《电气控制及Plc应用技术》课件-项目11 门铃控制

1项目十一门铃控制项目目标熟悉传统的继电接控制系统；掌握可编程控制器的产生发展及应用；掌握可编程控制器（PLC）基本组成；掌握PLC各组成部分的功能。项目分析相关知识1、德国西门子公司：它有SS系列的产品。有SS－95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U为大型机，控制点数可达6000多点，模拟量可达300多路。

2、日本OMRON（欧姆龙

）公司：它有CPM1A型机，P型机，H型机，CQM1、CVM、CV型机，Ha型、F型机等，大、中、小、微均有，特别在中、小、微方面更具特长，在中国及世界市场，都占有相当的份额。PLC主要生产厂家3、美国GE公司、日本FANAC合资的GE－FANAC的90－70机也是很吸引人的。具有25个特点。诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。它有914、781／782、771／772、731／732等多种型号。另外，还有中型机90－30系列，其型号有344、331、323、321多种；还有90－20系列小型机，型号为211。

4、美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。其中E984－785可安31个远程站点，总控制规模可达63535点。小的为紧凑型的，如984-120，控制点数为256点，在最大与最小之间，共20多个型号。5、美国AB（Alien－Bradley）公司创建于1903年，在世界各地有20多个附属机构，10多个生产基地。可编程控制器也是它的重要产品。它的PLC－5系列是很有名的，其下有PLC－5/10，PLC－5/11，……PLC－5/250多种型号。有三种配置，20、30及40I/O配置选择，I/O点数分别为12/8、18/12及24/16三种。

6、日本三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机FI前期在国内用得很多，后又推出FXZ机，性能有很大提高。它的中、大型机为A系列。AIS、AZC、A3A等。7、日本日立公司也生产PLC，其E系列为箱体式的。基本箱体有E-20、E-28、E－40、E－64。其I/O点数分别为12/8、16/12、24/16及40/24。

8、日本东芝公司也生产PLC，其EX小型机及EX－PLUS小型机在国内也用得很多。它的编程语言是梯形图，其专用的编程器用梯形图语言编程。

9、日本松下公司也生产PLC。FPI系列为小型机，结构也是箱体式的，尺寸紧凑。FP3为模块式的，控制规模也较大，工作速度也很快，执行基本指令仅0•l微秒。10、日本富士公司也有PLC。其NB系列为箱体式的，小型机。NS系列为模块式。

11、美国IPM公司的IP1612系列机，由于自带模拟量控制功能，自带通讯口，集成度又非常之高，虽点数不多，仅16入，12出，但性价比还是高的，很适合于系统不大，但又有模拟量需控制的场合。

12、国内PLC厂家规模多不大。最有影响的算是无锡的华光、上海乡岛公司。它也生产多种型号与规格的PLC，如SU、SG等，发展也很快，在价格上很有优势。相信会在世界PLC之林中一定有其位置的。什么是PLC？1.可编程控制器的定义是一种工业控制装置是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。通用叫法中文名称为可编程控制器；英文名称为ProgrammableLogicController，简称PLC。1.可编程控制器的定义1987年，国际电工委员会（IEC）定义：

“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应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”。

2.可编程控制器的产生因为继电器逻辑电路配线复杂2.可编程控制器的产生背景：1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。

1968年，GM公司提出十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。2.可编程控制器的产生1969年，美国数字设备公司(DEC公司)研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。（1998年1月DEC公司被康柏以96亿美元的价格收购，2001年惠普康柏宣布合并）。

2.可编程控制器的产生日本著名企业：丰田自动车

日产自动车

三菱自动车

本田

富士重工

铃木自动车（SUZUKI）马自达自动车（Mazda

）

日野自动车（HINO）

小松

理光

住友电工

爱信精机

三洋电机

富士胶片

三菱重工

夏普

电装

三菱电机

佳能

富士通

日本电气公司（NEC）

东芝

索尼

松下电器

日立

五十铃汽车

精工（SEIKO)

富士电机

卡西欧

柯尼卡

京瓷

欧姆龙（OMRON）

川崎重工

尼康（Nikon）

3.可编程控制器的特点无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强通用性强，控制程序可变，使用方便硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强编程简单，容易掌握系统的设计、安装、调试工作量少维修工作量小，维护方便体积小，能耗低.4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域4.可编程控制器的应用领域5.可编程控制器的发展高性能、高速度、大容量发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右（一个英文字母或者数字占一个字节，而一个汉字占用两个字节。1KB＝1024字节。1个字节等于8位二进制。）。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。向小型化和大型化两个方向发展小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。大力开发智能模块，加强联网与通信能力为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。PLC的联网与通信有两类：①PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；②PLC与计算机之间的联网通信。为了加强联网与和通信能力，PLC生产厂家也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。

增强外部故障的检测与处理能力据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理。而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。

编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图、语句表语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。常用的编程语言

（1）梯形图(Ladderdiagram)

梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言,是从继电器电路图演变过来的。

绘梯形图的一种设计思想:将可编程控制器中参与逻辑组合的元件看成和继电器一样,具有常开、常闭触点及线圈,且线圈的得电失电将导致触点的相应动作;再用母线代替电源线,用能量流概念来代替继电器电路中的电流概念;使用绘制继电器电路图类似的思路绘出梯形图。

PLC中的继电器等编程元件不是实际物理元件,而只是计算机存储器中一定的位,它的所谓接通不过是相应存储单元置1而已。

符号对照表符号名称继电器电路图符号梯形图符号常开触点常闭触点线圈

（2）指令表(Instructionlist)

指令表也叫做语句表。它和单片机程序中的汇编语言有点类似,由语句指令依一定的顺序排列而成。一条指令一般可分为二部分,一为助记符,二为操作数。

指令表语言和梯形图有严格的对应关系。对指令表运用不熟悉的人可先画出梯形图,再转换为指令表。另一方面,程序编制完毕装入机内运行时,简易编程设备都不具备直接读取图形的功能,梯形图程序只有改写为指令表才有可能送入可编程控制器运行。X0X1M100T0Y1K19Y0T0步序指令地址

0

LDX0

1OUTY0

2

LDIX1

3OUTM100

4OUTT0K19

7

LDT0

8OUTY1梯形图程序指令表程序编程器

（3）顺序功能图(Sequentialfunctionchart)

顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法将一个复杂的顺序控制过程分解为一些小的工作状态,对这些小状态的功能分别处理后再将它们依顺序连接组合成整体的控制程序。步1步2步3动作1动作2转换1转换2顺序功能图示意34步进梯形图按I/O点数分小型PLC

I/O点数为256点以下的为小型PLC

（其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC）中型PLCI/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC大型PLCI/O点数为2048以上的为大型PLC

（其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）6.可编程控制器的类型按结构形式分整体式PLC把CPU、RAM、ROM、输入输出端子及其他I/O接口、电源、指示灯甚至编程器等都装配在一起的整体装置,一个箱体就是一个完整的PLC。6.可编程控制器的类型特点：结构紧凑,体积小、成本低、安装方便。缺点：输入输出接口数是固定的,不一定适合具体的控制现场的需要。

6.可编程控制器的类型模块式PLC

将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。用基板连接。特点：系统构成非常灵活,安装、扩展、维修都很方便。缺点：是体积比较大。6.可编程控制器的类型叠装式PLC是单元式和模块式相结合的产物。把某一系列PLC工作单元的外形都做成外观尺寸一致的,CPU、I/O口及电源也可做成独立的,不使用模块式PLC中的母板,采用电缆连接各个单元,在控制设备中安装时可以一层层地叠装,这就是叠装式PLC

单元式PLC一般用于规模较小,输入输出点数固定,以后也少有扩展的场合。模块式PLC一般用于规模较大,输入输出点数较多,输入输出点数比例比较灵活的场合。叠装式PLC具有二者的优点,从近年来市场上看,单元式及模块式有结合为叠装式的趋势。

使用场合比较按功能分低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量（温度、压力、液位）输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。中档PLC具有低档PLC功能外，增加模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换（二进制、十进制、十六进制）、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断(计算机执行主程序过程中,中断主程序去执行子程序

)、PID控制（比例－积分－微分控制

）等功能。高档PLC具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能。6.可编程控制器的类型型号及意义特殊品种输出形式单元类型I/O总点数系列序号D—DC电源A—AC电源H—大电流输出扩展模块V—立式端子排的扩展模块C—接插口输入输出方式F—输入滤波器1ms扩展模块L—TTL输入扩展模块S—独立端子（无公共端）扩展模块R—继电器输出T—晶体管输出S—晶闸管输出M—基本单元E—输入输出混合扩展单元及扩展模块EX—输入专用扩展模块EY—输出专用扩展模块16~256点0、2、ON、2C、2N型号的命名方式7、PLC的组成8、PLC硬件系统组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器～110V/220V市电PLC基本单元PLC系统结构示意图FX系列PLC的硬件配置图微处理器（CPU）接收并存储用户程序和数据；诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户程序的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。

8、PLC硬件系统组成系统存储器——系统程序存储器+系统数据存储器存放系统工作程序（监控程序）；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。8、PLC硬件系统组成用户存储器——RAM/EPROM/EEPROM存放用户工作程序；存放工作数据。随机存储器RAM可以读写操作，存放在其中的用户程序可方便地进行修改，是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦失电，即可用锂电池供电，以保持RAM中的内容。锂电池的使用寿命一般为5～10年，若经常带负载可维持2～5年左右。PLC都标有电池的使用年限

EPROM、EEPROM都是只读存储器，常用来存放系统程序和需要长久保存的用户程序。

EPROM称为可擦除的可编程序只读存储器，在紫外线连续照射20min后，就可将EPROM中的内容消除，加高电平(12．5V或24V)，可把程序写入到EPROM中。

EEPROM称作电可擦除的可编程序只读存储器，除可用紫外线擦除外，还可