机电控制与PLC2.ppt

第二章PLC结构及工作原理,一、PLC的发展及应用二、PLC的结构组成及工作原三、PLC的编程方法及软件,PLC的发展及应用,PLC是一种基于微处理器的工业控制器。可方便的通过编程实现工业自动控制。,早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmablelogiccontroller，略写PLC,随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmablecontroller，略写PC。为区别于PersonalComputerPC，故沿用PLC这个略写。,,PLC的定义,PLC的特点,无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强通用性强，控制程序可变，使用方便硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强编程简单，容易掌握系统的设计、安装、调试工作量少维修工作量小，维护方便体积小，能耗低.,PLC的发展及应用,PLC的发展,高性能、高速度、大容量发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。,PLC的发展及应用,向小型化和大型化两个方向发展小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。,PLC的发展,PLC的发展及应用,大力开发智能模块，加强联网与通信能力为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。PLC的联网与通信有两类①PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；②PLC与计算机之间的联网通信。为了加强联网与通信能力，PLC生产厂家也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。,PLC的发展,PLC的发展及应用,增强外部故障的检测与处理能力据统计资料表明在PLC控制系统的故障中，CPU占5，I/O接口占15，输入设备占45，输出设备占30，线路占5。前二项共20故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理。而其余80的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。,PLC的发展,PLC的发展及应用,编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图、语句表语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。,PLC的发展,PLC的发展及应用,按I/O点数分小型PLCI/O点数为256点以下的为小型PLC（其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC）中型PLCI/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC大型PLCI/O点数为2048以上的为大型PLC（其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）,PLC的类型,PLC的发展及应用,按结构形式分整体式PLC将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。,PLC的类型,PLC的发展及应用,PLC的类型,模块式PLC将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。,PLC的发展及应用,PLC的类型,紧凑式PLC还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。,PLC的发展及应用,PLC的结构组成及工作原理,PLC的组成,CPU、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I/O接口）、电源及编程设备等几大部分构成。,PLC的结构组成及工作原理,PLC的结构组成及工作原理,FX系列PLC的硬件配置图,PLC的结构组成及工作原理,CPU作用,1将各种输入信号取入存储器。2编译、执行指令。3把结果送到输出端。4响应各种外部设备的请求。,存储器,RAM（随机存取）存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM（只读存储器）存放监控程序和用户已调试好的程序。,PLC的结构组成及工作原理,输入/输出接口,实现PLC与外部控制设备间输入/输出信号的连接。,开关量输入/输出接口,模拟量输入/输出接口,智能输入/输出接口,,实现外部开关量信号与PLC内部标准信号的转换,一般装在专门的模拟量工作单元上（A/D、D/A）,带有独立的CPU，每个扫描周期和主机的CPU交换一次信息，共同完成控制任务,PLC的结构组成及工作原理,输入接口作用将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成标准数字信号送入主机。,输出接口作用将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电。,采用光电隔离（滤波电路），实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减少了电磁干扰。,开关量输入/输出接口,PLC的结构组成及工作原理,开关量输出接口带光电隔离器及滤波器三种输出方式晶体管晶闸管继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动交/直流负载（继电器输出单元）；驱动交流负载（晶闸管输出单元）。,PLC的结构组成及工作原理,电源,PLC的电源包括为PLC各工作单元供电的开关电源及为掉电保护电器供电的后备电源，后备电源一般为电池。,外部设备,编程器为PLC编写控制程序用，进行程序的读写操作。可以是专用的编程器，也可以用计算机和相应的编成软件实现。其它PLC可以配其它一些外部设备，包括EPROM写入器、打印机、图形监控系统等。,PLC的结构组成及工作原理,执行程序三个阶段输入处理、程序执行、输出处理,工作特点分时处理、周期循环扫描,工作状态运行（RUN）停止（STOP）,PLC工作原理,PLC的结构组成及工作原理,扫描周期PLC在运行状态时，执行一次完整的任务所用的时间。以执行1K（1024）条基本逻辑指令所用的时间来衡量。系统响应时间即输入输出滞后时间，指PLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的时间。,扫描周期及响应时间,PLC的结构组成及工作原理,工作方式的比较,1）计算机等待命令的方式、并行工作方式2）继电/接触器系统并行工作方式3）PLC循环扫描工作方式、串行工作方式,PLC的编程方法及软件,软件,系统软件、应用软件,编程语言及方法,梯形图语言指令表（助记符）语言顺序功能图功能块图类似于数字逻辑电路的编程语言结构文本大中型PLC中可以实现复杂的数学运算,,常用,PLC的编程方法及软件,从继电-接触器控制引出梯形图的编程方法,PLC的编程方法及软件,梯形图,指令表,,PLC的编程方法及软件,小结,PLC的发展及应用情况PLC的组成及工作原理串行工作、周期循环扫描工作方式扫描周期定义PLC编程方法及软件,思考题,1.PLC工作过程中程序执行的三个阶段是什么描述PLC完整的工作过程。2.PLC开关量输出的三种形式是什么他们各应用在那种外部负载情况3.PLC、继电接触器系统、计算机三者工作方式的区别有哪些,