第11章-可编程序控制器..ppt
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1、第第11章章 可编程序控制器可编程序控制器11.2 PLC组成与工作原理组成与工作原理11.3 可编程序控制器的基本可编程序控制器的基本指令和编程方法指令和编程方法11.4 可编程序控制器的应用设计可编程序控制器的应用设计11.1 概述概述1.1.了解可编程控制器的硬件结构和原理了解可编程控制器的硬件结构和原理了解可编程控制器的硬件结构和原理了解可编程控制器的硬件结构和原理2.2.了解可编程控制器基本指令和编程方法了解可编程控制器基本指令和编程方法了解可编程控制器基本指令和编程方法了解可编程控制器基本指令和编程方法3.3.了解可编程控制器的简单应用了解可编程控制器的简单应用了解可编程控制器的简
2、单应用了解可编程控制器的简单应用本章要点本章要点11.1 概述概述1 1、定义、定义、定义、定义 可可编编程程控控制制器器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的的电电子子操操作作系系是是一一种种数数字字运运算算的的电电子子操操作作系系统统装装置置,专专为为工工业业现现场场应应用用而而设设计计。其其采采用用可可编编统统装装置置,专专为为工工业业现现场场应应用用而而设设计计。其其采采用用可可编编程程序序的的存存储储器器,在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺程程序序的的存存储储器器,在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、定定时时序序控控
3、制制、定定时时/计计数数和和算算术术运运算算等等,通通过过数数字字或或模模计计数数和和算算术术运运算算等等,通通过过数数字字或或模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出,控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生拟拟式式的的输输入入和和输输出出,控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产过程。产过程。产过程。产过程。2 2、发展、发展、发展、发展 2020世纪世纪世纪世纪6060年代,美国通用汽车公司为适应汽车年代,美国通用汽车公司为适应汽车年代,美国通用汽车公司为适应汽车年代,美国通用汽车公司为适应汽车型号不断翻新需要,对生产线上的控制设备提出的型号不断翻新需要,对生产线上的控制设备提出的
4、型号不断翻新需要,对生产线上的控制设备提出的型号不断翻新需要,对生产线上的控制设备提出的新要求,研制了第一台可编程控制器,通过改变存新要求,研制了第一台可编程控制器,通过改变存新要求,研制了第一台可编程控制器,通过改变存新要求,研制了第一台可编程控制器,通过改变存储在里面的指令来改变生产线的控制流程,提供了储在里面的指令来改变生产线的控制流程,提供了储在里面的指令来改变生产线的控制流程,提供了储在里面的指令来改变生产线的控制流程,提供了继电器控制系统无法比拟的灵活性。但该时期的可继电器控制系统无法比拟的灵活性。但该时期的可继电器控制系统无法比拟的灵活性。但该时期的可继电器控制系统无法比拟的灵活
5、性。但该时期的可编程序控制器代替了继电器系统可完成各种顺序控编程序控制器代替了继电器系统可完成各种顺序控编程序控制器代替了继电器系统可完成各种顺序控编程序控制器代替了继电器系统可完成各种顺序控制,虽采用了计算机的设计思想,实际只能进行逻制,虽采用了计算机的设计思想,实际只能进行逻制,虽采用了计算机的设计思想,实际只能进行逻制,虽采用了计算机的设计思想,实际只能进行逻辑运算,故称可编程逻辑控制器,简称辑运算,故称可编程逻辑控制器,简称辑运算,故称可编程逻辑控制器,简称辑运算,故称可编程逻辑控制器,简称PLCPLC(ProgProg-rammable Logical Controller-ramm
6、able Logical Controller)。)。)。)。2020世纪世纪世纪世纪8080年代,随着微电子技术和计算机技年代,随着微电子技术和计算机技年代,随着微电子技术和计算机技年代,随着微电子技术和计算机技术的发展,术的发展,术的发展,术的发展,PLCPLC的功能已远超出逻辑控制、顺序的功能已远超出逻辑控制、顺序的功能已远超出逻辑控制、顺序的功能已远超出逻辑控制、顺序控制范围,可进行模拟量、位置控制,以及可实控制范围,可进行模拟量、位置控制,以及可实控制范围,可进行模拟量、位置控制,以及可实控制范围,可进行模拟量、位置控制,以及可实现远程通讯、柔性加工和制造系统等功能,故称现远程通讯、
7、柔性加工和制造系统等功能,故称现远程通讯、柔性加工和制造系统等功能,故称现远程通讯、柔性加工和制造系统等功能,故称其为可编程控制器其为可编程控制器其为可编程控制器其为可编程控制器(Programmable Programmable ControllerController)简称简称简称简称PC PC。为了与个人电脑。为了与个人电脑。为了与个人电脑。为了与个人电脑PCPC区别,区别,区别,区别,仍将其称为仍将其称为仍将其称为仍将其称为PLCPLC。PLCPLC已被称为现代工业控制的已被称为现代工业控制的已被称为现代工业控制的已被称为现代工业控制的主要三大支柱主要三大支柱主要三大支柱主要三大支柱(
8、PLCPLC、机器人和、机器人和、机器人和、机器人和CAD/CAMCAD/CAM)之之之之一一一一。目前,目前,目前,目前,PLCPLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、已广泛应用于冶金、矿业、机械、已广泛应用于冶金、矿业、机械、已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域,加速了机电一体化的进程。轻工等领域,加速了机电一体化的进程。轻工等领域,加速了机电一体化的进程。轻工等领域,加速了机电一体化的进程。各种类型的各种类型的各种类型的各种类型的PLCPLC中、大型中、大型中、大型中、大型PLCPLC的结构外型,它通常采用积木的结构外型,它通常采用积木的结构外型,它通常采用积木的结构外型,它通常采用积木
9、式结构,可以根据需要将各种标准模块进行搭接,式结构,可以根据需要将各种标准模块进行搭接,式结构,可以根据需要将各种标准模块进行搭接,式结构,可以根据需要将各种标准模块进行搭接,常用的模块有常用的模块有常用的模块有常用的模块有电源模块、电源模块、电源模块、电源模块、CPUCPU模块、输入模块、输模块、输入模块、输模块、输入模块、输模块、输入模块、输出模块出模块出模块出模块以及各种以及各种以及各种以及各种特殊模块特殊模块特殊模块特殊模块中、大型中、大型中、大型中、大型PLCPLC的结构外型的结构外型的结构外型的结构外型 各种各种各种各种PLCPLC的具体结构虽然多种多样,但其结的具体结构虽然多种多
10、样,但其结的具体结构虽然多种多样,但其结的具体结构虽然多种多样,但其结构和工作原理大同小异,都是以微处理器为核心构和工作原理大同小异,都是以微处理器为核心构和工作原理大同小异,都是以微处理器为核心构和工作原理大同小异,都是以微处理器为核心的电子电气系统。的电子电气系统。的电子电气系统。的电子电气系统。PLCPLC各种功能的实现,不仅基各种功能的实现,不仅基各种功能的实现,不仅基各种功能的实现,不仅基于其硬件的作用,而且要靠其软件的支持。于其硬件的作用,而且要靠其软件的支持。于其硬件的作用,而且要靠其软件的支持。于其硬件的作用,而且要靠其软件的支持。PLCPLC内部主要由主机、输入内部主要由主机
11、、输入内部主要由主机、输入内部主要由主机、输入 /输出接口、电源、输出接口、电源、输出接口、电源、输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。11.2 PLC的结构和工作原理的结构和工作原理一、一、PLC的结构及各部分作用的结构及各部分作用模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器触点继电器触点各种开关各种开关传感器传感器CPUCPU ROM ROM、RAMRAM电源部件电源部件输输出出接接口口输输入入接接口口外设接口外设接口照明照明电磁装置电磁装
12、置执行机构执行机构采用光电采用光电隔离装置隔离装置编程器编程器打印机打印机计算机计算机继电器、可控硅、继电器、可控硅、晶体管电路晶体管电路1 1、主机、主机、主机、主机 CPU是是PLC的的核核心心,一一切切逻逻辑辑运运算算及及判判断断都都是是由由其其完完成成的的,并并控控制制所所有有其其它它部部件件的的操操作作。它它就就是是我们常说的电脑芯片我们常说的电脑芯片(1)运行用户程序运行用户程序(2)监控输入监控输入/输出接口状态输出接口状态(3)作出逻辑判断和进行数据处理作出逻辑判断和进行数据处理 主机部分包括中央处理器(主机部分包括中央处理器(CPU)、系统程序)、系统程序存储器和用户程序及数
13、据存储器存储器和用户程序及数据存储器 系统程序存储器系统程序存储器系统程序存储器系统程序存储器 主要存放系统管理和监控程序主要存放系统管理和监控程序主要存放系统管理和监控程序主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定,用户不能更改固定,用户不能更改固定,用户不能更改固定,用户不能更改 用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器 主要存放用户编制的应主要存放用户编制的应主要存放用户编制的应
14、主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果用程序及各种暂存数据、中间结果用程序及各种暂存数据、中间结果用程序及各种暂存数据、中间结果 内部存储器内部存储器内部存储器内部存储器 其有两类,一类是系统程序存储器,其有两类,一类是系统程序存储器,其有两类,一类是系统程序存储器,其有两类,一类是系统程序存储器,另一类是用户程序及数据存储器另一类是用户程序及数据存储器另一类是用户程序及数据存储器另一类是用户程序及数据存储器2 2、输入、输入、输入、输入/输出(输出(输出(输出(I/OI/O)接口)接口)接口)接口 输入接口输入接口输入接口输入接口 用于接收输入设备(如:按钮、行程用于接收输入设备
15、(如:按钮、行程用于接收输入设备(如:按钮、行程用于接收输入设备(如:按钮、行程开关、传感器等)的控制信号开关、传感器等)的控制信号开关、传感器等)的控制信号开关、传感器等)的控制信号 输出接口输出接口输出接口输出接口 用于将经主机处理过的结果通过输出用于将经主机处理过的结果通过输出用于将经主机处理过的结果通过输出用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备(如电路去驱动输出设备(如电路去驱动输出设备(如电路去驱动输出设备(如:接触器、电磁阀、指示灯接触器、电磁阀、指示灯接触器、电磁阀、指示灯接触器、电磁阀、指示灯等)等)等)等)3 3、电源、电源、电源、电源 电源电源电源电源 指为指为
16、指为指为CPUCPU、存储器、存储器、存储器、存储器、I/OI/O接口等内部电子电接口等内部电子电接口等内部电子电接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源路工作所配备的直流开关稳压电源路工作所配备的直流开关稳压电源路工作所配备的直流开关稳压电源4 4、编程器、编程器、编程器、编程器 编程器编程器编程器编程器 是重要的外部设备,主要由键盘、显是重要的外部设备,主要由键盘、显是重要的外部设备,主要由键盘、显是重要的外部设备,主要由键盘、显示器组成。小型示器组成。小型示器组成。小型示器组成。小型PLCPLC常用简易编程器,大、中型常用简易编程器,大、中型常用简易编程器,大、中型常用简易编程器,
17、大、中型PLCPLC多用智能编程器。目前许多多用智能编程器。目前许多多用智能编程器。目前许多多用智能编程器。目前许多PLCPLC采用和计算采用和计算采用和计算采用和计算机联接,并利用专用的工具软件进行编程或监控机联接,并利用专用的工具软件进行编程或监控机联接,并利用专用的工具软件进行编程或监控机联接,并利用专用的工具软件进行编程或监控液晶显示屏液晶显示屏液晶显示屏液晶显示屏控制键控制键控制键控制键模式键模式键模式键模式键指令参数键指令参数键指令参数键指令参数键6 6、外部设备接口、外部设备接口、外部设备接口、外部设备接口 I/OI/O扩展接口扩展接口扩展接口扩展接口 用于将扩充外部输入用于将扩
18、充外部输入用于将扩充外部输入用于将扩充外部输入/输出端子数输出端子数输出端子数输出端子数扩展单元与基本单元(即主机)联接在一起扩展单元与基本单元(即主机)联接在一起扩展单元与基本单元(即主机)联接在一起扩展单元与基本单元(即主机)联接在一起5 5、输入输出扩展接口、输入输出扩展接口、输入输出扩展接口、输入输出扩展接口 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连外部设备与主机相连外部设备与主机相连外部设备与主机相连电源模块电源模块电源模块电源模块CPUCPU模块
19、模块模块模块IOIO模块模块模块模块底板底板底板底板输入端子输入端子输入端子输入端子输入信号灯输入信号灯输入信号灯输入信号灯输出端子输出端子输出端子输出端子输出信号灯输出信号灯输出信号灯输出信号灯 编程电缆编程电缆编程电缆编程电缆 运行开关运行开关运行开关运行开关 电源指示灯电源指示灯电源指示灯电源指示灯运行指示灯运行指示灯运行指示灯运行指示灯电池指示灯电池指示灯电池指示灯电池指示灯出错指示灯出错指示灯出错指示灯出错指示灯扩展端口扩展端口扩展端口扩展端口锂电池锂电池锂电池锂电池二、二、PLC工作原理工作原理 PLCPLC采用采用采用采用“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
20、序扫描、不断循环”工作方式,这工作方式,这工作方式,这工作方式,这个过程分为个过程分为个过程分为个过程分为输入采样,程序执行、输出刷新输入采样,程序执行、输出刷新输入采样,程序执行、输出刷新输入采样,程序执行、输出刷新三个阶段,三个阶段,三个阶段,三个阶段,整个过程扫描并执行一次所需的时间称为整个过程扫描并执行一次所需的时间称为整个过程扫描并执行一次所需的时间称为整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期扫描周期扫描周期扫描周期输输输输入入入入端端端端子子子子输输输输入入入入锁锁锁锁存存存存器器器器输输输输入入入入状状状状态态态态寄寄寄寄存存存存器器器器输输输输出出出出锁锁锁锁存存存存器器器
21、器输输输输出出出出状状状状态态态态寄寄寄寄存存存存器器器器输输输输出出出出端端端端子子子子程程程程序序序序执执执执行行行行读读读读读读读读写写写写输入采样输入采样输入采样输入采样程序执行程序执行程序执行程序执行输出刷新输出刷新输出刷新输出刷新一个扫描周期一个扫描周期一个扫描周期一个扫描周期位(点)号位(点)号(0-15)通道号通道号(寄存器号)(寄存器号)寄存器采用寄存器采用寄存器采用寄存器采用5 5 5 5位阿拉伯数码寻址位阿拉伯数码寻址位阿拉伯数码寻址位阿拉伯数码寻址三、三、PLC主要技术性能(主要技术性能(OMRON)主要介绍主要介绍主要介绍主要介绍OMRONOMRON(欧姆龙)(欧姆龙
22、)(欧姆龙)(欧姆龙)C C系列系列系列系列CMP1ACMP1A1 1、I/OI/O点数(本体点数(本体点数(本体点数(本体4040点,可外加扩展)点,可外加扩展)点,可外加扩展)点,可外加扩展)点数点数点数点数 地址地址地址地址输入点数输入点数输入点数输入点数2424点点点点 00000000000001100011 00100 001000011100111输出点数输出点数输出点数输出点数1616点点点点 01000010000100701007 01100 011000110701107 指指指指PLCPLC输入输入输入输入/输出点数比为输出点数比为输出点数比为输出点数比为6:46:4,
23、即输入,即输入,即输入,即输入点数点数点数点数2424;输出点数;输出点数;输出点数;输出点数1616 2 2、控制方式、控制方式、控制方式、控制方式 存储程序方式存储程序方式存储程序方式存储程序方式 用来衡量用来衡量用来衡量用来衡量PLCPLC所能存储用户程序的多少所能存储用户程序的多少所能存储用户程序的多少所能存储用户程序的多少6 6、扫描速度、扫描速度、扫描速度、扫描速度 指扫描指扫描指扫描指扫描10001000步用户程序所需的时间,以步用户程序所需的时间,以步用户程序所需的时间,以步用户程序所需的时间,以ms/ms/千步千步千步千步为单位为单位为单位为单位7 7、指令系统条数、指令系统
24、条数、指令系统条数、指令系统条数 指指指指PLCPLC具有的基本指令和高级指令的种类和数量。具有的基本指令和高级指令的种类和数量。具有的基本指令和高级指令的种类和数量。具有的基本指令和高级指令的种类和数量。种类数量越多,软件功能越强种类数量越多,软件功能越强种类数量越多,软件功能越强种类数量越多,软件功能越强3 3、编程语言、编程语言、编程语言、编程语言 梯形图方式梯形图方式梯形图方式梯形图方式4 4、指令种类、指令种类、指令种类、指令种类 基本指令基本指令基本指令基本指令1414种,应用指令种,应用指令种,应用指令种,应用指令7777种种种种5 5、存储容量、存储容量、存储容量、存储容量 C
25、MP1A PLCCMP1A PLC的数据区通道号分配表的数据区通道号分配表的数据区通道号分配表的数据区通道号分配表 HR00-19CH区区区区 域域域域 名名名名 称称称称通通通通 道道道道 号号号号 输入输入输入输入/输出继电器输出继电器输出继电器输出继电器 000-009CH/010-019CH 内部辅助继电器区内部辅助继电器区内部辅助继电器区内部辅助继电器区 200231CH 特殊继电器区特殊继电器区特殊继电器区特殊继电器区 SR 232-255CH 暂存继电器区暂存继电器区暂存继电器区暂存继电器区 TR RT0-TR7(只有(只有8位)位)保持继电器区保持继电器区保持继电器区保持继电器
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