可编程控制器PLC优秀PPT.ppt

第三章 可编程序限制器原理 3.1 限制系统构成 3.1.1 限制系统一般构成 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）控制系统输出设备（接触器、电磁阀）3.1.2 继电器限制系统构成 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）继电器控制线路（由继电器和连接导线组成）输出设备（接触器、电磁阀）3.1.1 限制系统一般构成 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）控制系统输出设备（接触器、电磁阀）3.1.2 继电器限制系统构成 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）继电器控制线路（由继电器和连接导线组成）输出设备（接触器、电磁阀）例：电机/启停限制限制对象：电机3.1.2 继电器限制系统构成 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）继电器控制线路（由继电器和连接导线组成）输出设备（接触器、电磁阀）例：电机/启停限制输入设备：启动按钮、停止按钮：检测人的吩咐热继电器：检测过电流信号3.1.2 继电器限制系统构成 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）继电器控制线路（由继电器和连接导线组成）输出设备（接触器、电磁阀）例：电机/启停限制输出设备：接触器：限制电机3.1.2 继电器限制系统构成 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）继电器控制线路（由继电器和连接导线组成）输出设备（接触器、电磁阀）例：电机/启停限制限制线路：（由继电器和连接导线组成）在继电器限制系统中，要完成一个限制任务，支配限制工作的程序是各由分立元件（如继电器、接触器等）用导线连接起来加以实现的，这样的限制系统称为接线程序限制系统。其程序就在接线之中，所以又称为接线程序。在接线程序限制系统中，限制程序的修改必需通过变更接线来实现。3.1.2 继电器限制系统构成 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）继电器控制线路（由继电器和连接导线组成）输出设备（接触器、电磁阀）3.1.3 计算机/PLC限制系统的实现 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）计算机系统程序存储器 CPU输出设备（接触器、电磁阀）同样须要传感器以了解外面信息同样须要输出设备以输出限制信号只是限制系统由继电器线路变为计算机软硬系统3.1.3 计算机/PLC限制系统的实现 被控制的生产机械或生产过程输入设备（按扭、限位开关）计算机系统程序存储器 CPU输出设备（接触器、电磁阀）支配限制系统工作的程序存放在存储器中，系统要完成的动作任务是通过存储器的程序来实现的，这样的限制系统称为存储程序限制系统。工作过程：依序读取存储器中的程序语句，对它们的内容说明并执行，执行过程中读取输入信号，再依据程序要求，确定输出何种结果，从而限制被限制对象的工作。其限制程序的修改不须要变更限制器内部的接线（即硬件），而只需通过编程器变更程序存储器中某些语句的内容。3.2 PLC的组成及各部分的作用 PLC实质上是一种工业限制用的专用计算机，由硬件和软件组成。微处理器CPU输出单元I/O扩展单元 存储器输入单元外设I/O单元 电源用户输入设备编程器磁带机打印机固化器用户输出设备I/O扩展单元3.2.1 PLC的硬件系统 微处理器CPU输出单元I/O扩展单元 存储器输入单元外设I/O单元 电源用户输入设备编程器磁带机打印机固化器用户输出设备I/O扩展单元1.CPU：在系统程序作用下，它完成以下功能：接收并存储从编程器键入的用户程序和数据。用扫描输入并存储输入设备的状态。自诊断并检查用户程序语法错误。执行用户程序并输出结果。常用的CPU类型：Z80、8031、8086、M6800。微处理器CPU输入单元I/O扩展单元 存储器输入单元外设I/O单元 电源用户输入设备编程器磁带机打印机固化器用户输出设备I/O扩展单元2.存储器：用来存储系统程序，用户程序及数据（继电器）。系统程序：EPROM、PROM 用户程序：RAM EEPROM 数据：RAM 微处理器CPU输出单元I/O扩展单元 存储器输入单元外设I/O单元 电源用户输入设备编程器磁带机打印机固化器用户输出设备I/O扩展单元3.输入输出模块：用来接收外设状态信号和送出限制信号。可输入/输出开关信号和模拟信号。具有电平转换、电气隔离等功能。微处理器CPU输入单元I/O扩展单元 存储器输入单元外设I/O单元 电源用户输入设备编程器磁带机打印机固化器用户输出设备I/O扩展单元4.电源：PLC配有开关式稳压电源的电源模块，用来对PLC内部供电。5.编程器：用来输入、修改、运行、调试用户程序，检查各继电器的状态等，3.2.2 软件系统 系统程序 用户程序：监控程序：管理全机。编译程序：将程序语言翻译成 机器码。诊断程序：诊断机的故障。用户依据现场限制的要求，用PLC的程序语言编制的应用程序，用以实现多种限制须要。通过编程器输入PLC中 3.3 PLC的继电器仿真技术 继电器限制系统由三部分组成：输入部分控制部分输出部分输入部分：由用户输入设备组成，如按钮、操作开关、限位开关、传感器等，用以输入操作信号。限制部分：依据被限制对象实际要求而动作的继电器限制线路。输出部分：用用户输出设备组成，如继电器、电磁阀、接触器等执行元件以及信号元件等。用以限制被限制对象及指示输出状态。微处理器CPU输入单元I/O扩展单元 存储器输入单元外设I/O单元 电源用户输入设备编程器磁带机打印机固化器用户输出设备I/O扩展单元PLC的硬件系统 类似地，PLC限制系统也可以认为由输入部分、限制部分、和输出部分组成，只是其限制部分接受CPU和存储器来代替，其限制过程是通过执行编制好的程序实现。输入单元事实上是并行输入口，我们用输入继电器符号代替输出单元事实上是并行输出口，我们用输出继电器符号代替对我们而言，可不去考虑CPU和存储器内部的困难结构，也不必了解各种计算机运用的语法，而是把PLC看成内部由很多继电器组成的限制器，通过编制程序将这些继电器连接起来而已。由于PLC为仿继电器的运行，内部并无实际继电器，其表示符号为：继电器线圈：常开触点 ：常闭触点 ：那么，PLC内部的“继电器”用什么来模拟呢？继电器的计算机模型:线圈:得电1/失电0 1bit MEM 常开触点:闭合1/断开0 READ 常闭触点:断开0/闭合1 READ NOT WRITE 结论：用存储器中某一位来模拟，当该位为1，相当于继电器线圈得电，该位为0，相当于继电器线圈失电。触点相当于存储器读操作。常开触点干脆读存储器，常闭触点读存储器取反。用存储器模拟继电器的优点：实际物理继电器触点有限，而存储器可以重复读，用1位就可代表线圈和多数各接点。PLC为用户供应的继电器有：输入继电器输出继电器内部协助继电器（中间继电器）特殊功能继电器移位寄存器计数器和计时器等。其中输入、输出继电器与外部输入、输出设备相连接，其它继电器与外部设备无联系，可称为内部继电器。3.4 PLC的I/O单元工作原理 我们在3.2中介绍PLC的继电器仿真，其I/O相当于继电器，但PLC内部并无实际的继电器，它如何得知外部状态变更，这就须要I/O接口电路。I/O接口电路要保证计算机正确执行，需有隔离和抗干扰措施。归纳起来I/O接口有数字量I/O、模拟I/O。需有隔离和抗干扰措施 3.4.1 数字量（开关量）输入摸板：1、直流输入接口电路：2、220V沟通输入摸板：3.4.2 数字量输出模版 典型并行输出口扩展电路：CPU总线驱动译码器锁存器锁存器1、直流/晶体管输出模版 为保证输出有足够的驱动实力，又依据负载电源不同，可再分为：晶体管输出方式沟通（可控硅）输出方式 继电器（交直流）输出方式 2、沟通（可控硅）输出方式 3、继电器（交直流）输出方式 3.4.3 模拟量输入电路框图 预处理模拟开关A/D数码转换数据驱动锁存器总线驱动 控制单元CPU CPU 3.4.4 模拟量输出模版或D/A转换模版 3.4.5 I/O模块的特点 抗干扰措施突出，如光电隔离、阻容滤波。具有电平转换功能，以适应现场须要。3.5 可编程序限制器工作原理 3.5.1 基本工作原理 1、对继电器限制系统：例：三工位小车小车从甲地到乙地送料，但到达乙地，XK2动作，则JC1、Z1同时动作，接着JC2动作，可见继电器系统各元件并行工作。2、对PLC限制系统：我们说用计算机仿真继电器，因此其工作特点也符合计算机。通过编程来实现，而程序一条一条执行指令。因此各继电器的动作将演化成时间上的先后动作。3.5.2 巡回扫描原理 由于计算机运行一遍程序所需时间特别短，这样可能外面信号变更时，计算机已错过检测而无法反映。只有接受巡回扫描工作方式，才能完成限制任务。巡回扫描：对整个程序巡回执行，即用户程序从头到尾执行一遍后，又返回去执行其次次，第三次，直至停机。巡回扫描周期：PLC从头到尾执行用户程序一遍所须要的时间。巡回扫描所应满足的条件：巡回扫描周期足够短，短到足以保证变量条件不变，即假如前一次执行程序时某一个变量的状态没捕获到，保证在其次次执行时该条件照旧存在。确定巡回扫描周期的因素：每条指令执行的时间。程序长短和所用指令类型。巡回扫描周期所存在的冲突：从限制角度，巡回扫描周期短，以能模拟实际限制。从运用者的角度看，希望扫描周期长，以完成困难限制。其扫描时间在100ms以内。3.5.2 建立输入、输出印象区，同时采集外部信号、输出限制信号 在计算机系统中，对外部信号的处理有两种方式，以电机启动/停止限制为例，接受PLC限制见图：实时采集：程序中何时须要外部信号，就到端口上读取信号。如LD 00000处。统一采集：建立输入、输出印象区，同时采集外部信号、输出限制信号。程序运行中须要外部信号，从I/O映象区读取/写入。3.5.3 输入输出的滞后现象 对继电器系统，如忽视继电器动作时间：支配不合理，会滞后几个扫描周期：对PLC，较好的梯形图滞后1扫描周期：3.5.4 先后依次还可能影响结果的正确性 例三工位小车，JC1线圈在Z1前，结果正确。JC1线圈在Z1后，结果错误。