可編程邏輯控制器簡介

1、第1章 可編程邏輯控制器簡介1.1 目的及目標1.2 當今的PLC行業(yè)1.3 繼電器梯形圖1.4 系統(tǒng)和組件1.5 PLC類型1.6 PLC梯形邏輯圖編程1.7 電氣和PLC安全性1.8 PLC制造商的網(wǎng)站1.1 目的及目標目的介紹PLC技術及用在自動化中的工控設備闡述在自動化中PLC如何適應一般控制需求目標寫出PLC定義PLC梯形邏輯與繼電器梯形圖的異同PLC系統(tǒng)組成與功能PLC與個人計算機的區(qū)別定義現(xiàn)有PLC三種類型畫出PLC典型應用的硬件接線圖創(chuàng)建一個簡單的梯形邏輯程序PLC系統(tǒng)工作時的電氣安全問題1.2 當今的PLC行業(yè)1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14 20世紀70年代中末

2、期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段 20世紀80年代初，可編程控制器已步入成熟階段20世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期 隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，PLC作為自動化控制網(wǎng)絡的重要組成部分，作用在工業(yè)及工業(yè)以外的領域1.2.1 PLC定義PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。(IEC定義) Allen

3、-Bradley Logix系統(tǒng)系統(tǒng)PLC的編程語言IEC 61131-3定義的5種標準語言梯形圖（LD）功能塊圖（FBD）結(jié)構(gòu)化文本（ST）指令表（IL）順序功能圖（SFC）不同國家偏好的PLC語言不同1.2.2 PC與PLCPC 指個人計算機 PLC是可編程邏輯控制器PC與PLC具有相似的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PC具有較多的應用領域PLC只用于自動控制1.3 繼電器梯形圖1.3.1 電磁繼電器電磁繼電器 繼電器結(jié)構(gòu)圖繼電器結(jié)構(gòu)圖常用低壓開關常用低壓開關1.1. 閘刀開關閘刀開關 閘刀開關一般不宜在負載下切斷電源，常用作電閘刀開關一般不宜在負載下切斷電源，常用作電源的隔離開關，以便對負載端的設備進行檢修。

4、源的隔離開關，以便對負載端的設備進行檢修。螺旋式螺旋式管式管式符號符號2. 2. 熔斷器熔斷器 一種短路保護電器，串接在被保護的電路中。一種短路保護電器，串接在被保護的電路中。低壓斷路器由操作機構(gòu)、觸點、保護裝置、滅弧系低壓斷路器由操作機構(gòu)、觸點、保護裝置、滅弧系統(tǒng)等組成。下圖是其原理示意圖及圖形符號統(tǒng)等組成。下圖是其原理示意圖及圖形符號 。 3. 3. 低壓斷路器低壓斷路器有關繼電器電路符號說明教材電氣符號教材電氣符號 控制符號控制符號 國標電氣符號國標電氣符號 C線圈線圈常開觸頭常開觸頭動合觸頭動合觸頭常閉觸頭常閉觸頭動斷觸頭動斷觸頭1.3.2 繼電器控制系統(tǒng)控制條件控制條件當閥門打開時，

5、允許水泵運行當閥門打開時，允許水泵運行無論水泵運行與否，閥門均可打開無論水泵運行與否，閥門均可打開蓄水罐閥門水泵閥門線圈閥門線圈水泵電機水泵電機繼電器繼電器AA2A1S2S1VM+V閥門控制開關閥門控制開關水泵電機水泵電機控制開關控制開關電氣原理圖電氣原理圖控制圖控制圖水泵電機水泵電機M1M2L1L2主電路主電路CMS1S2A1閥門線圈閥門線圈控制繼電器控制繼電器電機接觸器電機接觸器L1L2A21.4 PLC系統(tǒng)和組件分布式分布式FlexLogix DriveLogix內(nèi)置內(nèi)置模塊化模塊化CompactLogixControlLogixSoftLogixNetLinx 通訊架構(gòu)通訊架構(gòu)View

6、AnyWareHMI 設備設備RSLogix 5000通信接口中 央 處 理 器微 處 理 器電 源輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器輸入接點 輸出接點 COM + - 按鈕 觸點 行程開關 M+ -繼電器線圈指示燈執(zhí)行電機外部電源KM 整體式PLC組成框圖編程編程/通信設備通信設備外部外部設備設備I/O模塊模塊CPU模塊模塊微處理器微處理器存貯器存貯器通信通信模塊模塊電電 源源 模模 塊塊遠程遠程機架機架本地機架本地機架處理器通信模塊電源模塊I/O模塊I/O模塊 模塊式PLC組成框圖1.4.1 背板1.4.2 處理器和電源機架中的背板為插在其機架中的背板為插在其(槽槽)上的各模塊提

7、供電源和上的各模塊提供電源和數(shù)據(jù)接口。數(shù)據(jù)接口。SLC500系列系列PLC機架有機架有4、7、10、13槽槽模型，模型，ControlLogix機架有機架有4、7、10、13、17槽槽PLC的處理器是中央處理單元（的處理器是中央處理單元（CPU），用于處理），用于處理所有的邏輯運算并執(zhí)行所有的數(shù)學運算。所有的邏輯運算并執(zhí)行所有的數(shù)學運算。ControlLogix處理器可以再機架中任意槽位，一個處理器可以再機架中任意槽位，一個機架可以放置多個處理器；機架可以放置多個處理器；其他其他PLC處理器（如處理器（如SLC500）一般只能放在第）一般只能放在第0個個槽位槽位1.4.3 編程設備專用的編程器

8、如手持式編程終端（Hand-held Terminal， HHT）HHT由于體積小、重量輕、攜帶方便，易于在現(xiàn)場對PLC進行編程與調(diào)試，故在早期用得較多通用的計算機進行編程隨著筆記本電腦的普及，HHT的優(yōu)勢不復存在，因此計算機編程成為主流1.4.4 輸入及輸出接口輸入電路的作用就是把外部開關的閉合或斷開轉(zhuǎn)換成微處理器能夠接收的邏輯信號1或0；輸出電路的作用就是把微處理器發(fā)出的邏輯指令1或0轉(zhuǎn)換成開關的閉合或斷開在一些直流在一些直流I/O模塊中，對外接設備的電流模塊中，對外接設備的電流方向有要求，即有灌電流方向有要求，即有灌電流(SINKING)與拉電與拉電流流(SOURCING)之分。之分。

9、灌電流(SINKING)輸入拉電流(SOURCING)輸入拉電流(SOURCING)輸出灌電流(SINKING)輸出1.4.5 特殊通訊模塊及網(wǎng)絡連接PLCPLC控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡Ethernet/IPDeviceNetStation MMI24vdc509 -BODModular I/OBlock I/OMicro DriveControlNet Gateway or Linking DeviceProgrammable Device Support PCMotor StarterMicro PLCOperator InterfaceDriveServoGateway or

10、 Linking DeviceMaintenance PCDesktop PCDeviceNet 一種連接智能一種連接智能I/OI/O現(xiàn)場設備的低現(xiàn)場設備的低成本通信網(wǎng)絡。它可以大幅減少接線。成本通信網(wǎng)絡。它可以大幅減少接線。ControlNet 比比DeviceNetDeviceNet高一級的另一種公高一級的另一種公開的網(wǎng)絡標準。采用生產(chǎn)者開的網(wǎng)絡標準。采用生產(chǎn)者/ /用戶網(wǎng)絡模型用戶網(wǎng)絡模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的確定性與可重復性。還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的確定性與可重復性。還可以采用網(wǎng)絡介質(zhì)冗余。以采用網(wǎng)絡介質(zhì)冗余。Ethernet/IP 一種利用現(xiàn)有商用以太網(wǎng)設備一種利用現(xiàn)有商用以太網(wǎng)設備及介質(zhì)的開放的

11、工業(yè)網(wǎng)絡標準。及介質(zhì)的開放的工業(yè)網(wǎng)絡標準。上述三種網(wǎng)絡已歸入上述三種網(wǎng)絡已歸入IEC 61158IEC 61158現(xiàn)場總線標現(xiàn)場總線標準類型準類型2 2，稱為，稱為CIPCIP網(wǎng)絡。網(wǎng)絡。電源電源處理器1.5 PLC類型1.5.1 基于機架基于機架/ /槽位編址槽位編址數(shù)據(jù)背板I/O模塊I/OI/O模塊的功能：模塊的功能：1.1.為所連接的現(xiàn)場設備提供接口為所連接的現(xiàn)場設備提供接口2.2.提供與提供與CPUCPU信號接口的電路信號接口的電路使用機架中的使用機架中的I/OI/O模塊的槽位來建立模塊的槽位來建立模塊附屬的模塊附屬的I/OI/O信號的信號的PLCPLC編址系統(tǒng)編址系統(tǒng)SLC500SL

12、C500系統(tǒng)開關量系統(tǒng)開關量I/OI/O地址構(gòu)建地址構(gòu)建輸入輸入 I:(機架機架/槽編號槽編號)/(終端號終端號)輸出輸出 O:(機架機架/槽編號槽編號)/(終端號終端號)如如 I:2/5I:2/5如如 O:5/12O:5/12第12位第5槽1.5.2 基于標簽的基于標簽的PLC 所有新式的所有新式的PLC均為基于標簽的均為基于標簽的PLC，如，如A-B的的Logix系統(tǒng)。系統(tǒng)。PLC中的標簽，等同于計算機高級中的標簽，等同于計算機高級語言中的變量。語言中的變量。 基于標簽的基于標簽的PLC可以使軟件編程與硬件設計可以使軟件編程與硬件設計同步進行，縮短項目開發(fā)周期。同步進行，縮短項目開發(fā)周期。

13、1.5.3 軟軟PLC 軟軟PLC可以是在一臺可以是在一臺PC中使用軟件的中使用軟件的PLC仿仿真，或是在真，或是在PLC機架某槽位中帶有工業(yè)機架某槽位中帶有工業(yè)PC模塊。模塊。 軟軟PLC適合于大量數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)學運算的適合于大量數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)學運算的控制場合?？刂茍龊?。1.6 PLC梯形邏輯圖編程1.6.1 PLC解決方案解決方案蓄水罐閥門水泵過程蓄水池控制系統(tǒng)過程蓄水池控制系統(tǒng)CS1S2A1閥門線圈閥門線圈控制繼電器控制繼電器電機接觸器電機接觸器L1L2A2過程蓄水池控制系統(tǒng)的過程蓄水池控制系統(tǒng)的PLC解決方案解決方案閥門線圈閥門線圈電機接觸器電機接觸器S1閥門控制開關閥門控制開關S2水

14、泵控制開關水泵控制開關DC電源電源現(xiàn)場設備電源現(xiàn)場設備電源共用線路共用線路現(xiàn)場設備電源現(xiàn)場設備電源PLC及及I/OI1I2O1O2PLC系統(tǒng)系統(tǒng)輸入現(xiàn)場設備輸入現(xiàn)場設備輸出現(xiàn)場設備輸出現(xiàn)場設備硬件硬件I1O2CR1閥門線圈閥門線圈虛擬虛擬繼電器繼電器電機接觸器電機接觸器CR1CR1（ ）（ ）（ ）O1水泵電機水泵電機控制開關控制開關I2閥門控制開關閥門控制開關00 01 02 PLC梯形邏輯圖梯形邏輯圖梯形圖梯梯形圖梯級編號級編號輸入地址輸入地址一種一種PLC編程語言編程語言輸出地址輸出地址PLC內(nèi)存內(nèi)存中的一位中的一位梯級左邊為輸入指令梯級左邊為輸入指令 執(zhí)行結(jié)果有真執(zhí)行結(jié)果有真/假兩種假

15、兩種梯級右邊為輸出指令梯級右邊為輸出指令 當梯級為真，輸出激活當梯級為真，輸出激活1.6.2 梯形邏輯圖操作梯形邏輯圖操作I1O2CR1閥門線圈閥門線圈虛擬虛擬繼電器繼電器電機接觸器電機接觸器CR1CR1（ ）（ ）（ ）O1水泵電機水泵電機控制開關控制開關I2閥門控制開關閥門控制開關00 01 02 梯級梯級00：當：當I1為真，輸出為真，輸出 CR1激活，即激活，即CR1=1梯級梯級01：當：當CR1=1 ，輸出，輸出 O1激活，閥門開啟激活，閥門開啟梯級梯級02：當：當CR1=1且且 I2為為 真，輸出真，輸出O2激活，水泵激活，水泵 運行運行若斷開若斷開I1所接開關，則閥門關閉，水泵停

16、轉(zhuǎn)；所接開關，則閥門關閉，水泵停轉(zhuǎn)；若僅僅斷開若僅僅斷開I2所連開關，僅水泵停止工作。所連開關，僅水泵停止工作。1.6.3 備選解決方案備選解決方案O2I1閥門線圈閥門線圈水泵電機水泵電機接觸器接觸器I1（ ）（ ）O1水泵電機水泵電機控制開關控制開關I2閥門控制開關閥門控制開關00 01 閥閥門門控控制制開開關關I1O2CR1閥門線圈閥門線圈虛擬虛擬繼電器繼電器電機接觸器電機接觸器CR1CR1（ ）（ ）（ ）O1水泵電機水泵電機控制開關控制開關I2閥門控制開關閥門控制開關00 01 02 原方案原方案備選方案備選方案備選方案中去掉了虛擬繼電器備選方案中去掉了虛擬繼電器CR1一個控制問題存在

17、多種解決方案一個控制問題存在多種解決方案1.6.4 PLC的優(yōu)勢的優(yōu)勢 可靠性高，靈活性好?？煽啃愿?，靈活性好。 編程容易，使用方便。編程容易，使用方便。 接線簡單，通用性好。接線簡單，通用性好。 易于安裝，便于維護。易于安裝，便于維護。 便于組成控制網(wǎng)絡系統(tǒng)。便于組成控制網(wǎng)絡系統(tǒng)。 例題例題1.5 在蓄水池控制系統(tǒng)中增加一個排水泵，該在蓄水池控制系統(tǒng)中增加一個排水泵，該水泵的運行條件是：水泵的運行條件是： 進水閥打開；進水閥打開； 水泵水泵1運運行；行； 水泵水泵2選擇開關閉合選擇開關閉合閥門線圈閥門線圈水泵水泵1接觸器接觸器繼電器繼電器AA1A2S2S1VM1電源電源A3S2M2S3水泵水

18、泵2接觸器接觸器水泵水泵1控制控制開關開關水泵水泵2控制控制開關開關兩個水泵的繼電器梯形圖兩個水泵的繼電器梯形圖閥門控制開閥門控制開關關兩個水泵的兩個水泵的PLC和現(xiàn)場設備的接口和現(xiàn)場設備的接口閥門線圈閥門線圈水泵水泵1接觸器接觸器S1閥門控制開關閥門控制開關S2水泵水泵1控制開關控制開關現(xiàn)場設備電源現(xiàn)場設備電源共用線路共用線路現(xiàn)場設備電源現(xiàn)場設備電源PLC及及I/OI1I2O1O2S3水泵水泵2控制開關控制開關水泵水泵2接觸器接觸器I3O3兩個水泵的兩個水泵的PLC梯形圖邏輯梯形圖邏輯I1CR1閥門線圈閥門線圈虛擬虛擬繼電器繼電器CR1（ ）（ ）O1閥門控制開關閥門控制開關00 01 O2電機電機1接觸器接觸器CR1（ ）水泵水泵1電機電機控制開關控制開關I202 O2電機電機2接觸器接觸器CR1（ ）水泵水泵1電機電機控制開關控制開關I203 I3水泵水泵2電機電機控制開關控制開關I1閥門線圈閥門線圈（ ）O1閥門控制開關閥門控制開關00 01 O2電機