最新2019-第6章可编程序控制器PLC应用基础-PPT课件

第6章可编程序控制器(PLC)应用基础第1节概述第2节PLC硬件构成及工作原理第3节设备控制程序编程概述第4节PLC控制程序编程基础第5节PLC编程软件2第1节概述1.问题的提出控制逻辑的不可变性（固定接线）元件工作的不可靠性（分立元件）自动化生产系统要求（信息交换、保存、系统联网）（2）解决方法采用可编程序控制器（工业专用计算机）（1）继电器系统存在的问题42.PLC控制系统特点（1）可变的控制逻辑（控制逻辑编程）体积小、可靠性高、故障率低；程序编制、修改、转换和存储功能;各种计算控制功能;控制结构模块化功能;计算机通讯功能;打印功能。概述（3）工业专用计算机（具有计算机的各种功能）（2）大规模集成电路元件3.普通计算机与PLC比较（1）语言不同（2）运算功能的差异（强化的功能面）逻辑运算、计数等功能加强；简单的计算功能。（3）接口设计不同用于工业环境，要求抗干扰能力强，工作可靠性高；适应控制系统外设连接，及控制信号的输入/输出。PLC使用面向机器的语言；语言简单，语句数量少；采用梯形图的形式直观易懂。概述4.可编程序控制器在工业控制中的应用行业分布机械制造25%冶金29%轻工、化工、交通35%能源6%科研及其他5%（1）应用的范围概述710PLC系统继电器系统寿命工作条件摄氏0~60℃环境温度相对湿度5~95%环境温度摄氏40℃相对湿度85%抗震性能10~55Hz频率、0.5mm振幅、2G牛顿力不显著的冲击和振动瞬时停电停电时间20mμs抗干扰尖峰干扰1000V、1ms故障率无故障时间1万小时以上新品达4~5万小时存放条件摄氏－40~85℃环境温度6102.1(2)控制系统可靠性比较可编程序控制器在工业控制中的应用(3)故障分布1）偶发性故障（暂时性故障）2）永久性故障（不可恢复性故障）3）故障分布干扰因素：电磁干扰、高/低温、过电压、低电压等。产生原因：PLC本身缺陷、外界影响损坏；其他故障5%；（其中：输入/出组件90%；内部器件、芯片10%）。外部故障95%；（检测机构、执行机构、接头电缆等）；产生原因：外部恶劣环境造成内部信息破坏，引起工作混乱；解决方法：改变外界条件，去除干扰因素，即可恢复正常；可编程序控制器在工业控制中的应用（4）经济性及费用PLC费用分布处理器6%程序存储器10%电源、机壳13%输入、输出组件65%延时等器件6%PLC费用比较继电器系统PLC系统硬件设备13%37%供应45%15%加工装配30%3%试运行10%5%总计100%60%设备控制复杂程度设备费用运行费用*故障率低、维修少、工效提高30%；*整机功耗低、电器件少；可编程序控制器在工业控制中的应用5.分类（1）按可编程序控制器（PLC）规模分类*端口点数小于64点、程序长度小于1k------小型机*端口点数小于512点、程序长度1k~4k------中型机*端口点数大于1024点、程序长度大于8k------大型机（2）按可编程序控制器（PLC）结构分类*超小型集中式主机CPU、电源、输入/出组件、存储器、机壳；输入/出组件扩展件；*模块组合式主机CPU、电源、输入/出组件、存储器等模块；输入/出扩展模块；A/D、D/A转换模块；位置模块；温控模块；通讯模块；（3）可编程序控制器安装形式分类*内置式*外置式概述电源+主机（存储器）+输入/输出组件模块式PLC小型集中式PLC通信接口输入/输出模块主机模块图形操作面板电源模块典型PLC设备1.控制设备组成信号类型：SQ、SP、SB、SA；HL、KM、YV、EL；第2节PLC硬件构成及工作原理动力电路液压系统输出设备输入设备控制系统检测信号操作台：显示信号操作信号2.PLC系统组成与工作关系基本组件：主机CPU、电源、存储器、输入/输出组件；PLC硬件构成及工作原理——保证PLC正常运行供电，提供各种电器所需的电压；——电网中断供电时（关机）保证PLC内部存储器信息不丢失；1）内部电源备用电池（锂电池）2）外部电源电网电源（单相）——用于PLC主机运行供电、输入电路、输出放大电路；——PLC的核心器件（常用有8051单片机、生产厂家自定芯片、以及其他芯片）。（1）电源组件PLC系统组成与工作关系（2）微处理器CPU——用于存放系统程序、应用子程序、用户控制程序、运行数据；器件ROM——存放系统程序、应用子程序；器件EPROM和EEPROM——用于用户控制程序拷贝；器件RAM——存放用户程序和运行数据；（3）存储器组成：光电偶合隔离输入接口；输入状态寄存器；（4）输入输出组件1）输入组件PLC系统组成与工作关系——接受现场信号，存放在相应的数据区，提供CPU运用；2）输出组件——将PLC输出信号传送给外部负载（被控设备），并将输出状态存放输出状态寄存器。输入输出组件工作过程：CPU计算结果输出状态寄存器输出锁存器光电偶合隔离输入接口功率放大电路放大信号驱动执行件输出状态寄存器；输出锁存器；光电偶合隔离输出接口；功率放大电路；组成：输出组件输出接口类型：晶体管输出接口、晶闸管输出接口、继电器输出接口；（5）PLC端子与外部电器元件接线PLC系统组成与工作关系1.工作方式周期工作方式——分为五个阶段：自诊断、外设通讯、输入扫描、执行程序、输出刷新。2.工作过程注意：*顺序工作；*程序执行阶段输入信号变化，不影响程序计算；输出信号变化，影响程序计算。*程序执行为串行方式；继电器系统为并行。**中断处理功能（响应新的输入和输出）。**立即刷新。3.PLC工作原理PLC硬件构成及工作原理4.外部设备（1）机架（2）编程设备——袖珍编程器——计算机编程软件（3）通讯电缆（4）打印设备PLC硬件构成及工作原理5.控制应用方式PLC硬件构成及工作原理单机应用系统多机应用系统网络应用系统输入继电器X（I）指针P输出继电器Y（Q）状态器S辅助继电器M（F）数据寄存器D定时器T计数器C第3节设备控制程序编程概述——编程语言梯形图编程（LadderProgramming）指令编程（InstructionProgramming）功能图编程（FunctionChartProgramming）逻辑图编程（LogicChartProgramming）——编程元素（1）梯形图编程（LadderProgramming）注意：*梯形图是逻辑函数的图形表达方式，图中电流为虚拟电流；*梯形图按从上向下，从左向右的顺序绘制；*梯形图线圈为输出元件（内部输出和外部输出）；*梯形图触点可以使用无限次，线圈只能使用一次；*程序执行梯形图控制逻辑时，按从上向下，从左向右的顺序执行。X0Y.0Y0Y1Y1X11.编程语言KM1KM2SB1KM1KM2SB2（2）指令编程（InstructionProgramming）LDX001ORY001ANDNX002OUTY001LDX003OUTY002END语句表格式：操作码操作数助记符元件地址编程语言（3）功能图编程（FunctionChartProgramming）SETY1Y0RETY1Y3T1Y2X0S1X1S21T0S22X2S23X3K10编程语言(4)逻辑图编程（LogicChartProgramming）Y001=（X002+Y001）*X001≥1≥1&Y001X002X001编程语言2.编程元素(数据类型)(1)输入继电器X（西门子PLC编号：I）——对应PLC输入端；现场信号到达，状态寄存器置“1”。PLC内部输入电路外部输入信号输入状态寄存器置位地址分配：规定编号梯形图：SB1X0X0（2）输出继电器Y（西门子PLC编号：Q）——对应PLC输出端口，状态寄存器的控制信号输出驱动设备。地址分配：规定编号梯形图：PLC内部输出电路外部负载输出状态寄存器KMY0X0Y0编程元素(数据类型)*无掉电保护辅助继电器*有掉电保护继电器---在备用电源的支持下具有记忆功能*特殊辅助继电器触点使用型特殊辅助继电器M8000----开机运行状态、M8002----开机初始化脉冲、M8011、M8012----时钟脉冲发生器线圈输出型特殊辅助继电器M8028----时间转换标记M8034----禁止对外输出辅助继电器（3）内部器件（M、T、C）1）辅助继电器M——中间继电器的作用——不能直接对外输出，只作为中间控制信号，存放在存储器中；地址分配：规定编号编程元素(数据类型)地址分配：*定时精度为——100ms*定时精度为——10ms计时设定：常数K设定、数据寄存器设定。地址分配：通用加计数器C0～C13（1～32767）；掉电保护加计数器C14、C15；计数设定：常数K设定、数据寄存器设定。C02K2Y02CRX01X02C02K20T01Y01X00T013）计数器C——利用计数值进行控制；2）定时器T——同时间继电器功能；内部器件（M、T、C）（6）状态器SSETY1Y0RETY1Y3T1Y2X0S1X1S21T0S22X2S23X3K102）复位状态器S10~S19——由状态器内的控制信号触发。——断电后保持接通。——由控制信号直接触发。1）初始状态器S0~S9——由控制信号直接触发复位。3）通用状态器S20~S4994）掉电保护状态器S500~S899编程元素(数据类型)（7）指针P程序A程序B程序CnoP1yesX=1指针编号：P0~P63（8）数据寄存器D通用数据寄存器D0~D199保持数据寄存器D200~D511编程元素逻辑控制指令——用于描述控制梯形图的控制逻辑；其他功能控制指令——用于特定功能（定时、计数等）；第4节PLC控制程序编程基础——基本指令：——程序控制指令：用于程序的转移、分支等控制；——功能指令：用于使用特殊功能，相当于子程序调用；——程序编制规则依据程序编写规则编写正确的控制程序1.基本指令（1）逻辑指令LD/LDIAND/ANIOR/ORIOUTANBORBPLC控制程序编程基础脉冲指令PLS强制置位/复位指令SET/RST（2）其他指令基本指令定时指令计数指令其他指令主控指令MC/MCR存在问题解决问题其他指令栈指令MPS/MRD/MPP其他指令2.程序控制指令（2）END——结束程序指令；也用于分段检验程序；（1）CJ——条件选择跳转指令；程序A程序B程序CnoP1yesX=1PLC控制程序编程基础3.程序编制规则（2）输出线圈在最右边；（1）垂直线上无触点；PLC控制程序编程基础（5）复杂梯形图遵循从左向右，自上向下的原则正确划块，顺序编程。（4）对不可编程电路图给与重新安排；（3）多分支电路：串联多的支路在上方，并联多的支路在左方；程序编制规则4.控制程序编制应用举例工作内容：设备工作过程分析主电路绘制或液压系统分析端子图绘制工作流程图绘制梯形图绘制指令表（机械手工作自动循环控制）PLC控制程序编程基础（1）设备工作过程分析夹紧工件SB1SQ3SQ2SQ1SQ4手臂正转手臂反转松开工件[例]机械手工作自动循环控制通电状态工步电磁换向阀电磁铁状态工步转换主令夹紧YV11放松YV12正转YV21反转YV22夹紧工件＋－－－SB1手臂正转＋－＋－SQ3松开工件－＋－－SQ2手臂反转－＋－＋SQ4原位－＋－－SQ1*工作循环图分析（决定工步、转换主令）*驱动分析（KM通断电组合、YV通断电组合）*确定输入与输出*端子分配表与端子图（2）端子分配与端子图输入输出现场信号端口地址说明现场信号端口地址说明1SB1X000起动按钮信号1YV11Y001驱动夹紧电磁铁2SB2X005停止按钮信号2YV12Y002驱动放松电磁铁3SQ1X001手臂原位行程开关信号3YV21Y003驱动正转电磁铁4SQ2X002手臂终点行程开关信号4YV22Y004驱动反转电磁铁5SQ3X003工件夹紧到位行程开关信号6SQ4X004工件放松到位行程开关信号端子图绘制:端子分配与端子图X01X02X03COMY01Y02COMSB324v220vKM1KM2FRFU1SB1SB2（3）绘