第3章可編程控制器概述.ppt

可編程控制器原理及應(yīng)用 西門子S7 200系列 第3章可編程控制器概述 主要內(nèi)容 PLC的產(chǎn)生和定義PLC的發(fā)展與分類PLC的特點PLC的應(yīng)用PLC的系統(tǒng)組成PLC的工作原理PLC的編程語言和程序結(jié)構(gòu) EXIT 本章學(xué)習(xí)要求 掌握內(nèi)容 PLC的定義 功能 分類及特點了解內(nèi)容 PLC產(chǎn)生 發(fā)展難點內(nèi)容 PLC的分類 EXIT 3 1PLC的產(chǎn)生和定義 20世紀20年代以來 繼電器控制曾一度占據(jù)工業(yè)控制領(lǐng)域的主導(dǎo)地位 繼電器控制系統(tǒng)的弱點 體積大 耗電多 可靠性差 壽命短 運行速度慢 適應(yīng)性差 等 尤其是可靠性差 不具有通用性 靈活性 3 1 1PLC的產(chǎn)生 EXIT 因為繼電器邏輯電路配線復(fù)雜 EXIT 1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司 GM 擬定了十項公開招標的技術(shù)要求 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司 DEC 研制出世界上第一臺可編程控制器 PDP 14型 十項技術(shù)要求 1 編程簡單方便 可在現(xiàn)場修改程序 2 硬件維護方便 最好是插件式結(jié)構(gòu) 3 可靠性要高于繼電器控制裝置 4 體積小于繼電器控制裝置 5 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機 6 成本上可與繼電器柜競爭 7 輸入可以是交流115V 8 輸出為交流115V 2A以上 能直接驅(qū)動電磁閥 9 擴展時 原有系統(tǒng)只需做很小的改動 10 用戶程序存儲器容量至少可以擴展到4KB EXIT 核心思想 用計算機代替繼電器控制盤用程序代替硬接線輸入 輸出電平可與外部設(shè)備直接相連結(jié)構(gòu)易擴展 EXIT 3 1 2PLC的定義 可編程控制器 ProgrammableController 是以微處理器為基礎(chǔ) 綜合了計算機技術(shù) 自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置 是將計算機技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的新產(chǎn)品 早期的可編程控制器主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制 因此稱為可編程邏輯控制器 ProgrammableLogicController 簡稱PLC 隨著技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)代可編程控制器的功能已經(jīng)超過了邏輯控制的范圍 PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)控制計算機 EXIT 3 2PLC的發(fā)展與分類 3 2 1PLC的發(fā)展趨勢 簡易化 體積小 功能強 價格低 大存儲容量 高速度 高性能 增加I O點數(shù) 增強網(wǎng)絡(luò)通信功能發(fā)展智能模塊外部故障診斷功能編程語言 編程工具標準化 高級化實現(xiàn)軟件 硬件標準化編程組態(tài)軟件發(fā)展迅速 小型化 大型化 智能化 EXIT 傳送帶生產(chǎn)線控制 灌裝及包裝機械 木材加工 電梯控制 空調(diào)控制 紡織機械 印刷機械 3 2 2PLC的分類 1 按I O點數(shù)容量分 EXIT 2 按結(jié)構(gòu)形式分 EXIT 整體式 模塊式 PowerinaSmallPackage 電源模塊 CPU模塊 IO模塊 底板 EXIT PLC著名品牌 美國A B公司 Allen Bradley 德國西門子公司 Siemens 美國GE Fanuc公司美國的莫迪康 Modicon 和法國的TE電器公司日本歐姆公司 OMRON 日本三菱電機株式會社 MITSUBISHI 日本富士電機株式會社 FujiElectric 日本東芝公司 TOSHIBA 日本的光洋電子 KOYO 和中國的華光電子 CKE 日本松下電工株式會社 MEW MatsushitaElectricWorksLtd EXIT 3 3PLC的特點 可靠性高 抗干擾能力強通用性強 靈活性好編程簡單 使用方便模塊化結(jié)構(gòu)安裝簡便 調(diào)試方便 3 4PLC的應(yīng)用 順序控制運動控制過程控制數(shù)據(jù)處理通信網(wǎng)絡(luò) EXIT 3 5PLC的系統(tǒng)組成 EXIT 3 5 1中央處理器 CPU 微處理器控制接口電路 CPU 微處理器 實現(xiàn)邏輯運算 數(shù)學(xué)運算 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作 按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)運行 任務(wù) 1 控制接收與存儲用戶程序和數(shù)據(jù)2 進行自診斷3 執(zhí)行用戶程序 EXIT 控制接口電路 是微處理器與主機內(nèi)部其他單元進行聯(lián)系的部件 數(shù)據(jù)緩沖單元選擇信號匹配中斷管理 功能 EXIT 3 5 2存儲器 系統(tǒng)程序存儲器 用戶程序存儲器 存儲器 1 系統(tǒng)程序存儲器 存放 監(jiān)控程序用戶指令解釋標準程序模塊系統(tǒng)調(diào)用管理程序系統(tǒng)參數(shù) 系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能 不能由用戶訪問和修改 EXIT 2 用戶程序存儲器 用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)系統(tǒng)區(qū) 用戶程序存儲器 用戶程序 工作數(shù)據(jù) 系統(tǒng)參數(shù) 系統(tǒng)參數(shù) CPU組態(tài)數(shù)據(jù) 輸入輸出組態(tài) 功能的設(shè)置 EXIT 3 5 3輸入 輸出接口 PLC的CPU與現(xiàn)場I O裝置或其他外部設(shè)備之間連接的接口部件 電平轉(zhuǎn)換功率放大光電耦合 電平轉(zhuǎn)換光電耦合 EXIT 1 直流輸入 2 交流輸入 EXIT 3 直流輸出 4 交流輸出 EXIT 5 交直流輸出 繼電器輸出 EXIT 把外部電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元電源的性能直接影響PLC的抗干擾能力掉電保護電路后備電池電源 3 5 4電源部分 EXIT 程序的編制 編輯 調(diào)試 監(jiān)視 簡易型智能型 計算機編程 通信接口 編程軟件 3 5 5編程器 EXIT 3 6PLC的工作原理 3 6 1PLC的工作方式和運行框圖 結(jié)構(gòu) 功能相同 1 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 EXIT 2 循環(huán)掃描的工作方式 周期循環(huán)掃描 一個循環(huán)掃描過程所需的時間稱為一個掃描周期 EXIT 3 6 2PLC的掃描工作過程 EXIT 3 7PLC的編程語言和程序結(jié)構(gòu) 3 7 1PLC的編程語言 梯形圖 語句表 功能圖 功能塊圖 能流 軟繼電器 不是物理繼電器觸點不是現(xiàn)場物理開關(guān)的觸點輸出線圈不是物理線圈接點原則上可無限次使用 線圈通常只引用一次 1 梯形圖 LAD 常開觸點是取位狀態(tài)操作常閉觸點是位取反操作 常閉觸點 常開觸點 EXIT 2 語句表 STL EXIT 3 順序功能流程圖 SFC 4 功能塊圖 FBD 順序功能流程圖 SepuenceFunctionChart 編程是一種圖形化的編程方法 亦稱功能圖 使用它可以對具有并發(fā) 選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進行編程 本書的第4章對這種編程方法有詳細介紹 沒有梯形圖編程器中的觸點和線圈 但有與之等價的指令 這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的 程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定 FBD編程語言有利于程序流的跟蹤 但在目前使用較少 EXIT 3 7 2PLC的程序結(jié)構(gòu) 1 用戶程序 1 主程序 2 子程序 3 中斷處理程