2、可编程控制器的基础知识

第2章：可编程控制器的基础知识可编程控制器概述可编程控制器的技术指标可编程控制器的应用领域可编程的基本组成及工作原理可编程的编程语言第2章：可编程控制器的基础知识2.1可编程概述1）可编程控制器的由来1、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。2、继电器控制系统的优点：简单、易懂、操作方便、价格便宜。3、计算机系统的优点：功能完备、灵活性、通用性好。第2章：可编程控制器的基础知识2.1可编程概述1）可编程控制器的由来世界上第一台PLC：1969年由美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GM）的要求研制成功◆背景：1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。第2章：可编程控制器的基础知识2.1可编程概述2）可编程控制器的定义可编程序控制器（ProgrammbleController）简称PC或PLC可编程序控制器的定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，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，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。第2章：可编程控制器的基础知识2.2可编程控制器的特点、技术指标1）可编程控制器的特点可靠性高，抗干扰能力强PLC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。通用性强，控制程序可变，使用方便编程简单，容易掌握体积小、重量轻、功耗低、维护方便第2章：可编程控制器的基础知识2.2可编程控制器的特点、技术指标2）可编程控制器的技术指标存储容量I/O点数扫描速度指令的功能与数量内部元件的种类与数量特殊功能单元可扩展能力第2章：可编程控制器的基础知识2.3可编程控制器的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化工、建材机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。开关量逻辑控制：可以实现各种简单和复杂的逻辑控制运动控制：有步进电机或伺服电机的位置控制模块模拟量控制：A/D、D/A转换模块过程控制（PID闭环控制）数据处理通信联网第2章：可编程控制器的基础知识2.3可编程控制器的应用领域自从第一台PLC出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC，并得到了迅速的发展。各国PLC都有自己的特色●欧洲：西门子（Siemens）；法国的TE（Telemecanique）●美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（GeneralElectric）●日本：三菱电机（MitsubishiElectric）、欧姆龙（OMRON）、松下（日本主要发展中小型PLC，其小型机性能先进，结构紧凑，价格便宜）第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成根据结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成PLC中常采用的CPU有三类：1)通用微处理器（如Z80、8086、80286等）2)单片微处理器（如8031、8096等）3)位片式微处理器(如AMD29W等)◆小型PLC：大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC：大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC：大多采用高速位片式微处理器（32位）；小型PLC为单CPU系统，中、大型PLC则大多为双CPU或多CPU系统。第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储器EPROM中，用户不能更改。用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般存于CMOS静态RAM中，其中的存储内容可读出并更改。注意：PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。●常用开关量输入接口：①直流输入接口、②交流输入接口、③交/直流输入接口●常用开关量输出接口：①继电器输出接口响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流负载②晶体管输出接口：响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载③晶闸管输出接口：响应速度快、动作频率高，只能用于驱动交流负载第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成S7-200第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成S7-300第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成CS第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理1）可编程控制器的基本组成第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理2）可编程控制器的工作原理输入设备输出设备第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理2）可编程控制器的工作原理1）PLC工作过程内部处理通信服务输入采样程序执行输出刷新第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理2）可编程控制器的工作原理用户程序的执行:扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行执行程序，直到程序结束然后再从头开始扫描执行，并周而复始地重复进行。第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理2）可编程控制器的工作原理★整个过程包括内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段★整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期★扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关。第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理2）可编程控制器的工作原理信号传递过程:第2章：可编程控制器的基础知识2.4PLC的基本组成及工作原理2）可编程控制器的工作原理信号传递过程:★集中采样：在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。★集中输出：在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。第2章：可编程控制器的基础知识2.5PLC的编程语言1）梯形图语言PLC的编程语言常采用梯形图语言、指令助记符语言、逻辑图语言、功能表图语言、高级语言，其中梯形图、指令助记符语言最为常用。第2章：可编程控制器的基础知识2.5PLC的编程语言1）梯形图语言梯形图左、右垂线称为左右母线，梯形图的最右是输出器件PLC的输出器件用圆圈表示。梯形图中的继电器不是物理继电器，每个继电器是映象寄存器中的一位，被称为“软继电器”。（梯形图）梯形图是PLC形象化的编程手段，梯形图两端是没有任何电源可接的，梯形图中并没有真实的电流，而仅仅是“概念”电流输入继电器供PLC接收外部输入信号，因此在梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现输入继电器线圈。输出继电器供PLC输出控制用，它通过输出去驱动外部负载。当PLC处于运行状态时，PLC对梯形图是按扫描方式顺序执行程序。助记符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。第2章：可编程控制器的基础知识2.5PLC的编程语言2）语句表语言PLC语句：地址：操作码+操作数3）逻辑图语言4）功能表图语言5）高级语言