PLC课程综述

《电气控制与PLC应用》综述报告专业及班级____自动化__________姓名_____________________________学号_________________________授课老师______________________________完成时间_____2015/1/3_______________________摘要：随着计算机技术、微电子技术以及数字化通信技术的飞快发展，PLC产品结合类计算机产业中最先进的技术手段以及电气自动化控制的重要理论，在其性能指标及功能上进一步完善并丰富，打破了传统的PLC概念，在电气控制领域的发展范围越来越大。可编程序控制器（PLC）主要以计算机的微处理器为基础，综合计算机的应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器。虽然PLC由较为复杂的微处理器组成，但是在实际应用过程中，完全不必了解微处理器的内部结构。最初，PLC还仅是作为继电器接触器控制系统的替代品，而自从进入电气控制系统领域后，凸显了其独有的优越性，以其自身强大的抗干扰能力、自诊断功能等，提高了电气控制系统的可靠性，基本解决了普通继电器及接触器中常见的故障问题，经过调试后可长期安全可靠地运行。关键词：PLC；电气控制；应用目录一、plc的产生与发展..............................................................................................................................1二、可编程序控制器的组成与工作过程................................................................................................1三、PLC与其它系统的比较....................................................................................................................3一、plc与计算机控制系统中的比较..............................................................................................3二、PLC与继电接触器控制系统的比较........................................................................................3三、plc与其他工业控制系统中的比较..........................................................................................6四、plc的特点..........................................................................................................................................7五、plc的应用领域..................................................................................................................................8六．总结..................................................................................................................................................101一、plc的产生与发展PLC从诞生至今，其发展大体经历了三个阶段：从20世纪70年代至80年代中期，以单机为主发展硬件技术，为取代传统的继电器—接触器控制系统而设计了各种PLC的基本型号。到80年代末期，为适应柔性制造系统(FMS)的发展，在提高单机功能的同时，加强软件的开发，提高通信能力。90年代以来，为适应计算机集成制造系统(CIMS)的发展，采用多CPU的PLC系统，不断提高运算速度和数据处理能力。二、可编程序控制器的组成与工作过程1．可编程序控制器的组成中央处理单元（CPU）是系统的核心部件，是由大规模或超大规模的集成电路微处理芯片构成，主要完成运算和控制任务，可以接收并存贮从编程器输入的用户程序和数据。进入运行状态后，用扫描的方式接收输入装置的状态或数据，从内存逐条读取用户程序，通过解释后按指令的规定产生控制信号。执行数据的存取、传送、比较和变换等处理过程。完成用户程序所设计的逻辑或算术运算任务，根据运算结果控制输出设备。可编程序控制器中的中央处理单元多数使用８位到32位字长的单片机。存贮器单元按照物理性能存贮器可以分为两类。随机存贮器（RAM）由一系列寄存器阵组成，每位寄存器可以代表一个二进制数，在刚开始工作时，它的状态是随机的，只有经过置“１”或清“０”的操作后，它的状态才确定。若关断电源，状态丢失。这种存贮器可以进行读、写操作，主要用来存贮输入输出状态，计数、计时以及系统组态参数。为防止断电后数据丢失，可采用后备电池进行数据保护。只读存贮器有两种。一种是不可擦除ROM，这种存贮器只能写入一次，不能改写。另一种是可擦除EPROM和E2PROM，这种存贮器经过擦除以后还可以重写。其中EPROM只能用紫外线擦除内部信息，E2PROM可以用电擦除内部信息。只读存贮器主要用来存贮程序。2电源单元可编程序控制器配有开关电源，电源的交流输入端一般都有脉冲吸收电路，交流输入电压范围－般都比较宽，抗干扰能力比较强。有些可编程序控制器还配有大容量电容作为数据后备，停电可以保持50小时。一般直流５Ｖ电源供可编程序控制器内部使用，直流24Ｖ电源供输入输出端和各种传感器使用。输入输出单元输入单元用于处理输入信号，对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号的逻辑值安全可靠地传递到可编程序控制器内部。输入单元有直流输入模块、交流输入模块和交直流输入模块。输出单元用于把用户程序的逻辑运算结果输出到可编程序控制器外部，输出单元具有隔离PLC内部电路和外部执行元件的作用，还具有功率放大的作用。输出单元有晶体管输出模块、可控硅输出模块和继电器输出模块。功能模块是一些智能化了的输入和输出模块。比如，温度检测模块。位置检测模块、位置控制模块、PID控制模块等。中央处理单元与输入输出设备的连接，是由输入单元和输出单元完成的。接口单元接口单元包括扩展接口、编程器接口、存贮器接口和通讯接口。外部设备可编程序控制器的外部设备主要有编程器、文本显示器、操作面板、打印机等等。2．可编程序控制器的工作过程PLC最主要的方式是周期扫描方式。可以细分成下面几个过程。上电处理过程PLC上电后，要进行上电的初始化处理。占用的时间为T0。共同处理过程，共同处理的主要任务是复位监视计时器、检查I/O总线、检查扫描周期、检查程序存储器。该过程占用的时间为T1。（1）通讯服务过程当PLC和微机构成通讯网络或由PLC构成网络时，需要有通讯服务过程。该过程占用的时间为T2。当PLC接有外部设备如编程器、打印机等，则需要进行外设服务过程。该过程占用的时间为T3。（2）程序执行过程该过程用于执行用户程序。从输入映像区读入输入信息，根据用户程序进行运算操作，并向输出映像区送出控制信息。该过程占用的时间为T4。显然T4和PLC的速度、用户程序长短及指令种类有关。（3）I/O刷新过程3这个过程可分为输入信号刷新和输出信号刷新。输入信号刷新为输入处理过程，输出信号刷新为输出处理过程。该过程占用时间为T5。显然T5和可编程序控制器所带的输入输出模块的种类和点数多少有关。可编程序控制器的扫描周期T和上述各个过程的关系录为：T=T1+T2+T3+T4+T5关于PLC的时间滞后问题PLC对输入和输出信号的响应是有延时的，这就是滞后现象。为了确保PLC在任何情况下都能正常无误地工作，一般情况下，输入信号的脉冲宽度必须大于一个扫描周期T。还应该注意一个问题是输出信号的状态是在输出刷新时才送出的。因此，在一个程序中若给一个输出端多次赋值时，中间状态只改变输出映像区。只有最后一次赋的值才能送到输出端。三、PLC与其它系统的比较一、plc与计算机控制系统中的比较一般来说，PLC本身可以控制工业设备的自动运行，可是如果想修改运行参数，控制方法，可以通过现场配电柜上的触摸屏或者中控室的工控机（计算机）。计算机还可以实时显示设备的运行状态，随时停止或启动设备。也就是说，计算机和PLC是配合使用的。计算机通过总线或网络接受PLC采集的现场信号。计算机发出控制指令给PLC，PLC实现现场设备启停控制。当然，控制程序是在PLC上，计算机只是给PLC个指令或选择或配合使用的。二、PLC与继电接触器控制系统的比较1）由于采用了大规模集成电路和计算机技术，因此可靠性高、逻辑功能强，且体积小。2）在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合，PLC无需增加硬设备，利用微处理器及存储器的功能，就可以很容易地完成这些逻辑组合和运算，大大降低了控制成本。3）由于PLC采用软件编制程序来完成控制任务，所以随着要求的变更对程序进行修改显得十分方便，具有很好的柔性。继电器线路则是通过许多真正的“硬”继电4器和它们之间的硬接线达到的，要想改变控制功能，必须变更硬接线，重新配置，灵活性差。4）新一代PLC除具有远程通讯功能以及易于与计算机接口实现群控外，还可通过附加高性能模块对模拟量进行处理，实现各种复杂的控制功能，这对于布线逻辑的继电器控制系统是无法办到的。传统的继电接触器控制系统，是由输入设备（按钮、开关等）、控制线路（由各类继电器、接触器、导线连接而成，执行某种逻辑功能的线路）和输出设备（接触器线圈、指示灯等）三部分组成。这是一种由物理器件连接而成的控制系统。PLC的梯形图虽与继电接触器控制电路相类似，但其控制元器件和工作方式是不一样的，主要区别有以下几个方面。（1）元器件不同继电接触器控制电路是由各种硬件低压电器组成，而PLC梯形图中输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等软继电器是由软件来实现的，不是真实的硬件继电器。（2）工作方式不同继电接触器控制电路工作时，电路中硬件继电器都处于受控状态，凡符合条件吸合的硬件继电器都同时处于吸合状态，受各种约束条件不应吸合的硬件继电器都同时出在断开状态。PLC梯形图中软件继电器都处于周期性循环扫描工作状态，受同一条件制约的各个软继电器的动作顺序取决于程序扫描顺.元件触点数量的不同硬件继电器的触电数量有限，一般只有4-8对，PLC梯形图中软件继电器的触点数量在编程时可无限制使用，可常开又可常闭。（4）控制电路实施方式不同继电接触器控制电路是通过各种硬件继电器之间接线来实施，控制功能固定，当要修改控制功能时，必修重新接线。PLC控制电路由软件编程来实施，可以灵活变化和在线修改。PLC的梯形图与继电器控制电路图十分相似，主要原因是PLC梯形图大致沿用了继电器控制的电路元器件符号，仅个别之处有些不同。同时，信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的，但PLC的控制与继电器的控制以有不同之处，主要表现在以下几个方面。1、控制逻辑继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的的滞后动作等到组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外继电器触点数目有限，每只仅有4～8对触点，因此灵活性和扩展性很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑只需改