第3章可编程控制器概述.ppt

可编程控制器原理及应用 西门子S7 200系列 第3章可编程控制器概述 主要内容 PLC的产生和定义PLC的发展与分类PLC的特点PLC的应用PLC的系统组成PLC的工作原理PLC的编程语言和程序结构 EXIT 本章学习要求 掌握内容 PLC的定义 功能 分类及特点了解内容 PLC产生 发展难点内容 PLC的分类 EXIT 3 1PLC的产生和定义 20世纪20年代以来 继电器控制曾一度占据工业控制领域的主导地位 继电器控制系统的弱点 体积大 耗电多 可靠性差 寿命短 运行速度慢 适应性差 等 尤其是可靠性差 不具有通用性 灵活性 3 1 1PLC的产生 EXIT 因为继电器逻辑电路配线复杂 EXIT 1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司 GM 拟定了十项公开招标的技术要求 1969年美国数字设备公司 DEC 研制出世界上第一台可编程控制器 PDP 14型 十项技术要求 1 编程简单方便 可在现场修改程序 2 硬件维护方便 最好是插件式结构 3 可靠性要高于继电器控制装置 4 体积小于继电器控制装置 5 可将数据直接送入管理计算机 6 成本上可与继电器柜竞争 7 输入可以是交流115V 8 输出为交流115V 2A以上 能直接驱动电磁阀 9 扩展时 原有系统只需做很小的改动 10 用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB EXIT 核心思想 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扩展 EXIT 3 1 2PLC的定义 可编程控制器 ProgrammableController 是以微处理器为基础 综合了计算机技术 自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置 是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品 早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制 因此称为可编程逻辑控制器 ProgrammableLogicController 简称PLC 随着技术发展 现代可编程控制器的功能已经超过了逻辑控制的范围 PLC实质上是一种工业控制计算机 EXIT 3 2PLC的发展与分类 3 2 1PLC的发展趋势 简易化 体积小 功能强 价格低 大存储容量 高速度 高性能 增加I O点数 增强网络通信功能发展智能模块外部故障诊断功能编程语言 编程工具标准化 高级化实现软件 硬件标准化编程组态软件发展迅速 小型化 大型化 智能化 EXIT 传送带生产线控制 灌装及包装机械 木材加工 电梯控制 空调控制 纺织机械 印刷机械 3 2 2PLC的分类 1 按I O点数容量分 EXIT 2 按结构形式分 EXIT 整体式 模块式 PowerinaSmallPackage 电源模块 CPU模块 IO模块 底板 EXIT PLC著名品牌 美国A B公司 Allen Bradley 德国西门子公司 Siemens 美国GE Fanuc公司美国的莫迪康 Modicon 和法国的TE电器公司日本欧姆公司 OMRON 日本三菱电机株式会社 MITSUBISHI 日本富士电机株式会社 FujiElectric 日本东芝公司 TOSHIBA 日本的光洋电子 KOYO 和中国的华光电子 CKE 日本松下电工株式会社 MEW MatsushitaElectricWorksLtd EXIT 3 3PLC的特点 可靠性高 抗干扰能力强通用性强 灵活性好编程简单 使用方便模块化结构安装简便 调试方便 3 4PLC的应用 顺序控制运动控制过程控制数据处理通信网络 EXIT 3 5PLC的系统组成 EXIT 3 5 1中央处理器 CPU 微处理器控制接口电路 CPU 微处理器 实现逻辑运算 数学运算 协调控制系统内部各部分的工作 按照系统程序所赋予的任务运行 任务 1 控制接收与存储用户程序和数据2 进行自诊断3 执行用户程序 EXIT 控制接口电路 是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件 数据缓冲单元选择信号匹配中断管理 功能 EXIT 3 5 2存储器 系统程序存储器 用户程序存储器 存储器 1 系统程序存储器 存放 监控程序用户指令解释标准程序模块系统调用管理程序系统参数 系统程序关系到PLC的性能 不能由用户访问和修改 EXIT 2 用户程序存储器 用户程序区数据区系统区 用户程序存储器 用户程序 工作数据 系统参数 系统参数 CPU组态数据 输入输出组态 功能的设置 EXIT 3 5 3输入 输出接口 PLC的CPU与现场I O装置或其他外部设备之间连接的接口部件 电平转换功率放大光电耦合 电平转换光电耦合 EXIT 1 直流输入 2 交流输入 EXIT 3 直流输出 4 交流输出 EXIT 5 交直流输出 继电器输出 EXIT 把外部电源变换成系统内部各单元电源的性能直接影响PLC的抗干扰能力掉电保护电路后备电池电源 3 5 4电源部分 EXIT 程序的编制 编辑 调试 监视 简易型智能型 计算机编程 通信接口 编程软件 3 5 5编程器 EXIT 3 6PLC的工作原理 3 6 1PLC的工作方式和运行框图 结构 功能相同 1 PLC控制系统与继电器控制系统的比较 EXIT 2 循环扫描的工作方式 周期循环扫描 一个循环扫描过程所需的时间称为一个扫描周期 EXIT 3 6 2PLC的扫描工作过程 EXIT 3 7PLC的编程语言和程序结构 3 7 1PLC的编程语言 梯形图 语句表 功能图 功能块图 能流 软继电器 不是物理继电器触点不是现场物理开关的触点输出线圈不是物理线圈接点原则上可无限次使用 线圈通常只引用一次 1 梯形图 LAD 常开触点是取位状态操作常闭触点是位取反操作 常闭触点 常开触点 EXIT 2 语句表 STL EXIT 3 顺序功能流程图 SFC 4 功能块图 FBD 顺序功能流程图 SepuenceFunctionChart 编程是一种图形化的编程方法 亦称功能图 使用它可以对具有并发 选择等复杂结构的系统进行编程 本书的第4章对这种编程方法有详细介绍 没有梯形图编程器中的触点和线圈 但有与之等价的指令 这些指令是作为盒指令出现的 程序逻辑由这些盒指令之间的连接决定 FBD编程语言有利于程序流的跟踪 但在目前使用较少 EXIT 3 7 2PLC的程序结构 1 用户程序 1 主程序 2 子程序 3 中断处理程