可编程控制器的组成及工作原理ppt课件

1、第5章可编程控制器的配置和工作原理，5.1概述5.2可编程控制器的配置5.3可编程控制器的工作原理，第5章可编程控制器的配置和工作原理，5.1概述可编程控制器的可编程逻辑控制器(PLC)是一种新型工业控制设备。与CAD/CAM、工业机器人一起被称为加工工业自动化的三大支柱。功能：实现逻辑控制、顺序控制、计时、计数。大型高级PLC还可以进行数字计算、数据处理、模拟调整、网络通信。特性：通用性、高可靠性、简单的命令系统、简单的编程。掌握方便，体积小，维修工作少，现场连接方便。应用：广泛用于冶金、采矿、建筑材料、石油、化学、机械制造、汽车、电气、造纸、纤维、搬运、环境保护领域，尤其是加工、机床控制。

2、1.PLC的由来生产开发是必须与技术进步相结合的产物。继电器控制系统：简单实用。缺陷：1)可靠性不高(使用机器触点)；2)生产工艺变更，硬件布线变更；3)体积大，生产周期长。20世纪60年代，美国数字设备公司(DEC)引进了计算机程序存储技术后，成功开发了第五章可编程控制器的配置和工作原理，顺序控制系统，并应用于GM汽车装配线。当时称为可编程逻辑控制器(PLC)。之后，哥特式、埃伦布雷特雷(a-b)公司、德国和日本的公司相继推出了他们的产品，以满足激烈的生产需求。2.PLC分类：(1)按结构样式分割整个箱子：每个部分安装在几个印版上，与电源一起组装在一个盒子中，构成一个整体。结构简单、尺寸小、

3、大部分小、低文件PLC的特性。您可以添加多个扩展框。组合模块：将PLC分为相对独立的部分，使其成为标准尺寸模块。主要装配在CPU模块(包括存储)、输入模块、输出模块、电源模块和单个机架中，可以根据需要进行灵活配置。(2)I/o点数：小于256点。中间：256-2048点之间。大：2048点以上。所有PLC性能都有差异。CPU数量、较小、2个中等大小、较大、扫描速度优于mid，大大于mid。大中型PLC具有智能I/O等功能，第5章可编程控制器的配置和工作方式，第3章。PLC的特性(1)具有灵活性和多功能性。(2)编程简单易懂。(3)高可靠性，适应多种环境。(4)界面简单，维护方便。4.PLC的发

4、展趋势不仅可以实现交换机控制，还可以实现模拟控制、位置控制和网络通信。从独立控制到多机控制，从中央控制发展到多级分布式控制系统，形成了满足各种需要的PLC应用系统。PLC和控制系统开发方向：(1)以小型、低成本、高性能(2)大型、多功能、网络(3)智能控制系统和互穿和耦合5.2可编程控制器的组件和组件Mitsubishi FX2N系列PLC为例，介绍了基本配置、接口电路等。第5章可编程控制器的配置和工作原理，5.2.1可编程控制器的配置1。硬件：核心是一台计算机机器，其接口电路(硬件)配置在外围设备上，监控程序(软件)配置在内部。图5-1 PLC方框图显示了：基本组件构成PLC的最低系统：单板

5、计算机(CPU)、存储和备用电池、I/O接口、电源；配置I/O扩展部分；外部设备。第5章，可编程控制器配置和工作原理，(1)CPU PLC CPU板，必备组件。CPU、内存RAM、ROM，并行接口PIO；串行接口SIO；时钟CTC .角色：控制整个PLC操作。PLC运算，控制中心。提供逻辑运算、算术运算和整机调整、控制、系统程序特定功能：系统管理，例如自我诊断、错误检查、信息传输、时钟、计数刷新等；进行程序解释。根据用户程序输入和输出。按组件介绍：CPU芯片：因随机而异。例如：F1、F2系列8031；k系列是8085。系列a是8086。a系列高速系统A3H包含一个80286和48位三菱专用逻辑

6、处理芯片。FX2系列：CPU主板只有两个集成电路。一种是处理一般逻辑指令的通用16位元CPU。一个是处理高速指令、中断等的专用逻辑处理器。串行接口和并行接口：CPU用于与接口设备交换信息，数量取决于系统大小。计时器/计数器：用于生成系统时钟和用户时钟信息。在一台单芯片微型计算机中，CTC的数量非常有限，通过系统监视程序，可以生成数十个、甚至数百个相对独立的计数器和计时器。第5章，可编程控制器配置和工作原理；(2)两种内存：一种主要用于存储系统监控程序和系统工作区，另一种用于生成用户环境的单片机内存；第二，用户程序内存，通常基于CMOS的RAM，存储用户程序和参数，锂电池备份。您也可以使用EPR

7、OM或EEPROM。(3)输入/输出接口电路PLC与受控对象(机械设备或生产过程)连接的桥梁。站点信息通过输入接口传递到CPU，CPU计算结果、结果判断结果将传递到设备或站点。输入/输出信号分类为开关、模拟、数字、输入接口电路开关输入模块。将各种现场开关信号(例如按钮、选择、笔划、限位、接近开关等)转换为PLC内部统一标准信号级别，该级别将发送到内部总线。依输入电路电流类型分类：DC输入：装置电路如图5-2所示，24V DC来自PLC内部。交流输入：设备电路如图5-3所示，从PLC外部提供交流电源。交流信号被整流，在电流限制后通过光耦合传播到CPU。第五章可编程控制器的配置和工作原理，图5-2

8、直流输入设备电路图5-3直流输入设备电路特征：a，隔离主电路和次电路之间的光电耦合器。输入触点的抖动，防止输入线混合噪波导致的故障。b，光纤耦合器初期，二次间无电路直接连接，绝缘电阻，高压电阻( 1500V)，将生产现场与PLC内部隔离，提高可靠性；c，各个模块输入点数：8、16、32点，每个点回路都相同。每个输入模块与外部用户设备的接线可以分为两种基本形式：汇入点输入接线和独立输入接线。第5章可编程控制器配置和工作原理，汇款点输入：可用于直流和交流输入模块。每个输入组件共享一个公共端(拉结端)COM，即共享公共端和电源的所有输入点集，如图5-4(a)所示。也可以按组对所有输入点进行分组，如图

9、5-4(b)所示。图5-4水槽输入接线图图5-5独立输入接线图独立输入：参见图5-5。每个输入元件具有两个接线端(在图中，COM端彼此独立于PLC)，由一个单独的电源提供，该电源控制通过用户输入设备的触点输入信号。第五章可编程控制器配置和工作原理，输出接口电路三种输出形式：继电器输出：电路如图5-6所示。CPU控制继电器KA线圈由KA的一个常开触点控制外部载荷。交流/直流负载，用户提供电源。图5-6继电器输出电路图5-7晶体管输出电路晶体管输出：电路图5-7。通过光耦合的开关晶体管VT阻塞控制外部电路。只有直流负载，用户提供直流电源。晶闸管输出：电路如图5-8所示。通过光电耦合器的双向光电二极

10、管控制双向晶闸管VT的中断，控制外部负荷。只能导入交流负载，交流电源由用户提供。第五章，可编程控制器配置和工作原理，图5-8双向晶闸管输出电路分为独立输出和汇点输出两种类型，具体取决于是否存在公共点。汇款点输出：请参阅图5-9。图(a)与通用端COM共享电源的所有输出点的集合；图(b)显示了每个组的公用端COM和单个电源，以便按组对输出点进行分组。两种形式的电源均由用户提供，可以使用直流或交流。独立输出：请参阅图5-10。每个输出点由用户单独供电，每个输出点彼此隔离，负载电源构成一个单独的回路，可以使用直流或交流，具体取决于实际情况。在FX2N系列中，所有FX2N-16M类型都是独立输出，其他

11、型号的输出每4到8点共享一个公用端口。第5章可编程控制器配置和工作原理，图5-9水槽输出布线图图图5-10独立输出布线图输出接口电路的一些技术指标：a .响应时间继电器输出：最慢，约10毫秒；晶体管输出：最快，约0.2毫秒以下；晶闸管输出：快速，约1毫秒或更短。b .输出电流继电器类型：AC250V以下，驱动负载：纯电阻2a/1点；感知：80VA以下；第5章可编程控制器配置和工作原理；(AC 100v或AC 200v)；灯泡负载：小于100瓦(AC100V或AC200V)。直流感应负载必须并行分割最大电压不超过DC30V的二极管。晶闸管类型：每个点的输出电流最高为0.3A，考虑到温升因素，每个

12、4点的总电流必须小于0.8A(每个点的平均电流为0.2A)。晶体管类型：每点0.5A。考虑到温升因素，每4点的总输出电流不能大于0.8A。c .无开路泄漏电流继电器开路泄漏电流；晶闸管类型大；晶体管型在100A以下。表5-1(P175)列出了三种输出电路的技术规格。(4)电源机械能。一个是内部电源，为主机的内部电路供电。一般使用开关电源；另一个是传送现场信号或驱动现场执行机构的外部电源(用户电源)。(5)扩展接口用于系统扩展输入、输出点数。如果I/O点离主机很远，则可以概括这些I/O点，以设置可通过远程I/O接口连接到主机的I/O子系统。第5章可编程控制器的配置和工作原理，(6)内存接口根据需

13、要扩展内存，内部连接到总线，扩展用户程序存储，数据参数存储。(7)外围设备接口PLC通信端口、连接程序员、计算机等，输入和监控程序。(8)程序员简单类型；智能。用于编辑、输入和调试PLC工作程序。监视受控制对象的PLC操作状态和参数：记录有关连接到打印机的可打印程序列表或输出的信息。2.用于软件PLC操作(例如系统监视器、用户程序等)的各种程序的集合。(1)监控程序由制造商管理、调整和管理PLC的所有部分，并充分发挥硬件功能，从而生成便于用户使用的通用程序。通常硬化到ROM。一般功能：系统配置注册和初始化系统自我诊断，第5章可编程控制器配置和工作原理，命令识别和处理编译用户程序模块化子程序和调

14、用管理(2)用户程序-应用程序。用户根据控制需要使用PLC的程序语言编写。(3)用户环境由显示器生成。包括使用者资料结构、使用者元素区域指定、使用者程式仓库、使用者参数、档案仓库等。用户数据结构主要分为三类。第一个类别是位数据。属于逻辑量，其值为“0”或“1”。用于指示触点的通过、打断、线圈的通过、打断、标志的打开、关闭状态等。第二类是单词数据。数字系统，比特长度，形式有多种形式。通常是BCD代码形式。FX2，a系列的4位BCD代码，2字节的8位BCD代码。第三类是比特和比特的混合。也就是说，同一组件既有比特组件，又有单词组件。例如，触点为bit，设置值寄存器和当前值寄存器为单词t(计时器)和

15、c(计数器)。，第五章可编程控制器配置和工作原理，组件用户使用的每个输入、输出端子和内部存储设备称为组件。元件的数目由监控程序决定整个PLC系统的大小和资料处理能力。(4) PLC内部等效电路PLC是专为工业控制设计的专用计算机，包含CPU、内存、I/o接口等硬件。但是，在电路的情况下，可以视为一般继电器、计时器、计数器等的组件，内部等效电路如图5-11所示，由许多“软继电器”等逻辑组件构成。输入端：连接到用户输入设备，共同端是机器内直流电源的负端，通常为24V。输出端：可以将连接到用户输出设备(接触器、电磁阀、信号灯等)、共用端COM外部负载电源、共用一个电源的负载的共用端连接在一起。内部输

16、入继电器由用户输入设备控制，内部输出继电器的输出触点连接到输出端，以控制用户输出设备。各种内部继电器(例如输入、输出继电器、计时器、计数器等)称为PLC内部元素，每个元素包含多个可用的电子常开触点、常闭触点。内部继电器的触点、线圈和布线由称为“软接线”的用户程序实现。第5章，可编程控制器的配置和工作原理，以图5-11 PLC的内部等效电路5.2.2可编程控制器的组件FX2N系列为例，介绍了部分组件的功能。1。输入继电器(X000至X027)专门用于从外部重要组件或交换机接收信号，提供多对常开、常闭、第5章可编程控制器的配置和工作原理、触点和编程。FX2N系列输入继电器最多64点，FX2N-48

17、MR只有24点。注：输入继电器只能由外部信号驱动，不能由内部命令驱动。图5-12输入继电器连接图图5-13输出继电器连接图2。输出继电器(Y000到Y027)用于将输出信号传递到外部负荷。外部信号不能直接驱动，只能由程序内部命令驱动。程式设计的常开、常闭接点提供了无数个输出接点皮带负载。三种类型：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。FX2N系列输出继电器最多只有64点，FX2N-48MR只有24点。输出中继连接如图5-13所示。第5章可编程控制器的配置和工作方式，第3章。辅助继电器(m)仅由程序驱动，不直接驱动外部负载，具有与继电器线的中间继电器相同的无限常开触点、常闭触点。通用辅助继电器(m0 m499)十进制，共500分。请参阅图5-14。图5-14辅助继电器电路图5-15电源损耗数据保持电路电源切断保护辅助继电器(M500至M3071，2572点)可用参数设置方法可以更改为保持电源切断。用于在操作过程中突然断电时保持中断前的控制状态，以及保存某些状态或数据，如计数器、计时器等。使用锂电池作为备用电源。损失数据保持电路如图5-15，第5章可编程控制器的配置和工作原理，特殊辅助继电器(m8000至m 8255，共256分)各有特定功能，分为两类。a .线圈由PLC本身驱动，用户只能使用触