电工与电子技术.可编程序控制器优秀PPT.ppt
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1、电工与电子技术.可编程序控制器现在学习的是第1页,共56页第九章 可编程序控制器.1.1 概述概述.2.2 基本概念和编程语言简介基本概念和编程语言简介.3.3 PLC指令及编程方法指令及编程方法.4.4 应用举例应用举例现在学习的是第2页,共56页.1.1 概述概述19681968年美国通用汽车公司。年美国通用汽车公司。19691969年美国年美国DECDEC公司研制出第一台公司研制出第一台PLCPLC。19711971年日本开始生产年日本开始生产PLCPLC。19731973年欧洲开始生产年欧洲开始生产PLCPLC。19741974年我国开始生产年我国开始生产PLCPLC。9.1.1 9.
2、1.1 发展历史发展历史现在学习的是第3页,共56页9.1.2 在工业自动化中的地位在工业自动化中的地位可可编编程程控控制制器器82%过过程程控控制制仪仪表表79%计算机计算机 43%专专用用控控制制器器 36%数数据据采采集集系系统统 27%能能源管理系统源管理系统 24%自自动动材材料料处处理理系系统统 23%分分散散控控制制系系统统 22%自自动检测动检测 18%数控数控 15%材料供应计划系统材料供应计划系统 14%传送机械传送机械 9%CAD/CAM 8%机器人、机器手机器人、机器手 6%现在学习的是第4页,共56页.1.3 .1.3 什么是什么是PLC?PLC?PLC 是一种专门用
3、于工业控制的计算机。是一种专门用于工业控制的计算机。早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要是用来替代继电器、接触器控制的。它主要 用于顺序控制,只能实现逻辑运算。因此,用于顺序控制,只能实现逻辑运算。因此,被称为被称为可编可编程逻辑控制器程逻辑控制器(Programmable logic controller,略写略写 PLC)随着电子技术、计算机技术的迅速发展,可编程控制器随着电子技术、计算机技术的迅速发展,可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制可编程控制器器(Programmable controller,略
4、写略写PC)。为区别于。为区别于Personal Computer(PC),故沿用,故沿用PLC 这个略写。这个略写。现在学习的是第5页,共56页 PLC是一种是一种数字运算数字运算操作的电子系统,专为在工操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,业环境下应用而设计,它采用一类可编程的存储器它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行用于其内部存储程序,执行逻辑运算逻辑运算、顺序控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令定时、计数和算术运算等面向用户的指令,并通过,并通过数数字式或模拟式字式或模拟式输入输出控制各类机械或生产过程。输入输出控制各类机械或生产过程。PC及其有关外
5、部设备,都按易于与工业控制系及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。用用软件软件方式来实现方式来实现“可编程可编程”的目的。的目的。现在学习的是第6页,共56页中中央央处处理理单单元元存存储储器器数数据据存存储储器器输输出出接接口口地址总线地址总线 控制总线控制总线数据总线数据总线编程编程单元单元照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构。电源电源地址总线地址总线控制总线控制总线输输入入接接口口模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器接点继电器接点各种开关各种开关.1.4.1.4 结构及工作原理结构及工作原理1.
6、PLC1.PLC结构示意图结构示意图现在学习的是第7页,共56页2.2.各组成部分的作用各组成部分的作用 存储器:存储器:RAM:存储各种暂存数据、中间结果、用户正调存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。试的程序。ROM:存放监控程序和用户已调试好的程序。存放监控程序和用户已调试好的程序。CPU:(1)将各种输入信号取入存储器。将各种输入信号取入存储器。(2)编译、执行指令。编译、执行指令。(3)把结果送到输出端。把结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。响应各种外部设备的请求。现在学习的是第8页,共56页 输入、输出接口:输入、输出接口:输入接口接受输入设备的控制信号;输输入
7、接口接受输入设备的控制信号;输出接口时将经主机及处理过的结果通过输出电路去驱动输出出接口时将经主机及处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备。一般采用光电隔离,以减小电磁干扰。这是提高设备。一般采用光电隔离,以减小电磁干扰。这是提高PLC可靠性的重要措施之一。可靠性的重要措施之一。输出三种形式:输出三种形式:继电器继电器 -低速大功率低速大功率可控硅可控硅 -高速大功率高速大功率晶体管晶体管 -高速小功率高速小功率 电源:电源:PLC的电源是指为的电源是指为CPU、存储器、存储器、I/O接口等接口等 内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。现在学习的是
8、第9页,共56页 各种接口、高功能模块:各种接口、高功能模块:便于扩展。用于将扩充外部输入便于扩展。用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元连接在一起。输出端子数的扩展单元与基本单元连接在一起。小型机:小型机:一体机。有接口可扩展。一体机。有接口可扩展。中、大型机:中、大型机:模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。编程器:编程器:它是一种重要的外部设备,用于手持编程。它是一种重要的外部设备,用于手持编程。用户可以用它输入、检查、修改、调试程序或用它监用户可以用它输入、检查、修改、调试程序或用它监 视视PLCPLC的工作情况。的工作情况。现在学习的是第1
9、0页,共56页CPU POWERPCFP1-C16小型机:小型机:中、大型机:中、大型机:现在学习的是第11页,共56页.1.5.1.5 工作方式工作方式微机:微机:等待命令。等待命令。PLC:顺序扫描、不断循环。顺序扫描、不断循环。CPU从第一条指令开始执行,遇到结束符又返回第从第一条指令开始执行,遇到结束符又返回第一条,不断循环。分为一条,不断循环。分为输入采样、程序执行和输出刷新输入采样、程序执行和输出刷新三三个阶段,并进行周期性循环。个阶段,并进行周期性循环。一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新 I刷新刷新执行指令执行指令I/O刷新刷新这种工作方式这种工作方式有什么好处?有什么好处?答
10、:对慢速响应系统,增强了抗干扰能力。现在学习的是第12页,共56页1.输入输入/输出点数输出点数(I/O点数点数)。2.扫描速度。扫描速度。单位:单位:ms/1000步步 或或 s/步步3.内存容量。内存容量。4.指令条数。指令条数。5.内部寄存器数目。内部寄存器数目。6.高功能模块。高功能模块。.1.6.1.6 主要主要技术性能技术性能现在学习的是第13页,共56页1.抗干扰、可靠性高。抗干扰、可靠性高。2.模块化组合式结构,使用灵活方便。模块化组合式结构,使用灵活方便。3.编程简单,便于普及。编程简单,便于普及。4.可进行在线修改。可进行在线修改。5.网络通讯功能,便于实现分散式测控系统。
11、网络通讯功能,便于实现分散式测控系统。6.与传统的控制方式比较,线路简单。与传统的控制方式比较,线路简单。.1.7 .1.7 优点优点现在学习的是第14页,共56页1.用于开关逻辑控制。用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。用于闭环过程控制。4 用于组成多级控制系统。用于组成多级控制系统。.1.8 应用应用现在学习的是第15页,共56页.2.2 基本概念和编程语言简介基本概念和编程语言简介PLC的内存除存放用户和系统的程序外,还有四个区:的内存除存放用户和系统的程序外,还有四个区:I/O区:区:可直接与外部输入、输出端子传递信息可直接与外部输入、输
12、出端子传递信息 内部辅助寄存器区:内部辅助寄存器区:存放中间变量存放中间变量 数据区:数据区:存放中间结果存放中间结果 专用寄存器区:专用寄存器区:定时时钟、标志、系统内部的命令定时时钟、标志、系统内部的命令.2.1 寄存器和接点的概念寄存器和接点的概念用户在对这四个区进行操作时,可以以用户在对这四个区进行操作时,可以以寄存器和寄存器和/或接或接点点的方式进行。的方式进行。现在学习的是第16页,共56页以以I/O区为例:区为例:寄存器寄存器是一个是一个16位二进制单元,位二进制单元,16位中位中的每一位是一个的每一位是一个接点接点,对应外部的一个输入,对应外部的一个输入/输出端子输出端子。输入
13、寄存器输入寄存器 WXm输出寄存器输出寄存器 WYm输入端子输入端子Xmn输出端子输出端子Ymnm:十进制数,寄存器编号:十进制数,寄存器编号n:16进制数进制数(0F),寄存器的第寄存器的第n n位位F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0寄存器寄存器现在学习的是第17页,共56页例:例:若若X3 为为“ON”,则,则 WX0 的第三位为的第三位为“1”若若 WY1=7,则表明,则表明Y、Y11、Y12三个接点三个接点 “ON”PLC中有两类接点:中有两类接点:常开接点常开接点和和常闭接点。常闭接点。符号分别为:符号分别为:接点通断情况与接点的赋值有关:(以接点通断情况
14、与接点的赋值有关:(以 X0X0为例:为例:若若 X0X0的逻辑赋值为的逻辑赋值为“1 1”,则,则X0X0接通接通断开断开现在学习的是第18页,共56页I/O区:区:可以以接点和寄存器的方式对其进行操作。可以以接点和寄存器的方式对其进行操作。内部辅助寄存器区:内部辅助寄存器区:可以以接点和寄存器的方式可以以接点和寄存器的方式 对其操作。(对其操作。(Rmn、WRm)数据区:数据区:只能以寄存器的方式进行操作。只能以寄存器的方式进行操作。(DTm)实际输入端子:实际输入端子:X0XF实际输出端子:实际输出端子:Y0Y7其他的其他的I/O区可作为辅助寄存区可作为辅助寄存器用器用。不同型号的不同型
15、号的PLC,其内存分配有,其内存分配有所不同。所不同。如:松下电工的如:松下电工的FP1-24 I 区:区:X0X12F (WX0WX12)O区:区:Y0Y12F (WY0WY12)现在学习的是第19页,共56页专用寄存器专用寄存器(FP1机:机:WR900WR903)。常用的如下:。常用的如下:R900A:“”标志标志 R900B:“=”标志标志 R900C:“”标志标志 R90:常常ON继电器继电器 R9011:常常OFF继电器继电器 R9013:仅在第一个扫秒周期仅在第一个扫秒周期ON,其他时候均为,其他时候均为OFFR9014:仅在第一个扫秒周期仅在第一个扫秒周期OFF,其他时候均为,
16、其他时候均为ONR9018R901D:周期分别为周期分别为 0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的时钟的时钟 脉冲继电器脉冲继电器专用数据寄存器专用数据寄存器(FP1机:机:DT9000DT9069)设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。现在学习的是第20页,共56页指令表(助记符)语言指令表(助记符)语言梯形图语言梯形图语言流程图语言流程图语言布尔代数语言布尔代数语言常用常用助记符语言:助记符语言:类似于微机中的汇编语言。类似于微机中的汇编语言。梯形图语言:梯形图语言:沿袭了传统的控制图。直观明了,易于掌握。沿袭了传统的控制图。直观
17、明了,易于掌握。.2.2 编程语言编程语言一一.PLC 的编程语言有:的编程语言有:现在学习的是第21页,共56页二、两个基本概念:二、两个基本概念:软继电器软继电器:PC的梯形图设计,主要是利用的梯形图设计,主要是利用软继电器软继电器“线圈线圈”的的“吸吸放放”功能以及功能以及触点的触点的“通通断断”功能功能来进行的。实际上来进行的。实际上PC内部并没有继电器那样的实体,只内部并没有继电器那样的实体,只有内部寄存器中每位触发器。对软继电器的线圈定义只有内部寄存器中每位触发器。对软继电器的线圈定义只能有一个,而对它的接点状态,可作无数次的读出,既能有一个,而对它的接点状态,可作无数次的读出,既
18、可常开又可常闭。可常开又可常闭。能流:能流:假想在梯形图中有假想在梯形图中有“电流电流”流动流动能流能流。能。能流在梯形图中只能作为单方向流动流在梯形图中只能作为单方向流动从左至右,从左至右,从上至下。从上至下。现在学习的是第22页,共56页三、三、梯形图的规则:梯形图的规则:(1)梯形图的左边为起始母线,右边为结束母线。)梯形图的左边为起始母线,右边为结束母线。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。(2)梯形图中的接点(对应触头)有两种:)梯形图中的接点(对应触头)有两种:常开(常开()和和 常闭(常闭()(3)输出用)输出用 表示,表示,如如 -R0、
19、-Y0。一个。一个 输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。(4)梯形图中,接点可串可并,但输出只能并不能串。)梯形图中,接点可串可并,但输出只能并不能串。(5)程序结束时有结束符)程序结束时有结束符-(ED)。)。现在学习的是第23页,共56页.3.3 PLC指令及编程方法指令及编程方法各个厂家生产的各个厂家生产的 PLC 产品的指令系统大同小异。编程方产品的指令系统大同小异。编程方法也类似。法也类似。以下介绍以松下电工的以下介绍以松下电工的PLC产品为例。产品为例。.3.1、指令的分类、指令的分类 键盘指令、非键盘指令、高级指令键盘指令、非键盘指
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