6 PLC与接口技术.ppt

1、第六章经过PLC和介面技术、30多年的发展，在工业生产中得到了很广泛的发展，在数控机床中，PLC成为最常用的基本控制单元。PLC是车床中心、加工中心、FMC、FMS等机械运动复杂、自动化程度高的加工设备和生产制造系统不可缺少的控制设备。牙齿章节主要介绍了PLC的功能、特性、原理、编程及其在数控机床中的应用。6.1 PLC的结构和原理，牙齿部分介绍了PLC的特性、功能、定义、结构和工作原理等基本概念，6.1.1PLC的特性和主要功能，(1) PLC的特性，1，可靠性和抗干扰能力。2，编程容易学习，梯形图是最常用的可编程控制器编程语言，具有与中继电路原理图几乎类似的电路符号和表示。阶梯语言是直观、

2、易于学习、熟悉继电器电路图的传记技术人员在没有专业培训的情况下熟悉阶梯语言，并用于编写用户程序。3，功能完备，适应性强，可编程控制器产品具有标准化、序列化、模块化、多种类型的多种硬件设备，用户可以选择，用户可以灵活方便地配置系统，可以配置多种功能、多种规模的系统。可编程节目控制器的安装布线也很方便，通常将外部电路连接到接线端子。对于各种产业现场信号(例如交流和直流、交换机和模拟、电流和电压、脉冲和电位)，PLC具有相应的I/O介面模块，与产业现场设备直接连接，使您可以根据需要轻松配置，配置实用、紧凑的控制系统。可编程程序员用软件功能代替继电器控制系统中的大量中间继电器、时间继电器、柜台等，大大

3、减少了控制柜的设计、安装、布线工作量。可编程控制器的梯形图程序一般使用顺序设计法，牙齿编程方法非常规则，容易掌握。(威廉莎士比亚、程序员、程序员、程序员、程序员、程序员、程序员)，4，易于使用，易于调试维修，可编程节目控制器的用户程序在实验室中模拟调试，输入信号模拟为小开关，您可以通过可编程程序控制器的发光二极管观察输出信号的状态。系统安装和布线完成后，现场曹征过程中发现的问题通常可以通过修改程序来解决，大大减少了系统调试时间。可编程控制器的故障率很低，具有完整的自我诊断和显示器功能。如果可编程控制器或外部输入设备和执行机构失败，则可以根据可编程控制器的发光二极管或程序员提供的信息快速确定错误

4、原因，并通过更换模块快速解决问题。5，对于小型大小、轻型重量、低功耗、复杂的控制系统，使用可编程控制器可以减少很多中间继电器和时间继电器。小型可编程控制器的体积只有几个继电器的大小，可以将交换机机柜的体积从一半减少到十分之一，重量也大大减少了。(b) PLC的主要功能，1、开关控制，可编程节目控制器具有“and”、“or”、“not”等逻辑功能，允许执行触点和电路的串行、并行、组合逻辑控制而不是继电器，2某些PLC还具有PID闭环控制功能，可以作为PID子程序或专用PID模块实现。，3，运动控制，可编程控制器使用专用运动控制模块控制直线或圆周运动的位置、速度和加速度。启用1轴、2轴、3轴和多轴

5、位置控制。将运动控制和顺序控制功能有机地结合在一起。4、数据处理、现代可编程节目控制器具有数学计算(包括4个计算、矩阵计算、函数计算、逻辑运算符等)、资料传输、比较、转换、排序、检查表等功能，因此可以完成数据收集、分析和处理。5，通信网络，可节目控制器的通信包括主机与远程I/0设备之间的通信，多个可节目控制器之间的通信，以及可节目控制器和其他智能控制设备(例如电脑、变频器、数字控制设备)之间的通信。1、PLC的定义，早期可编程控制器主要用于代替继电器接触器控制系统。因此，功能相对简单。仅执行简单的交换机逻辑控制，称为可编程逻辑控制器。20世纪70年代“PC是数字电子设备，可以使用可编程内存和存

6、储命令执行逻辑、顺序、计时、计数和算术运算等功能。通过数字或模拟输入、输出接口控制各种机器或生产流程。”，1987年二月，国际电气委员会(International Electro Technical Commission，IEC)表示：“可编程控制器是为在产业环境中使用而设计的数字计算操作的电子系统。使用可编程内存在内部存储执行逻辑、顺序控制、计时、计数、算术运算等任务的命令，并通过数字、模拟输入和输出控制各种类型的机器或生产过程。可编程控制器和相关设备应根据一个易于与产业控制器系统连接的整体、易于扩展功能的原则进行设计。”、6.1.2PLC的定义、结构和配置；2、PLC的结构和配置；(1)

7、PLC的硬件结构；PLC主要由CPU、内存、电源供应设备、输入设备、输出设备、程序员和其他外部设备组成。、图6-1PLC的硬件结构、CPU和普通计算机一样，CPU是PLC的核心部件，其在PLC控制系统中的作用类似于人体的神经中心，整个PLC的工作流程是在CPU的统一命令和曹征下完成的。持续收集输入信号，运行用户程序，刷新系统输出。PLC中常用的CPU是通用微处理器、单筹码和位筹码微处理器。存储、PLC具有两种茄子存储：系统内存和用户存储。系统存储系统程序，用户存储用户编写的控制程序。电源供应设备、PLC是电源模块，具有交换机电源供应设备，可将外部电源供应设备转换为电路操作(如PLC内部CPU、

8、存储和I/o接口)所需的直流电源。PLC配备锂电池作为备用电源。输入/输出设备，在实际生产过程中产生的输入信号多种多样，信号电平也不同，PLC可以处理的信号只是标准电平，因此，应转换为通过输入设备通过CPU接收和处理的标准信号。外部执行元件(例如，螺线管阀、接触器、继电器等)所需的控制信号电平也是千差万别的，并且必须通过输出模块将CPU输出的标准水平信号转换为这些执行元件可以接收的控制信号。程序员、程序员是PLC最重要的外围设备，不仅可以检查、调试和修改用户程序，还可以在线监视PLC的运行状况。目前，许多PLC可以将微型计算机用作编程工具，只要具有相应的硬件界面和软件，就可以使用多种编程语言(

9、包括梯形图)对其进行编程，并且具有强大的监视功能。I/o扩展单元，I/o扩展单元用于扩展I/o点数。、数据通信介面，PLC系统实现各种标准数据通信或网络接口，以实现PLC和PLC之间的链接或PLC和具有标准通信接口的其他设备之间的连接。通过各种专用通信接口，可以将PLC连接到各种产业自动控制网络，例如工业以太网、PROFIBUS巴士等。(2)PLC的软件系统、硬件系统和软件系统构成了完整的PLC系统，是互补的，是必不可少的。没有软件的PLC系统称为裸机系统，没有任何效果。系统节目、系统程序是每个PLC成品必须包含的部分，由PLC制造商提供，用于控制PLC本身的运行。系统程序硬化到EPROM内存

10、。系统程序可分为管理节目、编译器、标准节目模块和系统调用三个部分。hypervisor是控制PLC整个系统运行的系统程序中最重要的部分。编译器用于将阶梯、门表等编程语言翻译成PLC能够识别的机器语言。用户节目、用户程序是根据控制要求用PLC的编程语言编写的应用程序，用户程序存储在系统程序指定的存储库中，以实现所需的控制目的。6.1.3PLC的工作原理，PLC的CPU使用顺序逻辑扫描用户程序的工作原理。也就是说，如果打开或隔离输出线圈或逻辑线圈，则该线圈中的所有触点都不会立即工作，因此直到扫描到该触点后才能工作。为了消除由于操作方式不同而产生的差异，继电器控制设备中各种触点的操作时间通常在100

11、毫秒以上，PLC扫描用户程序的时间通常小于100毫秒，因此PLC使用了与普通微机不同的“扫描技术”。扫描操作过程通常分为输入采样、运行用户节目和刷新输出三个阶段。完成上述三个步骤称为扫描周期，PLC的CPU在整个运行期间以特定的扫描速度重复上述三个步骤。1、输入采样阶段、输入采样阶段，PLC依次扫描所有输入状态和数据，并将它们存储在阵列中的相应单元(通常称为I/o图像区域)中。在、2、使用者节目执行阶段和执行使用者节目阶段，PLC永远由上而下扫描使用者程式。扫描每个程序时，始终首先扫描由阶梯左侧的每个触点组成的控制回路，按左、右、上、下顺序逻辑操作由触点组成的控制回路，然后根据逻辑操作的结果刷

12、新I/o图像区域或系统存储中线圈的相应位状态。3，刷新输出阶段，扫描用户程序结束后，PLC进入刷新输出阶段。在牙齿期间，CPU将根据I/o图像区域内的相应状态和数据刷新所有输出线圈，然后通过输出回路驱动相应的外部设备，即真正的PLC输出。4，扫描周期计算，通常PLC的扫描周期包括自我诊断、通信等。即，一个扫描周期是所有时间的总和，如自我诊断、通信、输入采样、运行用户节目和刷新输出。5、PLC的I/o反应时间、PLC的I/o响应速度比常规微机构成的产业控制系统慢得多。响应时间至少等于一个扫描周期，通常大于或大于一个扫描周期。为了加快I/o响应速度，PLC目前采取了一些措施。在硬件方面，选择了快速

13、响应模块、快速计数模块等新模块。在软件方面，我们采取了中断技术、更改信息刷新方式、曹征输入过滤器等措施。6.2PLC的命令系统，“牙齿”部分介绍了PLC的编程语言、基本命令和编程方法。6.2.1PLC中常用的编程语言，国际电子通信委员会(IEC)是可编程控制器标准(IEC1131)，它包含5个部分：1994年五月一般信息、设备和测试要求、编程语言、用户指南和通信其中第三部分，IEC11313标准提供了五种茄子编程语言，包括序列功能图表、序列功能图表或流程图(SFC)、激光雷达图、阶梯图(LD)和函数(FBD)，(a)阶梯(LD)，阶梯图类似于继电器控制系统的电路图，因此是最常用的可编程控制器图

14、形编程语言。具有直观易懂的优点，熟悉工厂继电器控制系统的传记人员容易掌握。图6-2是继电器电路图和梯形图的比较图。阶梯图特别适用于由接点、线圈和方块标记的功能图块构成的开关逻辑控制。在图中，X0表示常开触点，X1表示常闭触点。线圈表示控制外部指示灯、交流接触器、内部输出条件等的逻辑输出，上图中的圆Y0表示线圈。阶梯创建规则主要是：(1)阶梯图按行由上至下，每行从左至右构建。(2)每个逻辑行必须从开始母线开始，并在结束母线结束。图6-2所示。(3)阶梯图中的触点可以并行工作，不能串联。(4)必须将输出元素连接到阶梯图的最右侧。图6-2中的线圈Y0。和命令表(也称为助记符和门表)是PLC的语句表达

15、式。阶梯编程很直观，但需要在配置的显示器上输入图形符号。这在较小的PLC中很难满足，通常通过输入命令表来实现。(2)指令表(IL)，根据程式设计中的系统需求建立阶梯图，然后将其转换为指令表，并使用程式设计师将其输入到PLC中。需要说明的是，根据型号的PLC，指示表会有所不同。当然，其基本原理没有太大区别。(David aser，Northern Exposure(美国电视电视剧)，model(模型)，(3)流程图(SFC)，流程图(也称为序列功能图)主要是说明序列控制功能的图形表示法，即“阶段”、“发送”下图中最简单的流程图示例是1、2和3牙齿阶段，其中1是开始阶段。a、b和c是过渡，表示“阶

16、段”和“阶段”之间的切换条件。创建流程图必须符合以下规则：(1)阶段和阶段不能连接，必须分离为转换。(2)转移不能联系，必须分阶段。(3)步长和切换之间的连接使用方向段，从上到下绘制时可以省略箭头。如果方向线是从下向上绘制的，则必须绘制指示方向的箭头。(4)流程图必须至少有一个启动阶段。和6.2.2FX系列PLC中使用的各种组件，PLC中的组件在使用时必须通过编号标识，每个编程组件(软设备)的编码由字母和数字组成。x表示输入继电器，y表示输出继电器，m表示中间继电器(辅助继电器)，s表示状态继电器，t表示计时器，c表示柜台，d表示数据寄存器。数字表示这些设备的序列号，输入继电器和输出继电器的序列号是八进制数，其他部件的序列号是十进制数。(a)在输入继电器(x)位置输入图像寄存器中，输入继电器的编号与接线端子的编号匹配，线圈的吸收和释放取决于连接到PLC输入端子的外部设备的状态。也就是说，它由外部信号驱动，不能由驱动程序驱动。FX系列PLC输入继电器号码范围为X0X177(八进位/总计128点)。(2)在输出继电器(Y)输出图像寄存器中，PLC的输出继电器是将信号输出到输出触点(主触点)牙齿PLC的输出端子接收的外部负荷的窗口。内部PLC程序允许使用常开/常闭触点，使用次数不限。如