可編程序控制器技術(shù)（第3版）課件：可編序程控制器的構(gòu)成及工作原理

可編程序控制器的構(gòu)成及工作原理

本節(jié)介紹PLC的發(fā)展、特點(diǎn)、基本構(gòu)成，著重介紹等效電路、工作原理及技術(shù)規(guī)格內(nèi)容提要可編程序控制器（ProgrammableLogicController）簡(jiǎn)稱為PLC

PLC集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)于一體，是一種通用控制器，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、汽車、電力、輕工、環(huán)保、電梯等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活。第一節(jié)PLC概述第二節(jié)PLC的基本構(gòu)成及工作原理第三節(jié)PLC的技術(shù)規(guī)格與分類第一節(jié)PLC概述一、PLC的發(fā)展簡(jiǎn)史PLC的產(chǎn)生源于汽車制造業(yè)。1968年，美國(guó)通用汽車公司（GM）設(shè)想將繼電器控制與計(jì)算機(jī)控制兩者的長(zhǎng)處結(jié)合起來，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(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)。其主要內(nèi)容是：用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制系統(tǒng)，用程序代替硬接線，輸入輸出電平可與外部負(fù)載直接連接，結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。我國(guó)于1977年研制出第一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的二、PLC的定義（1982年11月、1985年1月和1987年2月國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一、二、三稿）1.是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)2.為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)3.采用計(jì)算機(jī)的軟硬件結(jié)構(gòu)4.達(dá)到各類機(jī)械或生產(chǎn)過程的控制目的三、PLC的幾種流派按地域分為三種流派：1.美國(guó)的PLC：如羅克韋爾(Rockwell)公司（包括AB公司）產(chǎn)品，通用電氣（GE）產(chǎn)品。2.歐洲的PLC：如西門子（Siemens)公司產(chǎn)品，施耐德(Schneider)公司的產(chǎn)品。如歐姆龍（OMRON）公司的產(chǎn)品，三菱（Mitsubishi)公司的產(chǎn)品。3.日本的PLC：四、PLC控制與繼電器控制的區(qū)別繼電器控制電路KMKMSB1SB2控制電路比較PLC梯形圖(3)輸入、輸出邏輯關(guān)系基本一致(1)圖形符號(hào)基本類似(2)結(jié)構(gòu)形式基本相同相同點(diǎn)(1)組成器件不同(2)觸點(diǎn)情況不同(3)工作電流不同(4)接線方式不同(5)工作方式不同繼電器控制：I/O邏輯關(guān)系是由實(shí)際的布線實(shí)現(xiàn)；PLC控制：I/O邏輯關(guān)系是由存儲(chǔ)在PLC內(nèi)的用戶程序（梯形圖）實(shí)現(xiàn)。不同點(diǎn)五、PLC的主要優(yōu)點(diǎn)1.編程簡(jiǎn)單2.可靠性高3.通用性好4.功能強(qiáng)5.易于遠(yuǎn)程監(jiān)控

6.設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試周期短六、PLC的應(yīng)用（1）邏輯控制（2）位置控制和運(yùn)動(dòng)控制（3）過程控制（4）監(jiān)控系統(tǒng)（5）集散控制水處理電力煤礦七、PLC的發(fā)展趨勢(shì)向控制與管理功能一體化方向發(fā)展向小型化、低成本、簡(jiǎn)單易用方向發(fā)展向網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、多功能方向發(fā)展向編程語言標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展第二節(jié)PLC的基本構(gòu)成及工作原理一、PLC的基本構(gòu)成

系統(tǒng)程序用戶程序編程器存儲(chǔ)器輸入口CPU輸出口通信口系統(tǒng)總線電源軟件系統(tǒng)基本單元硬件系統(tǒng)CPU存儲(chǔ)器總線I/O口通信接口編程器電源擴(kuò)展設(shè)備……系統(tǒng)軟件用戶軟件硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)FRKMKMAFU2SB2SB1BSB1SB2FR24VCOM0.000.02PLCCOM10.000.01輸入模塊輸出模塊LNBAQSFU1KMFRM3~L3L2L1NFU2KMFU3拆除原控制回路安裝PLC接入輸入元件接入輸出元件對(duì)PLC供電編寫程序（梯形圖）寫入PLCPLC控制實(shí)例

二、PLC控制的等效電路輸入元件負(fù)載SB1SB2FRKM負(fù)載電源PLC內(nèi)部控制電路（用戶程序）等效輸出繼電器0.00PLCCOMDC24V0.000.010.020.010.0210.0010.0010.00COM等效輸入繼電器END繼電器控制電路KMKMSB1SB2PLC梯形圖X000X001Y000Y000控制電路比較PLC控制與繼電器控制系統(tǒng)的比較(3)輸入、輸出邏輯關(guān)系基本一致(1)圖形符號(hào)基本類似(2)結(jié)構(gòu)形式基本相同相同點(diǎn)(1)組成器件不同(2)觸點(diǎn)情況不同(3)工作電流不同(4)接線方式不同(5)工作方式不同繼電器控制：I/O邏輯關(guān)系是由實(shí)際的布線實(shí)現(xiàn)；PLC控制：I/O邏輯關(guān)系是由存儲(chǔ)在PLC內(nèi)的用戶程序（梯形圖）實(shí)現(xiàn)。不同點(diǎn)三、PLC的基本工作原理1.PLC的工作方式初始化內(nèi)部處理通信服務(wù)輸入采樣程序處理輸出刷新STOPRUNPLC在初始化后，進(jìn)入循環(huán)掃描。當(dāng)PLC處于停止（STOP）狀態(tài)時(shí)，PLC只循環(huán)完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)兩個(gè)階段的工作。當(dāng)PLC處于運(yùn)行（RUN）狀態(tài)時(shí)，則循環(huán)完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個(gè)階段的工作。2.程序執(zhí)行的過程1.輸入采樣階段（簡(jiǎn)稱“讀”）

讀入所有輸入端子的狀態(tài)，并將各狀態(tài)存入輸入暫存器，此時(shí)輸入暫存器被刷新。

2.程序處理階段（簡(jiǎn)稱“算”）對(duì)用戶程序的指令逐條掃描、運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果寫入輸出暫存器。

3.輸出刷新階段（簡(jiǎn)稱“寫”）

輸出暫存器的內(nèi)容，轉(zhuǎn)存入輸出鎖存器中。輸出鎖存器通過輸出端去驅(qū)動(dòng)輸出端所接的外部負(fù)載。信號(hào)傳遞過程讀寫讀寫M20Y000Y000X000輸入暫存器輸出暫存器輸出鎖存器輸出端子輸入端子輸入電路輸出電路從PLC的輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生變化，到PLC輸出端對(duì)該變化做出響應(yīng)，需要一段響應(yīng)時(shí)間。第三節(jié)PLC的技術(shù)規(guī)格與分類一、PLC的一般技術(shù)規(guī)格

電源電壓允許電壓范圍消耗功率沖擊電流絕緣電阻耐壓抗干擾性

抗振動(dòng)耐沖擊環(huán)境溫度環(huán)境濕度環(huán)境氣體狀況保存溫度電源保持時(shí)間

二、PLC的基本技術(shù)性能

輸入/輸出控制方式

編程語言

指令長(zhǎng)度

指令種類

掃描速度

程序容量

中斷處理

模擬量

特殊功能模塊

內(nèi)部繼電器種類及數(shù)量

最大I/O點(diǎn)數(shù)三、PLC的分類1．按I/O總點(diǎn)數(shù)分

256、2048、小型、中型、大型2．按組成結(jié)構(gòu)分

整體式、模塊式3．按功能分

低檔、中檔、高檔本章小結(jié)1.PLC發(fā)展于汽車