可编程序控制器及应用.ppt
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1、可编程序控制器及其应用主讲:田彪高级技师泰安市首席技师国家注册安全工程师国家职业技能鉴定考评员第一章可编程控制器及其工作原理第一节可编程控制器的产生与发展历史定义特点应用领域国内外状况发展趋势PLC的历史:1968年,美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM),为了适应汽车型号不断更新的需要,提出了十条技术指标在社会上公开招标,制造一种新型的工业控制装置。(1)编程简单,可在现场修改和调试程序;(2)维修方便,各部件最好采用插件方式;(3)可靠性高于继电器控制系统;(4)设备体积小于继电器控制柜;(5)数据可直接送入管理计算机;(6)成本可与继电器控制系统相竞争;(7)输入输出电压都是115V交
2、流电;(8)输出电流达到2A以上,能直接驱动电磁阀;(9)系统扩展时,原系统只需作很小的变动;(10)用户程序存储容量可扩展到4KB。1969年美国数字设备公司(DEC)根据招标的要求,研制出世界上第一台可编程序控制器,并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。1980年美国电气制造商协会(NEMPLCA)将其命名为可编程序控制器(Programmable Controller),英文简称PC。为了与个人计算机PC(PersonalComputer)相区别,就在PC中间加入L(Logical)而写成PLC。国际电工委员会(IEC)于1982年颁布了颁布了PLC标准草稿第一稿,标准草稿第一稿,198
3、7年2月颁布了第三稿,对可编程序控制器作了如下的定义定义:“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令,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。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充功能的原则而设计”。PLC的特点(优点)1、可靠性高、抗干扰能力强(平均无故障时间10万几十万小时)2、适应性强、应用灵活3、编程简单、方便、易于使用4、扩展功能强5、控制系统设计、安装、调试方便6、维修方便7、体积小、重量轻易于实现
4、机电一体化PLC的应用领域主要用于设备和生产过程主要用于设备和生产过程的自动控制系统的自动控制系统1、开关量的顺序控制2、模拟量的闭环过程控制3、运动控制4、通信和联网功能(PPI、MPI、PROFIBUSDP、自由通讯口)、自由通讯口)PLC的缺点主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的:如专用总线、专家通信网络及协议,I/O模板不通用,甚至连机柜、电源模板亦各不相同。编程语言虽多数是梯形图,但组态、寻址、语言结构均不一致,因此各公司的PLC互不兼容。SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础,在Windows平台下,结合IEC11313国际标准的新一代开放体系结构的PLC。P
5、LC的国内外状况1971年,日本从美国引进PLC技术,由日立公司研制成功日本第一台PLC。日本生产PLC的厂家有40余家:三菱电机(MITSUBISHI),欧姆龙(OMRON),富士电机(Fuji Electric),东芝(TOSHIBA),光洋(KOYO),松下电工(MEW),和泉(IDEC),夏普(SHARP),安川等公司。PLC的国内外状况我国在70年代末和80年代初开始引进PLC。我国早期独立研制PLC的单位有:北京机械工业自动化研究所,上海工业自动化仪表研究所,大连组合机床研究所,成都机床电器研究所,中科院北京计算机所及自动化所,长春一汽,上海起重电器厂,上海香岛机电公司,上海自力电
6、子设备厂等单位。以上诸单位都没有形成规模化生产。PLC的国内外状况辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产PLC;无锡电器和日本光洋合资生产的PLC;中美合资的厦门AB公司生产的PLC;上海香岛机电公司引进技术生产的PLC;上海OMRON公司;西安Siemens公司等。PLC的发展趋势(1)向高速度、大存储容量方向发展(2)向多品种方向发展和提高可靠性(3)产品更加规范化、标准化(硬件、软件兼容的PLC)(4)分散型、智能型、与现场总线兼容的I0(5)加强联网和通信的能力(6)控制的开放和模块化的体系结构OMAC(open Modular Architecture for Control)第二节可
7、编程控制器的初步认识 型号型号 分类分类 结构结构 工作原理工作原理 编程语言编程语言 注意事项注意事项FX2N系列系列PLC外部结构外部结构FX2N-64MR的主机外形图的主机外形图n采用继电器输出,输出侧左端采用继电器输出,输出侧左端4个点公用一个个点公用一个COM端,右边端,右边多输出点公用一个多输出点公用一个COM端。输出的端。输出的COM比输入端要多,主要比输入端要多,主要考虑负载电源种类较多,而输入电源的类型相对较少。考虑负载电源种类较多,而输入电源的类型相对较少。n对于晶体管输出其公用端子更多。对于晶体管输出其公用端子更多。n端子端子为空端子,在外部配空端子,在外部配线工作中作中
8、工作中作中继端子使用。端子使用。I/O端子编号端子编号 FX系列家族成员系列家族成员 FX0 FX2 FX2C FX0S FX1S FX0N FX1N FX2N FX2NC 在在PLC的正面,一般都有表示该的正面,一般都有表示该PLC型号的符号,型号的符号,通过阅读该符号即可以获得该通过阅读该符号即可以获得该PLC的基本信息。的基本信息。FX系列系列PLC的型号命名基本格式如下:的型号命名基本格式如下:FX系列序号系列序号I/O总点数总点数单元类型单元类型特殊品种的区别特殊品种的区别输出形式输出形式 FX FX系列系列PLCPLC型号的含义型号的含义序列号:序列号:0 0、0S0S、0N0N、
9、2 2、2C2C、1S1S、2N2N、2NC2NCI/OI/O总点数:总点数:1010256256单元类型:单元类型:M M 基本单元;基本单元;E E 输入输出混合扩展单元及扩展模块输入输出混合扩展单元及扩展模块 EXEX输入专用扩展模块输入专用扩展模块 EYEY输出专用扩展模块输出专用扩展模块输出形式:输出形式:R R 继电器输出继电器输出 T T 晶体管输出晶体管输出 S S 晶闸管输出晶闸管输出特殊品种区别:特殊品种区别:DC电源,电源,DC输入输入 A1 AC电源,电源,AC输入输入 大电流输出扩展模块大电流输出扩展模块(1A/1点点)立式端子排的扩展模块立式端子排的扩展模块 接插口
10、输入输出方式接插口输入输出方式 输入滤波器输入滤波器1ms的扩展模块的扩展模块 TTL输入扩展模块输入扩展模块 独立端子独立端子(无公共端无公共端)扩展模块扩展模块 若特殊品种一项无符号,说明通指若特殊品种一项无符号,说明通指AC电源、电源、DC输入、输入、横排端子排;继电器输出:横排端子排;继电器输出:2A/点;晶体管输出:点;晶体管输出:0.5A/点;点;晶闸管输出:晶闸管输出:0.3A/点。点。例例1:FX2N-48MRD含义:含义:FX2N系列,输入输出总点数为系列,输入输出总点数为48点,继电器输出,点,继电器输出,DC电源,电源,DC输入的基本单元。输入的基本单元。例例2:FX-4
11、EYSH含义:含义:FX系列,输入点数为系列,输入点数为0点,输出点,输出4点,晶闸管输出,点,晶闸管输出,大电流输出扩展模块。大电流输出扩展模块。FX还有一些特殊的功能模块,如模拟量输入输出模块、还有一些特殊的功能模块,如模拟量输入输出模块、通信接口模块及外围设备等,使用时可以参照通信接口模块及外围设备等,使用时可以参照FX系列系列PLC产产品手册。品手册。PLC的分类(1)按输入输出(IO)点数分类IO点数在128点以下为点以下为小型PLC;IO点数在129512为中型PLC;IO点数在513点以上点以上为大型PLC;IO点数大于1024为大型PLC;PLC输入输出输入输出点数越多,其存储
12、容量也越大。以上划分不包括模拟量I0点数,且划分界限不是固定不变的。PLC的分类(2)按结构形式分类整体式PLC:又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。模块式PLC:将PLC各部分分成若干个单独的模块,如CPU模块、I0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构,有的小型PLC也采用这种结构。有的PLC将整体式和模块式结合起来,称为叠装式 PLC。三、PLC的硬件组成PLC由五部分组成:中央处理单元(CPU板)存储器电源部件输入输出(I/O)部件通讯接口P
13、LC主机主机主机主机I/OI/O模块模块模块模块电源电源电源电源:为:为CPU、存储器、存储器、I/O接口等内部电子电路接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。工作所配备的直流开关稳压电源。编程器编程器编程器编程器:用于手持编程。可用它输入、检查、修:用于手持编程。可用它输入、检查、修改、调试程序,或用它监视改、调试程序,或用它监视PLC的工作情况。的工作情况。I/OI/O扩展接口扩展接口扩展接口扩展接口:扩充外部输入:扩充外部输入/输出端子数的扩展单输出端子数的扩展单元与基本单元(即主机)联接在一起。元与基本单元(即主机)联接在一起。外设接口外设接口外设接口外设接口:将编程器、打印机
14、、条码扫描仪等外部:将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联,以完成相应操作。设备与主机相联,以完成相应操作。输入模块输入模块输入模块输入模块:接受输入设备的控制信号。:接受输入设备的控制信号。输出模块输出模块输出模块输出模块:输出控制信号。:输出控制信号。CPUCPU:起总指挥的作用。起总指挥的作用。存储器存储器存储器存储器:存储系统及用户程序和数据。:存储系统及用户程序和数据。四、四、PLCPLC的工作原理的工作原理直直接接起起动动控控制制电电路路采采用用PLC控控制制,其其外外部部接接线线及及内内部部等等效效电电路路如如图图所所示示。可可将将PLC分分成成3部部分分:输输入入部部
15、分分、内内部部控控制制电电路路和输出部分。和输出部分。PLC是采用是采用顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环的方式进行工作的。的方式进行工作的。PLC的的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新3个阶段,个阶段,并进行周期性循环。并进行周期性循环。扫描周期定义:扫描周期定义:扫描一条程序所用的时间。扫描一条程序所用的时间。扫描周期的长短主要取决于程序的长短。大概在扫描周期的长短主要取决于程序的长短。大概在1-100ms1-100ms之间之间。五、PLC编程语言PLC标准的编程语言有5种,(分图形编程语言和文
16、字编程语言)顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能块图(FBD),指令表(IL)、结构文本(ST)。梯形图、指令表助记符语言最为常用。梯形图指令表X:输入继电器Y:输出继电器M:辅助继电器T:定时器常开触点常闭触点梯形图X0Y0Y0X1X2 左母线右母线输出继电器:Y输入继电器:XPLC的设计和生产至今尚无国际统一标准,不同厂家所用语言和符号也不尽相同。但它们的梯形图语言的基本结构和功能是大同小异的。梯形图是在原继电器接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。它是目前用得最多的PLC编程语言。梯形图PLC最常用的编程语言最常用的编程语言梯形图1.线圈2.动合触点(常开触点)
17、3.动断触点(常闭触点)等效开关注意:注意:注意:注意:它们并非是物理实体,而是它们并非是物理实体,而是“软继电器软继电器”。每个。每个“软继电器软继电器”仅对应仅对应PLC存存储单元中的一位。该位状态为储单元中的一位。该位状态为“1”或或“ON”时,对应的继电器线圈接通,其常开触时,对应的继电器线圈接通,其常开触点闭合、常闭触点断开;状态为点闭合、常闭触点断开;状态为“0”或或“OFF”时,对应的继电器线圈不通,其常开、时,对应的继电器线圈不通,其常开、常闭触点保持原态。常闭触点保持原态。X1Y1X2Y2触点触点状态状态常开触点常开触点 常闭触点常闭触点ON(1)允许允许电流通过电流通过不允
18、许不允许电流通过电流通过OFF(0)不允许不允许电流通过电流通过允许允许电流通过电流通过触点在不同状态下的动作触点在不同状态下的动作(重点):(重点):时序图时序图是用于辅助分析梯形图的一种工具。高水平线:线圈通电/触点动作低水平线:线圈断电/触点原态竖线:线圈通断电/触点闭断时刻高水平线高水平线低水平线低水平线 竖线竖线 TONOFFON(1)OFF(0)上升沿上升沿下降沿下降沿X1Y1X2Y2X1Y1ONON例:例:例:当X1,X2处于如下几种状态时,YI的状态?六、梯形图编程的注意事项能流只能从左边的母线流向右边母线。继电器触点和线圈只能作为水平元件使用。网络中,最右一列只能放置线圈。线
19、圈如放在其他列,其右边不能放置任何指令。右边的只能是输出元件。线圈在梯形图程序中只能使用一次,但作为该线圈的触点,可以在梯形图中多次使用。若梯形图中串联或并联的指令数超过网络规定的数值时,必须使用内部继电器经分段组合来完成第二章第二章 PLC的编程元件与指令的编程元件与指令系统系统第一节、第一节、PLC的编程元件的编程元件编程元件的名称:三菱PLC编程元件的名称由字母和数字组成。字母代表功能,表示元件类型;数字元件序号,输入、输出继电器的元件号采用八进制数,其它编程元件的元件号采用十进制数。编程元件并非真实的物理继电器,如“输入继电器”,实际上是PLC内部存储单元。例如X07,Y10,M125
20、。X:输入继电器,PLC输入点。(八进制)Y:输出继电器,PLC输出点。(八进制)M:辅助继电器,PLC内部位寄存器。(十进制)T:定时器,PLC定时器的作用相当于时间继电器。C:计数器,PLC计数器的作用就是记忆次数,加或减。1.输入继电器输入继电器(X)(常用)(常用)输入继电器可以理解为PLC的输入通道,与输入端相连,是PLC接收外部输入开关量信号的窗口。以FX2N系列为例,地址编号范围为X0X377,共256个。元件地址编号采用8进制数。X1Y1X2Y2 2.输出继电器输出继电器(Y)(常用)(常用)输出继电器是PLC向外部负载发送信号的窗口。以FX2N系列为例,地址编号范围为Y0Y3
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- 关 键 词:
- 程序 控制器 应用
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