《可编程序控制器PL》PPT课件

第四章可编程序控制器(PLC),可编程序控制器的发展、特点、用途、分类、应用PLC控制与继电器控制的比较PLC的硬件组成PLC的软件组成PLC的工作原理及性能指标,什么是PLC,著名品牌,PLC的发展,PLC的系统设计,分类,应用领域,可编程序控制器的基础知识,PLC（ProgrammableLogicController）可编程序逻辑控制器PC(ProgrammableController)可编程序控制器最初的PLC只具有逻辑控制功能，现在，PLC不仅能进行逻辑控制，在模拟量闭环控制、运动控制、速度控制等方面得到广泛应用。,可编程控制器ProgrammableController,PLC的产生与发展,1968年，美国通用汽车公司（GM），提出十条技术指标要求制造一种新型工业控制装置。(1)编程方便，现场可修改程序；(2)维修方便，采用模块化结构；(3)可靠性高于继电器控制装置；(4)体积小于继电器控制装置；(5)数据可直接送入管理计算机；(6)成本可与继电器控制装置竞争；(7)可直接用115V交流输入；(8)输出115v，2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；(9)通用性强，要能扩展；(10)用户程序存储器容量可扩展到4KB。,1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上应用成功。早期的PLC可以描述为：被用于工业级，替代继电控制系统，改变其控制逻辑时，无需大量的重新接线和元件更改，用软件设计代替硬接线，输入输出装置可以与外部传感器、执行器直接连接，结构易于扩展，故障诊断简单，维护方便。现代PLC都采用微处理器（CPU）、只读存储器（ROM）随机存储器（RAM）或单片机为核心，几乎完全计算机化，各种智能模块不断开发出来，其在工业控制中的作用越来越广。,国际电工委员会(IEC)1987对可编程控制器定义：可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计,经历四个发展阶段崛起阶段（1969-1975）采用位微处理器芯片成熟阶段（1975-1979）拓展了模拟量控制功能通信阶段（1979-1985）拓展了网络通信功能加速阶段（1985-现在）CRT显示功能，开发了DCS、SCADA、FMS、ESD系统等,PLC的发展趋势,未来PLC在规模和功能上将向两个方向发展：一是大型PLC向高速、大容量和高性能方向发展,使其更好地成为工厂自动化系统的一揽子解决方案。二是发展简易经济的超小型PLC，采用工业标准总线，增强联网通信功能，实现分散控制，集中管理，大力开发各种智能模块。,典型的工业控制机（系统）单片机（SCM）工业计算机（IPC）可编程控制器（PLC）集散控制系（DCS）现场总线控制系统（FCS）,PLC的用途与特点,PLC系统的基本特点是：可靠、方便、通用、价廉。,1、可靠性高、抗干扰能力强PLC硬件：造件精良，电路设计独特，模块结构PLC软件：预警系统WDT，自诊断系统,2、编程简单、使用方便利用了梯形图逻辑直观，修改简便。3、设计、安装容易，维护工作量少PLC系统：软件设计和硬件安装同步进行。继电器系统：先软件设计，后硬件安装。,4、功能完善、通用性强5、体积小、能耗低6、性能价格比高,PLC的应用,目前，PLC被广泛应用在开关量控制，顺序控制及模拟量回路控制等。,（1）开关量的逻辑控制（2）位置、运动控制（3）闭环过程控制（4）数据处理（5）通信联网,实例：交通信号灯控制霓虹灯控制自动门开关控制密码门开关控制,PLC的分类,1）按IO点数分类：IO点数小于32为微型PLC；IO点数在32128为微小型PLC，以开关量控制为主。IO点数在128256，用户程序存储器容量4K以下为小型PLC，一般以开关量控制为主。IO点数在2561024，用户程序存储器容量28K为中型PLC；IO点数大于1024为大型PLC，与工业控制计算机相当；IO点数在4000以上为超大型PLC。,（2）按结构形式分类：整体式PLC：又称单元式或箱体式。将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成，模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构。,PLC与其它工业控制装置的比较,继电器控制和PLC控制的比较,继电器控制为接线程序控制，是由各种分立的继电器、接触器、行程开关、控制按钮等联接而成的有触点硬接线控制电路。它的控制逻辑就在接线之中，若需修改控制要求必须改变接线。PLC控制为存储程序控制，控制程序放在存储器中，通过修改程序来改变控制，无需改变接线，控制灵活，无触点，可靠性高。已成为工业自动化的标准设备。,继电器控制系统,PLC控制系统,从接线逻辑到存储逻辑PLC控制系统将取代继电接触器控制系统，但取代的是控制部分，控制系统信号的采集和驱动输出部分仍然由电气元器件承担。,可编程控制器的硬件组成,整体型CPU模块的原理图,模块化PLC结构（1）基本单元CPU模块（2）扩展单元I/O模块、智能I/O（3）特殊功能模块各种功能模块、通信模块（4）相关设备电源模块,中央处理器CPU,CPU是PLC的核心，负责接收、存储数据、执行程序和数据输出，以便对工业自动控制任务或过程进行控制.负责,存储器,用来存放系统程序、用户程序和运行数据。系统存储器用户程序存储器用户存储器功能存储器,I/O接口,CPU模块相当于系统的大脑，I/O模块相当于系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。能输入和输出多种形式信号数字量信号和模拟量信号能输入和输出多种驱动能力的信号继电器输出型、晶体管输出型、双向晶闸管输出型电平转换、电气隔离、模数转换,PLC的主要性能指标,存储容量输入输出点数扫描速度编程指令的种类和数量扩展能力智能模块的数量,可编程控制器的软件组成,系统程序系统管理程序（运行管理、存储空间管理、系统自检）用户指令解释程序（将用户程序翻译成机器语言）标准程序模块及系统调用程序（功能程序块用户程序梯形图（LAD）指令表（STL）功能图（SFC）,梯形图编程语言的特点,可编程控制器的梯形图程序类似于继电器控制线路梯形图的形式。,传统的继电器控制线路是通过硬接线来实现控制逻辑，而可编程控制器的梯形图通过软件实现相应的控制。,梯形图编程方法简单，修改灵活方便，保留了继电器控制线路形象、直观的特点。,PLC梯形图语言的编程原则,1、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程；,2、梯形图中的继电器、接点、线圈不是物理的，而是PLC存储器中的位(1=ON；0=OFF)；编程时常开/常闭接点可无限次引用,线圈输出只能是一次；,