智能测控系统设计基于的测控系统东南大学PPT课件.ppt

第九章基于PLC的测控系统 9 1PLC的概念及特点9 2PLC的机构与工作过程9 3PLC的接口9 4PLC的通信与人机界面9 5PLC控制系统的设计与编程 11 1PLC的概念及特点 国际电工技术委员会定义 PLC是一种数字式电子系统 专门为工业环境应用设计 PLC采用可编程的存储器 用来在其内部存储程序 执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等功能的面向用户的指令 并通过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 PLC及其相关外部设备 都应按照易于与工业控制系统联成一个整体 易于扩展其功能的原则而设计 PLC的特点 1 通用性强产品系列化 模块化 配备齐 修改程序 快速适应应用条件 2 功能强大逻辑运算 计数 定时 算术运算 A D D A等功能 对开关量逻辑运算和顺序控制 也可对模拟量进行控制 3 可靠性高PLC采取一系列提高可靠性的措施 使平均无故障时间达数万小时 甚至高达几十万小时 4 编程方法简单PLC配备易接受和掌握的梯形图语言 符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近 编程简单 易掌握 5 控制系统的设计 安装 调试和维修方便安装接线方便 故障排查容易 6 体积小 质量小 功耗低 PLC的应用 1 顺序控制PLC控制系统代替继电器控制系统 完成工艺流程的顺序控制 2 开关量控制开关量的逻辑控制是工业控制中应用最多的控制 PLC对控制的输入 输出点数可以不受限制 从十几个到成千上万个点 均可通过扩展实现 3 闭环过程控制过程控制是指对温度 压力 流量等连续变化的模拟量的闭环控制 PLC通过模拟量I O模块实现模拟量与数字量之间的A D D A转换 并对模拟量进行闭环PID控制 4 数据处理PLC具有数学运算 数据传送 数据转换 排序 查表 位操作等功能 可以完成数据的采集 分析及处理 也可以利用通信功能传送到别的智能装置 或打印制表 PLC的发展趋势 1 功能向增强化和专业化的方向发展 针对不同行业的应用特点 开发专业化的PLC产品 以此来提高产品的性能和降低产品的成本 提高产品的易用性和专业化水平 2 规模向小型化和大型化的方向发展 小型化是指产品的体积越来越小 功能越来越强 大型化是指应用领域越来越广 应用市场越来越大 应用规模从几十点扩展到上千点 应用功能几乎能满足所有用户要求 3 系统向标准化和开放化方向发展 以个人计算机为基础 在Windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC 通过提供标准化和开放化的接口 可以很方便地将PLC接入其它系统 11 2PLC的结构与工作过程 大中型PLC采用积木式结构 可根据需要将各种标准模块进行搭接 常用模块有电源模块 CPU模块 输入模块 输出模块 特殊模块等 各式PLC外形 PLC外形的各个部分 PLC的工作过程 除了内部初始化及自诊断外 工作过程主要分为3个阶段 1 输入采样阶段 扫描所有输入端子 将状态存入输入映像寄存器中 保持状态至下一个采样阶段 2 程序处理阶段 根据梯形图逐行读入各接点的值 并进行逻辑运算 3 输出刷新结果阶段 将所有输出继电器的值转存到输出锁存器中 刷新上一阶段输出锁存器中的数据 通过一定输出方式驱动外部负载 上述3个阶段为一个扫描周期 PLC不断反复执行这个过程 一个扫描周期大约几ms到几百ms 与梯形图长度和指令类型等有关 PLC中的软元件 PLC用内部存储单元来模拟各种常规电器元件 被称为软元件 有3种类型 1 位元件 用存储单元中的位来表示 主要有 输入继电器X 输出继电器Y 辅助继电器M 状态继电器S等 2 字元件 用存储单元中的字来表示 主要有 数据寄存器D 缓冲寄存器BFM 分支指针P 中断指针I等 3 位字混合元件 用存储单元中的位和字来表示 主要有 定时器T 计数器C等 11 3PLC的接口 直流开关量输入接口 PLC的输入输出接口 漏型输入的外部接线 PLC的输入输出接口 继电器输出接口 PLC的模拟量输入模块 PLC基本单元只能对数字量进行处理 而不能处理模拟量 如果要对模拟量进行处理 就要用特殊功能模块完成模数转换 再传送给基本单元进行处理 模块具有偏置和增益调节 使用时 通过缓冲寄存器与基本单元交换数据 采用FROM TO指令 AD模块示例 PLC的模拟量输出模块 模块具有偏置和增益调节 使用时 通过缓冲寄存器与基本单元交换数据 采用FROM TO指令 DA模块示例 11 4PLC的通信与人机界面 以三菱公司的现场总线CC LINK构成的一个系统 最大规模为远程I O站7台 远程设备站8台 传送距离最长为1200m 与计算机的通信 可以将计算机作为主站和PLC进行通信 适用于生产线的分散控制和集中管理 最大规模16台 传送距离最长500m 图形操作终端 图形操作终端 graphicoperationterminal GOT 作为人机界面 图形操作终端 图形操作终端 graphicoperationterminal GOT 的简单应用 11 5PLC控制系统设计与编程 设计步骤 1 对控制系统的功能和要求进行详细分析 2 控制系统初步方案设计 3 根据控制要求确定输入输出元件 绘制PLC输入输出接线图和主电路图 4 根据控制要求和输入输出接线图绘制梯形图 完善上述设计内容 5 安装调试 PLC的编程 PLC的编程输入主要有手持编程器和计算机编程软件 手持编程器体积小 携带方便 用于现场编程和程序调试 但只能以指令的形式输入 计算机编程是目前较为常用的方法 编程输入法有梯形图