第一课题PLC介绍

第一个主题PLC简介一、训练的目的介绍PLC，使学生了解PLC的特性、结构和PLC在行业自动控制领域的应用情况。二、知识点的实际教育可编程控制器生成的历史背景20世纪60年代，计算机技术开始应用于工业控制。但是由于计算机技术本身的复杂性、编程难度、恶劣的产业环境、难以适应高价格的原因，未能广泛应用于产业控制。当时的工业控制主要是由继电器接触器构成的控制系统。1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车(GM)为了配合汽车型号的持续更新，尝试寻找新类型的工业控制器，以重新设计和更换控制系统的硬件和电缆、缩短时间并降低成本。因此，假设计算机的完整功能、灵活性和通用性与继电器控制系统的简单易懂的操作、低廉的价格等优点相结合，可以创建适合工业环境的通用控制设备，简化计算机的编程方法和程序输入，并通过“面向控制过程、面向对象”的自然语言进行编程，使不熟悉计算机的人也可以轻松使用。也就是说：硬件：减少和相对可靠性软件：简单、灵活，并取决于控制要求通用汽车提出了这些新控制器必须具备的10个条件(GM10个)。编程简单，可以现场修改程序维护方便，插件方式可取比继电器控制柜更高的可靠性体积小于继电器控制柜数据可以直接发送到管理计算机能够与继电器控制柜进行成本竞争输入可以是AC 115V输出可以是交流115V，2A以上，可以直接驱动电磁阀扩展时，原始系统几乎不变KD用户程序内存容量最少可扩展到4K字节1969年，美国数字设备公司(GEC)开发了第一个可编程的顺序控制器，并在通用汽车的自动装配线上试点运行成功，开创了工业控制的新局面。接着，美国MODICON也开发了可编程逻辑控制器084。1971年，日本在美国引入了这项新技术，不久就开发了日本第一个可编程排序控制器DSC-8。1973年，西欧国家开发了第一个可编程逻辑控制器。我国从1974年开始开发，从1977年开始进行产业应用。可编程控制器代第一代PLC初始可编程逻辑控制器旨在取代继电器控制线，存储程序命令，完成顺序控制。主要用于逻辑运算和时序、计数等顺序控制，是交换机控制功能。因此，英语称为Programmable Logic Controller，中文称为PLC，中文翻译为可编程顺序逻辑控制器。到了70年代，随着微电子技术的发展，PLC采用了通用微处理器，这种控制器仅限于原始逻辑运算，功能不断增强。因此，实际上应该称为PC可编程逻辑控制器。第二代PLC20世纪80年代，随着大型和超大型集成电路等微电子技术的发展，计算机技术应用到PLC上，进一步发挥了计算机的功能，在原始逻辑控制的基础上添加了计算、数据传输和处理等功能，实际上成为了一种电子计算机工业控制设备。因此，自1980年以来，外国产业界正式将可编程逻辑控制器重命名为名为PC的可编程排序控制器(Programmable Controller)。但是，它很容易与个人计算机(Personal Computer)的缩写混淆，所以虽然可编程控制器被称为PLC，但是PLC的意义发生了重大变化。第三代PLC90年代以来，由16位和32位微处理器组成的计算机化PC取得了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格和应用方面取得了新的突破。随着控制能力的提高、功耗和音量的降低、成本的降低、可靠性的提高、更灵活、更方便的编程和错误检测，以及远程I/O和通信网络、数据处理和图像显示的发展，PC已朝着用于持续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一个支柱设备。可编程逻辑控制器一直在开发，目前为止还没有做出最终定义。国际电工(IEC)继1982.11之后。1985.1和1987.2公布了可编程逻辑控制器标准草案的1、2和3草案。在第三张幻灯片中，PLC定义如下：“可编程逻辑控制器是为在工业环境中使用而设计的数字计算电子系统。此外，在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数、算术运算等操作的命令，并使用可编程顺序内存，通过数字、模拟输入和输出控制各种类型的机器或生产过程。可编程逻辑控制器和相关外围设备应根据与工业控制系统一起全面、轻松地扩展功能的原则进行设计。”.可编程控制器的特性和适用范围1.可编程控制器系统的特点为了适应工业环境的使用，与一般控制装置相比，PLC机器具有以下特点：(1)可靠性高，抗干扰能力强工业生产对控制设备的可靠性要求：平均失败间隔时间长故障维修时间(平均维修时间)短通常，两种类型的电子设备导致故障：意外故障。电磁干扰、超高温、低温、过电压、低压、振动等外部环境造成的故障。这些故障不会导致系统部件损坏，环境条件恢复正常后，系统将恢复正常。但是，对PC而言，外部影响可能会破坏内部存储的信息。永久故障。组件不可恢复损坏导致的故障。向PLC添加一些诊断和适当的保护措施，可以在出现永久故障时快速识别故障点，并在本地限制故障，从而减少PLC的平均维修时间。为此，通过各种PLC制造商采取与硬件和软件相关的措施，PLC具有更好的自我诊断功能，及时提供错误信息，除了停止工作和等待维修外，还具有强大的抗干扰能力。硬件操作：主要模块均使用大型或超大型集成电路，通过无触点的电子内存执行大量开关操作，I/O系统具有完整的通道保护和信号调理电路。屏蔽电源变压器、CPU、程序员等主要部件，使用导电性能好、磁性强的材料屏蔽。过滤器对供电系统和输入线(例如基于LC或的过滤网络)使用各种形式的过滤，以消除或抑制高频干扰，并削弱各种模块之间的交互。电源调整和保护使用使用多电平过滤的微处理器的此关键部件所需的5V电源，并使用集成电压调节器调整以适应交流电网的波动和过电压、低压影响。隔离在微处理器和I/O电路之间使用光电隔离措施，有效隔离I/O接口和CPU之间的电气连接，从而减少故障和故障。I/O端口之间也相互隔离。采用模块化结构有助于在发生故障的情况下快速恢复。如果确定模块有故障，则可以快速更换，使系统恢复正常工作。它还可以帮助您快速找到故障的原因。软件操作：具有强大的自检和保护功能。错误检测软件定期检测外部环境，例如断电、低压、锂电池电压下降和强干扰信号。为了能够及时处理信息保护和恢复不会在出现意外错误情况时破坏PLC内部的信息。故障条件消失后，可以恢复正常，继续原来的程序工作。因此，PLC检测到故障情况后，会立即将当前状态保留在内存中，软件会关闭存储，并禁止存储中的所有操作，以防止存储的信息泄露。警告时钟设置WDT(watch dog)程序在每个周期扫描运行时间超过WDT规定的时间时，将预告程序进入死亡循环，并立即发出警报。加强程序检查和验证如果程序出错，立即报警，停止执行。程序和动态数据的电池备份如果停电，用备用电池供电不会丢失状态和信息。PLC工厂测试项目之一是抗干扰测试。需要能够承受振幅1000V、上升时间1nS、脉宽1S的干涉脉冲。典型的平均故障间隔为数十万到数千万小时，配置系统为4到5万小时或更长。(2)通用性强，使用方便PLC具有多种硬件设备，可以配置控制系统以满足您不需要自己设计和制作的各种控制要求。一旦确定了硬件，如果生产过程发生变化或生产设备发生更新，用户只需修改程序即可满足控制要求，而无需更改PLC中的硬盘设备。因此，PLC不仅在独立控制中广泛使用，还在工厂自动化系统中广泛使用。(3)功能强大，适应力强现代PLC不仅具有逻辑计算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟输入输出、电力驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。可以控制生产机器、生产线和生产工艺。(4)编程简单，容易掌握目前，大多数PLC仍然是继电器控制格式的“阶梯编程方法”。继承了传统控制线的明确性和直觉，而且考虑到大部分工厂企业电工的读图习惯和编程水平，很容易接受和掌握。阶梯语言编程组件的符号和表达与继电器控制回路的原理图非常相似。您可以阅读PLC的用户手册或短期培训，快速了解电气工程师和技术人员如何使用阶梯图编写控制程序。还提供了功能映射、语句表等编程语言。PLC在执行阶梯程序时，通过用户命令解释器翻译为执行汇编语言(在PC内部添加解释器)，与直接执行以汇编语言编写的用户程序相比，执行阶梯程序所需的时间更长，但在大多数机械和电气控制设备中，它可以最小化，以充分满足控制要求。(5)控制系统设计和施工的工作量减少PLC使用软件替换继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等设备，从而大大减少了控制柜的设计和安装布线工作。与此同时，PLC的用户程序可以在实验室中模拟调试，从而减少了现场调试的工作量。由于PLC的低故障率、强大的监控功能和模块化设计，维修也非常方便。(6)体积小、重量轻、功耗低PLC是微电子技术在工业设备中的应用，结构紧凑，体积小，重量轻，功耗低。PLC强大的抗干扰能力，容易装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。例如，三菱的F1-40M英寸PLC的重量为305110110毫米，重量为2.3千克，功耗小于25VA，具有良好的抗振动、环境温度和湿度变化能力。mish bish FX系列PLC的大小比超小型F1系列高47%，大小为36%，输入输出为24到128点，在系统配置中更灵活、更方便。2.可编程控制器应用范围随着PLC功能的不断改进和性能价格比的提高，PLC的应用也越来越广泛。目前，PLC在国内外广泛应用于钢铁、矿业、水泥、石油、化学、电子、机械制造、汽车、船舶、装卸、造纸、纺织品、环境保护、娱乐等所有行业。(1)顺序控制PLC用传统继电器替代顺序控制系统，是PLC最广泛的应用领域。PLC可用于以下生产线自动控制：单机控制、多集群控制、注塑机、印刷机、订书机、切割机、装配机、磨床、装配生产线、包装生产线、电镀生产线和电梯控制。(2)运动控制PLC制造商目前提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。大多数情况下，PLC向模块发送描述目标位置的数据，模块将一个轴或多个轴移动到目标位置，当每个轴移动时，位置控制模块会保持相应的速度和加速度，以确保运动平滑。运动的编程可以用PLC的编程语言完成，也可以通过程序员输入。操作员手动将轴移动到目标位置时，模块知道位置和运动参数，使用编辑程序更改运动参数(如速度和加速度)并平滑运动。位置控制模块比CNC设备体积小，价格便宜，操作更快、更容易。(3)流程控制PLC可以控制许多物理参数，例如温度、压力、速度、流量等。使用专用集成(PID)模块时，PLC具有闭环控制功能。这意味着具有PID控制功能的PLC可以用于流程控制。控制过程中，如果一个变量发生偏差，PID控制算法将计算正确的输出，并将该变量保留在设置值中。PID算法适应进程后，无论进程混乱与否，都将保留设置值。(4)数据处理随着PLC技术的发展，支持顺序控制的PLC与计算机数控(CNC)设备紧密结合。日本著名FANUC公司推出的System10、11和12系列将CNC控制功能作为PLC的一部分。该公司采用窗口软件在PLC和CNC设备之间自由传递内部数据。使用窗口软件，PLC可以将其发送到CNC设备，您可以单独对其进行编程。同样，美国GE的新型CNC设备也使用具有数据处理的PLC。TOSNUC600 tos还将CNC与PLC相结合，预计未来几年CNC系统将围绕PLC转变为控制和管理系统。(5)通信和网络满足近年来在国外兴起的factory automated(FA)系统、flexible manufacturing system(FMS)和distributed control system(DCS)等开发需要实时控制系统PLC数据通信速度要求高，还应考虑停电、故障时的对策等。日本富士电机公司开发的MICREX-F系列就是一个例子。16个处理器，超过3200个输入/输出点。PLC之间、PLC和父计算机之间的光纤通信、多级传输。I/O模块按功能分布在生产现场，构成了分布式控制后通过网络连接集中管理信息的分布式网络系统。可编程控制器的发展趋势1.国外PLC发展概述PLC问世以来，经过40多年的发展，已成为美国、德国、日本等产业发达国家的重要产业之一。世界总销售不断增加，生产企业不断出现，品种不断翻新。产量大幅度增加，价格继续下降。目前世界上有200多家制造商生产PLC。美国著名：AB通用电气，莫迪康；日本：三菱、富士、暗龙、松下电器等公司；德国：西门子公司；法国：teschneider公司；韩国：三星、LG公司等。2.技术发展趋势(1)产品规模从大到小双向发展