可編程控制器的基礎(chǔ)教學(xué)課件

可編程控制器的基本原理可編程控制器的基本概念二、可編程控制器的編程語(yǔ)言三、可編程控制器的常用指令四、可編程控制器的工作原理可編程控制器的基本概念1、可編程控制器的定義及類型(1)可編程控制器的定義早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammablelogicController),簡(jiǎn)稱PLC,它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱混淆,所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī),它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口,并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用,在實(shí)際應(yīng)用時(shí),其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置,其軟件需根據(jù)控制—要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。(2)可編程控制器的分類PLC產(chǎn)品種類繁多,其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PC的分類可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進(jìn)行大致分類。按容量和功能分PLC有4類:①微型PLC:I/0點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的PC為超小型或微型PLC。②小型PLC:I/0點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下,用戶程序存儲(chǔ)容量小于8KB的為小型PLC。它可以連接開關(guān)量和模擬量L/0模塊以及其他各種特殊功能模塊,能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。如西門子公司的S7-200PLC,三菱公司的F1、F2和FX0系列PLC都屬于小型機(jī)。③中型PLC:I/0點(diǎn)數(shù)在512~2048點(diǎn)之間的為中型PLC。它除了具有小型機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的功能外,還具有更強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。如西門子公司的S7-300PLC、三菱公司的A1S系列PLC都屬于中型機(jī).④大型PLC:I/0點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)以上的為大型PLC。它具有極強(qiáng)的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能,它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng),實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。另外大型PLC還可以采用三個(gè)CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng),使機(jī)器具有更高的可靠性。如西門子公司的S7-400系列PLC、三菱公司的A3M、A3N系列PLC都屬于大型機(jī)。按硬件結(jié)構(gòu)分類PLC按其結(jié)構(gòu)可分為整體式、模塊式及疊裝式3種。①整體式PLC將CPU、I/0單元、電源、通信等部件集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)的稱為整體式PLC。整體式PLC由不同I/0點(diǎn)數(shù)的基本單元(又稱主機(jī))和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/0接口、與I/0擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口以及與編程器相連的接口。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/0接口和電源等,沒有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。它還配備特殊功能單元,如模擬量單元、位置控制單元等,使其功能得以擴(kuò)展。整體式PLC一般都是小型機(jī)。②模塊式PLG模塊式PLC是將PC的每個(gè)工作單元都制成獨(dú)立的模塊如CPU模塊、Ⅰ/O模塊、電源模塊(有的含在CPU模塊中)以及各種功能模塊。模塊式PC由母板(或框架)以及各種模塊組成。把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后,安插到母板上,就構(gòu)成了個(gè)完整的PLC系統(tǒng)。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活,可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng),而且裝配方便,便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。例如,西門子公司的S7-300系列、S7-400系列PLC都采用模塊式結(jié)構(gòu)形式。③疊裝式PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái),構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC將CP模塊、電源模塊、通信模塊和一定數(shù)量的I/0單元集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi),如果集成的I/0模塊不夠使用,可以進(jìn)行模塊擴(kuò)展。其CPU、電源、I/0接口等也是各自獨(dú)立的模塊,但它們之間要靠電纜進(jìn)行連接,并且各模塊可以一層層地疊裝。疊裝式PC集整體式PLC與模塊式PLC優(yōu)點(diǎn)于一身,它不但系統(tǒng)配置靈活,而且體積較小,安裝方便。西門子公司的S7-200系列PLC就是疊裝式的結(jié)構(gòu)形式。2、PLC的基本結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分,PLC分為固定式(整體式)和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、Ⅰ0板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。目前PLC生產(chǎn)廠家眾多,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也各不相同,但基本組成部分基本相同。PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī),其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。主要包括CPU,RAM,RoM,輸入、輸出接口電路等,其內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu),進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。(1)中央處理單元(cPU中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞,CPU一般有控制電路運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常被封裝在一個(gè)集成電路的芯片上。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí),首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/O映象區(qū),然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,經(jīng)過(guò)命令解釋后,按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/0映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi),等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后,最后將I/0映象區(qū)的各輸岀狀態(tài)或輸岀寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸岀裝置,如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。(2)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器;存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器;存放工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器①PC常用的存儲(chǔ)器類型:RAM(RandomA