电气控制与PLC工程应用 第3章

1、第3章PLC概述,3.1PLC性能简介3.2PLC的基本结构与工作原理3.3PLC的分类与发展趋势,3.1PLC性能简介,3.1.1PLC的定义及特点3.1.2PLC的主要功能3.1.3PLC的应用领域,3.1.1PLC的定义及特点,1. PLC的定义2. PLC的特点,2. PLC的特点,(1)通用性强、灵活性好、接线简单(2)功能强、功能的扩展能力强(3)可靠性高、抗干扰能力强(4)定时准确，定时范围宽(5)编程和接线可同步进行,3.1.2PLC的主要功能,(1)开关量逻辑控制(2)模拟量控制(3)闭环过程控制(4)定时、定位、计数控制(5)网络通信,3.1.3PLC的应用领域,1)开关逻

2、辑和顺序控制：这是PLC最基本的控制功能，在工业场合应用最广泛，可代替继电器控制系统。2)过程控制：PLC通过模拟量I/O模块，可对温度、流量等连续变化的模拟量进行控制。3)运动控制：PLC可应用于对直线运动或圆周运动的控制，如数控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。4)多级控制网络系统：PLC与PLC之间、PLC与计算机之间及其他智能控制设备之间可以联网通信，实现远程数据处理和信息共享，从而构成工厂计算机集成制造(生产)系统(CIMS/CIPS)。,3.2PLC的基本结构与工作原理,3.2.1PLC的硬件系统3.2.2PLC的软件系统3.2.3PLC的工作原理3.2.4PLC等效电路,3.2

3、.1PLC的硬件系统,1. CPU模块2.存储器(ROM和RAM)3. I/O模块4.电源模块5.智能接口模块6.编程器7.其他外部设备,图3-1整体式PLC基本结构简图,图3-2模块式PLC基本结构图,图3-3输入模块的基本原理a)直流输入b)交流输入c)交/直流输入,图3-4PLC开关量输出模块的基本原理a)继电器输出b)晶体管输出c)晶闸管输出,3.2.2PLC的软件系统,1.梯形图语言2.指令语句表编程语言3.功能块图编程语言4.顺序功能图编程语言5.高级语言,图3-5电气控制电路图与PLC梯形图a)电气控制电路图b)PLC梯形图,3.2.3PLC的工作原理,1.建立I/O映像区2.循

4、环扫描工作方式,2.循环扫描工作方式,(1)PLC的工作过程(2)用户程序的扫描过程,(1)PLC的工作过程,1)初始化：PLC上电后，首先进行系统初始化，清除内部继电器区、复位定时器等。2)CPU自诊断：PLC在每个扫描周期都要进入CPU自诊断阶段，对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行检查，定期复位监控定时器(WDT)等，以确保系统可靠运行。3)通信信息处理：在每个通信信息处理扫描阶段，进行PLC之间以及PLC与计算机之间的信息交换，PLC与其他带微处理器的智能设备通信，如智能I/O模块。4)与外部设备交换信息：PLC与外部设备连接时，在每个扫描周期内要与外部设备交换信息。,5)执行用

5、户程序：PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要执行用户程序。6)输入、输出信息处理：PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要进行输入、输出信息处理。,(1)PLC的工作过程,图3-6PLC的工作过程,(2)用户程序的扫描过程,1)输入采样阶段。2)程序执行阶段。3)输出刷新阶段。,图3-7PLC用户程序的工作过程,3.2.4PLC等效电路,1. PLC等效电路分析2. PLC控制系统与电气控制系统的比较,图3-8三相异步电动机单向起动控制电路a)主电路b)控制电路,图3-9PLC等效电路,2. PLC控制系统与电气控制系统的比较,1)从控制方法上看，电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机

6、械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。2)从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。3)从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。,4)从定时和计数控制上看，电气控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。5)从可靠性和可维护性上看，由于电气控制系统使用了大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。,3.3PLC的分类与发展趋势,3.3.1PLC的分类3.3.2PLC的发展趋势,3.3.1PLC的分类,1.按结构分类2.按控制规模分类3.按控制性能分类,1.按结构分类,(1)整体式PLC(2)模块式PLC(3)叠装式PLC,2.按控制规模分类,(1)小型PLC(2)中型PLC(