第一章-可编程控制器基础知识.优秀PPT.ppt
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1、PLC原理与应用原理与应用 主讲老师:侯益坤 houykmcu126 11/4/20221本课程基本状况专业课 先修课程:电子电路基础,计算机应用基础 后续课程:教材PLC原理与应用李树雄编 北京航空航天高校出版社 2006年10月第一版11/4/20222课程主要内容和学习方法课程主要内容和学习方法可编程限制器的基础学问:可编程限制器的基础学问:类比;识记类比;识记FP1FP1的指令系统:要求基本的指令系统:要求基本指令熟悉指令熟悉FP1FP1可编程限制器、编程工可编程限制器、编程工具简介:应用具简介:应用PLCPLC程序设计及应用:方法程序设计及应用:方法 11/4/20223 书目 第一
2、章 可编程限制器础学问其次章 FP1可编程限制器的规格、性能及系统构成第三章 FP1的指令系统第四章 FP1的特殊功能及高级模块第五章 PLC程序设计及应用举例第六章 编程工具11/4/20224第一章第一章 可编程限制器基础学问可编程限制器基础学问1.1 1.1 可编程序限制器可编程序限制器(PLC)(PLC)的历史与发展的历史与发展 1.2 PLC1.2 PLC的特点及应用领域的特点及应用领域1.3 PLC1.3 PLC的一般构成和基本工作原理的一般构成和基本工作原理1.4 PLC1.4 PLC的编程语言的编程语言1.5 PLC1.5 PLC的性能指标与分类的性能指标与分类11/4/202
3、25第一章 可编程限制器基础学问1.1 1.1 可编程限制器的历史和发展可编程限制器的历史和发展 1.1.1 1.1.1 可编程限制器的产生与历史可编程限制器的产生与历史继电器限制系统的特点 缺点:体积大、牢靠性低、查找故障困难、接线困难、对生产工艺变更性的适应性差。优点:简洁易懂、操作便利、价格便宜。11/4/2022620世纪60年头,由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展,人们曾试图用小型计算机来实现工业限制,代替传统的继电接触器限制。1968年美国General Motors公司,为了适应生产工艺不断更新的须要,要求制造商为其装配线供应一种新型的通用程序限制器,并提出10项招
4、标指标。这就是著名的GM 10条。11/4/202271.1.编程简洁,可在现场修改程序;编程简洁,可在现场修改程序;2.2.牢靠性高于继电器限制柜;牢靠性高于继电器限制柜;3.3.体积小于继电器限制柜;体积小于继电器限制柜;4.4.维护便利,最好是插件式;维护便利,最好是插件式;5.5.可将数据干脆送入管理计算机;可将数据干脆送入管理计算机;6.6.在成本上可与继电器限制柜竞争;在成本上可与继电器限制柜竞争;7.7.输入可以是沟通输入可以是沟通115V115V;8.8.输出为沟通输出为沟通115V115V、2A2A以上,能干脆驱动电磁阀等;以上,能干脆驱动电磁阀等;9.9.在扩展时,原系统只
5、需很小变更;在扩展时,原系统只需很小变更;10.10.用户程序存贮器容量至少能扩展到用户程序存贮器容量至少能扩展到4K4K。GM10条是可编程序限制器出现的干脆缘由:11/4/20228可编程限制器的发展大体可分为以下几个阶段:可编程限制器的发展大体可分为以下几个阶段:第第1 1阶段:阶段:可编程限制器刚问世时,功能特别简洁,只有逻辑可编程限制器刚问世时,功能特别简洁,只有逻辑运算,定时,计数等功能。运算,定时,计数等功能。第第2 2阶段:阶段:集成电路技术的发展及微处理器的产生,使集成电路技术的发展及微处理器的产生,使PLCPLC技技术得到了较大的发展。术得到了较大的发展。第第3 3阶段:阶
6、段:单片计算机的出现,半导体存储器进入工业化生产单片计算机的出现,半导体存储器进入工业化生产以及大规模集成电路的运用,推动了以及大规模集成电路的运用,推动了PLCPLC的进一步发的进一步发展,使其演化成专用的工业计算机。展,使其演化成专用的工业计算机。11/4/20229可编程限制器的发展大体可分为以下几个阶段:可编程限制器的发展大体可分为以下几个阶段:第第4 4阶段:阶段:计算机技术的飞速发展及超大规模集成电路、门阵计算机技术的飞速发展及超大规模集成电路、门阵列电路的运用、促使列电路的运用、促使PLCPLC完全计算机化。完全计算机化。第第5 5阶段:阶段:RISC(RISC(精简指令集计算机
7、精简指令集计算机)芯片在计算机行业大量运芯片在计算机行业大量运用,表面贴装技术和工艺已成熟,这些使用,表面贴装技术和工艺已成熟,这些使PLCPLC整机的整机的体积大大缩小,体积大大缩小,PLCPLC起先大量运用起先大量运用1616位和位和3232位的微处位的微处理器芯片,有的理器芯片,有的PLCPLC已运用已运用RISCRISC芯片。芯片。11/4/202210 1.1.2 1.1.2 可编程限制器的发展及定义可编程限制器的发展及定义 1969 1969年,美国数据设备公司年,美国数据设备公司(DEC)(DEC)研制出世界上第一台可编程限制器,并成功地应研制出世界上第一台可编程限制器,并成功地
8、应用在用在GMGM公司的生产线上。这一时期它主要用于依次限制,只能进行逻辑运算,故称为可编公司的生产线上。这一时期它主要用于依次限制,只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑限制器,简称程逻辑限制器,简称PLC(Programmable Logic Controller)PLC(Programmable Logic Controller)。70 70年头后期,随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展,使年头后期,随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展,使PLCPLC从开关量的逻辑限从开关量的逻辑限制扩展到数字限制及生产过程限制领域,真正成为一种电子计算机工业限制装置,故称为制扩展到数字限制及生产过程限制领
9、域,真正成为一种电子计算机工业限制装置,故称为可编程限制器,简称可编程限制器,简称PC(Programmable Controller)PC(Programmable Controller)。但由于。但由于PCPC简洁和个人计算机简洁和个人计算机 (Personal Computer)(Personal Computer)相混淆,故人们仍习惯地用相混淆,故人们仍习惯地用PLCPLC作为可编程限制器的缩写。作为可编程限制器的缩写。11/4/202211 1985年1月国际电工委员会的定义:“可编程序限制器是一种数字运算的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它接受可编程序的存储器,用来在内部存储执
10、行逻辑运算、依次限制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,限制各种类型的机械或生产过程。可编程序限制器及其有关设备,都应按易于与工业限制系统联成一个整体,易于扩充的原则设计”。11/4/202212 1.1.3 PLC 1.1.3 PLC的发展趋势的发展趋势1.1.便利敏捷和小型化便利敏捷和小型化2.2.高功能和大型化高功能和大型化3.3.产品规范化、标准化产品规范化、标准化11/4/202213 1.2 PLC的特点及应用领域1.2.1 PLC的主要特点牢靠性高、抗干扰实力强。主要有以下几个方面:隔离(接受光电耦合器)滤波 对PLC的内部电源实行了屏蔽、稳压、
11、爱护等措施。设置了连锁、环境检测与诊断、Watchdog等电路。利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测。对用户程序及动态工作数据进行电池备份。接受密封、防尘、抗振的外壳封装结构。以集成电路为基本元件,内部处理过程不依靠于机械触点。接受循环扫描的工作方式,也提高了抗干扰实力。11/4/2022142.编程简洁、运用便利、柔性好编程简洁、运用便利、柔性好易学易懂的梯形图语言易学易懂的梯形图语言类似计算机汇编语言的助记符语言类似计算机汇编语言的助记符语言3.通用性好通用性好互换性好,扩展功能强互换性好,扩展功能强4.功能强大,可实现三电一体化功能强大,可实现三电一体化 将电控将电
12、控(逻辑限制逻辑限制)、电仪、电仪(过程限制过程限制)和电结和电结(运动限制运动限制)集于一体,可以便集于一体,可以便利、敏捷地组合成各种不同规模和要利、敏捷地组合成各种不同规模和要求的限制系统。求的限制系统。5.体积小、重量轻、功耗低体积小、重量轻、功耗低11/4/2022156.设计施工周期短设计施工周期短 由于由于PLC用软件取代继电接触器限用软件取代继电接触器限制系统中的大量中间继电器、时间继制系统中的大量中间继电器、时间继电器、计数器等低压电器,使完全的电器、计数器等低压电器,使完全的设计、安装、接线工作量大大削减。设计、安装、接线工作量大大削减。程序设计和硬件施工可以同时进行,程序
13、设计和硬件施工可以同时进行,因而大大缩短了施工周期。因而大大缩短了施工周期。11/4/2022161.2.2 PLC1.2.2 PLC的应用领域的应用领域开关量的逻辑限制:可取代传统继电器系统和依次开关量的逻辑限制:可取代传统继电器系统和依次限制器。如各种机床、自动电梯、装配生产线、电限制器。如各种机床、自动电梯、装配生产线、电镀流水线、运输和检测等的限制。而且输入、输出镀流水线、运输和检测等的限制。而且输入、输出的点数不受限制。的点数不受限制。机械运动限制:可用于精密金属切削机床、机械手、机械运动限制:可用于精密金属切削机床、机械手、机器人等设备的限制。机器人等设备的限制。过程限制(模拟量限
14、制):通过配用过程限制(模拟量限制):通过配用A AD D、D DA A转转换模块及智能换模块及智能PIDPID模块实现对生产过程中的温度、压模块实现对生产过程中的温度、压力、流量、速度等连续变更的模拟量进行闭环调整力、流量、速度等连续变更的模拟量进行闭环调整限制。限制。数据处理:很强的数学运算、数据传送等。数据处理:很强的数学运算、数据传送等。多级限制多级限制 :利用:利用PLCPLC的网络通信功能模块及远程的网络通信功能模块及远程I IO O限制模块实现多台限制模块实现多台PLCPLC之间、之间、PLCPLC与上位计算机的链与上位计算机的链接,以完成较大规模的困难限制。接,以完成较大规模的
15、困难限制。11/4/2022171.1.PLC PLC的一般构成和基本工作原理的一般构成和基本工作原理1.3.1 PLC1.3.1 PLC的系统结构的系统结构电磁电磁阀阀电磁电磁线圈线圈指示灯指示灯电电 源源I/O扩扩展展接接口口I/O扩扩展展单单元元CPU存存 储储 器器用户用户程序程序系统系统程序程序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编程器编程器数数据据打印机打印机磁带机磁带机计计算机算机扫描仪扫描仪主机主机主机主机PLCPLC按钮按钮行程行程开关开关触点触点外部设备外部设备11/4/202218 PLC各部分的作用 CPU诊断PLC电
16、源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。采集现场的状态或数据,并送入PLC的寄存器中存储起来。(读入数据指令)按存放指令的依次,逐条读取指令,完成各种运算和操作。(指令翻译)执行指令规定的操作,并将处理结果送至输出端。(指令执行)响应各种外部设备的工作恳求。(中断输入)11/4/202219 PLC PLC各部分的作用各部分的作用存储器存储器 系统程序存储器:用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。系统程序存储器:用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLCPLC出厂前已将其固化在只读存储器出厂前已将其固化在只读存储器ROMROM或或PROMPROM中,用户不能更改。中,用
17、户不能更改。用户存储器:包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般由用户存储器:包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般由低功耗的低功耗的CMOS-RAMCMOS-RAM构成,其中的存储内容可读出并更改。构成,其中的存储内容可读出并更改。留意:留意:PLC PLC产品手册中给出的产品手册中给出的“存储器类型存储器类型”和和“程序容量程序容量”是针对用户是针对用户程序存储器而言的。程序存储器而言的。11/4/202220 PLC PLC各部分的作用各部分的作用输入、输出接口电路输入、输出接口电路()输入接口电路:()输入接口电路:接受光电耦合电路,将限位开关、手动开关、编码器等
18、现场输入设备的限制信号转换接受光电耦合电路,将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的限制信号转换成成CPUCPU所能接受和处理的数字信号。所能接受和处理的数字信号。PLCPLC的输入接口电路(直流输入型)的输入接口电路(直流输入型)11/4/202221 PLC PLC各部分的作用各部分的作用()输出接口电路:接受光电耦合电路,将()输出接口电路:接受光电耦合电路,将CPUCPU处理过的信号转换成现场须要处理过的信号转换成现场须要的强电信号输出,以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型:的强电信号输出,以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型:(a)a)继电器输出型继电
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