02 ch2可编程控制器的原理与应用.pdf

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1、11第二章 可编程控制器的原理与应用第二章 可编程控制器的原理与应用第一部分 可编程控制器的原理第一部分 可编程控制器的原理?采用继电器控制采用继电器控制?采用采用 PLC控制控制?PLC的控制原理PLC的控制原理21.1.采用继电器控制采用继电器控制控制功能如下：按下启动按钮SB1，电机M1开始运转，过10秒钟后，电机M2开始运转；按下停止按钮SB2，电机M1、M2同时停止运转。3控制功能如下：按下启动按钮SB1，电机M1开始运转，过10秒钟后，电机M2开始运转；按下停止按钮SB2，电机M1、M2同时停止运转。2.2.采用采用 PLCPLC控制控制43.PLC3.PLC的控制的控制等效电路图

2、等效电路图5a)当按下SB1时，输入继电器00000的线圈通电，00000的常开触点闭合，使输出继电器01000的线圈得电，01000对应的硬输出触点闭合，KM1得电M1开始运转，同时01000的一个常开触点闭合并自锁。4.PLC4.PLC的控制原理简述的控制原理简述b)时间继电器TIM000的线圈通电开始延时，10秒后TIM000的常开触点闭合，输出继电器01001的线圈得电，01001对应的硬输出触点闭合，KM2得电M2开始运转。c)当按下SB2时，输入继电器00001的线圈通电，00001得常闭触点断开，01000、TIM000的线圈均断电，01001的线圈也断电，01000、01001

3、两个硬输出触点随之断开，KM1、KM2断电，M1、M2停转。6?总结第一部分 可编程控制器的原理第一部分 可编程控制器的原理采用继电器控制采用继电器控制采用采用 PLC控制控制PLC的控制原理PLC的控制原理27第二部分第二部分.可编程控制器的结构可编程控制器的结构I.PLC的基本组成的基本组成-按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类整体式PLC组合式PLC81.1.整体式整体式PLCPLC的组成示意图的组成示意图92.2.组合式组合式PLCPLC的组成示意图的组成示意图10II.II.各部分的作用各部分的作用1中央处理单元（CPU）2存储器3.I/O单元4.智能单元5电源6扩展口7

4、.编程工具8其它外部设备11中央处理单元功能：功能：?接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；?诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误；?用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来；?PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作；?将用户程序的执行结果送至输出端。12中央处理单元现代现代PLC使用的使用的CPU主要有以下几种：主要有以下几种：?通用微处理器，如8080、6800、Z80A、8086等。通用微处理器的价格便宜，通用性强。?单片机，如8051等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很适合

5、在小型PLC上使用，也广泛地用于PLC的智能I/O模块。?位片式微处理器，如AMD2900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。它主要追求运算速度快，它以4位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的微处理器。313存储器?根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为以下3种:a)系统程序存储器b)用户程序存储器c)工作数据存储器14I/O单元常用的常用的常用的常用的I/OI/O单元单元单元单元?开关量输入单元（1）直流输入单元(CLICK HERE)（2）交流输入单元(CLICK HERE)?开关量输出单元（1）晶体管输出单元(CLICK HERE)（2）双向晶闸管输出单元(CLICK

6、 HERE)（3）继电器输出单元(CLICK HERE)，15（1 1）直流输入电路）直流输入电路16（2 2）交流输入电路）交流输入电路17（1 1）晶体管输出电路）晶体管输出电路18（2 2）双向晶闸管输出电路）双向晶闸管输出电路419（3 3）继电器输出电路）继电器输出电路20-智能单元本身是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器，及与外界过程相连的接口。智能单元目前已开发的常用的智能单元有：A/D单元、D/A单元、高速计数单元、位置控制单元、PID控制单元、温度控制单元和各种通信单元等。21编程工具-主要用来编辑程序、调试程序和监控程序的执行，还可以在线测试PLC的内

7、部状态和参数，与PLC进行人机对话。?专用编程器(1)简易编程器(2)图形编程器?计算机辅助编程22其它外部设备（1）人机接口-又叫操作员接口，用来实现操作员和PLC之间的对话和交互作用。（2）外存储器（3）打印机（4）EPROM写入器23第二部分第二部分.可编程控制器的结构可编程控制器的结构I.PLC的基本组成的基本组成-按结构形式的不同，可分为整体式和组合式II.II.各部分的作用各部分的作用?1中央处理单元（CPU）?2存储器?3.I/O单元?4.智能单元?5电源?6扩展口?7.编程工具?8其它外部设备?总结总结24第三部分第三部分 PLC的工作原理的工作原理?PLC的循环扫描工作过程的

8、循环扫描工作过程?PLC的的I/O滞后现象滞后现象?PLC对输入点计数的频率问题对输入点计数的频率问题前进5251.PLC的循环扫描工作过程I.I.PLCPLC的工作过程的工作过程的工作过程的工作过程-例如：欧姆龙公司的小型机CPM1A 完成的任务如下:（1）公共处理(硬件检查、异常报警)（2）程序执行（3）扫描周期计算处理（4）I/O刷新（5）外设端口服务26图1.12II.II.信号传递过程信号传递过程(从输入到输出从输入到输出)a.I/O刷新阶段-CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器；b.程序执行阶段-CPU从输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出各继电器的状态，

9、并根据此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映像寄存器中；c.紧接着的下一个I/O刷新阶段-将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递到输出端子，从而控制外接器件动作。27III.III.III.III.死循环自诊断功能死循环自诊断功能死循环自诊断功能死循环自诊断功能?PLC内部设置了一个监视定时器WDT,其定时时间可由用户设置为大于用户程序的扫描周期，PLC在每个扫描周期的公共处理阶段将监视定时器复位。?正常情况下，监视定时器不会动作，如果由于CPU内部故障使程序执行进入死循环，那么，扫描周期超过监视定时器的定时时间时，监视定时器动作，运行停止，以示用户返回282.PLC的I/

10、O滞后现象a.a.I/OI/O滞后现象的原因滞后现象的原因滞后现象的原因滞后现象的原因（1）输入滤波器有时间常数（2）输出继电器有机械滞后（3）PLC循环操作时，进行公共处理、I/O刷新和执行用户程序等产生扫描周期（4）程序语句的安排，也影响响应时间。29b.b.I/OI/O响应时间响应时间响应时间响应时间-从输入触点闭合到输出触点闭合有一段延迟时间，称为I/O响应时间称为I/O响应时间(1)最小I/O响应时间(2)最大I/O响应时间30 I/OI/O响应时间响应时间输出ON延时631 I/OI/O响应时间响应时间输出ON延时32 如何理解：如何理解：程序语句安排影响程序语句安排影响I/OI/

11、O响应时间？响应时间？返回333.PLC对输入点计数的频率问题PLC计数有两种方式:(1)高速计数(1)高速计数-在高速计数方式下，输入信号不经输入滤波器直接送到CPU，计数不受输入滤波器时间常数、扫描周期的影响，计数频率可以很高。34(2)PLC(2)PLC普通计数普通计数在普通计数方式下，输入信号经输入滤波器后在PLC扫描周期的I/O刷新阶段被CPU读入，因此，计数频率受输入滤波器时间常数和扫描周期的限制，不可能很高。?为了保证CPU能够可靠地读入开关接通或断开的状态，不丢失脉冲数，输入滤波后的信号其有效高电平和低电平持续时间不能少于一个扫描周期，即应满足T +Ts?T-输入开关接通或断开

12、的时间，?-输入滤波器时间常数?Ts-PLC的扫描周期35f最高最高=1/2T最小最小=1/（2（+Ts）=1/（210ms）=50Hz以以CPM1ACPM1A普通计数普通计数为例为例?公共处理时间+I/O刷新时间=2ms （1）=2ms （1）?程序执行时间=0ms （2）?CPM1A的扫描周期CPM1A的扫描周期 Ts=（1）+（2）=2ms=（1）+（2）=2ms?输入滤波器时间常数=8ms（缺省设置）输入滤波器时间常数=8ms（缺省设置）36第三部分第三部分 PLC的工作原理的工作原理总结总结?PLC的循环扫描工作过程的循环扫描工作过程?PLC的的I/O滞后现象滞后现象?PLC对输入点计数的频率问题对输入点计数的频率问题