PLC工业控制技术概况.ppt

PLC工业控制技术概况 主讲人 李全利 2006年电气自动化技术应用 双师型 教师型培训班 天津市源峰科技发展公司 一 维修电工技术人员应掌握的新技术 三器 所谓三器通常是指传感器 执行器 控制器 1 几种常用传感器的简单介绍 1 开关量 电容 电感 光电 激光扫描器 安全光幕光栅传感器等 2 模拟量 温度 压力 流量 转速 液位 超声波传感器等 3 机器视觉传感器 4 无线射频电子标签传感器 传送转速 频率计数定位基于射频的辨识条码 二维码和字符识别视觉检测距离测量形状和尺寸检测有无判别定位位置检测 BERO IQSense SIMATIC机器视觉 MOBY 传感器应用实例 传感器的应用范围 电感式 光电式 超声波 电容式 BERO 接近开关传感器 SIGUARD 安全光幕光栅和激光扫描器 MOBY 无线射频电子标签 MachineVision 机器视觉 装配线 零件有无判别 传送带 控制工作流程 装配线 交叉运输 装配线 控制工件运送设备 传送带 按不同运输箱体分类 装配机械 传送带 光电型应用实例 通过一个金属针脚来检测存在性 检测选择零件的末端 支撑物的位置和有无检测 转速和频率测量 电感式传感器应用 电感式传感器应用 制造业例如原料控制定位 测量存在性检测 包装机械例如细小的塑料丝检测纸张 非颜色检测滚轴直径检测 原料分拣例如玻璃或PET瓶饮料瓶检测奶制品 超声波传感器 应用 建筑机械例如起重机控制铺路机控制 加注液位检测例如散装原料粒状原料其他固态物 液位检测例如液体 剩余液体润滑剂 清洁剂油漆 超声波传感器 应用 光栅和光幕 用于危险区手指和手的防护的光栅 用于水平危险区防护的光栅 用于较大区域的接近防护的光栅 用于通道防护的光栅 光栅和光幕在生产线上的应用 无人值守系统的应用 无轨电车的碰撞防护 多区域的水平安全区防护 水平安全区防护 激光扫描器在工业生产中的应用 无线射频电子标签应用 加工生产 在物流与装配线上识别读取货物信息 读 写距离可达到100mm 经济性 达到工业级的数据存储容量 在流程生产和喷涂车间使用的识别系统 读 写距离可达到150mm 大容量的数据信息存储空间 在传送技术和运输交通物流中使用的识别系统 读 写距离可达3m 安装服务简单 简化了操作工作 装配线 生产车间 无线射频电子标签应用 仓储物流 货物分配 物流与分配中使用的识别技术 读 写距离可达到900mm 大容量存储空间并耐高温 最高 200 C 实时定位 实时定位 监控和物料需求中使用的识别技术 识别距离300m 实时定位 和1000m 信号识别 物流与分配中使用的识别技术 读 写距离可达到420mm 工业级的存储空间 视觉检测传感器应用实例 字符识别 工件的鉴别和检测 轮廓检测 二维码读取 不同颜色对象的识别 测量和检查零件 样式识别 控制流水线 2 执行器 常用的执行器有 步进电机 伺服电机 直流无刷电机 变频器 电磁阀 交流电动机 电动调节阀 继电器等多种工业元器件 交流伺服系统 伺服控制的概念 伺服控制是指对以下运动变量进行精确的控制 位置 速度 加速 减速 力矩 步进电机 交流伺服电机 直流无刷电机 交流电机 直流电机的特点 和应用实例 交流伺服系统 伺服控制系统的优点 提高机械的响应 速度和灵活性提高生产过程的柔性减小系统建立时间提高设备的生产率提高加工制造精度减少废品零速时的满额扭矩输出超低速的平稳运行简化原有的机械系统 提高性能 交流伺服系统 典型的伺服控制系统 交流伺服系统 典型的伺服控制系统 交流伺服系统 交流伺服系统的应用实例 工业机器人及数控机床 一 分类 三相 鼠笼式和绕线式 单相 家用电器 分为异步电动机和异步发电机 转速相同为同步机 二 异步电机与直流电机相比有什么优缺点 优点 结构简单 重量轻1 2 成本低1 3 效率高 没有换向影响 工作 稳定 维护简单方便 缺点 启动 调速 制动性能较差 功率因数较低 三相异步电动机 交流电机 三 异步电动机的作用和地位如何 作用 如机床电动机 占电动机的90 地位 占电网总容量60 以上 注塑成型机 普通车床 三相异步电动机的应用 直流电动机的调速还比较方便 可以通过调节电枢供电电压 电枢中串联 直流电动机的特点 直流电动机调速有三种方法 而且调节电枢供电电压的方法容易实现 平滑 无级 宽范围 低损耗的要求 尽管直流电动机调速就其性能而言 可以相当满意 但因其结构夏杂 惯量大 维护麻烦 不适宜在恶劣环境中 运行 不易实现大容量化 高压化 高速化 而且价格昂贵 电阻 激磁回路串联电阻来实现 龙门刨床 直流电动机的应用 起重机 步进电机的定义 步进电机是将电脉冲转换成角位移的电气机械 步进电机的种类 反应式 VR 永磁式 PM 混合式 HYBRID 步进电机步进电机步进电机 步进电机是一类数字化的执行机构 步进电机 步进电机系统应用实例 喷泉喷头角度控制 数控高压水射流切割机 三画面切换控制 无刷直流电动机 无刷直流电动机的特点 转子采用铁磁或稀土永磁材料 低惯量 高效率 具有直流电机的优良特性 调速性能好 控制简单 没有电刷和机械换向器带来的一系列问题 机械噪声 火花 电磁干扰 寿命 无刷直流电动机 无刷直流电动机的应用 高性能家用电器变频空调 冰箱 洗衣机等计算机外设存贮设备主轴驱动轻工机械 交通用设备食品 包装机械机器人的驱动 无刷直流电动机 无刷直流电动机应用实例 弧形门 车载设备 门控 空调 汽车风扇 雨刷 理疗按摩床 变频器分类 调速 定位 伺服型变频器 高性能变频器 通用型变频器 经济型变频器 电源直接带动电机 变频器带动运转 传送带应用 变频器优点及应用 突然启动停止 软启动 软停止 气动电磁阀 气动调节阀在工业上的应用 3 控制器 工业上常用的控制器有 PLC 单片机 工控机 工业PC 等 1 PLC是建立在单片机之上的产品 单片机是一种集成电路 两者不具有可比性 2 单片机可以构成各种各样的应用系统 从微型 小型到中型 大型都可 PLC是单片机应用系统的一个特例 3 不同厂家的PLC有相同的工作原理 类似的功能和指标 有一定的互换性 质量有保证 编程软件正朝标准化方向迈进 这正是PLC获得广泛应用的基础 而单片机应用系统则是八仙过海 各显神通 功能千差万别 质量参差不齐 学习 使用和维护都很困难 4 对单项工程或重复数极少的项目 采用PLC方案是明智 快捷的途径 成功率高 但成本较高 5 对于量大的配套项目 采用单片机系统具有成本低 效益高的优点 但这要有相当的研发力量和行业经验才能运行 最好的方法是单片机系统嵌入PLC的功能 这样可大大简化单片机系统的研制时间 性能得到保障 效益也就保证 PLC和单片机特点的比较 2 PLC有哪些特点 就其技术而言 所有的PLC大同小异 特点可概括如下 1 系列化各大PLC生产公司一般都有小型 中型 大型PLC三种系列产品 其分类根据是I O点的数目 2 多处理器一般小型机是单处理器系统 中型机多为双处理器系统 包括字处理器位处理器 大型机则为多处理器系统 有位处理器 字处理器和浮点处理器等 3 较大的存储能力存储容量从几千到数兆字节 并具有掉电保存能力 4 很强的I O接口I O接口有交流的 支流的 电压范围 电流范围等都大 5 智能外围接口这些接口带独立的处理器和存储器 完成特定的任务 6 网络化PLC可连成功能很强的网络系统 7 紧凑及高可靠性一般可保证30000 50000小时的无故障间隔时间8 通俗化的编程语言和丰富的指令 PLC的系统组成框图 工控机是专门为工业现场生产过程控制和机械制造程序控制而设计的计算机 相比于普通微机 它有下列特点 A 高可靠性 以适应工业现场十分恶劣和复杂的工作条件 B 具有实时响应处理能力 以满足工业生产过程实时控制要求 C 丰富的与工业现场信号相连的工业I O接口 D 结构搭配合理 易于扩展 E 先进的系统软件和应用软件 便于开发 3 工控机 二 PLC及外围设备 目前著名的PLC生产厂家很多 典型有的日本的三菱 MITSUBISHI 德国西门子 SIEMENS 公司 日本的松下 NAIS 欧姆龙 Omron 公司等 1 PLC的种类 2 PLC的常见模块 数字量I O扩展模块 模拟量I O扩展模块 温度控制扩展模块 特殊功能模块 位置控制模块 通讯模块 总线模块 3PLC网络简介 1 网络功能 1 数据交换2 省布线3 远距离通讯4 集散控制 2 PLC生产厂家主要网络简介 1 西门子公司的PLC通信方式主要有 PPI MPI PROFIBUS DP FMS PA 以态网通信 自由口通信 2 日本松下公司PLC通信方式主要有 PC Link PROFIBUS DP C Net 以态网 3 日本欧姆龙公司PLC的通信方式主要有 ControllerLink Host Link DeviceNet 4 日本三菱公司PLC的通信方式主要有 CC Link N N Link 以态网通信 3 PLC网络应用 以TVT 3000C组合式群控电梯为例 该系统由两台TVT 2000E组合式多层电梯和两级PLC网络组成 每台电梯由多台PLC通过PC LINK构成 两台电梯之间通过C NET网络实现了远程控制 其控制系统结构框图如下图所示 PLC与液晶设备的连接 将多个对位控制器利用PC link一并管理 对位设备1 对位设备2 对位设备3 PC LINK SCADA RS232C Ethernet CC Link控制形式示意图 PROFIBUS总线控制形式示意图 4 PLC与外围设备的连接 可直接与PLC连接的设备 各种传感器 执行器等 PLC与外围设备连接的实例 PLC与外围设备连接的实例 PLC与外围设备连接的实例 PLC与外围设备连接的实例 非接触式的读卡器 读卡器与FPOPLCCOM口通信连接图 PLC与读卡器的连接 PLC与读卡器连接应用实例 自动化仓库 自动化车库 5 上位机监控 常用的监控软件有MCGS 组态王 Wincc 力控 C VC VB等 监控软件能集动画显示 流程控制 数据采集 设备控制与输出 网络数据传输 双机热备 工程报表 数据与曲线等诸多功能于一身 能与各种设备进行数据交换