11）直流输入电路）直流输入电路（（22）交流输入电路）交流输入电路（（11）晶体管输出电路）晶体管输出电路（（22）双向晶闸管输出电路）双向晶闸管输出电路（（33）继电器输出电路）继电器输出电路智能单元本身是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器，及与外界过程相连的接口。•智能单元•目前已开发的常用的智能单元有：A/D单元、D/A单元、高速计数单元、位置控制单元、PID控制单元、温度控制单元和各种通信单元等。•编程工具-----主要用来编辑程序、调试程序和监控程序的执行，还可以在线测试PC的内部状态和参数，与PC进行人机对话。n专用编程器(1)简易编程器(2)图形编程器n计算机辅助编程•其它外部设备（1）人机接口--又叫操作员接口，用来实现操作员和PC之间的对话和交互作用。（2）外存储器（3）打印机（4）EPROM写入器的基本组成------按结构形式的不同，可分为整体式和组合式II.各部分的作用n1．中央处理单元（CPU）n2．存储器n3.I/O单元n4.智能单元n5．电源n6．扩展口n7.编程工具n8．其它外部设备ü总结滞后现象nPC对输入点计数的频率问题前进的工作过程的工作过程--例如：欧姆龙公司的小型机CPM1A完成的任务如下:（1）公共处理(硬件检查、异常报警)（2）程序执行（3）扫描周期计算处理（4）I/O刷新（5）外设端口服务