PLC的基本原理及组成.ppt

第五章PLC的基本原理及组成 第一节PLC的概述 第二节PLC的组成及工作原理 第一节概述 可编程序逻辑控制器 ProgrammableLogicCntroller 简称为PLC 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统 专为在工业环境下应用而设计 它采用可编程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作的指令 并通过数字式 模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 可编程序控制器及其有关设备 都应按易于使工业控制系统形成一个整体 易于扩充其功能的原则设计 一 特点 1 编程方法简单易学2 功能强 性能价格比高3 硬件配套齐全 用户使用方便 适应性强4 可靠性高 抗干扰能力强5 系统的设计 安装 调试工作量少6 维修工作量小 维修方便7 体积小 能耗低 二 分类 1 按规模分8KB 大型机2 按结构分超小型集中式 模块组合式3 按安装形式分内置 外置式 三 可编程序控制器的应用领域 1 数字量逻辑控制2 运动控制3 闭环过程控制4 数据处理5 通信联网 可编程序控制器的发展趋势 1 向高性能 高速度 大容量发展2 大力发展微型可编程序控制器3 大力开发智能型I O模块和分布式I O子系统4 基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器5 可编程序控制器编程语言的标准化6 可编程序控制器通信的易用化和 傻瓜化 7 可编程序控制器的软件化与Pc化8 组态软件引发的编程革命9 可编程序控制器与现场总线相结合 第二节 PLC硬件系统组成 FX系列PLC的硬件配置图 FX系列PLC的网络通信能力 1 中央处理器 CPU CPU按照其系统程序所赋予的功能 完成以下任务 1 接收编程器或上位机键入的用户程序和数据 存入随机存储器RAM中 2 用扫描的方式接收现场输入设备的状态或数据 并存入输入状态表或数据寄存器中 3 诊断电源 PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等 4 PLC进入运行状态后 从存储器中逐条读取用户程序 经过指令解释后 按指令规定的任务产生相应的控制信号 去接通或断开相关的控制电路 分时 分渠道地去执行数据的存取 传送 组合 比较和变换等操作 完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务 5 根据运算结果 更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内容 再由输出状态表的位状态或数据寄存器的有关内容 实现输出控制 打印或数据通讯等功能 6 CPU除顺序执行程序以外 还能接收输入输出接口发来的中断请求 并进行中断处理 中断处理完后 再返回原址继续执行 2 存储器 包括RAM和ROM 3 输入 输出模块 输入 输出 简称I O 模块是现场输入设备 如限位开关 操作按钮 选择开关 行程开关等 输出设备 如驱动电磁阀 接触器 电机等 或其它外部设备之间的连接部件 输入 输出模块包括 开关量输入 输出模块 模拟量输入 输出模块 1 开关量输入模块的基本原理开关量输入模块的作用是接收现场的开关信号 并将输入的高电平信号转换为PLC内部所需要的低电平信号 开关量输入模块根据使用的电源不同 分为直流输入模块 交流输入模块和交直流输入模块三种 直流输入模块的原理电路 交流输入模块的原理 2 开关量输出模块的基本原理开关量输出模块的作用是将PLC的输出信号传送给外部负载 即用户输出设备 并将PLC内部的低电平信号转换为外部所需电平 以满足不同负载的需要 负载使用的电源 用户电源 直流输出模块 交流输出模块 交直流输出模块 输出开关器件的种类 晶体管输出方式 可控硅输出方式 继电器输出方式 3 模拟量输入模块的基本原理 模拟量输入模块就是用来将模拟信号转换成PLC能够接收的数字信号 模拟量输入模块的主要功能就是进行模拟量到数字量的转换 这种模拟量可以是缓慢变化的温度或电压 电流 信号 选择使用模拟量输入模块时 主要应考虑如下几个技术要求 输入量类型 电压 电流 输入量程 常见为0 10V 4 20mA 输入极性 如0 10V 土5v 输入通路数 常见有单路 8路和16路 转换精度 决定于A D转换芯片规格 如8位 10位和12位 转换速度 常见有10 100 s 一 工作方式 周期循环扫描二 工作过程 自诊断 输入采样 程序扫描 输出刷新几个外阶段 三 扫描周期T 自检时间 读入一点时间 输入点数 程序步数 运算速度 输出一点时间 输出点数 三工作原理 PLC的工作过程示意图 一 型号及意义 D DC电源A1 AC电源H 大电流输出扩展模块V 立式端子排的扩展模块C 接插口输入输出方式F 输入滤波器1ms扩展模块L TTL输入扩展模块S 独立端子 无公共端 扩展模块 R 继电器输出T 晶体管输出S 晶闸管输出 M 基本单元E 输入输出混合扩展单元及扩展模块EX 输入专用扩展模块EY 输出专用扩展模块 16 256点 0 2 ON 2C 2N 型号的命名方式 第二节PLC的组成 一 型号及意义 I O点数 16 256点单元类型M 表示基本单元E 表示扩展单元及扩展模块EX 扩展输入单元EY 扩展输出单元 一 型号及意义 型号变化DS 24VDC 世界型ES 世界型 晶体管型为漏输出 ESS 世界型 晶体管型为源输出 输出形式R 继电器输出T 晶体管输出S 晶闸管输出 微处理器 CPU 接收并存储用户程序和数据 诊断电源 PLC工作状态及编程的语法错误 接收输入信号 送入数据寄存器并保存 运行时顺序读取 解释 执行用户程序 完成用户程序的各种操作 将用户程序的执行结果送至输出端 二 PLC硬件系统组成 系统存储器 系统程序存储器 系统数据存储器存放系统工作程序 监控程序 存放模块化应用功能子程序 存放命令解释程序 存放功能子程序的调用管理程序 存放存储系统参数 二 PLC硬件系统组成 用户存储器 RAM EPROM EEPROM存放用户工作程序 存放工作数据 二 PLC硬件系统组成 输入单元 带光电隔离电路多种辅助电源类型 AC电源DC24V输入DC电源DC24V输入DC电源DC12V输入接收开关量及数字量信号 数字量输入单元 接收模拟量信号 模拟量输入单元 接收按钮或开关命令 数字量输入单元 接收传感器输出信号 输出单元 带光电隔离器及滤波器多种输出方式 晶体管晶闸管继电器驱动直流负载 晶体管输出单元 驱动非频繁动作的交 直流负载 继电器输出单元 驱动频繁动作的交 直流负载 晶闸管输出单元 通讯及编程接口 采用RS 485或RS 422串行总线连接专用编程器 FX 20P FX 10P 连接个人电脑 PC 实现编程及在线监控 连接工控机 实现编程及在线监控 连接网络设备 如调制解调器 实现远程通讯 连接打印机等计算机外设 二 PLC硬件系统组成 I O扩展接口 采用并行通讯方式扩展I O模块 扩展位置控制模块 如F2 30GM 扩展通讯模块 如FX 232AW等 扩展模拟量控制模块 如FX 2DA FX 4AD等 第六章PLC应用程序 系统监控程序 运行管理 生成用户元件 系统内部自检 管理程序 解释程序 标准程序模块 系统调用 用户程序 自动化系统控制程序 数据表格 软件系统 PLC软件系统组成 第六章PLC应用程序 第一节编程概述1 梯形图语言 LAD 组成 由触点 线圈和用方框表示的功能块 特点 1 沿用继电器这一名称 但不是真实继电器 而是软件中编程元件 2 假想的 能流 PowerFlow 从左向右流动 3 逻辑解算 从左至右 从上至下 4 线圈放在最右边 触点可无限次使用 2 指令语句表 STL 是为IECll31 3标准创建的一种专用的高级编程语言 与梯形图相比 它能实现复杂的数学运算 编写的程序非常简洁和紧凑 一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式 3 功能流程图 FBD 类似计算机的称序框图 4 逻辑方程式或布尔代数式 输出或中间变量的逻辑表达式 输入继电器 X 在PLC内部 与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电器 采用八进制编号 用无数个常开和常闭触点 输入继电器不能用程序驱动 二 编程元素 逻辑元件 输出继电器 Y 输出继电器采用八进制编号 有内部触点和外部输出触点 继电器触点 双向可控硅 晶体管等输出元件 之分 由程序驱动 在PLC内部 外部输出触点与输出端子相连 向外部负载输出信号 且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点 输出继电器有无数个内部常开和常闭触点 编程时可随意使用 二 编程元素 逻辑元件 辅助继电器 M 由内部软元件的触点驱动 常开和常闭触点使用次数不限 但不能直接驱动外部负载 采用十进制编号 通用辅助继电器M0 M499 500点 掉电保持辅助继电器M500 M1023 524点 特殊辅助继电器M8000 M8255 256点 只能利用其触点的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例 可通过外设设定参数进行调整 二 编程元素 逻辑元件 只能利用其触点的特殊辅助继电器M8000 运行监控用 PLC运行时M8000接通 M8002 仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器 M8012 产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器 可驱动线圈的特殊辅助继电器M8030 锂电池电压指示灯特殊继电器 M8033 PLC停止时输出保持特殊辅助继电器 M8034 禁止全部输出特殊辅助继电器 M8039 定时扫描特殊辅助继电器 状态 S 状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件 采用十进制编号 与步进指令STL配合使用 状态有无数个常开触点与常闭触点 编程时可随意使用 状态不用于步进阶梯指令时 可作辅助继电器使用 状态同样有通用状态和掉电保持用状态 其比例分配可由外设设定 二 编程元素 逻辑元件 状态 S 状态有五种类型 初始状态S0 S9共10点回零状态S10 S19共10点通用状态S20 S499共480点保持状态S500 S899共400点报警用状态S900 S999共100点 二 编程元素 逻辑元件 定时器 T 定时器实际是内部脉冲计数器 可对内部1ms 10ms和100ms时钟脉冲进行加计数 当达到用户设定值时 触点动作 定时器可以用用户程序存储器内的常数k或H作为设定值 也可以用数据寄存器D的内容作为设定值 普通定时器 T0 T245 100ms定时器T0 T199共200点 设定范围0 1 3276 7s 10ms定时器T200 T245共46点 设定范围0 01 327 67s 积算定时器 T246 T255 1ms定时器T246 T249共4点 设定范围0 001 32 767s 100ms定时器T250 T255共6点 设定范围为0 1 3276 7s 二 编程元素 逻辑元件 加法计数器 设定值 K H或D 触点动作 Tx Tx 时钟脉冲 驱动 相等比较器 普通定时器的工作原理 T10 T250 设定值K 计数器 1 100ms时钟脉冲 X2 X1 触点动作 Tx 相等比较器 积算定时器的工作原理 计数器 C 计数器可分为通用计数器和高速计数器 16位通用加计数器 C0 C199共200点 设定值 1 32767 设定值K0与K1含义相同 即在第一次计数时 其输出触点动作 32位通用加 减计数器 C200 C234共135点 设定值 2147483648 2147483647 高速计数器C235 C255共21点 共享PLC上6个高速计数器输入 X000 X005 高速计数器按中断原则运行 二 编程元素 逻辑元件 16位加计数器通用型 C0 C99共100点断电保持型 C100 C199共100点 32位双向计数器有两种32位加 减计数器 设定值 2147483648 2147483647 通用计数器 C200 C219共20点保持计数器 C220 C234共15点计数方向由特殊辅助继电器M8200 M8234设定 加减计数方式设定 对于C 当M8 接通 置1 时 为减计数器 断开 置0 时 为加计数器 计数值设定 直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为计数值 间接设定时 要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器 数据寄存器 D 通用数据寄存器D0 D199共200点 只要不写入其它数据 已写入的数据不会变化 但是PLC状态由运行 停止时 全部数据均清零 断电