第十一章-可编程控制器及其应用优秀PPT.ppt
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1、下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录第第11 11章章 可编程限制器可编程限制器(PLC)(PLC)11.2 可编程限制器的程序编制可编程限制器的程序编制11.3 可编程限制器应用举例可编程限制器应用举例 11.1 可编程限制器的结构和工作原理可编程限制器的结构和工作原理下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录第第11 11章章 可编程限制器可编程限制器(PLC)(PLC)本章要求:本章要求:本章要求:本章要求:1.1.了解可编程限制器的结构和工作原理了解可编程限制器的结构和工作原理了解可编程限制器的结构和工作原理了解可编程限制器的结构和工作原理;2.2.了解可编程
2、限制器的几种基本编程方法了解可编程限制器的几种基本编程方法了解可编程限制器的几种基本编程方法了解可编程限制器的几种基本编程方法;3.3.熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令;4.4.学会运用梯形图编制简洁的程序。学会运用梯形图编制简洁的程序。学会运用梯形图编制简洁的程序。学会运用梯形图编制简洁的程序。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 可编程限制器可编程限制器(PLC)(PLC)是以中心处理器为核心,综合是以中心处理器为核心,综合了计算机和自动限制等先进技术发展起来的一种工业了计算机和自动限制等先进技术发展起来的一种工业限制器。特地用于工业
3、现场的自动限制装置。限制器。特地用于工业现场的自动限制装置。PLC PLC 具有牢靠性高、功能完善、组合敏捷、编程具有牢靠性高、功能完善、组合敏捷、编程简洁以及功耗低、体积小等优点。但它存储容量小,简洁以及功耗低、体积小等优点。但它存储容量小,价格高。价格高。本章只为初学者供应本章只为初学者供应 PLC PLC 基础学问基础学问,重点是简洁重点是简洁程序编制,重在应用。程序编制,重在应用。继电接触限制系统在生产中得到广泛应用。但由继电接触限制系统在生产中得到广泛应用。但由于它的机械触点多、接线困难、牢靠性低、功耗高、于它的机械触点多、接线困难、牢靠性低、功耗高、通用性差,因此已不能满足现代化生
4、产过程困难多变通用性差,因此已不能满足现代化生产过程困难多变的限制要求。的限制要求。第第11 11章章 可编程限制器可编程限制器(PLC)(PLC)下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 PLC的类型种类繁多,功能和指令系统也不尽的类型种类繁多,功能和指令系统也不尽相同虽然多种多样,但其结构和工作方式则大同小相同虽然多种多样,但其结构和工作方式则大同小异,异,一般由主机、输入一般由主机、输入/输出接口、电源、编程器、输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。11.1 可编程限制器的结构和工作方式可编程限制器的结构和
5、工作方式11.1.1 可编程限制器的结构及各部分的作用可编程限制器的结构及各部分的作用 PLC 可看作一个系统,外部的各种开关信号可看作一个系统,外部的各种开关信号或模拟信号均为输入量,它们经输入接口寄存到或模拟信号均为输入量,它们经输入接口寄存到 PLC 内部的数据存储器中,而后按用户程序要求进内部的数据存储器中,而后按用户程序要求进行逻辑运算和数据处理,最终以输出变量的形式送行逻辑运算和数据处理,最终以输出变量的形式送到输出接口,从而限制输出设备。到输出接口,从而限制输出设备。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 PLC 硬件系统结构图硬件系统结构图电电 源源I/O扩扩展展
6、单单元元输入设备输入设备输出设备输出设备输输出出接接口口外外部部设设备备接接口口输输入入接接口口I/O扩扩展展接接口口主机主机PLC编程器编程器打印机打印机磁带机磁带机计计算机算机扫描仪扫描仪CPU存存储储器器用户用户程序程序系统系统程序程序数数据据按钮按钮行程行程开关开关触点触点电磁阀电磁阀电磁电磁线圈线圈指示灯指示灯下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.主机主机 CPU是是PLC的核心的核心,主要用来运行用户程序,主要用来运行用户程序,监控输入监控输入/输出接口状态。输出接口状态。主机部分包括中心处理器(主机部分包括中心处理器(CPU)、系统程序)、系统程序存储器和用户程
7、序及数据存储器存储器和用户程序及数据存储器PLC 内部存储器内部存储器系统程序存储器系统程序存储器用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器 系统程序存储器:系统程序存储器:主要存放系统管理和监控程序主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定,用户不能更改。固定,用户不能更改。用户程序及数据存储器:用户程序及数据存储器:主要存放用户编制的应主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。用程序及各种暂存数据、中间结果。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.输入输入/输出输出(I/O)接口接口 输
8、入接口用于接收输入设备输入接口用于接收输入设备(如:按钮、行程开如:按钮、行程开关、传感器等)的限制信号。关、传感器等)的限制信号。输出接口输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备电路去驱动输出设备(如如:接触器、电磁阀、指示灯接触器、电磁阀、指示灯等等)。3.电源电源 PLC电源电源指为指为CPU、存储器、存储器、I/O接口等内部电接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源子电路工作所配置的直流开关稳压电源 I/O接口是接口是 PLC 与输入与输入/输出设备联接的部件。输出设备联接的部件。I/O接口一般接受光电耦合电路接口一般接受光电耦合
9、电路,以削减电磁干扰。以削减电磁干扰。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录4.编程器编程器 编程器是编程器是 PLC PLC 重要的外部设备,用于手持编程。重要的外部设备,用于手持编程。利用编程器可输入、检查、修改、调试用户程序或在线监视利用编程器可输入、检查、修改、调试用户程序或在线监视PLCPLC工作状况。除手持编程器外,目前,运用较多的是利用通工作状况。除手持编程器外,目前,运用较多的是利用通信电缆将信电缆将PLCPLC和计算机联接,并利用专用的工具软件进行编程和计算机联接,并利用专用的工具软件进行编程或监控。或监控。6.外部设备接口外部设备接口 I/O扩展接口扩展接口用
10、于将扩充外部输入用于将扩充外部输入/输出端子数输出端子数扩展单元与基本单元扩展单元与基本单元(即主机即主机)联接在一起。联接在一起。5.输入输出扩展接口输入输出扩展接口 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。部设备与主机相连。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录11.1.2 可编程限制器的工作方式可编程限制器的工作方式 PLC 接受接受“依次扫描、不断循环依次扫描、不断循环”的方式进行工的方式进行工作。其工作过程分为输入采样、程序执行和输出刷新作。其工作过程分为输入采样、程序执行和输出刷新 三个阶段,并进行周期循环
11、。三个阶段,并进行周期循环。输输入入端端子子输输入入锁锁存存器器输输入入状状态态寄寄存存器器输输出出锁锁存存器器输输出出状状态态寄寄存存器器输输出出端端子子程程序序执执行行读读读读写写输入采样输入采样程序执行程序执行输出刷新输出刷新一个扫描周期一个扫描周期一条指令所需时间一般不超过一条指令所需时间一般不超过 100 ms。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.1.输入采样阶段输入采样阶段输入采样阶段输入采样阶段 PLC在输入采样阶段,以扫描方式依次读入在输入采样阶段,以扫描方式依次读入全部输入端的通全部输入端的通/断状态或输入数据,并将此状态断状态或输入数据,并将此状态存入输
12、入状态寄存器,即输入刷新。接着转入程存入输入状态寄存器,即输入刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间,即使输入状态发序执行阶段。在程序执行期间,即使输入状态发生变更,输入状态寄存器的内容也不会变更,只生变更,输入状态寄存器的内容也不会变更,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段 PLC在执行阶段,按先左后右,先上后下的步序,在执行阶段,按先左后右,先上后下的步序,执行程序指令。其过程如下:从输入状态寄存器和其执行程序指令。其过程如下
13、:从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状态,并断状态,并依据用户程序进行逻辑运算,运算结果再存入有关的依据用户程序进行逻辑运算,运算结果再存入有关的状态寄存器中。状态寄存器中。3.3.输出刷新阶段输出刷新阶段输出刷新阶段输出刷新阶段 在全部指令执行完毕后,将各物理继电器对应的在全部指令执行完毕后,将各物理继电器对应的输出状态寄存器的通输出状态寄存器的通/断状态,在输出刷新阶段转存断状态,在输出刷新阶段转存到输出寄存器,去限制各物理继电器的通到输出寄存器,去限制各物理继电器的通/断,这才断,这才是是PLC的实际输出。的实际输出。下一页下一页
14、返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 由由PLC的工作过程可见,的工作过程可见,在在PLC的程序执行阶的程序执行阶段,即使输入发生了变更,输入状态寄存器的内容段,即使输入发生了变更,输入状态寄存器的内容也不会马上变更,要等到下一个周期输入处理阶段也不会马上变更,要等到下一个周期输入处理阶段才能变更。暂存在输出状态寄存器中的输出信号,才能变更。暂存在输出状态寄存器中的输出信号,等到一个循环周期结束,等到一个循环周期结束,CPU集中将这些输出信号集中将这些输出信号全部输出给输出锁存器,这才成为实际的全部输出给输出锁存器,这才成为实际的CPU输出。输出。因此全部输入、输出状态的变更就须要一个扫描
15、周因此全部输入、输出状态的变更就须要一个扫描周期,换言之,输入、输出的状态保持一个扫描周期。期,换言之,输入、输出的状态保持一个扫描周期。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录11.1.3 可编程限制器的主要技术性能可编程限制器的主要技术性能1.I/O1.I/O点数点数点数点数 指指PLC外部输入和输出端子数外部输入和输出端子数。通常小型机有几通常小型机有几十点,中型机有几百个点,而大型机超过千点。十点,中型机有几百个点,而大型机超过千点。2.2.用户程序存储容量用户程序存储容量用户程序存储容量用户程序存储容量 用来衡量用来衡量PLC所能存储用户程序的多少。所能存储用户程序的多少
16、。在在 PLC 中,程序指令按中,程序指令按“步步”存存储储储储,一一“步步”占用一占用一个地址单元个地址单元,一条指令有的往往不止一一条指令有的往往不止一“步步”。一个。一个地地址单元一般占两个字节。址单元一般占两个字节。3.3.扫描速度扫描速度扫描速度扫描速度 指扫描指扫描1000步用户程序所需的时间步用户程序所需的时间,以,以ms/千步千步为单位。为单位。有时也用扫描一步指令的时间计有时也用扫描一步指令的时间计,如如 s/s/步。步。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录4.指令系统条数指令系统条数 PLC 具有具有基本指令和高级指令,指令的种类和数基本指令和高级指令,指令
17、的种类和数量越多,其软件功能越强。量越多,其软件功能越强。5.编程元件的种类和数量编程元件的种类和数量 编程元件是指输入继电器、输出继电器、协助继编程元件是指输入继电器、输出继电器、协助继电器、定时器、计数器、通用电器、定时器、计数器、通用“字字”寄存器、数据寄寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等,其种类和数量的多少是衡存器及特殊功能继电器等,其种类和数量的多少是衡量量 PLC PLC 硬件功能强弱的一个指标。硬件功能强弱的一个指标。PLC 内部内部“继电器继电器”是存储是存储 器的存储单元。器的存储单元。当写入该单元逻辑状态为当写入该单元逻辑状态为“1”时,则表示相应继电时,则表示相应继电器
18、的线圈接通,其动合触点闭合,动断触点断开。所器的线圈接通,其动合触点闭合,动断触点断开。所以以 PLC 内部这些继电器称为内部这些继电器称为“软软”继电器。继电器。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录FP1-C24FP1-C24可编程限制器编程元件的编号范围与功能说明可编程限制器编程元件的编号范围与功能说明可编程限制器编程元件的编号范围与功能说明可编程限制器编程元件的编号范围与功能说明元件名称元件名称代表字母代表字母编号范围编号范围功能说明功能说明输入继电器输入继电器输出继电器输出继电器辅助继电器辅助继电器 通用通用“字字”寄存器寄存器计数器计数器定时器定时器XYRTCWRX0
19、 XF 共共16点点 接收外部输入的信号接收外部输入的信号输出程序执行结果输出程序执行结果给外部输出设备给外部输出设备在程序内部使用,在程序内部使用,不能提供外部输出不能提供外部输出延时定时继电器,其延时定时继电器,其触点在程序内部使用触点在程序内部使用减法计数继电器,其减法计数继电器,其触点在程序内部使用触点在程序内部使用每个每个WR由相应的由相应的16个辅助个辅助继电器继电器R 构成构成Y0 Y7 共共 8 点点R0 R62F 共共 1008 点点T0 T99 共共 100 点点 C100 C143 共共 44 点点WR0 WR62 共共63个个下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目
20、录章目录11.1.4 可编程限制器的主要功能和特点可编程限制器的主要功能和特点1.1.主要功能主要功能主要功能主要功能(1)开关逻辑限制开关逻辑限制用用PLC取代传统的继电接触器进行逻辑限制。取代传统的继电接触器进行逻辑限制。(3)步进限制步进限制(4)数据处理数据处理(2)定时定时/计数限制计数限制 用用PLC的定时的定时/计数指令来实现定时和计数限制。计数指令来实现定时和计数限制。用步进指令实现一道工序完成后,再进行下一道用步进指令实现一道工序完成后,再进行下一道工序操作的限制。工序操作的限制。能进行数据传输、比较、移位数制转换、算术运能进行数据传输、比较、移位数制转换、算术运算和逻辑运算
21、等操作。算和逻辑运算等操作。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(5)过程限制过程限制(6)运动限制运动限制(7)通信联网通信联网(8)监控监控(9)数字量与模拟量的转换数字量与模拟量的转换 可实现对温度、压力、速度、流量等非电量参数可实现对温度、压力、速度、流量等非电量参数进行自动调整进行自动调整 通过高速计数模块和位置限制模块进行单轴和多通过高速计数模块和位置限制模块进行单轴和多种限制。如用于数控机床、机器人等限制。种限制。如用于数控机床、机器人等限制。通过通过PLC之间的联网及与计算机的联接,实现远之间的联网及与计算机的联接,实现远程限制或数据交换。程限制或数据交换。能监
22、视系统各部分的运行状况能监视系统各部分的运行状况,并能在线修改限制并能在线修改限制程序和设定值。程序和设定值。能进行能进行A/D和和D/A转换,以适应对模拟量的限制。转换,以适应对模拟量的限制。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.PLC2.PLC的主要特点的主要特点的主要特点的主要特点 (1)牢靠性高,抗干扰实力强。由于接受大规模集成牢靠性高,抗干扰实力强。由于接受大规模集成电路和微处理器,使系统器件数大大削减,并且在硬电路和微处理器,使系统器件数大大削减,并且在硬件的设计和制造的过程中实行了一系列隔离和抗干扰件的设计和制造的过程中实行了一系列隔离和抗干扰措施,使它能适应恶
23、劣的工作环境,具有很高的牢靠措施,使它能适应恶劣的工作环境,具有很高的牢靠性。性。(2)(2)编程简洁,运用便利。编程简洁,运用便利。编程简洁,运用便利。编程简洁,运用便利。(3)(3)通用性好,具有在线修改实力。通用性好,具有在线修改实力。通用性好,具有在线修改实力。通用性好,具有在线修改实力。PLCPLC硬件接受硬件接受硬件接受硬件接受模块化结构,可以敏捷地组态以适应不同的限制对象,模块化结构,可以敏捷地组态以适应不同的限制对象,模块化结构,可以敏捷地组态以适应不同的限制对象,模块化结构,可以敏捷地组态以适应不同的限制对象,限制规模和限制功能的要求。且可通过修改软件,来限制规模和限制功能的
24、要求。且可通过修改软件,来限制规模和限制功能的要求。且可通过修改软件,来限制规模和限制功能的要求。且可通过修改软件,来实现在线修改的实力,因此其功能易于扩展,具有广实现在线修改的实力,因此其功能易于扩展,具有广实现在线修改的实力,因此其功能易于扩展,具有广实现在线修改的实力,因此其功能易于扩展,具有广泛的工业通用性。泛的工业通用性。泛的工业通用性。泛的工业通用性。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 (4)(4)缩短设计、施工、投产的周期,维护容量。目缩短设计、施工、投产的周期,维护容量。目缩短设计、施工、投产的周期,维护容量。目缩短设计、施工、投产的周期,维护容量。目前前前前
25、PLCPLC产品朝着系列化、标准化方向发展,只需依产品朝着系列化、标准化方向发展,只需依产品朝着系列化、标准化方向发展,只需依产品朝着系列化、标准化方向发展,只需依据限制系统的要求,选用相应的模块进行组合设计,据限制系统的要求,选用相应的模块进行组合设计,据限制系统的要求,选用相应的模块进行组合设计,据限制系统的要求,选用相应的模块进行组合设计,同时用软件编程代替了继电限制的硬连线,大大减同时用软件编程代替了继电限制的硬连线,大大减同时用软件编程代替了继电限制的硬连线,大大减同时用软件编程代替了继电限制的硬连线,大大减轻了接线工作,同时轻了接线工作,同时轻了接线工作,同时轻了接线工作,同时PL
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