plc原理及应用(夏).ppt
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1、PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8小型控制柜小型控制柜更省空间更省空间I/O增加更方便增加更方便初识初识PLC电控柜中的工业控制器电控柜中的工业控制器PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 利用内装板和专用利用内装板和专用I/OI/O单元来构筑控制系统,是模拟单元来构筑控制系统,是模拟量控制和脉冲控制应用的理想选择。并且可以从量控制和脉冲控制应用的理想选择。并且可以从PTPT来改来改变参数和数据设定值。变参数和数据设定值。初识初识PLC控制单控制单台设备台设备PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8在同一网络中将几台在同一网络中将几
2、台PLCPLC和个人电脑相连和个人电脑相连接,可在电脑与接,可在电脑与PLCPLC之间传输生产数据。之间传输生产数据。初识初识PLC生产线生产线控制控制PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 面条切割机主传动为3.7KW电机,变频器调速控制;切刀为伺服电机驱动,由伺服放大器控制;文本显示器用于设置切面长度和监控设备状态;传动轴承旋转编码器;核心控制机构为PLC。 控制参数控制参数 长度、主电机长度、主电机转速、切刀动作、转速、切刀动作、切割刀数。切割刀数。面条定长面条定长切割设备切割设备 初识初识PLCPLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8PLC应用领域
3、应用领域1. 开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制 PLC功能功能 PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8PLC应用领域应用领域2. 模拟量控制模拟量控制 在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套
4、的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。 PLC功能功能PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8PLC应用领域应用领域3.运动控制运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 PLC功能功能PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8PLC应用领域应用领域4.过程控制过程控制 过程控制是指对温
5、度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 PLC功能功能PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8PLC应用领域应用领域5.数据处理与通信联网数据处理与通信联网 现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。 PL
6、C通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。PLC功能功能PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 工控机和PLC之间组成小型工业以态网络,使用交换机连接PC机和PLC,既可编制程序,还可通讯监控。PLC应用领域应用领域5.数据处理与通信联网数据处理与通信联网PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 3、不同厂家的PLC有相同的工作原理,类似的功能和指标,有一定的互换性,质量有保证,编程软件正
7、朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海,各显神通,功能千差万别,质量参差不齐,学习、使用和维护都很困难。 1、 PLC是建立在单片机之上的产品,单片机是一种集成电路,两者不具有可比性。 2、 单片机可以构成各种各样的应用系统,从微型、小型到中型、大型都可,PLC是单片机应用系统的一个特例。PLCPLC与单片机的区别与单片机的区别各有所长!各有所长!PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 1、可靠性高、抗干扰能力强; 2、易学易用; 3、系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造。PLC系统适合小批量、控制逻辑或工艺需要经常改动的系统
8、。PLC控制系统的优势控制系统的优势纺纱机纺纱机成型机成型机汽车焊接生产线汽车焊接生产线PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8课程学习须知课程学习须知 email: email: 作业:课代表收齐,两周交一次。作业:课代表收齐,两周交一次。 3.3.课程考核课程考核: : 试卷试卷(80)(80)平时平时(10)(10)实验实验(10)(10)PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8课程进程纵览课程进程纵览 课堂总学时:课堂总学时:2424(1212次课,教次课,教6204,62026204,6202) 实验总学时:实验总学时:6 6(3 3次试验,电子系
9、次试验,电子系PLCPLC实验室)实验室) 教材及授课内容:教材及授课内容:1 1、2 2、3 3、4 4、6 6章章 PLCPLC实验技术实验技术 (第(第1010章)章)PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8第一章 可编程序控制器概述 PLCPLC的产生与发展的产生与发展2.PLC2.PLC的特点的特点3.PLC3.PLC的基本组成的基本组成5.PLC5.PLC的工作方式的工作方式4.PLC4.PLC的编程语言的编程语言6.PLC6.PLC的主要性能指标的主要性能指标7.7.国内外主要国内外主要PLCPLC产品概况产品概况 PLCPLC的产生与发展的产生与发展PLCPL
10、C原理及应用原理及应用 20112011,8 8KM2SB1SB3FRQFRFUM3 SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM11.1 PLC1.1 PLC的产生与发展的产生与发展PLCPLC的产生与发展的产生与发展PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 1. 1. 二十世纪六十年代末期,美国汽车制造工业竞争二十世纪六十年代末期,美国汽车制造工业竞争十分激烈,为了适应市场十分激烈,为了适应市场从少品种大批量生产向多品种小从少品种大批量生产向多品种小批量生产的转变批量生产的转变,为了尽可能减少转变过程中控制系统的,为了尽可能减少转变过程中控制系统的设计制造时间,减少经济
11、成本,设计制造时间,减少经济成本,19681968年美国通用汽车公司年美国通用汽车公司GMGM(GenerlMotorsGenerlMotors)公开招标,要求用新的控制装置取)公开招标,要求用新的控制装置取代生产线上的继电接触器控制系统。代生产线上的继电接触器控制系统。 2. 2. 19691969年美国数字设备公司年美国数字设备公司DECDEC(DIGTALDIGTAL)根据)根据上述要求,首先研制出了世界上第一台可编程控制器上述要求,首先研制出了世界上第一台可编程控制器PDP-14PDP-14,用于通用汽车公司的生产线,取得了满意的,用于通用汽车公司的生产线,取得了满意的效果。效果。 P
12、LCPLC的产生与发展的产生与发展PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8QFRFUM3 KM1KM2+24V 0V COM 00 01 02 03 04 PLC 100-240VAC RY.OUT L N COM0 00 01 02 03SB1 SB2SB3KM1 KM2KM1KM2PLCPLC电动机正反转控制线路电动机正反转控制线路PLCPLC的产生与发展的产生与发展PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8PLC控制系统控制系统输入设备输入设备(按钮、开关等)(按钮、开关等)继电器控制线路继电器控制线路(由继电器和导线组成)(由继电器和导线组成)输出设备
13、输出设备(接触器、电磁阀等)(接触器、电磁阀等)被控生产机械或生产过程被控生产机械或生产过程输入设备输入设备(按钮、开关等)(按钮、开关等)继电器控制线路继电器控制线路(由继电器和导线组成)(由继电器和导线组成)输出设备输出设备(接触器、电磁阀等)(接触器、电磁阀等)被控生产机械或生产过程被控生产机械或生产过程PLC控制程序控制程序(软件编程实现)(软件编程实现)PLCPLC的产生与发展的产生与发展PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 从从PLC产生到现在,已发展到第四代产品。产生到现在,已发展到第四代产品。 第四代第四代PLC(1983年现在):不仅全面使用年现在):不
14、仅全面使用16位、位、32位高性能微处理器,高性能位片式微处理器,位高性能微处理器,高性能位片式微处理器,RISC(reduced instruction set computer)精简指令系统精简指令系统CPU等高级等高级CPU,而,而且在一台且在一台PLC中配置多个微处理器,进行多通道处理,同时中配置多个微处理器,进行多通道处理,同时生产了大量内含微处理器的智能模块,使得第四代生产了大量内含微处理器的智能模块,使得第四代PLC产品产品成为具有成为具有逻辑控制功能逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能据处理功能、联网通信功能的真正名
15、符其实的多功能控制器。的真正名符其实的多功能控制器。PLCPLC的产生与发展的产生与发展PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 正是由于正是由于PLC具有多种功能,并集具有多种功能,并集三电(电控装置、电仪装置、电气传动三电(电控装置、电仪装置、电气传动控制装置)于一体,使得控制装置)于一体,使得PLC在工厂中在工厂中备受欢迎,用量高居首位,成为现代工备受欢迎,用量高居首位,成为现代工业自动化的三大支柱(业自动化的三大支柱(PLC、机器人、机器人、CAD/CAM)之一。)之一。PLCPLC的产生与发展的产生与发展PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 由
16、于由于PLC的发展,使其功能已经远远超出了逻辑控制的的发展,使其功能已经远远超出了逻辑控制的范围,因而用范围,因而用“PLC”已不能描述其多功能的特点。已不能描述其多功能的特点。1980年,年,美国电气制造商协会美国电气制造商协会(NEMA)给它起了一个新的名称,叫给它起了一个新的名称,叫programmable controller”,简称,简称PC。由于。由于PC这一缩写在我这一缩写在我国早已成为个人计算机国早已成为个人计算机(personal computer)的代名词,为避免的代名词,为避免造成名词术语混乱,因此在我国仍沿用造成名词术语混乱,因此在我国仍沿用PLC表示可编程控制表示可编
17、程控制器。器。PLCPLC的产生与发展的产生与发展P:Programmable 可编程可编程L:Logic 逻辑逻辑C:Controller 控制器控制器PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8第一章 可编程序控制器概述 PLCPLC的产生与发展的产生与发展2.PLC2.PLC的特点的特点3.PLC3.PLC的基本组成的基本组成5.PLC5.PLC的工作方式的工作方式4.PLC4.PLC的编程语言的编程语言6.PLC6.PLC的主要性能指标的主要性能指标7.7.国内外主要国内外主要PLCPLC产品概况产品概况2.PLC2.PLC的特点的特点课后自行课后自行阅读课文阅读课文PL
18、CPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8第一章 可编程序控制器概述 PLCPLC的产生与发展的产生与发展2.PLC2.PLC的特点的特点3.PLC3.PLC的基本组成的基本组成5.PLC5.PLC的工作方式的工作方式4.PLC4.PLC的编程语言的编程语言6.PLC6.PLC的主要性能指标的主要性能指标7.7.国内外主要国内外主要PLCPLC产品概况产品概况3.PLC3.PLC的基本组成的基本组成PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 81.3 PLC1.3 PLC的基本组成的基本组成PLCPLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示意图微处理器(微处理器
19、(CPUCPU)运算器运算器控制器控制器输输出出部部件件输输入入部部件件系系统统存存储储器器用用户户存存储储器器I/OI/O扩扩展展接接口口通通讯讯及及编编程程接接口口外部设备外部设备编程设备编程设备计算机计算机打印机等打印机等现场用户输出设备现场用户输出设备电磁阀电磁阀中间继电器中间继电器执行器执行器传感器传感器按钮、开关按钮、开关现场信号现场信号现场用户输入设备现场用户输入设备扩展设备扩展设备扩展单元扩展单元通讯模块通讯模块功能模块功能模块电源变换器电源变换器110V/220V市电PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8直直流流输输入入交交流流输输入入光电耦合器光电耦合器
20、二极管有电二极管有电流时发光,流时发光,致使光电三致使光电三极管导通极管导通输入电路类型:输入电路类型:共点式共点式分组式分组式隔离式隔离式输入电路输入电路PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8隔离式隔离式 输出各自独立,无公共点。各输出端子各自形输出各自独立,无公共点。各输出端子各自形成独立回路。成独立回路。汇点式汇点式 全部输入点(输出点)共用一个公共点。或者全部输入点(输出点)共用一个公共点。或者将输入点(输出点)分成几组,组内各点共用一个将输入点(输出点)分成几组,组内各点共用一个公共点。各组的公共点之间相互隔离。组内的各点公共点。各组的公共点之间相互隔离。组内的各
21、点必须使用同一电压类型和同一电压等级,各组可使必须使用同一电压类型和同一电压等级,各组可使用不同电压类型和等级的负载。用不同电压类型和等级的负载。输入电路输入电路PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8双向晶闸管双向晶闸管可根据负载可根据负载的需要选用的需要选用直流或交流直流或交流感性负感性负载续流载续流输出电路输出电路输出晶体管输出晶体管PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8输出晶体管输出晶体管可根据负载可根据负载的需要选用的需要选用直流或交流直流或交流晶体管为无触点开关,输出单元使用寿命长,响应速度快。输出电路输出电路输出继电器输出继电器PLCPLC原
22、理及应用原理及应用 20112011,8 8根据输出负载的特点选型:根据输出负载的特点选型: 不同负载对不同负载对PLCPLC的输出方式有相应的要求。的输出方式有相应的要求。例如,频繁通断的感性负载,应选择晶体管或晶闸例如,频繁通断的感性负载,应选择晶体管或晶闸管输出型的,而不应选用继电器输出型的。管输出型的,而不应选用继电器输出型的。 但继电器输出型的但继电器输出型的 PLCPLC有许多优点,如导通压有许多优点,如导通压降小,有隔离作用,价格相对较便宜,承受瞬时过降小,有隔离作用,价格相对较便宜,承受瞬时过电压和过电流的能力较强,其负载电压灵活(可交电压和过电流的能力较强,其负载电压灵活(可
23、交流、可直流)且电压等级范围大等。所以动作不频流、可直流)且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC PLC 。 输出形式的选择输出形式的选择PLCPLC基本组成回顾基本组成回顾PLCPLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示意图微处理器(微处理器(CPUCPU)运算器运算器控制器控制器输输出出部部件件输输入入部部件件系系统统存存储储器器用用户户存存储储器器I/OI/O扩扩展展接接口口通通讯讯及及编编程程接接口口外部设备外部设备编程设备编程设备计算机计算机打印机等打印机等现场用户输出设备现场用户输出设备电磁阀电磁
24、阀中间继电器中间继电器执行器执行器传感器传感器按钮、开关按钮、开关现场信号现场信号现场用户输入设备现场用户输入设备扩展设备扩展设备扩展单元扩展单元通讯模块通讯模块功能模块功能模块电源变换器电源变换器110V/220V市电PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8 编程接口编程接口 通讯接口通讯接口 I/O 扩展口扩展口PLCPLC接口接口 编程接口编程接口PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8液晶显示窗液晶显示窗工作方工作方式开关式开关指令键指令键数字键数字键编辑键编辑键通信通信电缆电缆语句表语句表 1. 1.手持编程器输入手持编程器输入PLCPLC原理及应
25、用原理及应用 20112011,8 8 2. 2.计算机输入计算机输入PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8I/OI/O扩展口扩展口整体式整体式PLCPLC结构形式结构形式PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8组合式组合式通过系统总线与通过系统总线与CPU相连相连PLCPLC结构形式结构形式PLCPLC原理及应用原理及应用 20112011,8 8第一章 可编程序控制器概述 PLCPLC的产生与发展的产生与发展2.PLC2.PLC的特点的特点3.PLC3.PLC的基本组成的基本组成5.PLC5.PLC的工作方式的工作方式4.PLC4.PLC的编程语言的编
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