13自动化-电器及可编程序控制器-5可编程控制器概述

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1、1 2 了解可编程序控制器的基本结构和基本工作过程；了解可编程序控制器的基本结构和基本工作过程；掌握掌握PLCPLC内部等效继电器电路的等效思路；内部等效继电器电路的等效思路；熟悉熟悉PLCPLC的指令系统；的指令系统；掌握掌握PLCPLC的编程方法和开发步骤。的编程方法和开发步骤。掌握指令系统与编程方法。掌握指令系统与编程方法。PLC PLC的梯形图与一般继电器控的梯形图与一般继电器控 制原理电路图的异、同点；制原理电路图的异、同点；各指令的使用场合和注意点；各指令的使用场合和注意点；现场器件的常闭触点现场器件的常闭触点 在梯形图中的使用。在梯形图中的使用。3 4 5 1969年美国数字设备

2、公司（年美国数字设备公司（DEC）根据招标的要求，）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。公司汽车生产线上首次应用成功。1980年美国电气制造商协会（年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为）正式将其命名为 可编程序控制器可编程序控制器（Programmable Controller），简称），简称。由于可编程序控制器最初由于可编程序控制器最初 只具备逻辑控制、定时、计数等功能，只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制，主要是用来取代继电接触器控制，相当于可编程序逻辑控制器相当于

3、可编程序逻辑控制器（PLC），另一方面，为了与个人计算机另一方面，为了与个人计算机（PC）相区别，相区别，。6 7 8 9 系统程序存储器用户程序存储器存储器I/O扩展口外设接口输入单元输出单元用户输出设备中央处理单元（CPU）电源用户输入设备I/O扩展单元特殊功能单元主机编程器盒式磁带机打印机EPROM写入器上位计算机PLC可编程终端PT 10 装有装有CPU的单元称为的单元称为CPU模块，其他称为扩展模块。模块，其他称为扩展模块。CPU与各扩展模块间通过电缆连接。与各扩展模块间通过电缆连接。中、大型机常采用组合式中、大型机常采用组合式PLC。各单元分别做成相应的电路板或模块，插在底板上，各

4、单元分别做成相应的电路板或模块，插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。模块之间通过底板上的总线相互联系。11 12 系统程序是厂家根据其选用的系统程序是厂家根据其选用的CPU的指令系统编写的，的指令系统编写的，它决定了它决定了PLC的功能。的功能。系统程序存储器是只读存储器，用户不能更改其内容。系统程序存储器是只读存储器，用户不能更改其内容。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。不同机型的不同机型的PLC的用户程序存储器的容量可能差异较大。的用户程序存储器的容量可能差异较大。根据生产过程或工艺的要求，用户程序经常需要改动，根据生产过程或工艺

5、的要求，用户程序经常需要改动，所以用户程序存储器必须可读写。所以用户程序存储器必须可读写。13 输入输入/输出模块：输出模块：(一一)开关量开关量 I/O模块模块 1.开关量输入模块开关量输入模块 直流输入；直流输入；交流交流/直流输入；直流输入；交流输入。交流输入。2.开关量输出模块开关量输出模块 继电器输出（交流继电器输出（交流/直流驱动）；直流驱动）；晶体管输出（直流驱动）；晶体管输出（直流驱动）；双向晶闸管输出（交流驱动）。双向晶闸管输出（交流驱动）。(二二)模拟量模拟量 I/O模块模块(三三)其他功能其他功能I/O模块模块14(一一)开关量开关量 I/O模块模块 1.开关量输入开关量

6、输入模块模块交流交流/直流输入直流输入电路电路直流输入电路直流输入电路交流输入交流输入电路电路15(一一)开关量开关量 I/O模块模块 2.开关量输出开关量输出模块模块晶体管输出电路晶体管输出电路 （直流驱动）（直流驱动）双向晶闸管输出电路双向晶闸管输出电路 （交流驱动）（交流驱动）继电器输出电路继电器输出电路（交流（交流/直流驱动）直流驱动）16(一一)开关量开关量 I/O模块模块 3.开关量开关量I/O模块的外部接线模块的外部接线17 模拟量输入模块模拟量输入模块结构框图结构框图(二二)模拟模拟量量 I/O模块模块 1.模拟量模拟量输入模块输入模块18 模拟量输出模块模拟量输出模块结构框图

7、结构框图(二二)模拟模拟量量 I/O模块模块 2.模拟量模拟量输出模块输出模块19(二二)模拟模拟量量 I/O模块模块光耦合器隔离A/D转换器滤波内部回路信号转换内部回路光耦合器隔离D/A转换器20 电源部件将交流电源转换成电源部件将交流电源转换成PLC的的 中央处理器、存储器等电路工作所需要的直流电源。中央处理器、存储器等电路工作所需要的直流电源。电源部件还能使电源部件还能使PLC向外部提供向外部提供24V的直流电源，的直流电源，给输入单元所连接的外部开关或传感器供电。给输入单元所连接的外部开关或传感器供电。编程器编程器 编程器分为以下三类：编程器分为以下三类：简易编程器简易编程器 图形编程

8、器图形编程器 工业控制计算机作为编程器工业控制计算机作为编程器 其它外部设备其它外部设备21 22 23 24 25 工业以太网Ethernet现场总线Profibus多点链路MPI执行器级总线AS-i生产管理计算机2n5431传感器及执行部件智能模块S7-300S7-300S7-200S7-200S7-200S7-20026 27 28 29 30 31 32 系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配、系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配、存储空间分配管理及系统自检等工作。存储空间分配管理及系统自检等工作。用户指令解释程序用以完成用户指令变换为机器码的工作。用户指令解释程序用以完成用户指

9、令变换为机器码的工作。系统软件在用户使用可编程控制器之前就已装入机内，系统软件在用户使用可编程控制器之前就已装入机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。是用户为达到某种控制目的，是用户为达到某种控制目的，采用采用PLCPLC厂家提供的编程语言自主编制的程序。厂家提供的编程语言自主编制的程序。33 应用程序编制需使用可编程控制器生产厂提供的编程语言。应用程序编制需使用可编程控制器生产厂提供的编程语言。至今为止没有能适合于各种可编程控制器的通用编程语言。至今为止没有能适合于各种可编程控制器的通用编程语言。国际电工委员会国际电工委员会(I

10、EC)于于1994年年5月公布了月公布了 可编程序控制器标准可编程序控制器标准(IEC1131)，其中的第三部分是，其中的第三部分是 可编程序控制器的编程语言标准可编程序控制器的编程语言标准(IEC1131-3)。34 梯形图语言是一种以图形符号梯形图语言是一种以图形符号 及其在图中的相互关系及其在图中的相互关系 表示控制关系的编程语言，表示控制关系的编程语言，是从继电器电路图演变过来的。是从继电器电路图演变过来的。梯形图是梯形图是PLC编程语言中使用最广泛的一种语言。编程语言中使用最广泛的一种语言。指令表也叫语句表。由语句指令依一定的顺序排列而成。指令表也叫语句表。由语句指令依一定的顺序排列

11、而成。类似于单片机程序中的汇编语言。类似于单片机程序中的汇编语言。顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。35 功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，熟悉数字电路的人比较容易掌握。熟悉数字电路的人比较容易掌握。为了增强为了增强PLC的的 数学运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，数学运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，许多

12、大中型许多大中型PLC都配备了都配备了 PASCAL、BASIC、C语言等高级编程语言。语言等高级编程语言。这种编程方式叫作结构文本。这种编程方式叫作结构文本。36 PLC控制控制等效电路图等效电路图（PLC的的I/O配置图配置图）输入输入电路电路输出输出电路电路37 电机电机控制控制电路电路38 39 40 运行运行(RUN)状态，状态，执行应用程序。执行应用程序。停止停止(STOP)状态，状态，编制与修改程序。编制与修改程序。典型值典型值1100ms。41 PLC输入输出滞后时间又称为系统响应时间。输入输出滞后时间又称为系统响应时间。它由它由、三部分所组成。三部分所组成。响应延迟时间只有数

13、十毫秒，对一般控制系统影响不大。响应延迟时间只有数十毫秒，对一般控制系统影响不大。42 在在逻辑控制场合，逻辑控制场合，可编程控制器的可编程控制器的和继电器和继电器非常相似。非常相似。但是这二者之间在但是这二者之间在运行时序问题上，有着根本的不同。运行时序问题上，有着根本的不同。这就是两种工作方式的差别：这就是两种工作方式的差别：所有触点的动作是和它的线圈通电或断电同时发生的。所有触点的动作是和它的线圈通电或断电同时发生的。由于指令的分时扫描执行，由于指令的分时扫描执行，同一个器件的线圈工作和它各个触点的动作并不同时发生。同一个器件的线圈工作和它各个触点的动作并不同时发生。举例：举例：定时点灭

14、控制；定时点灭控制；台车往复运动控制。台车往复运动控制。43 44 初始状态；初始状态；SA合上，合上，KT 线圈线圈通电通电，延时；，延时；延时到，延时到，KT常闭点断开，常闭点断开，KT常开点闭合，常开点闭合，KT 线圈线圈断电断电，KT常开点不能闭合，常开点不能闭合，KT常闭点重新闭合，常闭点重新闭合，KM线圈线圈断电断电；回到重复上述过程。回到重复上述过程。几乎几乎同时同时进行进行45 0.5s0.5s0.5s46 按下启动按钮按下启动按钮SB，电机电机M正转，正转，台车第一次台车第一次；碰到限位开关碰到限位开关SQ1时，电机时，电机M反转，反转，台车第一次台车第一次。碰到碰到SQ2时

15、，台车时，台车；延时时间到，台车第二次延时时间到，台车第二次；碰到碰到SQ3 时，台车第二次时，台车第二次。碰到碰到SQ2时，台车时，台车；然后重复上述过程。；然后重复上述过程。47 第一次正向启动第一次正向启动第二次正向启动第二次正向启动前进前进后退后退二次启动服务二次启动服务延时延时第一次反向启动第一次反向启动第二次反向启动第二次反向启动48 前进前进后退后退二次启动服务二次启动服务延时延时前进前进后退后退二次启动服务二次启动服务延时延时49 在在逻辑控制场合，逻辑控制场合，可编程控制器的梯形图可编程控制器的梯形图 和继电器线路图非常相似。和继电器线路图非常相似。但是这二者之间在但是这二者之间在运行时序运行时序 问题上，有着根本的不同。问题上，有着根本的不同。对于继电器对于继电器-接触器系统，为并行工作方式，接触器系统，为并行工作方式，所有触点的动作是和它的线圈通电或断电同时发生的。所有触点的动作是和它的线圈通电或断电同时发生的。对于可编程序控制器系统，为串行工作方式，对于可编程序控制器系统，为串行工作方式，由于指令的分时扫描执行，由于指令的分时扫描执行，同一个器件的线圈工作和它各个触点的动作并不同时发生。同一个器件的线圈工作和它各个触点的动作并不同时发生。50 演讲完毕，谢谢观看！