第3讲 PLC的结构特点.ppt

,,,,,PLC的硬件组成,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,外设,微处理器,CPU,系统程序ROM,用户程序RAM,,输入单元,输出单元,输入端子,输出端子,接收现场信号,驱动受控元件,电源,外设口,扩展口,PLC的硬件配置结构图,第二章PLC的结构及特点,第一节PLC控制与继电-接触控制的比较第二节PLC的工作原理第三节CQM1型PLC的系统配置第四节编程软件,第一节PLC控制与继电-接触控制的比较,一、工作原理二、电路符号三、性能比较,一、工作原理,,,二、电路符号,举例,例,,三、性能比较,1、组成器件不同硬继电器软继电器2、控制技术不同硬接线内部程序3、工作方式不同并行工作串行工作4、功能范围不同开关量开关量、模拟量、网络通讯等,第二节PLC的工作原理,一、PLC的等效工作电路二、PLC的工作过程三、I/O响应时间,一、PLC的等效工作电路,等效关系输入继电器线圈输出内部电路的一个常开触点程序线路图,二、PLC的工作过程,,,一个用户程序扫描周期由三个阶段组成。,输入映象寄存器,,输出锁存存储器,输入采样,,,,,输出端子,输入端子,元件映象寄存器,10000,10001,00000,00002,一个扫描周期,程序执行,输出处理,二、PLC的工作过程,1.系统监测阶段对CQM1机来说，一般为0.8ms。2.执行外围设备命令阶段最小为0.34ms，最大为87ms。3.程序执行阶段CPU将指令逐条调出并执行4.输入、输出刷新阶段分为循环刷新和中断刷新两类,三、I/O响应时间,从PLC收到一个输入信号到PLC向输出端输出一个控制信号所需的时间，就是PLC的I／O响应时间。1、扫描时间2、I/O响应时间3、一对一链接I/O响应时间4、中断处理时间,1、扫描时间,【例】计算80点I/O的CQM1的扫描时间。设DC输入为48点（3个字），位输出32点（2个字），用户程序2000条指令（配有LD和OUT指令，设单个指令的平均处理时间为0.625μs），不使用RS-232端口，循环时间无最小设定。【解】,【解】,扫描时间计算如下系统监测时间0.8ms；程序执行时间0.62520001.25ms；I/O刷新时间30.0120.0050.04ms；访问外设端口取最小时间0.34ms；则扫描时间为上述各时间之和0.81.250.040.342.43ms。,2、I/O响应时间,使用循环输出刷新时最大响应时间输入延迟输出延迟2T最小响应时间输入延迟输出延迟T使用直接输出刷新时最大响应时间输入延迟输出延迟T最小响应时间输入延迟输出延迟监视时间【例】,【例】,已知PLC输入ON延迟8ms，输出ON延迟10ms，监视时间1ms，指令执行时间14ms，输出指令位置在程序开始，且不用通信口，计算最短I/O响应时间和最长I/O响应时间。【解】,【解】,使用循环输出刷新时最短I/O响应时间8151033ms最长I/O响应时间81521048ms使用直接输出刷新时最短I/O响应时间811019ms最长I/O响应时间8151033ms,3、一对一链接I/O响应时间,根据使用的LR字数其传送时间分别为64字39ms32字20ms16字10ms【例】,【例】,计算图2-5中主站到从站通信的I/O响应时间。已知输入ON延迟8ms，输出ON延迟10ms，主站扫描时间10ms，从站扫描时间14ms，LR字数目为64个，不使用直接输出刷新。【解】,【解】,在如下情况有最短I/O响应时间1、CQM1在接收到输入信号时刚好在输入刷新阶段之前；2、主站到从站的传送立即开始；3、通信完毕后从站立即执行通信服务。最短I/O响应时间输入ON延迟主站扫描时间传送时间从站扫描时间输出ON延迟81039151082ms,【解】,在如下情况有最长I/O响应时间1、CQM1在接收到输入信号时刚好在输入刷新阶段之后；2、主站到从站的传送开始不及时，即信号需要经过从主站到从站、从从站到主站、再从主站到从站才能完成；3、通信正好在从站执行通信服务后才完成。最长I/O响应时间输入ON延迟主站扫描时间2传送时间3从站扫描时间2输出ON延迟810239315210185ms,4、中断处理时间,中断处理时间指从执行中断直到中断处理子程序被调用的时间，和从中断处理子程序完成直到回到原来位置的时间。这里所说的中断包括输入中断、间隔定时器中断和高速计数器中断。中断处理时间由以下5部分组成1、中断输入ON延迟一般为50μs2、等待屏蔽处理时间①高速定时器0≤等待时间≤503abμsa高速定时器数目,4、中断处理时间,b在该时激活的高速定时器数目，缺省设置为16②严重错误的发生和清除屏蔽长达100μs直到处理完成③在线编辑可被屏蔽长达1s3、切换至中断处理一般为40μs4、中断时输入刷新每字需10μs5、返回一般为40μs【例】,【例】,在没有高速定时器、不用在线编辑、中断时没有输入刷新时，计算使用输入中断时的中断响应时间。【解】,【解】,最短响应时间中断输入ON延迟中断屏蔽等待时间切换至中断处理时间返回时间5004040130μs最长响应时间中断输入ON延迟中断屏蔽等待时间切换至中断处理时间50504040180μs,第三节CQM1型PLC的系统配置,一、基本配置二、扩展配置三、特殊配置,一、基本配置,1.CPU2.内存单元3.I/O模块4.电源5.简易编程器,1.CPU,CQM1有7种规格的CPU---11、21、4145，除CQM1-CPU11-E以外，所有的CPU都有内装的RS-232C端口。CQM1-CPU42-ECPU提供内置的模拟设定功能。它有四个专用的数值控制旋钮，它们的对应值（0200间的BCD值）出现在字220到223中。,1.CPU,CQM1-CPU43-ECPU提供内置的脉冲输入和输出功能。它有两个专用的端口，接收来自旋转编码器等设备的高至25KHz的双向高速计数脉冲，并输出高至50KHz的脉冲到步进电机等设备。CQM1-CPU44-ECPU具有两个ABS端口（绝对编码器端口），可以直接从绝对旋转编码器接收输入。,2.内存单元,①位（bit）是二进制数的一个位，仅1、0两个取值，分别对应继电器线圈得电（ON）和失电（OFF）及继电器接点的通（ON）和断（OFF）；②四个二进制数构成一个数位（digit），可以是09（用于十进制），也可以是0F（用于十六进制）；③两个数位，或8个二进制位构成一个字节（byte），字节可与ASCII码对应；④两个字节构成一个字（word），对应一个通道（channel），一个通道含16位，或说含16个继电器。,I/O及内部辅助继电器IR（参考教材P302附录）,输入继电器IR000IR015，即IR00000IR01515。排列时，从IR000开始，一个模块占一个通道，点数不满16的模块也如此。靠近CPU的通道号最小（CPU自带一个16点的输入通道），以后依次递增。输出继电器IR100IR115，即IR10000IR11515，靠近CPU的通道号最小，以后依次递增。I/O总点数最多128点或192点。内部辅助继电器IR016IR099（84个通道）及IR116IR239（124个通道），计208个通道、3328个继电器，可作为中间继电器自由使用，也可按通道使用。,特殊继电器SR,特殊继电器SR24400SR25507计184个点，具有特殊功能，用于标志和控制位，常用的有SR255000.1秒时钟脉冲，0.05秒ON，0.05秒OFF；SR255010.2秒时钟脉冲，0.1秒ON，0.1秒OFF；SR255021秒时钟脉冲，0.5秒ON，0.5秒OFF；SR25503指令执行出错标志，指令出错时为ON；SR25504进位标志，算术运算有进位时ON；SR25505大于标志，执行比较指令时，第一操作数大于第二操作数时ON；SR25506相等标志，执行比较指令时，两数相等为ON；SR25507小于标志，执行比较指令时，第一操作数小于第二操作数时ON；SR25313常ON继电器；SR25314常OFF继电器SR25315PLC运行开始的第一个扫描周期为ON。,保持继电器HR,保持继电器HR00HR99计100个通道1600个继电器。它也是一种内部继电器，但具有掉电保持功能，即PLC电源掉电时，其中的内容能保持。这主要靠PLC内部的锂电池或大电容支持。使用保持继电器可使PLC少受掉电影响，保证程序运行的连续性。,暂存器TR,暂存器TR07，共8个继电器，仅能用作LD和OUT指令的操作数，用以处理梯形图的分支程序。在不引起误会的情况下，可在程序中多次使用。,定时器/计数器TC,CQM1的定时器/计数器编号为TC000511，定时器和计数器合计为512个。但定时器用过的号，计数器不能再使用，反之亦然。CQM1的定时器TIM（普通）设定值为00009999，单位为0.1秒，定时时间0999.9s。TIMH（高速）设定值为00009999，单位为0.01秒，定时时间099.99s。所有OMRON的PLC的定时器都是通电延时型的，若要求断电延时，可通过编程实现。,CQM1计数器,CNT（单向减）设定值为00009999，用BCD码表示。只有减1计数输入端，当输入信号从OFF到ON变化一次，计数器当前值减1，当当前值变为0时产生输出。这时再有计数输入，计数器状态不变，直到有复位信号（ON）时，计数器复位，当前值恢复为设定值，停止计数。CNTR（可逆）设定值为00009999，有加计数端和减计数端，有加计数信号时，计数器的当前值加1，有减计数信号时，计数器的当前值减1，当加计数到设定值后，再送入一个加信号，或减计数到0后再送入一个减信号，会产生进位或借位，并相应地产生输出。复位信号为ON时，计数器复位，当前值变为0，停止计数。计数器都是掉电保持型的，即掉电后计数值保留，复电后继续计数。,数据存储器DM,数据存储器DM用来存贮16位二进制数或4位16进制数。其编号为DM0000DM6655，多达6k。其中DM0000DM1023，用作数据存储器。DM6600DM6655共56个数据区用于PLC设置。DM6600DM6614用作初始处理设定，可把PLC设置成起始为编程、监控及运行模式及内部继电器上电时首先清0。DM6615DM6619用作脉冲输出及扫描周期的设定。DM6620DM6639用作中断处理设定。DM6640DM6644用作高速计数设定。DM6645DM6649用作对RS-232口的设定。DM6650DM6654用作对外设口的设定。DM6655用作出错记录设定。,辅助继电器AR,CQM1有28个辅助继电器通道，共28*16448个继电器，编号为AR00AR27。多数AR继电器有特殊用途，用于系统管理。只有其中部分通道如AR00AR07未被指定，可用作内部辅助继电器（AR0000AR0715）。,链接继电器LR,链接继电器LR00LR63，共64个通道，用以进行PLC之间的数据链接。在PLC不联网时，此类继电器也可作为内部辅助继电器使用（LR0000LR6315）。,3、I/O模块,I/O模块分为输入和输出两大类。输入模块在接线时，外部接点与电源串联后接在IN和COM端PLC的输出模块分为继电器输出、晶体管输出和双向硅输出三种形式,4、电源,CQM1有两个交流电源单元CQM1-PA203和CQM1-PA206和一个直流电源单元CQM1-PD026可选择。在配置系统时，应根据系统中的各单元所需要的全部5VDC电流消耗和24VDC输出终端（仅PA206）来选择相应的电源单元。,二、扩展配置,当地扩展配置按输入和输出两个序列编号，输入从000通道开始，输出从100通道开始，最靠近CPU的模块编号最底，随距CPU的远近依次增加。远程扩展配置接终端和接模块两种（参考教材P62---）接终端通过B7A接口单元与输入或输出终端相连，最大距离可达500m；接模块通过G730接口单元分别在主机上和远程配置主控单元和远程I/O单元，距离可达200m。,举例,【例2-5】,41CPU可扩展7个输入模块，4个输出模块，地址分配如下CPU上自带的16点输入通道号为000；最靠近CPU的输入模块通道号为001；最远离CPU的输入模块通道号为007；最靠近CPU的输出模块通道号为100；最远离CPU的输出模块通道号为103。,三、特殊配置---智能单元,智能单元本身是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器，及与外界过程相连的接口。目前已开发的常用的智能单元有A/D单元、D/A单元、高速计数单元、位置控制单元、PID控制单元、温度控制单元、传感器单元和各种通信单元等。,OMRON的特殊功能单元,,OMRON的特殊功能单元,第四节编程软件,一、功能二、CX-P编程软件的特点三、CX-P编程软件的基本功能,一、功能,⑴脱机编程⑵文件管理⑶文件的上装与下装⑷监控运行⑸在线更改,二、CX-P编程软件的特点,用Windows方式操作，用易于理解的树状目录显示。在梯形图的状态栏中，以助记符形式输入指令，即可转换成梯形图形式。使用预览、细览、屏幕分割（4屏、2屏）和滚动条等功能可显示和监控同一程序中的多个位置。输入I/O位和指令更为简单，能直接输入指令或使用符号。可显示存贮区的操作数或输入范围。交互参考弹出框，将鼠标置于某一地址，弹出框会告知在同一程序中使用同一地址的其他指令。利用观察窗，当前值的数据形式的地址可被监控，同时在网络的PLC上的存贮地址亦可被监控。利用输出窗可显示程序检查的结果。搜索结果及其他有用的信息，也能直接跳转到任何出错的地方并显示。,三、CX-P编程软件的基本功能,为适用的PLC建立和编辑梯形图或助记符程序。建立和检索I/O表。改变CPU单元的操作模式。在个人计算机和PLC之间传送程序、内存数据、I/O表、PLC设置值和I/O注释。在梯形图显示上监控I/O状态和当前值，在助记符显示上监控I/O状态和当前值，以及在I/O内存显示上监控当前值。,第三章PLC的基本指令及编程,第一节编程原理第二节梯形图指令第三节基本右手指令第四节用解析法编程第五节波形图法编程第六节用PLC改造老设备,一、编程原理,1.编程概念2.基本编程步骤3.编程方法,1.编程概念,1.指令指令是PLC被告知要做什么，以及如何去做的代码或符号。通常有文字符号（指令语句表）和图形符号（梯形图）两种。2.程序程序是指PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作。多数PLC以梯形图程序为主，配以语句表程序。3.梯形图举例,梯形图举例,梯形图由一条位于左侧的竖直向下的线和一些向左的分支线组成。左侧的线称为母线BUSBAR；分支线称为指令行或梯级。,竖对线称为条件没有斜线与它们相交的条件称为常开条件，对应于LD、AND或OR指令；有斜线与它们相交的条件称为常闭条件，对应于LD-NOT、AND-NOT或OR-NOT指令。,2.基本编程步骤,1.工艺分析2.通道分配3.画梯形图4.装载与调试程序,对系统的控制有什么要求要采取哪些措施,把PLC的输入点号分配给实际的输入电路，给输出电路分配一定的PLC输出点号,用适当的编程方法（经验法、解析法、图解法等）编写PLC程序。,借助简易编程器或计算机装载与调试程序，调试时可通过一些信号显示，使某点为ON或OFF，找出问题，分析问题及解决问题，进而使程序不断完善,3.编程方法,常用PLC编程方法1.经验法2.解析法3.图解法,利用自己的或别人的经验进行程序设计,可根据组合逻辑或时序逻辑的理论，运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解，并根据求解的结果画成梯形图,可分为波形图法和流程图法,波形图法把对应信号的波形画出，再依时间用逻辑关系去组合，设计出电路,流程图法是用框图表示PLC程序的执行过程，通过输入条件与输出间的关系表示系统动作要求,二、梯形图指令,1.LD和LD-NOT2.AND和AND-NOT3.OR和ORNOT4.逻辑块指令5.梯形图编码技巧,1.LD和LD-NOT,LD是逻辑操作起始指令，以常开触点（条件）起始的逻辑行必须由这一指令开始。LD-NOT用于常闭触点（条件）开始的逻辑行。,2.AND和AND-NOT,当同一指令行上串联两个或更多条件时，第一个条件对应为LD或LD-NOT指令；其余的条件对应为AND或AND-NOT指令。,3.OR和ORNOT,当同一指令行上并联两个或更多条件时，第一个条件对应为LD或LD-NOT指令，其余的条件对应为OR或OR-NOT指令。,串并联指令举例,,4.逻辑块指令,两组接点串联两组接点并联三组接点串并联,两组接点串联,AND-LD指令将两个逻辑块（或称电路块）产生的执行条件进行逻辑与运算。,两组接点并联,OR-LD指令将两个逻辑块产生的执行条件进行逻辑或运算。,三组接点串并联,有两种编程方法，在第二种编程方法中，在AND-LD或OR-LD前的程序段数应不大于8，而第一种方法对此没有限制。,【例3-1】将图示梯形图转化成指令语句表。,解答,解答,5.梯形图编码技巧,1、逻辑块的重新排列2、分支电路的处理3、程序段的先后次序4、桥式电路的化简,①逻辑块的重新排列,,,②分支电路的处理,注意暂存器只有TR0TR7.同一梯形图中不能同号重复使用。,③程序段的先后次序,10001永远不会为ON状态。,10001为ON的时间是一个扫描周期。,④桥式电路的化简,,作业P117---3-21P118---3-3,3-4,