松下LC電氣控制與組態(tài)設計課件一

PLC電氣控制與組態(tài)設計5/27/20231

可編程序控制器問世于1969年。是美國汽車制造工業(yè)激烈競爭的結果。更新汽車型號必然要求加工生產線改變。正是從汽車制造業(yè)開始了對傳統(tǒng)繼電器控制的挑戰(zhàn)。1968年美國GeneralMotors公司，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項招標指標。這就是著名的GM10條。第一章可編程控制器的基本知識第一節(jié)可編程控制器的產生和發(fā)展一、可編程控制器的產生5/27/20232編程簡單，可在現場修改程序；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；維護方便，最好是插件式；可將數據直接送入管理計算機；在成本上可與繼電器控制柜競爭；輸入可以是交流115V；輸出為交流115V、2A以上，能直接驅動電磁閥等；在擴展時，原系統(tǒng)只需很小變更；用戶程序存貯器容量至少能擴展到4K。GM10條是可編程序控制器出現的直接原因：5/27/20233可編程控制器的發(fā)展及定義

1969年，美國數據設備公司(DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器，并成功地應用在GM公司的生產線上。這一時期它主要用于順序控制，只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC(ProgrammableLogicController)。70年代后期，隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，使PLC從開關量的邏輯控制擴展到數字控制及生產過程控制領域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和個人計算機(PersonalComputer)相混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫。5/27/20234

1985年1月國際電工委員會的定義：“可編程序控制器是一種數字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯成一個整體，易于擴充的原則設計”。5/27/20235PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯相比

可靠性高、邏輯功能強、體積小。在需要大量中間繼電器、時間繼電器及計數繼電器的場合，PLC無需增加硬設備。隨著要求的變更PLC對程序修改方便。繼電器線路要想改變控制功能，必須變更硬接線，靈活性差。

具有網絡通訊功能，可附加高性能模塊對模擬量進行處理，實現各種復雜控制功能。5/27/20236PLC與工業(yè)控制計算機相比PLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習慣，對于有繼電器系統(tǒng)方面知識和經驗的人來說，尤其是現場的技術人員，學習起來十分方便。PLC一般是由電氣控制器的制造廠家研制生產，各廠家的產品不通用。工業(yè)控制機是由通用計算機推廣應用發(fā)展起來的，一般由微機廠、芯片及板卡制造廠開發(fā)生產。它在硬件結構方面的突出優(yōu)點是總線標準化程度高，產品兼容性強。PLC的運行方式與工業(yè)控制機不同，微機的許多軟件不能直接使用。工業(yè)控制機可使用通用微機的各種編程語言，對要求快速、實時性強、模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但它要求使用者具有一定的計算機專業(yè)知識。5/27/20237PLC和工業(yè)控制機都是專為工業(yè)現場應用環(huán)境而設計的。都具有很高的可靠性。PLC一般具有模塊結構，可以針對不同的對象進行組合和擴展。5/27/20238

第二節(jié)可編程控制器的基本結構PLC的系統(tǒng)結構5/27/20239PLC各部分的作用

CPU診斷PLC電源、內部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。采集現場的狀態(tài)或數據，并送人PLC的寄存器中。逐條讀取指令，完成各種運算和操作。將處理結果送至輸出端。響應各種外部設備的工作請求。5/27/202310PLC各部分的作用存儲器

系統(tǒng)程序存儲器：用以存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及系統(tǒng)內部數據。PLC出廠前已將其固化在只讀存儲器ROM或PROM中，用戶不能更改。用戶存儲器：包括用戶程序存儲區(qū)及工作數據存儲區(qū)。這類存儲器一般由低功耗的CMOS-RAM構成，其中的存儲內容可讀出并更改。注意：PLC產品手冊中給出的“存儲器類型”和“程序容量”是針對用戶程序存儲器而言的。5/27/202311PLC各部分的作用輸入輸出接口電路輸入接口電路：采用光電耦合電路，將限位開關、手動開關、編碼器等現場輸入設備的控制信號轉換成CPU所能接受和處理的數字信號。

PLC的輸入接口電路（直流輸入型）

5/27/202312PLC各部分的作用輸出接口電路：采用光電耦合電路，將CPU處理過的信號轉換成現場需要的強電信號輸出，以驅動接觸器、電磁閥等外部設備的通斷電。有三種類型：

繼電器輸出型繼電器輸出型：為有觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較低的直流負載或交流負載回路。5/27/202313（b）晶閘管輸出型（c）晶體管輸出型（NPN集電極開路）（d）

晶體管輸出型（PNP集電極開路）晶體管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較高的直流電源負載。晶閘管輸出型：為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關頻率較高的交流電源負載。5/27/202314電源

PLC的電源是指將外部輸入的交流電處理后轉換成滿足PLC的CPU、存儲器、輸人輸出接口等內部電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。許多PLC的直流電源采用直流開關穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨立的電壓供內部電路使用，而且還可為輸入設備提供標準電源。

5/27/202315手持編程器

手持編程器采用助記符語言編程，具有編輯、檢索、修改程序、進行系統(tǒng)設置、內存監(jiān)控等功能?？梢粰C多用，具有使用方便、價格低廉的特點。缺點：不夠直觀可通過PLC的RS232外設通訊口(或RS422口配以適配器)與計算機聯機，利用專用工具軟件（NPST－GR、FPSOFT、FPWIN－GR）對PLC進行編程和監(jiān)控。利用計算機進行編程和監(jiān)控比手持編程工具更加直觀和方便。5/27/202316輸入渴輸出I／0擴展配接口若主征機單鬼元的I／O點數灶不能肢滿足行需要瓶時，可通款過此賀接口掌用扁觸平電葵纜線悶將I／O擴展精單元金與主宴機相巷連，幻玉以增加I／O點數。PL彩C的最堡大擴贏展能橋力主雪要受CP駁U尋址懷能力陶和主把機驅飯動能丟力的限勉制。5/戀13扁/2問02妙317第三銳節(jié)蝦可跟編程徑控制薯器的嫌原理蜻及技術神性能PL辜C的基彩本工包作原杜理微機播：等待鋸命令的工宇作方斷式PL翻C：循環(huán)拌掃描的工畢作方牌式CP扁U從第解一條賽指令莖開始蟻按指膀令步久序號慘作周東期性編的循形環(huán)掃孝描，疾如果無跳膏轉指捉令,則從山第一另條指年令開嫩始逐狐條順所序執(zhí)光行用境戶程疫序，素直至華遇到爬結束鈔符后經又返年回第嫩一條廳指令，周而堂復始劈燕不斷粘循環(huán)窄，每料一個抱循環(huán)差稱為一個桶掃描樂周期核。5/左13初/2柿02淚318一個棒掃描比周期悲主要航分為勁三個乳階段毫：輸入剖刷新預階段程序聾執(zhí)行氧階段輸出沙刷新癢階段輸入刷新程序執(zhí)行輸出刷新一個掃描周期輸入刷新PL素C的符掃描青工作探過程用戶輸出設備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設備寫讀讀5/慣13余/2紅02傷319PL而C的基器本工星作原狡理由于引輸入劑刷新碗階段羽是緊量接輸騾出刷況新階靈段后迎馬上魂進行詠的，拍所以樂亦將安這兩個聚階段堪統(tǒng)稱怕為I／O刷新耗階段滲。實際弦上，涼除了少執(zhí)行涌程序嘗和I／O刷新繩外，PL擁C還要福進行刺各種悉錯誤宰檢測(自診匯斷功擾能)并與增編程絡工具悔通訊荷，這慚些操茂作統(tǒng)建稱為致“監(jiān)廣視服栗務”使。一貸般在病程序峽執(zhí)行泡后進鹿行。掃描瘋周期螺的長境短主唯要取損決于貢程序裁的長漲短。由于穩(wěn)每一始個掃完描周驢期只螞進行顏一次I／0刷新掉，故咸使系益統(tǒng)存在巷輸入恒、輸鏟出滯述后現假象。這對昂于一顆般的直開關刷量控伐制系兩統(tǒng)不課但不折會造調成影悉響，反而孤可以增強伯系統(tǒng)廚的抗蹈干擾炎能力亂。但對蠢于控叨制時蘿間要潔求較妹嚴格吵、響卡應速病度要臺求較匙快的詳系統(tǒng)距，就癢需要貧精心晃編制視程序魂，必穩(wěn)要時擔采用燥一些御特殊天功能惡，以年減少豬因掃仁描周如期造談成的康響應階滯后賄。5/蠶13姨/2舍02鋪320PL飄C的主逐要技航術指厭標輸入莊／輸端出點距數（I/孤O點數穩(wěn)）內存劉容量注意登：“內存袍容量拿”實標際是鈴指用汪戶程廢序容耕量，狐不包央括系向統(tǒng)程嗚序存伐儲器鼓的容氣量。掃描負速度(單位襲：ms／k或μs不/步。)指令誼條數內部爺繼電步器和漸寄存晨器數姥目編程日語言慘及編揭程手有段高級俱模塊主控煮模塊縣可實民現基黎本控幟制功海能，高級腰模塊創(chuàng)可實蝕現一廳些特梁殊的當專門肺功能想。如A／D和D／A轉換喬模塊僻等悄。5/洪13國/2殃02勿321PL驕C的內梁存分場配及I／O點數I／0繼電焰器區(qū)懶：I／0區(qū)的呈寄存矮器可直頑接與PL囑C外部準的輸藝入、默輸出惡端子非傳遞臉信息旨，具有憐“繼秤電器火”的炸功能步，有驗自己感的“咽線圈犬”和尸“觸秘點”知。故謝常稱犬為“I／0繼電證器區(qū)蓋”。內部翼通用宿繼電稈器區(qū)圖：只能條在PL解C內部畢使用芳，其作欺用與抹中間責繼電嗽器相沃似，版在程被序控已制中曬可存揚放中騙間變晶量。數據根寄存酷器區(qū)：只能些按字洪使用，不聽能按殿位使隱用。燃一般偵只用擴來存放插各種段數據。特殊暫繼電烤器、釋寄存疏器區(qū)：被系樓統(tǒng)內衰部占鴿用，專門晨用于嗎某些桿特殊兇目的拘，一涼般不能蒸由用使戶任即意占屈用。系統(tǒng)宏寄存凱器區(qū)怨：用來存放脈各種懸重要肯信息徹和參忠數。通過旅用戶醋程序館，不牲能讀看取和咬修改花系統(tǒng)獵寄存脾器的羨內容叉。5/困13宏/2暗02簡322第四陰節(jié)浪P鮮LC圓的分株類及振功能PL扛C的分黑類按結遺構形污式分疼類整體窮式模塊者式按功讓能分宵類低檔刊機中檔早機高檔坊機分類I／0點數程序容量超小型機64點以內256～1000字節(jié)小型機64～2561～3.6K字節(jié)中型機256～20483.6～13K字節(jié)大型機2048以上13K字節(jié)以上3.按I兼／O漫點數君和程免序容銅量分罰類5/圣13慌/2親02蒙323PL踏C的主趨要功測能條件賠控制替功能定時勺／計搜數控漫制功巡壽能數據奪處理諷功能步進窯控制懶功能A／D與D／A轉換義功能運動益控制禾功能過程防控制巖功能擴展胡功能遠程I／0功能通信芒聯網晴功能監(jiān)控徒功能5/鍬13公/2滾02裙324第五縮慧節(jié)逆P屆LC屈的特妖點、叼應用荒場合革和發(fā)叛展趨較勢PL好C的主救要特仗點可靠括性高悟、抗嚼干擾葛能力革強。主要芝有以燙下幾悟個方蓬面：隔離(采用核光電撇耦合然器)濾波對PL候C的內茄部電欠源采堡取了計屏蔽烘、穩(wěn)訊壓、剃保護悠等措腔施。設置注了連奮鎖、蒙環(huán)境杠檢測堅與診洞斷、Wa蕉tc對hd溫og等電造路。利用積系統(tǒng)后軟件況定期份進行僚系統(tǒng)掘狀態(tài)編、用我戶程膽序、臘工作納環(huán)境盜和故啄障檢民測。對用大戶程謎序及趣動態(tài)鬼工作壓數據煙進行傻電池際備份莊。采用揭密封墓、防倚塵、會抗振鉆的外劈燕殼封常裝結盯構。以集徹成電畢路為罩基本卻元件晨，內伍部處炭理過鋸程不礎依賴刑于機挺械觸綁點。采用鑰循環(huán)駐掃描嶼的工溪作方妄式，也提印高了腐抗干迷擾能釘力。5/閑13倍/2秧02松325可實才現三巨電一察體化將電好控(邏輯齊控制)、電儀(過程枕控制)和電結(運動扯控制)集于狐一體待，可掃以方坑便、抬靈活關地組捎合成艇各種必不同萍規(guī)模盡和要快求的勺控制緩系統(tǒng)泊。編程樸簡單貢、使緊用方捧便、疤柔性款好體積混小、寧重量搬輕、蒼功耗飾低5/央13芳/2談02釀326PL坑C的應撈用場敗合邏輯儉控制：可果取代偉傳統(tǒng)金繼電蝕器系妥統(tǒng)和輩順序婆控制棚器。址如各拆種機讓床、棵自動飛電梯忍、裝鍛配生顯產線墨、電宮鍍流夾水線助、運責輸和臟檢測褲等的啦控制挺。運動桃控制：可爺用于鼠精密桃金屬數切削橋機床凝、機殼械手雨、機煎器人早等設伏備的呀控制青。過程增控制：通鳴過配射用A／D、D／A轉換屋模塊充及智氏能PI桿D模塊宗實現袍對生綁產過泡程中傳的溫總度、彎壓力棉、流秒量、哄速度鴿等連圈續(xù)變鋒化的揉模擬惑量進幕行閉轟環(huán)調聾節(jié)控書制。數據揭處理多級促控制：利用PL迷C的網皇絡通斜信功抖能模高塊及苦遠程I／O控制啄模塊到實現推多臺PL懂C之間雜、PL谷C與上毒位計久算機鍵的鏈壁接，擇以完掉成較烤大規(guī)孔模的等復雜餅控制晝。5/斷13挎/2召02說327可編據程控仿制器銷的發(fā)貪展趨易勢在系假統(tǒng)構肉成規(guī)穩(wěn)模上向大顯、小手兩個慚方向雖發(fā)展；功能靠不斷東增強概，各緒種應窮用模旋塊不徑斷推搬出純；產品滑更加規(guī)范舊化、娘標準稱化騙。5/吊13牲/2贏02難328第六妹節(jié)況P濾LC雙的幾災種編戲程語旨言不采希用微鋪機的寬編程敘語言刃，采壯用梯放形圖填語言乒、指虧令助堤記符煤語言殘、控冰制系佛統(tǒng)流漏程圖幟語言醋、布折爾代管數語亭言等涂。其此中梯形熄圖、伶指令曲助記跪符語租言最襪為常車用。PL齒C的威設計湯和生金產至潛今尚梁無國雜際統(tǒng)格一標栗準，不同撲廠家昆所用著語言征和符聾號也迅不盡旦相同碑。但它純們的漁梯形枝圖語成言的熱基本欄結構姓和功賣能是大同裂小異的。5/叛13蝕/2你02蠟329梯形脫圖語幟言梯形起圖是在原暴繼電母器—接觸米器控哲制系針