可编程序控制器简介

可编程序控制器简介 主讲人 张晓江 大家好 在今后的一段时间内 由我和大家共同学习一些仪表方面的知识 在我讲课的过程中 如果有哪些疑问和没有讲清楚的地方 大家可以课后找我来共同探讨 当然了 我不做学生很多年了 同时 仪表专业知识的发展又是日新月异的 我也不可能全部接触到 所以呢 我只能在自己知识范围内为大家仪表知识技能的提高尽一点力 我希望能在大家的配合下把课讲好 谢谢大家 什么是数字量信号 digital 举例 电灯开关什么是模拟量信号 analog 举例说明 音量调节 信号制是指在成套系列仪表中 各个仪表的模拟输入 输出信号采用的统一的联络信号标准 标准信号制 电流信号 4 20mA电压信号 1 5V气压信号 20 100kpa 需要了解的一般知识 为什么定义4 20mA而不是0 20mA呢 复习一下以前学的几个英文缩写 ESD EmergencyShutdown tripSIS SafeInstrumentSystem ITCC IntegratedTurbineandCompressorControl DCS DistributedControlSystem PID PipingandInstrumentDiagram GPS GlobalPositioningSystem UPS UninterruptablePowerSupplies 工艺流程图 ProcessFlowDiagram PFD 设定点 sp setpoint 过程变量 pv processvariable 联锁 interlock 提问 顺序控制是指按照一定顺序或逻辑关系对过程各阶段进行开关量的控制 两个特点 一是输入输出信号都是开关量信号 二是生产过程的操作规律要遵循事先规定的顺序或取决于被测变量的逻辑组合关系 顺序控制概念 可编程序控制器是一种以为处理器为核心器件的逻辑和顺序控制装置若给可编程序控制器下个定义很难 目前公认的是美国电气制造工商协会的对它下的定义 PC是一种数字控制专用电子计算机 它使用了可编程序存储器存储指令 执行诸如逻辑 顺序 计时 计数与演算等功能 并通过模拟和数字输入 输出等组件 控制各种机械或工艺流程 PC也叫PLC 全称ProgrammableLogicController 要与个人计算机PC区别 PersonalComputer 可编程序控制器定义 我以后讲的PLC联锁设计都是基于 故障安全型 仪表设计原则 当安全仪表系统的元件 设备 环节或能源发生故障或失效时 系统设计应当使工艺过程能够趋向安全运行或安全状态 这就是系统设计的故障安全型原则 能否实现 故障安全 取决于工艺过程及安全仪表系统的设置 对于开关来说 接点是低报接常开触点 高报接常闭触点 故障安全型仪表 某一联锁控制中 当控制器故障 电源失去 线路断开等情况出现时如果采用非故障安全型仪表 可能导致系统正常运行 而当真正故障出现 机组也不会停车 从而造成装置损坏 人身伤害事故 例如某个高压容器 压力高开关如果采用非故障安全型仪表 即将端子接在常开触点上 压力不高时触点常开 故障时闭合闭 带点报警 如果线路断路等问题出现 不会引起停车 当真正压力高了 触点闭合 带电报警起作用 而由于线路断路 使得联锁控制接收不到闭合信号 不能引发停车信号 压力将继续增加 最后导致设备损坏 人员伤亡 举例说明 一般由中央处理器 CPU 存储器 输入 输出模块 电源及编程器或工程师站等组成 可编程序控制器组成 可编程序控制器的组成二 输入卡件 输出卡件 电源 编程站 CPU EPROM PAM 主机 主机由为处理器CPU 可擦除编程只读存储器EPROM 随机存取存储器RAM 总线系统等组成 CUP执行运算 处理和控制功能 EPROM一般存放系统执行程序 扫描程序 I O管理等 RAM存放用户程序和I O信息等 input output 输入组件将输入信号转换成逻辑电平信号 供主机处理 输出组件将主机处理后的逻辑电平信号转换成高电平 去驱动各种输出设备 画出i o卡件示意图 电源负责将外部供电转换成主机所需的工作电压 一般在电源组件内还装有备用电池 以保证在断电时 存放在RAM中的信号仍能保持 编程站用来给PC修改程序 也可以用来监控PC的运行状态 施耐德美国A B公司德国西门子公司日本欧姆龙公司日本三菱公司 主要PLC厂家 根据输入 输出点数及存储器容量大小分为 超小型PLC小型PLC中型PLC 可编程控制器的分类 1 构成控制系统简单当需要组成控制系统时 用简单的编程方法将程序存入存储器内 接上相应的输入 输出信号线 便可构成一个完整的控制系统 不需要继电器 转换开关等 它的输出可直接驱动执行机构 负载电流可达2A 中间一般不需要设置转换单元 因此大大简化了硬件的接线电路 2 改变控制功能容易可以用编程器在线修改程序 很容易实现控制功能的变更 3 编程方法简单程序编制可以用接点梯形图 逻辑功能图 语句表等简单的方法来实现 不需要涉及专门的计算机知识和语言 4 可靠性高5 适应工业环境使用 与继电器逻辑电路相比 PLC具有可靠性高 改变控制功能容易等显著优点 与DCS系统相比 PLC有对使用环境的适应性强 编程方法简单的特点 可编程序控制器的特点 DCS distributedcontrolsystem 和PLC的设计思想是不同的 DCS主要用连续的模拟量控制 而PLC主要用于开关量的逻辑控制 目前DCS系统也可以实现顺序控制和逻辑控制 所谓的PLC系统也能处理模拟量的输入 输出 那为什么要区分DCS和PLC 就是因为两者的处理速度有差异 也就是说扫描周期不同 DCS一般在几百毫秒至1秒 一般分三个阶段 1 输入采样 2 程序执行 3 输出刷新可编程序控制器采用循环扫描的工作方式 在输入采样阶段 PLC以扫描的方式顺序读入所有输入端的通断状态 并将此状态存入输入映像寄存器 在程序执行阶段 PLC按先左后右 先上后下步序 逐条执行程序指令 从输入映像寄存器和输出映像寄存器读出有关元件的通断状态 根据用户的程序进行逻辑运算 再将结果存入输出映像寄存器 在输出刷新阶段 PLC将输出映像寄存器的通断状态转存到输出锁存器 想外输出控制信号 驱动用户的输出设备 可编程序控制器工作 这三个阶段的工作称为扫描周期 扫描周期一般为几毫秒至几十毫秒 扫描周期 语句表PASCAL是一种结构程序设计语言 PLC的编程语言 StructuredText ST结构文本 ST是一种通用高级编程语言 与PASCAL或C相似 ST在复杂的运算中非常有用 梯形图 LadderDiagram LD梯形图 LD是图形化语言 用符号表示继电器逻辑 基本元件是线圈和触点 通过线路连接起来 在LD符号间传输二进制数据 与继电器逻辑的传输特性保持一致 Triconex的梯形图 西门子的梯形图 功能图FunctionBlockDiagram FBD功能块图 FBD是图形化语言 元素以块来表示 元素间以二进制或其他类型进行通讯 元素通过连线形成网络 各位复习一下以前的知识 数字电子电路 与门 可编程序控制器编程 AND IN IN OUT 或门 或门 OR IN IN OUT 非门 非门 用电灯开关举例 与门或门非门 举例 其中set表示置位 reset表示复位外加一点知识 RS触发器 IN IN OUT S R 画的简单了点 呵呵 三选二联锁逻辑图 AND AND AND or IN IN IN OUT 一选一 LSLL101 三选二联锁实例 三选二 三选二 LSLL102LSLL103LSLL101 LSLLSLLLSLL 优于三取二联锁 AND or 复杂的联锁实例 掉电延时块 Triconex的功能块 TOF IN PT Q ET IN Q PT 上电延时块 Triconexd的功能块 TON IN PT Q ET IN Q PT