PLC系統(tǒng)構(gòu)成PPT課件

1、.,1,PLC原理及應(yīng)用技術(shù),PLC系統(tǒng)構(gòu)成,電氣學(xué)院 昆明冶金高等專科學(xué)校,.,2,可編程序控制器的硬件結(jié)構(gòu) 可編程序控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 可編程序控制器的技術(shù)性能 可編程序控制器的工作過(guò)程及原理,PLC系統(tǒng)構(gòu)成,.,3,一、PLC的硬件結(jié)構(gòu),PLC是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，PLC是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)，是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。,.,4,主機(jī)系統(tǒng),.,5,輸入/輸出模塊單元 為適應(yīng)工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出信號(hào)的匹配，PLC配置了各種類型的輸入/輸出模塊單元： 開(kāi)關(guān)量輸入單元：把現(xiàn)場(chǎng)各種開(kāi)關(guān)信號(hào)變成PLC內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。分為直流輸入單元和交流輸入單元，分別如圖

2、2.2和圖2.3所示。,.,6,圖2 直流開(kāi)關(guān)量輸入單元,圖3 交流開(kāi)關(guān)量輸入單元,.,7,開(kāi)關(guān)量輸出單元 它的作用是把PLC的內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)。按照現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的電源類型的不同，開(kāi)關(guān)量輸出單元可分為: 晶體管輸出方式 用于直流輸出負(fù)載 雙相晶閘管輸出方式 用于交流輸出負(fù)載 繼電器觸點(diǎn)輸出方式 即可用于直流、又可交流,.,8,特別應(yīng)指出的是，由于繼電器模式具有實(shí)際斷點(diǎn)，可以從物理上切斷所控制的回路，同時(shí)這種模式既適合于直流情況又適合于交流情況，因此這種模式在開(kāi)關(guān)頻率不太高的情況下是首選的輸出控制方案。圖4給出了這種輸出方案的原理圖。,圖4 繼電器模式輸出單元,.,9

3、,模擬量輸入單元 模擬量輸入在過(guò)程控制中的應(yīng)用很廣，如常用的溫度、壓力、速度、流量、酸堿度、位移的各種工業(yè)檢測(cè)都是對(duì)應(yīng)于電壓、電流的模擬量值，再通過(guò)一定運(yùn)算(PID)后，控制生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到一定的目的。模擬量輸入電平大多是從傳感器通過(guò)變換后得到的，模擬量的輸入信號(hào)為420 mA的電流信號(hào)或15 V、-1010 V、010 V的直流電壓信號(hào)。 模擬量輸入單元的作用是把現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部處理的、由若干位表示的數(shù)字信號(hào)。模擬量輸入單元一般由濾波、A/D轉(zhuǎn)換器、光耦合器隔離等部分組成。,.,10,模擬量輸出單元 作用是把PLC運(yùn)算處理后的若干位數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量信號(hào)然后

4、輸出，以滿足生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)信號(hào)的控制要求。模擬量輸出單元一般由光耦合器隔離、D/A轉(zhuǎn)換器和信號(hào)轉(zhuǎn)換等部分組成。 模擬量輸出模塊是將中央處理器的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成420 mA的電流輸出信號(hào)或010 V、15 V的電壓輸出信號(hào)，以提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此模擬量輸出模塊又叫D/A轉(zhuǎn)換輸出模塊。,.,11,PLC除了硬件系統(tǒng)外，還需要軟件系統(tǒng)的支持，共同構(gòu)成PLC。PLC的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分組成。 系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序由PLC的制造企業(yè)編制，固化在PROM或EPROM中，安裝在PLC上，隨產(chǎn)品提供給用戶。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊等。 由于通過(guò)

5、改進(jìn)系統(tǒng)程序可以在不改變硬件系統(tǒng)的情況下大大改善PLC的性能，因此系統(tǒng)程序也在不斷升級(jí)和完善。,可編程序控制器的軟件系統(tǒng),.,12,2. 用戶程序 用戶程序是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語(yǔ)言自行編制的應(yīng)用程序。用戶程序包括開(kāi)關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運(yùn)算程序、閉環(huán)控制程序和操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序等。 (1) 開(kāi)關(guān)量邏輯控制程序。它是PLC用戶程序中最重要的一部分。 (2) 模擬量運(yùn)算程序及閉環(huán)控制程序。通常，它是在大中型PLC上實(shí)施的程序。 (3) 操作站系統(tǒng)程序。它是大型PLC系統(tǒng)經(jīng)過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)后，由用戶為進(jìn)行信息交換和管理而編制的程序。,返回,.,13,二、可編程序控制器的系

6、統(tǒng)結(jié)構(gòu),PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩類,圖5 整體式PLC組成框圖,.,14,圖6 模塊式PLC組成框圖,返回,.,15,三、可編程序控制器的技術(shù)性能,.,16,通常IO點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上1015的裕量來(lái)確定。 用戶程序存儲(chǔ)容量（字節(jié)）開(kāi)關(guān)量IO點(diǎn)數(shù)10 模擬量IO通道數(shù)100,返回,.,17,可編程序控制器的工作過(guò)程 PLC上電后，就在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下，周而復(fù)始地按固定順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進(jìn)行查詢、判斷和執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描過(guò)程。一個(gè)循環(huán)掃描過(guò)程稱為掃描周期。,四、PLC的工作過(guò)程及原理,.,18,在一個(gè)掃描周期內(nèi)，PLC基本

7、上要執(zhí)行以下六個(gè)任務(wù)： (1) 運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)。為了保證系統(tǒng)可靠工作，PLC內(nèi)部設(shè)置了系統(tǒng)監(jiān)視定時(shí)器WDT，WDT的時(shí)間設(shè)定值一般為掃描周期的23倍，通常為100200 ms。 (2) 與編程器交換信息任務(wù)。編程器在PLC的外部設(shè)備中占有非常重要的地位，用戶把應(yīng)用程序輸入到PLC中，或?qū)?yīng)用程序進(jìn)行在線運(yùn)行監(jiān)視和修改都要用到它。編程器在完成處理任務(wù)或達(dá)到信息交換的規(guī)定時(shí)間后，就把控制權(quán)交還給PLC。,.,19,(3) 與數(shù)字處理器(DPU)交換信息任務(wù)。一般大中型PLC多為雙處理器系統(tǒng)，一個(gè)是字節(jié)處理器(CPU)，另一個(gè)是數(shù)字處理器(DPU) ，在一般小型PLC中是沒(méi)有這個(gè)任務(wù)的。 (4) 與外

8、部設(shè)備交換信息任務(wù)。如果沒(méi)有連接外部設(shè)備，則該任務(wù)跳過(guò)。 (5) 執(zhí)行用戶程序任務(wù)。系統(tǒng)的全部控制功能都在這一任務(wù)中實(shí)現(xiàn)。 (6) 輸入/輸出信息處理任務(wù)。,.,20,PLC的輸入/輸出過(guò)程,PLC的工作方式是周期掃描方式，所以其輸入/輸出過(guò)程是定時(shí)進(jìn)行的，對(duì)用戶程序而言，要處理的輸入信號(hào)是輸入信號(hào)狀態(tài)暫存區(qū)的信號(hào)，而不是實(shí)際的信號(hào)。運(yùn)算處理后的輸出信號(hào)被放入輸出信號(hào)狀態(tài)暫存區(qū)中，而不是直接輸出到現(xiàn)場(chǎng)的。 PLC周期性的輸入/輸出處理方式對(duì)一般控制對(duì)象而言是能夠滿足的，但是對(duì)那些要求響應(yīng)時(shí)間小于掃描周期的控制系統(tǒng)則不能滿足，這時(shí)可以用智能型輸入/輸出單元或?qū)ｉT(mén)的軟件指令，通過(guò)與掃描周期脫離的方式來(lái)解決。,.,21,PLC的中斷輸入處理過(guò)程,PLC的中斷輸入處理方法同一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是基本相同的，即當(dāng)有中斷申請(qǐng)信號(hào)輸入后，系統(tǒng)要中斷正在執(zhí)行的相關(guān)程序而轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷子程序；當(dāng)有多個(gè)中斷源時(shí)，它們將按中斷的優(yōu)先級(jí)有一個(gè)先后順序的排隊(duì)處理。系統(tǒng)可以通過(guò)程序設(shè)定允許中斷或禁止中斷。 PLC的中斷源信息是通過(guò)輸入單元進(jìn)入系統(tǒng)的。 PLC的中斷源有優(yōu)先順序，一般無(wú)嵌套關(guān)系。,.,22,PLC的工作原理,PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理是基本一致的。PLC執(zhí)行的