PLC的基本组成和工作原理.ppt
《PLC的基本组成和工作原理.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PLC的基本组成和工作原理.ppt(78页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、PLC的基本组成和工的基本组成和工作原理作原理23 了解了解PLCPLC产生、特点、应用及分类;产生、特点、应用及分类; 掌握掌握PLCPLC的定义;的定义; 了解了解PLCPLC的硬件配置;的硬件配置; 掌握掌握PLCPLC的基本结构、工作原理及性能指标。的基本结构、工作原理及性能指标。 PLC工作原理与性能指标工作原理与性能指标 PLCPLC的工作方式;的工作方式; PLCPLC内部软元件资源的使用。内部软元件资源的使用。45 1968年,美国最大的汽车制造商通用汽车公司年,美国最大的汽车制造商通用汽车公司( (GM) ),为了适应汽车型号不断更新的需要,提出了十条技术指标,为了适应汽车型
2、号不断更新的需要,提出了十条技术指标,在社会上公开招标,制造一种新型的工业控制装置。在社会上公开招标,制造一种新型的工业控制装置。 编程方便,可在现场修改程序;编程方便,可在现场修改程序; 维护方便,最好采用插件式结构;维护方便,最好采用插件式结构; 可靠性高于继电器控制装置;可靠性高于继电器控制装置; 数据可直接输入管理计算机;数据可直接输入管理计算机; 体积小于继电器控制装置;体积小于继电器控制装置; 成本可与继电器控制装置竞争;成本可与继电器控制装置竞争; 输入电源可为市电输入电源可为市电(交流交流115V); 输出电源可为市电,负载电流要求在输出电源可为市电,负载电流要求在2A以上,以
3、上, 能直接驱动电磁阀、接触器等;能直接驱动电磁阀、接触器等; 扩展时,原系统要求变更最少;扩展时,原系统要求变更最少; 用户程序存储器容量大于用户程序存储器容量大于4K字节。字节。6 1969年美国数字设备公司(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
4、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, 。7 国际电工委员会国际电工委员会( (IEC) )于于82年年11月、月、85年年1月和月和87年年2月月分别颁发了可编程序控制器标准草稿第一、二稿和第三稿,分别颁发了可编程序控制器标准草稿第一、二稿和第三稿,对可编程序控制器作了如下的定义:对可编程序控制器作了如下
5、的定义: “可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而设计。专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑 运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令,运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令, 并通过数字式或模拟式的输入和输出,并通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备,可编程序控制器及其有关设备, 都应按易于与工业控制系统联成一个整体,都应按易于与
6、工业控制系统联成一个整体, 易于扩充功能的原则而设计易于扩充功能的原则而设计”。8 可靠性高、抗干扰能力强;可靠性高、抗干扰能力强; 编程简单易学;编程简单易学; 使用维护方便;使用维护方便;p 硬件配置方便硬件配置方便p 安装方便安装方便p 使用方便使用方便p 维护方便维护方便 体积小、质量轻、功耗低体积小、质量轻、功耗低 设计施工周期短设计施工周期短9 1 1、逻辑开关顺序控制、逻辑开关顺序控制 2 2、机械位移控制、机械位移控制 3 3、数据处理、数据处理 4 4、模拟量控制、模拟量控制 5 5、通信联网、通信联网101.1.按结构形式分类按结构形式分类 整体式:单元式、箱体式整体式:单
7、元式、箱体式 组合式:模块式组合式:模块式 叠装式叠装式112. 2.按按I/OI/O点数分类点数分类 微型机微型机 I/OI/O点数小于点数小于3232; 微小型机微小型机 I/OI/O点数在点数在32-12832-128; 小型机小型机 I/OI/O点数在点数在128-256 128-256 ; 中型机中型机 I/OI/O点数在点数在256-2048256-2048; 大型机大型机 I/OI/O点数在点数在20482048以上;以上; 超大型机超大型机 I/OI/O点数在点数在40004000以上。以上。3. 3.按生产厂家分类按生产厂家分类 德国:西门子公司德国:西门子公司 日本:三菱公
8、司、日本:三菱公司、OMRONOMRON公司公司 美国:美国:GEGE公司、公司、ABAB公司公司12 输入输入/输出点数(输出点数(I/O)v 存储容量存储容量w 扫描速度扫描速度x 编程语言与指令系统编程语言与指令系统 内部寄存器内部寄存器 功能模块功能模块 可扩展能力可扩展能力13 PLC与继电与继电-接触器控制系统的比较接触器控制系统的比较 PLC与微型计算机控制系统的比较与微型计算机控制系统的比较v 可靠性可靠性v适应性适应性 通用性通用性v控制速度控制速度v工作方式工作方式v价格价格 v 应用范围应用范围v工作环境工作环境v编程语言编程语言v工作方式工作方式v价格价格 14 PLC
9、与单片机控制系统的比较与单片机控制系统的比较PLC资料与软件的下载资料与软件的下载http:/ http:/ v 使用者学习掌握使用者学习掌握的角度的角度v使用简单程度使用简单程度v可靠性可靠性15项目目标项目目标 1617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 一、一、中央处理单元中央处理单元 二、二、存储器存储器 三、三、输入输入/ /输出模块输出模块四、四、电源电源 五、五、外部设备外部设备18 装有装有CPU
10、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。19 中央处理单元是中央处理单元是PLC的主要组成部分,的主要组成部分, 是系统的控制中枢。是系统的控制中枢。 它的主要功能是:它的主要功能是: 接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;接收并存储从编程器键入的用户程序和数据; 检查电源、存储器
11、、检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,以及警戒定时器的状态, 并诊断用户程序的语法错误。并诊断用户程序的语法错误。20n (1)取样外部输入信号送入输入映像存储器中存储起来。取样外部输入信号送入输入映像存储器中存储起来。n (2)按存储的先后顺序取出用户指令,进行编译。按存储的先后顺序取出用户指令,进行编译。n (3)完成用户指令规定的各种操作。完成用户指令规定的各种操作。n (4)将输出映像存储器中的结果送到输出端子。将输出映像存储器中的结果送到输出端子。n (5)响应各种外围设备响应各种外围设备(如编程器、打印机等如编程器、打印机等)的请求。的请求。 21 系统程序是厂家根据其选
12、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。 系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定通信及各种参数设定 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。22 存放用户编制的梯形图程序或用户数据存放用户编制的梯形图程序或用户数据 一般由一般由RAM、EPROM、EEPROM构成。构成。 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
13、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。23输入接口电路输入接口电路 由光电耦合电路和微电脑输入接口电路组成。由光电耦合电路和微电脑输入接口电路组成。输出接口电路输出接口电路 由由CPU输出电路和功率放大电路组成。输出电路和功率放大电路组成。 24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;
14、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25( (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交流交流/ /直流输入电路直流输入电路直流输入电路直流输入电路交流输入电路交流输入电路26( (一一) )开关量开关量 I/ /O模块模块 2. 开关量输出模块开关量输出模块
15、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)27( (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28模拟量模拟量输入模块输入模块结构框图结构框图( (二二) )模拟量模拟量 I/ /O模块模块 1. 模拟量输入模块模拟量输入模块29模拟量模拟量输出模块输出模块结构框图结构框图( (二二) )模拟量模拟量 I/ /O模块模块 2. 模拟量输出模块模拟量输出模块30( (二二) )模拟量模拟量 I/ /O
16、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31 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。 打印机、监视器、其他打印机、监视器、其他PLC、计算机、计算机 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 图形编程器图形编程器 工业控制计算机作为编程器
17、工业控制计算机作为编程器32 PLCPLC是采用是采用“顺序扫描,不断循环顺序扫描,不断循环”的方式的方式进行工作的。进行工作的。 33 PLC工作状态:工作状态: 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。 PLC执行一次扫描执行一次扫描 操作所需的时间操作所需的时间 称为扫描周期。称为扫描周期。 典型值典型值1100ms。 其中大部分时间其中大部分时间 用于完成用户程序用于完成用户程序 的三个阶段。的三个阶段。 34PLC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
18、输入电路电路输出输出电路电路35电机电机控制控制电路电路363738 扫描周期即完成一次扫描扫描周期即完成一次扫描(I (IO O刷新、程序执行和监视刷新、程序执行和监视服务服务) )所需时间。由所需时间。由PLCPLC的工作过程可知,一个完整的循的工作过程可知,一个完整的循环扫描周期应为环扫描周期应为 决定因素:决定因素:一是一是CPUCPU执行指令的速度;二是每条指令占用的时间;三执行指令的速度;二是每条指令占用的时间;三是执行指令条数的多少,即用户程序的长短。是执行指令条数的多少,即用户程序的长短。 39扫描周期又称为系统响应时间。扫描周期又称为系统响应时间。 它由它由 、 三部分所组成
19、。三部分所组成。 响应延迟时间只有数十毫秒,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。4041 1FX2N系列基本单元系列基本单元 基本单元包括基本单元包括CPU、存储器、输入输出接口及电源。、存储器、输入输出接口及电源。 422FX2N系列扩展单元系列扩展单元 扩展单元是用于增加扩展单元是用于增加IO点数或改变点数或改变IO点数的比例的点数的比例的装置,扩展单元内有电源,内部没有装置,扩展单元内有电源,内部没有CPU,只能和基本单元,只能和基本单元一起使用。一起使用。 43 3FX2N系列扩展模块系列扩展模块 扩展模块也是用于增加扩展模块也是用于增加IO点数或
20、改变点数或改变IO点数的点数的比例的装置,扩展模块没有电源,内部没有比例的装置,扩展模块没有电源,内部没有CPU,只能和,只能和基本单元一起使用。基本单元一起使用。 扩展模块与扩展单元唯一不同的地方是扩展单元内有扩展模块与扩展单元唯一不同的地方是扩展单元内有电源,两者都是用于扩展基本单元的电源,两者都是用于扩展基本单元的IO数量。数量。 44位置扩展模块、模拟量控制模块、计算机通信模块等。位置扩展模块、模拟量控制模块、计算机通信模块等。 4FX2N系列特殊模块系列特殊模块 4546项目目标:项目目标:1 1掌握掌握FX2NFX2N系列系列PLCPLC性能指标。性能指标。2 2学会使用学会使用F
21、X2NFX2N系列系列PLCPLC内部软元件资源。内部软元件资源。47一、一、FX2NFX2N系列系列PLCPLC的性能指标的性能指标 二、二、FX2NFX2N系列系列PLCPLC的编程元件的编程元件 48 在选择和使用在选择和使用PLC时应注意时应注意PLC的性能指标,这样才的性能指标,这样才能保证其工作正常。能保证其工作正常。 49 50 PLCPLC采用软元件,通过程序将各元件联系起来实现各种控采用软元件,通过程序将各元件联系起来实现各种控制功能,制功能,FX2NFX2N系列系列PLCPLC内部软元件资源即内部软元件资源即PLCPLC的内部寄存器的内部寄存器( (软元件软元件) ),从工
22、业控制的角度来看,从工业控制的角度来看PLCPLC,可把其内部寄存器看,可把其内部寄存器看成是不同功能的继电器成是不同功能的继电器( (即软继电器即软继电器) ),由这些软继电器执行指,由这些软继电器执行指令,从而实现令,从而实现PLCPLC的各种控制功能。的各种控制功能。 51 . .输入继电器输入继电器(X0(X0X267)X267) 输入继电器的作用是将外部开关信号或传感器的信号输入输入继电器的作用是将外部开关信号或传感器的信号输入到到PLCPLC,供,供PLCPLC编制控制程序使用。输入继电器必须由外部编制控制程序使用。输入继电器必须由外部信号驱动,不能用程序驱动,所以在程序中不可能出
23、现其线信号驱动,不能用程序驱动,所以在程序中不可能出现其线圈。由于输入继电器圈。由于输入继电器(X)(X)为输入映像寄存器中的状态,所以其为输入映像寄存器中的状态,所以其触点的使用次数不限。触点的使用次数不限。52 . .输入继电器输入继电器(X0(X0X267)X267) FX2N FX2N系列系列PLCPLC的输入继电器以八进制进行编号,的输入继电器以八进制进行编号,FX2NFX2N输输入继电器的编号范围为入继电器的编号范围为X0X0X267(184X267(184点点) ),注意,它与输出继,注意,它与输出继电器的和不能超过电器的和不能超过256256点。点。 在使用三菱在使用三菱FXG
24、PFXGP编程软件输入梯形图程序或语句表程序编程软件输入梯形图程序或语句表程序时,输入输出继电器的编号是以三位数的形式出现的。时,输入输出继电器的编号是以三位数的形式出现的。 53 2 2输出继电器输出继电器(Y0(Y0Y267)Y267) 输出继电器的作用是将输出继电器的作用是将PLCPLC的执行结果向外输出,驱动的执行结果向外输出,驱动外部设备外部设备( (如接触器、电磁阀等如接触器、电磁阀等) )动作。输出继电器必须由动作。输出继电器必须由PLCPLC控制程序执行的结果来驱动。输入输出继电器有无控制程序执行的结果来驱动。输入输出继电器有无数个动合动断触点,在编程时可随意使用。数个动合动断
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PLC 基本 组成 工作 原理
限制150内