电气控制与plc3

1早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmablelogiccontroller，略写PLC)随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmablecontroller，略写PC)。为区别于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC这个名称。第四章可编程序控制器的基础知识PLC是一种专门用于工业控制的计算机。一、PLC的一般硬件结构PLC的硬件框图1、中央处理单元（CPU）CPU主要完成以下功能：1）接收并存储用户程序和数据。2）用扫描的方式接收现场输入设备的状态和数据。3）诊断电源、PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误。4）完成用户程序中规定的逻辑运算和算术运算任务。一、PLC的一般硬件结构2、存储器存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。1）系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。2）系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；等存储器。3）用户程序存储区：用户程序存储区存放用户编制的用户程序。一、PLC的一般硬件结构3、输入／输出（I/O）接口I/O接口是CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件。1）输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。2）输出接口电路：采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型：继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。一、PLC的一般硬件结构一、PLC的一般硬件结构3、输入／输出（I/O）接口内部电路LEDL:负载COML～L输出端子继电器输出型内部电路LED输出端子L:负载COMLL～晶闸管输出型L:负载输出端子LED内部电路COMLL晶体管输出型（NPN集电极开路）输入接口电路（直流输入型）4、电源PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。PLC中的电源一般有三类：1）+5V、±15V直流电源：供PLC中TTL芯片和集成运放使用。2）供输出接口使用的高压大电流的功率电源。3）锂电池及其充电电源。考虑到系统的可靠性以及光电隔离器的使用，不同类型的电源其地线也不同。一、PLC的一般硬件结构五、编程器手持编程器采用助记符语言编程，具有编辑、检索、修改程序、进行系统设置、内存监控等功能。可一机多用，具有使用方便、价格低廉的特点。缺点：不够直观一、PLC的一般硬件结构在PLC中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、高级程序设计语言（功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等）。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵和其他基本程序设计语言无法完成的功能。二、PLC的程序设计语言1、梯形图（LadderDiagram）程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。是在原继电器—接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。它是目前用得最多的PLC编程语言。注意：梯形图表示的并不是一个实际电路而只是一个控制程序，其间的连线表示的是它们之间的逻辑关系，即所谓“软接线”。注意：它们并非是物理实体，而是“软继电器”。每个“软继电器”仅对应PLC存储单元中的一位。该位状态为“1”时，对应的继电器线圈接通，其常开触点闭合、常闭触点断开；状态为“0”时，对应的继电器线圈不通，其常开、常闭触点保持原态。二、PLC的程序设计语言二、PLC的程序设计语言2、布尔助记符（BooleanMnemonic）程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。类似于计算机汇编语言，用一些简洁易记的文字符号表达PLC的各种指令。同一厂家的PLC产品，其助记符语言与梯形图语言是相互对应的，可互相转换。助记符语言常用于手持编程器中，梯形图语言则多用于计算机编程环境中。注:PLC的设计和生产至今尚无国际统一标准，不同厂家所用语言和符号也不尽相同。但它们的梯形图语言的基本结构和功能是大同小异的。三、PLC的工作方式PLC对用户程序的执行过程是通过CPU的周期循环扫描并采用集中采样、集中输出的工作方式来完成的。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。用户输出设备输入端子输入锁存器输入映象寄存器输出映象寄存器输出锁存器输出端子程序执行用户输入设备写读读输入采样程序执行输出刷新一个扫描周期PLC的扫描工作过程四、PLC的主要性能指标及分类1、PLC的技术性能指标PLC的技术性能包括一般性能、功能特性（基本单元）、输入性能、输出性能及其它性能。描述一般性能的指标有电源、电源波动、环境温度、环境湿度、抗振动、抗冲击、抗噪声、绝缘耐压、绝缘电阻、接地等。描述功能特性的指标有执行方法、执行速度、程序语言、程序容量等。描述输入性能的指标有输入类型、输入隔离方式、输入电压、输入阻抗、工作电流、响应时间等。描述输出性能的指标有输出类型、输出负荷、响应时间等。其它性能指标有输入／输出点数、功耗等。四、PLC的主要性能指标及分类按结构形式分类1)整体式2)模块式2、PLC的分类按功能分类1)低档机2)中档机3)高档机按I／O点数1)微型PLC2)小型PLC3)中型PLC4)大型PLC1．高可靠性1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，。2）各输入端均采用滤波器。3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。4）采用性能优良的开关电源。5）对采用的器件进行严格的筛选。6）良好的自诊断功能。7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或由三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。五、PLC的特点、应用领域和发展趋势（一）、PLC的特点2．丰富的I/O接口模块3．采用模块化结构4．编程简单易学5．安装简单，维修方便五、PLC的特点、应用领域和发展趋势（一）、PLC的特点五、PLC的特点、应用领域和发展趋势（二）、PLC的应用1.运动控制：可用于精密金属切削机床、机械手、机器人等设备的控制。2.过程控制：通过配用A／D、D／A转换模块及智能PID模块实现对生产过程中的温度、压力、流量、速度等连续变化的模拟量进行闭环调节控制。3.逻辑控制：可取代传统继电器系统和顺序控制器。如各种机床、自动电梯、装配生产线、电镀流水线、运输和检测等的控制。4.数据处理5.多级控制：利用PLC的网络通信功能模块及远程I／O控制模块实现多台PLC之间、PLC与上位计算机的链接，以完成较大规模的复杂控制。1．大型化强化通信能力和网络化，向下将多个可编程控制站、多个I/O框架相连；向上与工业计算机、以太网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。2．高可靠性在工业控制领域，每年对具有更高可靠性系统产品的需求都在逐年增加，其中绝大多数是受经济利益的驱动所产生的。工厂停机损失所带来的代价是极其昂贵的，而且所造成的生产成本也会随之增加。3．适合PLC应用的新模板随着科技的发展，对工业控制领域将提出更高、更特殊的要求，只有开发PLC新的特殊功能模板来满足这些要求。五、PLC的特点、应用领域和发展趋势（三）、PLC的发展趋势4．小型化、低成本、简单易用重视小型化、低成本、简单易用的PLC的开发，将会进一步扩大PLC的应用领域。5.语言向高层次发展不断丰富和向更高层次发展PLC的编程语言，以适应更广泛的需求。同时编程工具也应向小型化、通用化和多功能化方向发展。五、PLC的特点、应用领域和发展趋势（三）、PLC的发展趋势第四章结束