PLC概念工作原理和硬件结构

PLC概念工作原理和硬件结构PLC概念工作原理和硬件结构PLC概念工作原理和硬件结构PLC概念工作原理和硬件结构PLC概念工作原理和硬件结构PL1低压电器是用于额定电压交流1200V或直流1500V及以下能够根据外界施加的信号或要求，自动或手动地接通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数或状态，以实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换以及调节的电器设备。第1讲电气控制及PLC概述低压电器是用于额定电压交流1200V或直流1500V及以1、电磁机构：电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，将电磁机构中吸引线圈的电流转换成电磁力，带动触头动作，完成通断电路的控制作用。2、触头系统：触头的作用是接通或分断电路，因此要求触头具有良好的接触性能，电流容量较小的电器（如接触器、继电器等）常采用银质材料作触头，这是因为银的氧化膜电阻率及纯银相似，可以避免触头表面氧化膜电阻率增加而造成接触不良。3、灭弧系统：触头在分断电流瞬间，在触头间的气隙中就会产生电弧，电弧的高温能将触头烧损，并可能造成其他事故，因此，应采用适当措施迅速熄灭电弧。第1讲电气控制及PLC概述1、电磁机构：电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，D低压电器---继电器工作原理图D低压电器---继电器工作原理图1、接触器：2、继电器：3、熔断器：4、开关电器：5、主令电器：常用低压电器值得注意的是：继电器的触头不能用来接通和分断负载电路，这也是继电器的作用及接触器的作用的区别。第1讲电气控制及PLC概述1、接触器：常用低压电器值得注意的是：继电器的触头不能用来接刀开关刀开关1、逻辑“及”——触头串联：2、逻辑“或”——触头并联：3、逻辑“非”——动断触头：电气控制线路的逻辑代数第1讲电气控制及PLC概述1、逻辑“及”——触头串联：电气控制线路的逻辑代数第1讲三相异步电动机单向点控制电路第1讲电气控制及PLC概述三相异步电动机单向点控制电路第1讲电气控制及PLC概述电动机的正反转控制电路第1讲电气控制及PLC概述电动机的正反转控制电路第1讲电气控制及PLC概述

美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了l0项招标指标，即：

(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)成本可及继电器控制装置竞争；

(7)输入可以是交流115V；

(8)输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；

(9)在扩展时，原系统只要很小变化；

(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。第1讲电气控制及PLC概述第2章PLC概述美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC(可编程控制器)，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。

费时费工费料简单易懂操作方便可靠性高通用灵活体积小使用寿命长第1讲电气控制及PLC概述1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC(可

11971年，美国已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业。

21971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。

31973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。

4我国从1974年开始研制，1977年开始应用于工业。

第1讲电气控制及PLC概述11971年，美国已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等20世纪60年代早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器，有些继电器控制装置的替代物的含义。20世纪70年代微处理器的出现使PLC开始采用微处理器作为PLC的中央处理器。20世纪80年代中、后期超大规模集成电路技术的迅速发展，促使研制、开发出专用逻辑处理芯片。第1讲电气控制及PLC概述20世纪60年代早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器，有些继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、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设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。第1讲电气控制及PLC概述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1、编程方法简单易学；2、功能强，性能价格比高；3、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；4、可靠性高，抗干扰能力强；5、系统的设计、安装、调试工作量少；6、维修工作量小，维修方便；7、体积小，能耗低；PLC的特点第1讲电气控制及PLC概述1、编程方法简单易学；PLC的特点第1讲电气控制及PLC1、开关量控制；2、定时控制；3、计数控制；4、步进控制；5、数据处理；6、模拟量处理；7、通信及联网；1、开关量逻辑控制；2、运动控制；3、闭环过程控制；4、数据处理；5、通信联网；功能应用领域第1讲电气控制及PLC概述1、开关量控制；1、开关量逻辑控制；功能应用领域第1按照PLC的控制规模分类1、小型PLC；2、中型PLC；3、大型PLC；按照PLC的控制性能分类1、低档PLC；2、中档PLC；3、高档PLC；按照PLC的结构分类1、整体式；2、组合式；第1讲电气控制及PLC概述按照PLC的控制规模分类1、小型PLC；按照PLC的控制公司PLC机型lK字指令处理速度(ms)存储器容量(KB)I/O点数美国Modicon984-13X4.34256984-14X4.34256984-38X3～54～16256日本OmronC60P4～951.2120C1203～832.2256CQMl0.5～103.2～7.2256日本三菱FX20.742～8256德国西门子S7-2000.8～1.22256部分小型PLC的技术指标第1讲电气控制及PLC概述公司PLC机型lK字指令存储器I/O美国984-13X4部分中型PLC的技术指标公司PLC机型1K字指令处理速度(ms)存储器容量(KB)I/O点数美国Modicoll984-48X34～161024984-68X1～28～161024984-78Xl～216～321024日本OmrollC200H0.75～2.256.61024C1000H0.4～2.43.81024CVl0000.125～0.375621024日本富士HDC-1002.5481792德国西门子S7-3000-3～0.612～1921024第1讲电气控制及PLC概述部分中型PLC的技术指标公司PLC机型1K字指令存储器I部分大型PLC的技术指标公司PLC机型1K字指令处理速度(ms)存储器容量(KB)I/O点数美国Modicon984A0.7516～322048984B0.7532～642048日本富士F2002.5322048日本OmronC2000H0.4～2.430.82048CV20000.125～0.175622048德国西门子S7-4000.3～0.6512131072第1讲电气控制及PLC概述部分大型PLC的技术指标公司PLC机型1K字指令存储器I西门子（Sieinens）公司，AEG公司德国A-B公司，通用电气（GE）公司，德州仪器（TI）公司，莫迪康（MODICON）公司美国TE公司，施耐德(Schneider)公司

法国三菱公司，欧姆龙(OMRON)公司，松下公司，富士公司，日立公司，东芝公司

日本第1讲电气控制及PLC概述西门子（Sieinens）公司，AEG公司德国A-B公司第1讲电气控制及PLC概述A-B公司PLC系列产品GE公司PLC产品莫迪康（MODICON）公司PLC产品西门子（SIEMENS）公司PLC产品三菱公司的PLC产品欧姆龙公司的PLC产品松下公司的PLC产品第1讲电气控制及PLC概述A-B公司PLC系列产品GE公第1讲电气控制及PLC概述第3章PLC的组成及原理第1讲电气控制及PLC概述第3章PLC的组成及原理开关量

(数字量信号)输入信号按钮、开关、时间继电器、压力继电器、温度继电器、过电流继电器等输出信号接触器、继电器、电磁阀等模拟量

(模拟信号)输入信号压力传感器、温度传感器、湿度传感器等信号输出信号伺服电机、电动阀、速度等控制信号第1讲电气控制及PLC概述开关量

(数字量信号)输入信号按钮、开关、时间继电器、压力继第1讲电气控制及PLC概述PLC工作过程图：第1讲电气控制及PLC概述PPLC的用户程序由若干条指令组成，CPU从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序储存顺序的先后逐条执行用户程序，直到程序结束。然后，程序返回第一条指令开始新的一轮扫描，周而复始地重复上述的扫描循环。这种采用循环执行用户程序的方式也称为扫描工作方式，OB1是用于循环处理的组织块，相当于用户程序中的主程序，它可以调用别的逻辑块，或被中断程序(组织块)中断。第1讲电气控制及PLC概述PLC的用户程序由若干条指令组成，CPU从第一条指令开始，在一个循环扫描过程称为扫描周期。扫描周期分为三个阶段进行：即输入采样(输入处理)阶段，程序执行(程序处理)阶段，输出刷新(输出处理)阶段。第1讲电气控制及PLC概述在循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU内部的过程映像区。在PLC的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入过程映像区和输出过程映像区。PLC梯形图中的其他编程元件也有对应的映像存储区。一个循环扫描过程称为扫描周期。扫描周期分为三个阶段进行：即输第1讲电气控制及PLC概述第1讲电气控制及PLC概述输入采样程序执行输出处理一个扫描周期●●●Q16.0Q16.1Q20.0输入映像寄存器①采样元件映像寄存器③写⑤写④读I4.0Q16.0Q16.0M0.0●●●●●●输出锁存电路输出端子输入端子●●●②读●●●I4.0I4.1I8.0⑥刷新第1讲电气控制及PLC概述输入采样程序执行输出处理一个扫描周期●●●Q16.0Q16.1-主体框架；2-导轨；3-轿箱；4-驱动电机；5-外呼按钮及显示；6-内选按钮及指示；7-变频调速器；8-输出转换端子；9-输入转换端子10直流电源；11-底盘电梯模型正面结构示意图西门子S7-300PLC的硬件结构西门子S7-300PLC的软件环境第1讲电气控制及PLC概述1-主体框架；电梯模型正面结构示意图西门子S7-300PL可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作方式1可编程控制器的扫描周期

2可编程控制器的实例分析3第1讲电气控制及PLC概述可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作方式1可编程控制器的PLC及继电器控制系统、计算机工作方式的区别1、可编程控制器的工作方式继电器并行的工作方式微机分时操作的串行工作方式PLC集中采样、集中输出、周期性循环扫描的串行工作方式串行工作方式是指某个瞬间只能处理一个事件。第1讲电气控制及PLC概述PLC及继电器控制系统、计算机工作方式的区别1、可编程控制2、可编程控制器的扫描周期PLC循环扫描工作方式的5个阶段：第1讲电气控制及PLC概述2、可编程控制器的扫描周期PLC循环扫描工作方式第1讲电在循环程序处理过程中，如无特殊要求CPU不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU内部的过程映像区。在PLC的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入过程映像区和输出过程映像区。输入过程映像区的数据，取决于输入端子在输入采样阶段所刷新的状态。输出过程映像区的状态，由程序中输出指令的执行结果决定。第1讲电气控制及PLC概述2、可编程控制器的扫描周期在循环程序处理过程中，如无特殊要求CPU不直接访问I/O模块第1讲电气控制及PLC概述3、可编程控制器的实例分析第1讲电气控制及PLC概述3、可编程控制器的实例分析第1讲电气控制及PLC概述第1讲电气控制及PLC概述与或非Q16.4=I4.0*I4.1Q16.5=I4.2*I4.3Q16.6=I4.0I4.1Q16.0I4.2I4.3Q16.1I4.4Q16.20000000101001110100101111111第1讲电气控制及PLC概述与或非Q16.4=I4.0*I4.1Q16.5=I4.2*IA(O I4.1 //接在左侧母线上的I4.1的常开触点O Q16.0 //及I4.1的常开触点并联的Q16.0的常开触点)AN I4.2 //与并联电路串联的I4.2的常闭触点= Q16.0 //Q16.0的线圈第1讲电气控制及PLC概述A(第1讲电气控制及PLC概述可编程控制器及继电器控制系统的比较比较项目继电器控制可编程控制器控制逻辑硬件接线多，体积大，连线复杂软件逻辑，体积小，接线少，控制灵活控制速度通过触点开关实现控制，动作速度受继电器硬件限制，一般十几毫秒由半导体电路实现控制，指令执行时间短，一般为微秒级定时控制由时间继电器控制，精度差由集成电路实现，精度高设计与施工设计、施工、调试必须按照顺序进行，周期长系统设计完成后，施工与程序设计同时进行，周期短可靠性和维护性继电器触点寿命短，可靠性与维护性差无触点，寿命长，可靠性高，有自诊断功能价格使用继电器、接触器等元件，价格低使用大规模集成电路，价格高第1讲电气控制及PLC概述可编程控制器及继电器控制系统的比较比较项目继电器控制可编程可编程控制器及微机的区别比较项目可编程控制器微机应用范围工业控制科学计算、数据处理、计算机通信等使用环境工业现场具有一定温度、湿度的机房输入、输出控制强电设备，需要隔离与主机采用弱电联系，不隔离程序设计一般使用梯形图语言，易于学习和掌握编程语言丰富，如C、C++等系统功能自诊断、监控使用操作系统工作方式循环扫描方式和中断方式中断方式第1讲电气控制及PLC概述可编程控制器及微机的区别比较项目可编程控制器微机应用范IEC61131是PLC的国际标准，1992~1995年发布了IEC61131标准，IEC61131-3规定了PLC编程语言的语法和语义，标准中有下述5种编程语言：第1讲电气控制及PLC概述IEC61131是PLC的国际标准，1992~1995年发1)梯形图LD(fLadderdiagram)：基于图形表示的继电器逻辑，西门子简称为LAD。2)指令表IL(Instructionlist)：是一种低级语言，及汇编语言很相似。3)功能块图FBD(Functionblockdiagram)：标准中称为功能方框图语言。4)顺序功能图SFC(Sequentialfunctionchart)：对应于西门子的S7Graph。5)结构文本ST(Structuredtext)：西门子称为结构化控制语言(SCL)。第1讲电气控制及PLC概述1)梯形图LD(fLadderdiagram)：基于图形表(1)梯形图(LAD)

：(2)语句表(STL)

：(3)功能块图(FBD)：第1讲电气控制及PLC概述A（OI4.0OQ16.4）ANI4.1=Q16.4(1)梯形图(LAD)：第1讲电气控制及PLC概述A(1)梯形图(LAD)第1讲电气控制及PLC概述(1)梯形图(LAD)第1讲电气控制及PLC概述(1)梯形图(LAD)OB1：主程序Network1：起保停电