化工仪表第4章2可编程控制器.ppt_第1页
化工仪表第4章2可编程控制器.ppt_第2页
化工仪表第4章2可编程控制器.ppt_第3页
化工仪表第4章2可编程控制器.ppt_第4页
化工仪表第4章2可编程控制器.ppt_第5页
已阅读5页,还剩46页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

化工仪表及自动化 第五节可编程控制器 一 可编程序控制器概述 什么是可编程控制器可编程序控制器是一种专为工业环境下应用设计的数字运算操作的电子系统 它采用可编程的存储器进行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作 并通过数字式 模拟式输入和输出模板控制各种生产机械或生产过程 PCPLC个人计算机工业计算机 一 可编程序控制器概述 可编程控制器是一种以CPU为核心的计算机工业控制装置 由于其良好的性能价格比和稳定的工作状态以及简便的操作性 可编程控制器是一种数字运算操作系统 专为工业环境应用而设计 有较强的抗干扰能力 可编程控制器可以单独使用 也可以通过网络成为DCS控制系统的一部分 一 可编程序控制器概述 一 可编程控制器 PLC 的发展过程1969年美国研制出了第一台可编程序控制器 从1971年开始 各国相继开发了适于本国的PLC 并推广使用 20世纪80年代末 PLC技术已经很成熟 并从开关量逻辑控制扩展到计算机数字控制 CNC等 领域 近年生产的PLC向电气控制 仪表控制 计算机控制一体化方向发展 一 可编程序控制器概述 二 可编程控制器的功能与特点 1 可编程控制器的功能 PLC可以进行各种复杂的开关量逻辑控制 且配置了计数器 定时器等指令 进一步丰富了逻辑控制功能 同时可以完成各种类型的计数要求 PLC具有A D D A转换功能 丰富了控制手段和控制范围 PLC有了较强的通信功能 可以组成PLC控制的计算机网络 可编程控制器的设计核心 用计算机代替继电器控制盘 用程序代替硬接线 输入 输出电平可与外部设备直接相连 结构易于扩展 2 可编程控制器的特点 控制程序可编程 通过改变软件来改变控制方式和逻辑规律 编程方便 扩展灵活 可靠性高 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 1 按容量分 1 小型PLC I O点总数一般为20 128点 2 中型PLC 其I O点总数通常为129 512点 内存在 K以下 适合开关量逻辑控制和过程变量检测及连续控制 三 可编程控制器的分类 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 3 大型PLC 其I O点总数在513点以上 编程可采用梯形图 功能表图及高级语言等多种方式 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 按硬件结构分 1 整体式PLC 它将PLC各组成部分集装在一个机壳内 输入 输出接线端子及电源进线分别在机箱的上 下两侧 并有相应的发光二极管显示输入 输出状态 面板上留有编程器的插座 EPROM存储器插座 扩展单元的接口插座等 图5 21SIMENSSIMATICS7 200的外形图 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 2 模块式PLC 输入 输出点数较多的大型 中型和部分小型PLC采用模块式结构 其优点为 采用积木搭接的方式组成系统 便于扩展 其CPU 输入 输出等都是独立的模块 有的PLC的电源包含在CPU模块之中 品种多 硬件配置灵活 更换模块方便 3 叠装式PLC 它吸收了整体式和模块式PLC的优点 其基本单元 扩展单元等高等宽 它们不用基板 仅用扁平电缆连接 紧密拼装后组成一个整齐的体积小巧的长方体 而且输入 输出点数的配置也相当灵活 图5 22SIMENSSIMATICS7 300的外形图 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 一 可编程序控制器的基本组成 图5 23PLC的基本组成框图 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 1 中央处理器 解释并执行用户及系统程序 通过运行用户及系统程序完成所有控制 处理 通信以及所赋予的其他功能 控制整个系统协调一致地工作 主要有通用微处理器 单片机和双极型位片机 2 存储器 1 存储器类型 RAM ROM EPROM和E2PROM 外存常用盒式磁带或磁盘等EPROM ErasableProgrammableROM 可擦除可编程ROM EEPROM ElectricallyErasableProgrammableRead OnlyMemory 电可擦可编程只读存储器 作用 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 3 输入输出模块 I O模块是可编程序控制器与生产过程相联系的桥梁 PLC连接的过程变量按信号类型可分为开关量 即数字量 模拟量和脉冲量等 相应输入输出模块可分为开关量输入模块 开关量输出模块 模拟量输入模块 模拟量输出模块和脉冲量输入模块等 2 存储区分配 图5 24简化的存储映像 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 4 编程器 功能 编程器是PLC必不可少的重要外部设备 编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器 编程器不仅能对程序进行写入 读出 修改 还能对PLC的工作状态进行监控 同时也是用户与PLC之间进行人机界面 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 工作方式 编程器与PLC上的专用插座相连 或通过专用接口相连 程序可直接写入PLC的用户程序存储器中 也可先在编程器的存储器内存放 然后再下装到PLC中 离线 脱机 编程方式 编程器先不与PLC相连 编制的程序先存放在编程器的存储器中 程序编写完毕 再与PLC连接 将程序送到PLC存储器中 在线 联机 编程方式 分类 便携式编程器和通用计算机 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 二 可编程序控制器的软件系统 1 梯形图语言 1 可编程控制器的编程语言 梯形图的表达式沿用了原电气控制系统中的继电接触控制电路图的形式 二者的基本构思是一致的 只是使用符号和表达方式有所区别 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 图 a 为实现这一功能的一种梯形图程序 OMRONPLC 它是由若干个梯级组成的 每一个输出元素构成一个梯级 而每个梯级可由多条支路组成 图梯形图程序 二 可编程序控制器的基本构成及工作原理 2 助记符语言 又称为命令语句表达式语言 常用一些助记符来表示PLC的某种操作 助记符语言类似微机中的汇编语言 但比汇编语言更直观易懂 图 b 为梯形图对应的用助记符表示的指令表 电磁继电器的工作原理和特性 电磁式继电器一般由铁芯 线圈 衔铁 触点簧片等组成的 只要在线圈两端加上一定的电压 线圈中就会流过一定的电流 从而产生电磁效应 衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯 从而带动衔铁的动触点与静触点吸合 电磁继电器的工作原理和特性 当线圈断电后 电磁的吸力也随之消失 衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置 使动触点与原来的静触点释放 这样吸合 释放 从而达到了在电路中的导通 切断的目的 对于继电器的 常开 常闭 触点 可以这样来区分 继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点 称为 常开触点 处于接通状态的静触点称为 常闭触点 三 OMRONC系列PLC 一 简介 OMRONC系列PLC有微型 小型 中型和大型四大类十几种型号 微型PLC以C20P和C40H为代表 是整体结构 I O容量为几十点 最多可扩至120点 小型PLC分为C120和C200H两种 C120最多可扩展256点I O 是紧凑型整体结构 图5 26SYSMACC28H外形示意图 图5 27CPM1AC P外观图 三 OMRONC系列PLC 中型PLC有C500和C1000H两种 I 0容量分别为512点和1024点 大型PLC有C2000H I O点数可达2048点 同时多处理器和双冗余结构使得C2000H不仅功能全 容量大 而且速度快 由于也是模块化结构 外形与C200H相近 图5 28C200H外观示意图 三 OMRONC系列PLC 二 OMRONPLC指令 指令大多数是按照位 bit 寻址 个别指令按照通道寻址 按位寻址的地址编号为 通道号 位号 如0 00表示0通道的第0位 位的表示采用十进制数 范围为0 15 在OMRONPLC中 对于输入 输出等继电器的编号不用加字母 小型整体PLC的输入 输出编号是固定不变的 使用者可以按照PLC主机标注编号编程 对于模块式PLC则根据输入或输出模块安装位置决定其编号 三 OMRONC系列PLC 按功能分类 基本指令特殊功能指令 构成 助记符 表示指令要完成的功能 操作数 指出了要操作的对象 1 LD和LDNOT指令 程序段或逻辑行的开始 连接常开和常闭触点 2 OUT和OUTNOT指令 逻辑操作的结果输出 3 AND和ANDNOT指令 串联常开或常闭触点 4 OR和ORNOT指令 并联常开或常闭触点 5 ANDLD指令 两个程序段的串联 6 ORLD指令 两个程序段的并联 7 END指令 程序结束 基本指令 三 OMRONC系列PLC 图5 29OMRONPLC的基本指令应用示例 1 OMRONPLC的基本指令 三 OMRONC系列PLC 几个功能指令 1 保持指令KEEP 11 它执行继电器保持操作 可保持为ON或OFF状态 直到它的两个输入端之一使它复位或置位 图5 30电机启动 停止控制 X0就是常开 如果通电的话 就动作 闭合 X1用的是常闭 如果通电的话 就动作 断开 这段程序的动作流程就是 X0常开点收到信号 由常开状态 动作后 变成 闭合状态 电流经过常闭点X1驱动输出点Y0 输出点Y0接通 同时自锁保持接通状态 这样即使X0的输入状态断开 Y0还是保持接通状态 如果X1的信号输入接通 则常闭点X1因为有信号输入而接通 则X1常闭点断开 Y0的驱动电流断开 三 OMRONC系列PLC 2 微分指令DIFU 13 和DIFD 14 微分指令在执行条件满足后第一次扫描时才执行 且只执行一次 若执行条件解除后再次满足 则再执行 DIFU是上升沿微分指令 DIFD是下降沿微分指令 图5 31微分指令应用示例 按键开关闭合时红灯亮由通变断开时绿灯亮 三 OMRONC系列PLC 3 定时器 定时器为递减型 有低速TIM和高速TIMH 15 两种 定时器的操作数包括定时器编号 N 和设定值 SV 两个数据 a 定时器指令TIM N 定时器编号 范围000 511共512个 T 时间设定值 范围0000 9999的一个四位数 语句格式 TIMN T 定时器TIM为通电延时 基本延时单位为0 1s 定时器是减1定时器 定时时间到 定时器触点接通 当输入条件为ON时 开始每0 1s的减1运算 定时器当前值减到0时 为 定时时间到 定时器触点接通并保持 当输入条件为OFF时 定时器复位 当前值恢复为设定值T 触点断开 b 高速定时器指令TIMH 高速定时器指令TIMH和定时器指令TIM的语句格式 梯形图 功能基本一样 不同的是 高速定时器指令TIMH的基本延时单位为10ms 0 01s 图梯形图程序 4 计数器 计数器包括单向递减型CNT和双向可逆型CNTR 12 两种 其操作数包括计数器编号和设定值两个数据 图5 32计数包装控制程序 N 定时器编号 范围000 511共512个 D 一般是立即数 范围0000 9999的一个四位数 语句格式 CNTN D 计数器指令CNT为减1计数 当计数器输入端CP每一次由OFF ON 计数器的当前值就减1 在计数器当前值减至0时 计数触点接通并保持 当计数器的输入信号CP和复位信号R同时到达时 复位优先 计数器的编程顺序为先编计数输入信号CP 再编复位端R 最后是计数器CNT d 可逆计数器指令CNTR N 定时器编号 范围000 511共512个D 一般是立即数 范围0000 9999的一个四位数 语句格式 CNTR 12 N D 梯形图 CNTR是一个环形可逆计数器指令 根据输入信号为 端或 端 可分别作递增或递减计数器 四 应用实例 一 水箱液位控制 图5 33水箱液位控制示意图 为了保证水箱液位保持在一定范围 分别在控制的上限和下限设置检测传感器 用PLC控制注入水电磁阀 当液位低于下限时 下限检测开关断开 打开电磁阀开始注水 当注水达到上限位置时 上限检测开关闭合 切断电磁阀 PLC采用OMRON的CPM2A 60CDR 工艺要求如图5 33所示 输入 输出点分配如下 上限检测开关0 00 下限检测开关0 01 电磁阀10 00 四 应用实例 控制接线如图5 34所示 图5 35为液位控制梯形图 当低于液位下限时 下限开关与上限开关均断开 0 00与0 01常闭触点闭合 使输出继电器10 00导通 注水电磁阀打开 一旦超过下限液位 虽然0 01触点断开 但由于10 00触点的自锁作用 仍保证注水阀打开 直至上限检测开关闭合 0 00的常闭触点断开 输出继电器10 00断开 注水阀关闭 四 应用实例 图5 34控制接线示意图 图5 35液位控制梯形图 四 应用实例 二 变量越限报警控制 1 基本控制环节 在实际中往往要求一旦变量超限 即使恢复到正常值 仍然进行声光报警 直到操作人员按下确定按钮后 报警才解除 在 的要求基础上 要求一旦报警 指示灯是闪亮的 在 的要求基础上 如果允许按下消音按钮 点动 则电笛断开 灯变成平光 工艺要求过程变量越限后立即用指示灯和电笛报警 当工艺变量恢复到正常之后 报警自动解除 四 应用实例 报警梯形图 四 应用实例 2 闪光报警系统 图5 40加热炉的安全联锁保护系统 三个联锁报警点燃料流量下限原料流量下限火焰检测 要求用三个指示灯指示三个报警点 在整个系统中有三个工艺检测输入 一个复位按钮 一个实验按钮和一个消音按钮 输出有三个指示灯和一个电磁阀 四 应用实例 采用OMRONCPM2A 60CDRPLC控制 输入 输出点分配见下表 表5 1输入 输出点分配表 四 应用实例 图5 41系统接线示意图 四 应用实例 三 自动包装机控制 图5 42双秤包装机工作流程图 采用可编程序控制器来实现包装过程 可延长设备的寿命 提高包装的精度 图5 43自动包装机控制流程图 四 应用实例 表5 2自动包装机PLC的输入 输出点分配表 END 1 两种继电器的区别 继电器控制电路中使用的继电器都是物理的电器 继电器与其他控制电器间的连接必须通过硬接线来完成 PL

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论