第五章可编程逻辑控制器基础知识.ppt
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1、第五章可编程逻辑控制器基础知识第五章可编程逻辑控制器基础知识 可编程逻辑控制器概述可编程逻辑控制器概述 可编程控制器的组成和工作原理可编程控制器的组成和工作原理 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言 FXFX系列可编程序控制器梯形图中的编程元件系列可编程序控制器梯形图中的编程元件 FXFX系列可编程序控制器的基本逻辑指令系列可编程序控制器的基本逻辑指令2021/9/171可编程逻辑控制器基础知识1n PLC的定义nPLC的发展历史 nPLC的特点 nPLC的应用领域 nPLC的发展趋势nPLC和微机、接触控制比较 2021/9/172可编程控制器定义可编程控制器定义n可编程序控制器
2、是一种以微处理器为核心可编程序控制器是一种以微处理器为核心的电子系统,它是在继电器控制和计算机的电子系统,它是在继电器控制和计算机控制的基础上发展而来的一种新型控制的基础上发展而来的一种新型工业自工业自动控制装置动控制装置。2021/9/173可编程控制器定义续可编程控制器定义续n1985年年1月,国际电工委员会(月,国际电工委员会(IEC)的可对的可对可编程控制器作了如下定义:可编程控制器作了如下定义:“可编程序控制器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。它采用可编程的存储器,用来在其内部应用而设计。它采用可编程
3、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指令,并通过数字式、模拟式的输入和输算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备,都应按易于使工业控制系统形成一个及其有关设备,都应按易于使工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。整体,易于扩充其功能的原则设计。”2021/9/174可编程控制器的定义可编程控制器的定义n可可编编程程控控制制器器是是一一种种数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统,专专
4、为为工工业业环环境境下下设设计计,它它采采用用可可编编程程控控制制器器的的存存贮贮器器,用用来来在在其其内内部部存存贮贮执执行行逻逻辑辑运运算算等等操操作作指指令令,并并通通过过数数字字式式、模模拟拟式式输输入入和和输输出出控控制制各各种种类类型的机械或生产过程。型的机械或生产过程。2021/9/175可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史n1968年,美国最大的汽车制造厂家年,美国最大的汽车制造厂家-通用汽车通用汽车公司(公司(GM)提出了研制提出了研制PLC的基本设想:能的基本设想:能用于工业现场;能改变其控制用于工业现场;能改变其控制“逻辑逻辑”,而不,而不需要变动组成它的元件和修改内
5、部接线;出现需要变动组成它的元件和修改内部接线;出现故障时易于诊断和维修。故障时易于诊断和维修。n1969年,美国数字设备化司(年,美国数字设备化司(DEC)研制出研制出了世界上了世界上第一台可编程控制器第一台可编程控制器。n70年代,出现了使用微处理器并具有编程语言年代,出现了使用微处理器并具有编程语言的的PLC。2021/9/176可编程逻辑控制器的生产厂家n在全世界有在全世界有7家举足轻重的家举足轻重的PLC制造厂家:制造厂家:n美国的美国的Rockwell自动化公司所属的自动化公司所属的A-B(Allen-Bradley)公司公司nGE-Fanuc公司公司n德国的西门子(德国的西门子(
6、Siemens)公司公司n美国的美国的Modicon公司公司n法国法国TE(Telemecanique)公司公司n日本三菱公司日本三菱公司n日本立石(日本立石(OMRON)公司公司2021/9/177我国我国PLC的生产厂家的生产厂家n我国的我国的PLCPLC生产目前也有一定的发展,小型生产目前也有一定的发展,小型PLCPLC已批已批量生产,中型量生产,中型PLCPLC已有产品,大型已有产品,大型PLCPLC已开始研制。已开始研制。n国内国内PLCPLC形成产品化的生产企业约形成产品化的生产企业约3030多家,国内产品多家,国内产品市场占有率不超过市场占有率不超过10%10%。主要生产单位有:
7、。主要生产单位有:n苏州电子计算机厂苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂苏州机床电器厂、上海兰星电上海兰星电气有限公司气有限公司、天津市自动化仪表厂天津市自动化仪表厂等。国内产品在等。国内产品在价格上价格上占有明显的优势。占有明显的优势。2021/9/178世界最大的PLC生产厂家n在全球在全球PLCPLC制造商中制造商中,根据美国根据美国Automation Research Corp(ARC)Automation Research Corp(ARC)调查调查,世界世界PLCPLC领导厂家的五霸分别为领导厂家的五霸分别为n西门子公司西门子公司、A-BA-B公司公司、施耐德公司施耐德公司、三三菱公
8、司菱公司和和欧姆龙公司欧姆龙公司。他们的销售额约。他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。占全球总销售额的三分之二。2021/9/1792021/9/17102021/9/17112021/9/1712PLC的特点的特点n配套齐全,功能完善,通用性强配套齐全,功能完善,通用性强 n可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强 n编程方法简单易学编程方法简单易学 n使用简单,调试维修方便使用简单,调试维修方便 n体积小、重量轻、功耗低体积小、重量轻、功耗低 2021/9/1713配套齐全,功能完善,通用性强配套齐全,功能完善,通用性强nPLCPLC发发展展到到今今天天,已已经经形形成成了了大大、
9、中中、小小各各种种规规模模的的系系列列化化产产品品,可可以以用用于于各各种种规规模模的的工工业业控控制制场场合合,要要改改变变控控制制功功能能只只需需改改变变程程序序即即可可,具有较强的通用性。具有较强的通用性。n现现代代PLCPLC除除了了逻逻辑辑处处理理功功能能外外,大大多多具具有有数数据据处理能力,可用于各种数字控制领域。处理能力,可用于各种数字控制领域。n近近年年来来,随随着着PLCPLC多多种种智智能能模模块块的的出出现现,使使PLCPLC渗渗透透到到了了位位置置控控制制、温温度度控控制制、CNCCNC控控制制等等各各种种工工业业控控制制中中。加加上上PLCPLC通通讯讯能能力力的的
10、增增强强及及人人机机界界面面技技术术的的发发展展,使使用用PLCPLC组组成成各各种种控控制制系系统变得非常容易。统变得非常容易。2021/9/1714PLC的应用领域的应用领域 n开关量控制开关量控制 n模拟量控制模拟量控制 n运动控制运动控制 n过程控制过程控制n数据处理数据处理n通信联网通信联网 2021/9/1715运动控制运动控制n早早期期PLCPLC的的运运动动控控制制直直接接用用开开关关量量I/OI/O模模块块连连接接位位置置传传感感器器和和执执行行机机构构,现现在在一一般般使使用用专专用用的的运运动动控控制制模模块块,如如驱驱动动步步进进电电机机或或伺伺服服电电机机的的单单轴轴
11、或或多多轴轴位位置置控控制模块。制模块。2021/9/1716过程控制过程控制nPLCPLC的过程控制是指对温度、压力和的过程控制是指对温度、压力和流量等模拟量的闭环控制。流量等模拟量的闭环控制。nPID控制控制2021/9/1717PLC的发展趋势的发展趋势n向两极化(大型化和小型化)方向发展向两极化(大型化和小型化)方向发展n编程语言和编程工具向标准化和多样化编程语言和编程工具向标准化和多样化发展发展nI/OI/O组件标准化、功能组件智能化组件标准化、功能组件智能化n通讯网络化通讯网络化 n向大记忆容量,快处理速度发展向大记忆容量,快处理速度发展 n发展发展故障诊断故障诊断技术和容错技术技
12、术和容错技术 2021/9/1718大型化和小型化大型化和小型化n三菱公司推出三菱公司推出1212点的点的PLCPLC产品,立石公司产品,立石公司推出的推出的C20C20、C40HC40H、C60PC60P等小型等小型PLCPLC产品产品n GOLDGOLD公司的公司的584584L LPCPC的的I/OI/O点多达点多达81928192个。个。n莫迪康公司的莫迪康公司的984984785785型的型的PLCPLC的最大的最大I/OI/O点数已达到点数已达到1638416384点。点。2021/9/1719向大记忆容量,快处理速度发展向大记忆容量,快处理速度发展n记忆容量由过去的记忆容量由过去
13、的6464K K,已增加到已增加到500K以上,如以上,如Triconxw公司的公司的Fault tolerant型机记忆容量为型机记忆容量为512K,Interactive Microware公司的公司的MFC03型记忆容量为型记忆容量为848K,ASEA公司的公司的Terpiece 200/1型型机记忆容量到机记忆容量到4MB n记忆芯片过去主要是随机存取存储器记忆芯片过去主要是随机存取存储器(RAM)、)、可擦写可编程只读存储器可擦写可编程只读存储器(EPROM),),今后主要是电可擦写可编今后主要是电可擦写可编程只读存储器(程只读存储器(EEPROM)、)、UVEPROM、BATRAM
14、、NVRWM等等 2021/9/1720发展发展故障诊断故障诊断技术和容错技术技术和容错技术n故障智能诊断方法:智能可编程故障智能诊断方法:智能可编程I/O系统,供系统,供用户了解用户了解IO组件的状态和监测系统的故障;故组件的状态和监测系统的故障;故障监测程序;共回路远程诊断和网络诊断技术障监测程序;共回路远程诊断和网络诊断技术等等。n容错功能,如双机热备、自动切换容错功能,如双机热备、自动切换I/O、双机双机表决(当输出状态与表决(当输出状态与PLC逻辑状态相比较出错逻辑状态相比较出错时,会自动断开该输出)和时,会自动断开该输出)和I/O三重表决(当三重表决(当输出状态进行软件硬件表决,取
15、输出状态进行软件硬件表决,取2个相同的)个相同的)2021/9/1721可编程控制器与微机的区别可编程控制器与微机的区别n学习难易程度不同学习难易程度不同 PLC继承了继电器系统的基本格式和习惯,对于有继电器控继承了继电器系统的基本格式和习惯,对于有继电器控制经验的人,学习起来容易。制经验的人,学习起来容易。微机需要更多的知识储备。微机需要更多的知识储备。n通用性不同通用性不同 PLC一般是由电气控制器的制造厂家研制生产,各厂家的产一般是由电气控制器的制造厂家研制生产,各厂家的产品不通用。品不通用。微机是由通用计算机推广应用发展起来的,标准化程序高,微机是由通用计算机推广应用发展起来的,标准化
16、程序高,兼容性强。兼容性强。n运行方式不同运行方式不同 PLC不能直接使用微机的许多软件。不能直接使用微机的许多软件。PLC一般具有模块结构,一般具有模块结构,可针对不同对象进行组合和扩展。可针对不同对象进行组合和扩展。微机可使用通用微机的各种编程语言,对要求快速,实时性微机可使用通用微机的各种编程语言,对要求快速,实时性强、模型复杂的工业对象的控制占有优势,但它要求使用者具有强、模型复杂的工业对象的控制占有优势,但它要求使用者具有一定计算机专业知识一定计算机专业知识。n相同点:相同点:PLC和微机都是专为工业现场应用环境而设计的,都和微机都是专为工业现场应用环境而设计的,都具有很高的可靠性,
17、具有很高的可靠性,2021/9/1722可编程控制与继电接触器控制的区别可编程控制与继电接触器控制的区别控制逻辑不同控制逻辑不同 PLC为为“软接线软接线”技术,继电接触为硬接线逻辑。技术,继电接触为硬接线逻辑。控制逻辑方面控制逻辑方面 PLC:同一个器件的线圈和它的各触点动作不同时发生。同一个器件的线圈和它的各触点动作不同时发生。继电接触:继电接触:同一继电器的所有触点与线圈通电或断电同时发生同一继电器的所有触点与线圈通电或断电同时发生控制速度控制速度PLC:速度极速度极快快快快;继电接触:速度;继电接触:速度慢慢慢慢定时定时/计数计数PLC定时精度高,范围大,有计数功能,定时精度高,范围大
18、,有计数功能,继电接触:定时精度不高,范围小,无计数功能继电接触:定时精度不高,范围小,无计数功能2021/9/1723可编程控制与继电接触器控制的区别续可编程控制与继电接触器控制的区别续n设计与施工设计与施工 PLC:现场施工与程序设计同步进行,周期短,调试和维修现场施工与程序设计同步进行,周期短,调试和维修方便。方便。继电接触:设计、现场施工、调试必须依次进行,周期长,继电接触:设计、现场施工、调试必须依次进行,周期长,而且修改困难而且修改困难n可靠性和维护性可靠性和维护性 PLC连线少,使用方便,并具有自诊断作用等连线少,使用方便,并具有自诊断作用等n价格价格 PLC:贵(长远利益)贵(
19、长远利益)n 继电接触:便宜(短期利益)继电接触:便宜(短期利益)2021/9/1724可编程控制器基础知识可编程控制器基础知识21、可编程控制器的、可编程控制器的组成组成和和工作原理工作原理2、FX系列型号名称的含义系列型号名称的含义3、编程器与外部设备编程器与外部设备2021/9/1725可编程逻辑控制器的组成可编程逻辑控制器的组成n一般由一般由CPU模块模块、输入模块、输出模块输入模块、输出模块和其他可选部件(或扩展单元)组成和其他可选部件(或扩展单元)组成 n开关量开关量I/O模块的外部接线方式模块的外部接线方式n模拟量输入模块模拟量输入模块n输出模块输出模块2021/9/1726CP
20、U模块n主要包括微处理器(CPU芯片)和存储器两部分 2021/9/1727I/0模块 n使过程状态和参数输入到PLC的通道以及实时控制信号输出的通道通道 n1类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等输入的开关量信号开关量信号 n另一类是由电位器、热电偶、测速电机和各种变送器等输入的连续变化的模拟量信号模拟量信号 nI/O模块中包含由光电耦合器、光电可控硅、小型继电器等器件组成的滤波电路、耦合电路滤波电路、耦合电路或电平转换电路或电平转换电路等 2021/9/1728开关量开关量I/O模块的外部接线方式模块的外部接线方式n开关量开关量I/O模块的输入输出信
21、号仅有接通模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流和断开两种状态。电压等级有直流5V、12V、24V、48V等,交流有等,交流有110V、220V n开关量开关量I/O模块的点数一般是模块的点数一般是2的的n次方。次方。nI/O模块的模块的外接线方式外接线方式有有汇点式、分组式汇点式、分组式和分隔式和分隔式三种。三种。2021/9/1729I/O模块的外接方式模块的外接方式2021/9/1730输入模块输入模块12021/9/1731输入模块输入模块22021/9/1732输出模块输出模块n输出模块根据功率放大元件主要分为:驱动直输出模块根据功率放大元件主要分为:驱动直流负载的
22、大功率晶体管和场效应管、驱动交流流负载的大功率晶体管和场效应管、驱动交流负载的双向可控硅,以及可驱动交流负载又可负载的双向可控硅,以及可驱动交流负载又可驱动直流负载的小型继电器。驱动直流负载的小型继电器。n输出电流的额定值与负载的性质、温度有关。输出电流的额定值与负载的性质、温度有关。n继电器输出电路继电器输出电路、晶体管集电极输出电路晶体管集电极输出电路、双双向可控硅输出电路向可控硅输出电路。2021/9/1733继电器输出电路继电器输出电路2021/9/1734晶体管集电极输出电路晶体管集电极输出电路2021/9/1735双向可控硅输出电路双向可控硅输出电路2021/9/1736可编程控制
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