第1章 可编程序控制器的概述.ppt

第1章可编程序控制器的概述 CompanyLogo 第一部分 关于PLC的几个基本问题 一 PLC是什么 二 PLC何处来 往哪去 三 PLC有何独特之处 四 PLC的应用领域 CompanyLogo 一 PLC是什么 可编程序控制器定义 1985年 国际电工委员会 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统 专为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 控制各种机械或生产过程 PLC PLC 个人计算机 工业PC的区别 CompanyLogo 二 PLC何处来 往哪去 继电器控制系统的明显缺点 体积大 可靠性低 查找故障困难 特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统 所以接线复杂 对生产工艺变化的适应性差 继电器控制系统的优点 简单易懂 操作方便 价格便宜计算机系统的优点 功能完备 灵活性 通用性好 CompanyLogo 二 PLC何处来 往哪去 1968年 美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司 GM公司 提出设想 1969年 美国数字设备公司研制出了世界上第一台PLC 型号为PDP 14 第一代 从第一台可编程控制器诞生到70年代初期 其特点是 CPU由中小规模集成电路组成 存储器为磁芯存储器 第二代 70年代初期到70年代末期 其特点是 CPU采用微处理器 存储器采用EPROM 第三代 70年代末期到80年代中期 其特点是 CPU采用8位和16位微处理器 有些还采用多微处理器结构 存储器采用EPROM EAROM CMOSRAM等 第四代 80年代中期到90年代中期 PLC全面使用8位 16位微处理芯片的位片式芯片 处理速度也达到1us 步 第五代 90年代中期至今 PLC使用16位和32位的微处理器芯片 有的已使用RISC芯片 CompanyLogo 二 PLC何处来 往哪去 1 向高速度 大存储容量方向发展CPU处理速度进一步加快 使用64bitRISC芯片 多CPU并行 分时 分任务处理 这样可使速度达到ns级 大中型PLC的扫描速度可达0 2ms K步左右 例如 GE公司90系列331 771等为0 4ms K步 欧姆龙公司C1000H C2000H为0 4ms K步 三菱公司A3N A3H为0 2ms K步 A3A高达0 15ms K步 CompanyLogo 二 PLC何处来 往哪去 1 向高速度 大存储容量方向发展CPU处理速度进一步加快存储容量进一步扩大目前大型PLC是几百K字节 最高可达几兆字节例如 A B公司PLC 3的程序存储容量为2M字节 西门子公司的S5 155U为2M字节 CompanyLogo 二 PLC何处来 往哪去 1 向高速度 大存储容量方向发展CPU处理速度进一步加快存储容量进一步扩大2 控制系统将分散化分散控制 集中管理的原则 3 可靠性进一步提高随着PLC进入过程控制领域 对可靠性的要求进一步提高 硬件冗余的容错技术将进一步应用 4 控制与管理功能一体化PLC将广泛采用计算机信息处理技术 网络通信技术和图形显示技术 使PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体 CompanyLogo 三 PLC有何独特之处 灵活 通用 PLC是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的 如果控制功能需要改变的话 只需要修改程序以及改动极少量的接线即可 可靠性高 抗干扰能力强平均无故障时间一般可达3 5万小时 PLC采用的是微电子技术 大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的 因此不会出现继电器控制系统中的接线老化 脱焊 触点电弧等现象 PLC还采取了以下主要措施来提高其可靠性 1 硬件措施 对电源变压器 CPU 编程器等主要部件 均采用严格措施进行屏蔽 以防外界干扰 2 软件措施监控程序定期地监测外界环境 死循环报警 停电时利用后备电池供电 专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机 编程简单 使用方便 用微机实现控制 使用的是汇编语言 难于掌握 要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识 而PLC采用面向控制过程 面向问题的 自然语言 编程 容易掌握 接线简单功能强体积小 重量轻 易于实现机电一体化 CompanyLogo 开关量的逻辑控制 开关量的逻辑控制使PLC的最基本控制功能 目前 PLC首用的目标 就是用于开关量的控制 四 PLC的应用领域 模拟量的闭环控制 PLC具有A D D A转换及算术运算等功能 因此可以实现模拟量控制 数字量的智能控制 利用PLC能接受和输出高速脉冲的功能 在配备了相应的传感器 如旋转编码器 或脉冲伺服装置 如环型分配器 功放 步进电机 就能实现数字量的智能控制 数据采集与监控 利用PLC自检信号多的特点实现自诊断的式的监控 减少系统的故障 提高累计平均无故障运行时间 同时可减低故障修复时间 提高系统的可靠性 通信 联网及集散控制 利用PLC的强大的通信联网功能 把PLC分布到控制现场 并实现各站间的通信 上 下层间的通信 达到分散控制 集中管理 即构成了现在的PLCS系统 CompanyLogo PLC应用的典型例子电梯数控机床厂矿控制路口红绿灯 四 PLC的应用领域 第一部分 关于PLC的几个基本问题 一 PLC是什么 二 PLC何处来 往哪去 三 PLC有何独特之处 四 PLC的应用领域 总结 CompanyLogo 第二部分 PLC的控制原理 采用继电器控制采用PLC控制PLC的控制原理 CompanyLogo 1 采用继电器控制 控制功能如下 按下启动按钮SB1 电机M1开始运转 过10秒钟后 电机M2开始运转 按下停止按钮SB2 电机M1 M2同时停止运转 CompanyLogo 控制功能如下 按下启动按钮SB1 电机M1开始运转 过10秒钟后 电机M2开始运转 按下停止按钮SB2 电机M1 M2同时停止运转 2 采用PLC控制 CompanyLogo 3 PLC的控制等效电路图 CompanyLogo 当按下SB1时 输入继电器00000的线圈通电 00000的常开触点闭合 使输出继电器01000的线圈得电 01000对应的硬输出触点闭合 KM1得电M1开始运转 同时01000的一个常开触点闭合并自锁 4 PLC的控制原理简述 时间继电器TIM000的线圈通电开始延时 10秒后TIM000的常开触点闭合 输出继电器01001的线圈得电 01001对应的硬输出触点闭合 KM2得电M2开始运转 当按下SB2时 输入继电器00001的线圈通电 00001得常闭触点断开 01000 TIM000的线圈均断电 01001的线圈也断电 01000 01001两个硬输出触点随之断开 KM1 KM2断电 M1 M2停转 CompanyLogo 第三部分PLC的编程语言 梯形图语句表逻辑功能图逻辑方程式或布尔代数式 前进 CompanyLogo 梯形图 PLC的主要编程语言 PLC梯形图在形式上类似于继电器控制梯形图 CompanyLogo 2 语句表 一种与汇编语言类似的 语句表使用的助记符LD00000OR01000PLC的语句 操作码 操作数 CompanyLogo 3 逻辑功能图 逻辑功能图用 与 或 非 等逻辑功能来表达控制功能 CompanyLogo 第三部分PLC的编程语言 总结梯形图语句表逻辑功能图逻辑方程式或布尔代数式 前进 CompanyLogo 第四部分PLC的性能指标与分类 PLC的性能指标1 I O点数2 用户程序存储器容量3 扫描速度4 指令种类及条数5 内部器件的种类和数量6 智能单元 CompanyLogo PLC的分类1 按结构分类整体式PLC 整体式PLC的CPU 存储器 I O单元 电源安装在同一机体内 构成主机组合式PLC PLC组合式 模块式 PLC为总线结构 其总线做成总线板 上面有若干个总线槽 每个总线槽上可安装一个PLC模块 不同的模块实现不同的功能 CompanyLogo 2 按控制规模分类微型机 控制点数仅几十点小型机 控制点数100 500点左右中型机 控制点数500 1000点左右大型机 控制点数1000点以上超大型机 控制点数可达上万 甚至于几万点 Co