节可编程逻辑控制器PLC.ppt

第二章常用电气元器件第五节可编程逻辑控制器 PLC 二 第五节可编程逻辑控制器 PLC 二 教学目标 1 初步掌握可编程逻辑控制器等效电路的组成 2 理解可编程逻辑控制器的工作原理 3 能找出可编程逻辑控制器的常见故障的原因 教学重点 可编程逻辑控制器的工作原理 教学难点 可编程逻辑控制器常见故障的判断和排除 三 可编程序控制器 PLC 的工作原理 PLC是一个执行逻辑功能的工业控制装置 可以把其组成的控制电路画成类似于我们熟悉的继电接触器控制的等效电路 如图2 48所示 图2 48PLC的等效电路 PLC的等效电路可分为三部分 输入部分 内部控制电路 输出部分 1 输入部分 输入部分的等效电路如图2 49所示 按钮 行程开关等为输入信号 例如按下按钮 PLC内部电源经过按钮 RC滤波器至光电耦合器形成回路 VL1为发光二极管LED 在VL1发光的激励下 光电三极管导通 驱动内部电路接通或断开 VL2亦是LED 装在主机面板上 用以指示信号输入状态 发光二极管和光电三极管的导通相当于继电器线圈接通 内部线路的通断相当于继电器动合 动断触点的通断 因此 每一个输入单元电路都可以等效成一个输入继电器 这样的继电器称为软继电器 图2 49输入部分的等效电路 可编程序控制器 PLC 的工作原理 软继电器的线圈 动合 动断触点的符号如图2 50所示 输入继电器只能由外部输入信号驱动 而不能由程序中的指令来驱动 其触点也不能直接输出带动负载 由于软继电器动合 动断触点代表内部电路通断 因而其动合 动断触点可以多次被使用 没有数量限制 等效电路中的一个输入继电器 实际对应于PLC输入端的一个输入点 例如一个PLC有16点输入 那么它相当于有16个微型输入继电器 它们在PLC内部与输入端子相连 并提供PLC编程时使用的许多动合和动断触点 图2 50输入继电器等效电路 可编程序控制器 PLC 的工作原理 可编程序控制器 PLC 的工作原理 2 内部控制电路 内部控制电路是由用户根据控制要求编制的程序组成 PLC内部有许多类型的内部继电器供编程使用 常用的有 通用辅助继电器 定时器 计数器等 这些器件也都是软器件 编写的程序 如梯形图 就是将这些软器件按照一定的控制要求进行内部软连线 通用辅助继电器 如图2 48中的1000 它如同中间继电器一样 在PLC内部起传递信号的作用 计数器 如图2 48中的CNT01 计数器的计数值根据程序需要由程序设定 计数器有一个时钟脉冲端 每收到一个脉冲信号 就将当前值减1 直到计数器当前值为0时 计数器线圈通电 它的多对动合触点闭合 动断触点断开 可以在PLC内被选择使用 计数器通过复位端输入复位信号 使计数器线圈断电 触点复位 可编程序控制器 PLC 的工作原理 计数器 如图2 48中的CNT01 计数器的计数值根据程序需要由程序设定 计数器有一个时钟脉冲端 每收到一个脉冲信号 就将当前值减1 直到计数器当前值为0时 计数器线圈通电 它的多对动合触点闭合 动断触点断开 可以在PLC内被选择使用 计数器通过复位端输入复位信号 使计数器线圈断电 触点复位 可编程序控制器 PLC 的工作原理 3 输出部分 输出部分的作用是驱动外部负载 PLC输出电路有继电器输出 晶体管输出及晶闸管输出等 因为晶体管输出只有直流输出 晶闸管输出只有交流输出 所以实际使用中继电器输出用的较多 图2 51为继电器输出电路 当晶体管VT被执行的程序激励后导通 则在主机面板上的发光二极管VL发光 作为输出信号指示用 同时继电器0500线圈接通 其动合触点闭合 接通负载RL1电路 负载电源根据负载性质配置 在公共输出端COM必须串有熔丝FU 防止负载短路后损坏PLC 图2 51继电器输出电路 可编程序控制器 PLC 的工作原理 图2 52输出继电器等效电路 图2 51中每一输出单元0500 0501都可当作一个输出继电器 其等效电路见图2 52所示 PLC每一个输出端子对应一个输出继电器 假设一个PLC输出点数为40点 那么其内部就相当于有40个输出软继电器 每个输出软继电器可提供无数对供编程使用的内部动合和动断触点 可编程序控制器 PLC 的工作原理 现以简单的三相笼型式异步电动机起动 停止控制电路为例 来看PLC构成控制系统的基本过程 以加深对上述等效电路的理解 图2 53给出了电动机的继电接触器控制电路 当按下起动按钮SB1时 交流接触器KM的线圈通电 其主触点闭合 电动机运行 同时KM的另一辅助触点也闭合 使接触器自锁 当按下停止按钮SB2时 KM线圈断开 电动机停转 图2 53继电接触器组成的三相电动机起 停控制线路 a 主电路 b 控制电路 可编程序控制器 PLC 的工作原理 采用PLC组成的电动机起动 停止控制电路的硬件接线如图2 54 a 所示 其电气线路的主电路仍如图2 53 a 所示 在PLC的输入端0000接起动按钮SB1 0001接停止按钮SB2 在PLC的输出端0500接接触器线圈KM 输入 输出公共端 COM 分别接电源 将图2 54 b 所示的梯形图程序键入PLC内 PLC即可按照这一控制程序工作 a I O接线图 图2 54PLC组成的三相电动机起 停控制线路 b 梯形图 可编程序控制器 PLC 的工作原理 从此例可以看到 继电接触器控制是将各自独立的器件及其触点以固定接线方式来实现控制要求 而PLC是将控制要求以程序形式 软件连接 存储在其内部 送入存储器中的程序内容就相当于继电接触器控制的各种线圈 触点和接线 这种存储程序的控制 当需要改变控制要求时 只需修改程序 而不用改变接线 因而增加了控制的灵活性和通用性 PLC与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同 继电接触器控制是按 并行 方式工作的 也就是说同时执行方式工作的 只要形成电流通路 就可能有几个电器同时动作 而PLC是反复扫描的工作方式 它是循环地 顺序逐条执行程序 任一时刻它只能执行一条指令 这就是说PLC是以 串行 方式工作 四 可编程序控制器常见故障及原因 PLC的优点之一是具有高度可靠性 机器无故障时间可达4 5万小时 但是 PLC的本质是以弱电工作的电子设备 也就不可避免的存在着适应环境差的固有弱点 如果使用不当和环境条件恶化 仍会增加故障率 PLC常见故障及原因如表2 9所示 可编程序控制器常见故障及原因 表2 9PLC常见故障及原因 可编程序控制器常见