可編程控制器概述.ppt

可編程控制器概述,什么是PLC? PLC的特點(diǎn) PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用 PLC的組成 PLC的工作過程 PLC I/O處理示意圖 PLC的主要性能指標(biāo) PLC的編程語言 PLC的編程組件,什么是PLC,可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。,PLC的特點(diǎn),通用性強(qiáng)，使用方便 功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 編程方法簡(jiǎn)單，容易掌握 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修工作量少，極為方便?？刂瞥绦蜃兓奖悖哂泻芎玫娜嵝?。 體積小、重量輕、功耗低,PLC的應(yīng)用,開關(guān)量邏輯控制 運(yùn)動(dòng)控制 閉環(huán)過程控制 數(shù)據(jù)處理 通訊聯(lián)網(wǎng),PLC的組成,PLC由四部分組成 ：中央處理單元（CPU板）、輸入輸出（I/O）部件和電源部件,PLC 的 工 作 過 程,第n個(gè)掃描周期,輸入采樣 輸出刷新,用戶程序執(zhí)行,PLC I/O處理示意圖,PLC的主要技術(shù)性能指標(biāo),PLC的性能指標(biāo)較多，不同廠家的PLC產(chǎn)品技術(shù)性能各不相同，且各有特色。常用的主要性能指標(biāo)有： 1輸入輸出點(diǎn)數(shù) 輸入輸出點(diǎn)數(shù)是指PLC組成控制系統(tǒng)時(shí)所能接入的輸入輸出信號(hào)的最大數(shù)量，即PLC外部輸入、輸出端子數(shù)。它表示PLC組成控制系統(tǒng)時(shí)可能的最大規(guī)模。通常，在總點(diǎn)數(shù)中，輸入點(diǎn)數(shù)大于輸出點(diǎn)數(shù)，且輸入與輸出點(diǎn)不能相互替代。 2掃描速度 一般以執(zhí)行1000步指令所需的時(shí)間來衡量，單位為毫秒千步。也有以執(zhí)行一步指令時(shí)間計(jì)，單位為微秒步。 3存儲(chǔ)器容量 PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器三部分。PLC產(chǎn)品中可供用戶使用的是用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 PLC中程序指令是按“步”存放的，一“步”占用一個(gè)地址單元，一個(gè)地址單元一般占用兩個(gè)字節(jié)。如存儲(chǔ)容量為1000步的PLC，其存儲(chǔ)容量為2K字節(jié)。,4編程語言 PLC采用梯形圖、布爾助記符、菜單圖、功能模塊圖和語言描述等編程語言。不同的PLC產(chǎn)品可能擁有其中一種、兩種或全部的編程方式。 5指令功能 PLC的指令種類越多，則其軟件的功能就越強(qiáng)，使用這些指令完成一定的控制目的就越容易。 此外，PLC的可擴(kuò)展性、使用條件、可靠性、易操作性及經(jīng)濟(jì)性等性能指標(biāo)也是用戶在選擇PLC時(shí)須注意的指標(biāo)。,PLC的編程語言,在PLC中有多種程序設(shè)計(jì)語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、菜單圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計(jì)語言，它們通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能。例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。菜單圖語言和語句描述語言是高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作。例如，模擬量的控制、數(shù)據(jù)的操縱、報(bào)表的報(bào)印和其它基本程序設(shè)計(jì)語言無法完成的功能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在PLC中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時(shí)也常常被采用，由于它具有連接方便、操作簡(jiǎn)單和易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛。,根據(jù)PLC的應(yīng)用范圍，程序設(shè)計(jì)語言可以組合使用，常用的程序設(shè)計(jì)語言是： 梯形圖程序設(shè)計(jì)語言。 布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言（語句表）。 菜單圖程序設(shè)計(jì)語言。 功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言。 結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言。 梯形圖與結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言。 布爾助記符與菜單圖程序設(shè)計(jì)語言。 布爾助記符與結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言。,梯形圖語言,梯形圖語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系，在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在右面。,梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。,梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn),（1）與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性。 （2）與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對(duì)電氣技術(shù)人員來說，易于掌握和學(xué)習(xí) （3）與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流（Power Flow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器。因此，應(yīng)用時(shí)需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待。 （4）與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言有對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查。,布爾助記符語言,布爾助記符語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言與計(jì)算機(jī)中的匯編語言非常相似，采用布爾助記符來表示操作功能。 布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn)： （1）采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握的特點(diǎn)。 （2）在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。 （3）與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，其特點(diǎn)與梯形圖語言基本類同。,菜單圖語言,菜單圖語言是用菜單圖來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。它是近年來發(fā)展起來的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用菜單圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個(gè)子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計(jì)人員和操作人員設(shè)計(jì)思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計(jì)和檢查調(diào)試。菜單圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：,（1）以功能為主線，條理清楚，便于對(duì)程序操作的理解和溝通。 （2）對(duì)大型的程序，可分工設(shè)計(jì)，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)時(shí)間和調(diào)試時(shí)間。 （3）常用于系統(tǒng)的規(guī)模較大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。 （4）只有在活動(dòng)步的命令和操作被執(zhí)行后，對(duì)活動(dòng)步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此，整個(gè)程序的掃描時(shí)間較其它程序編制的程序掃描時(shí)間要大大縮短。 菜單圖來源于佩特利（Petri）網(wǎng)，由于它具有圖形表達(dá)方式，能較簡(jiǎn)單和清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對(duì)系統(tǒng)中存有的像死鎖、不安全等反?，F(xiàn)象進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上能直接編程，所以，得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年推出的PLC和小型集散控制系統(tǒng)中也已提供了采用菜單圖描述語言進(jìn)行編程的軟件。,功能模塊圖語言,功能模塊圖語言是采用功能模塊來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。它有若干個(gè)輸入端和輸出端，通過軟連接的方式，分別連接到所需的其它端子，完成所需的控制運(yùn)算或控制功能。功能模塊可以分為不同的類型，在同一種類型中，也可能因功能參數(shù)的不同而使功能或應(yīng)用范圍有所差別，例如，輸入端的數(shù)量、輸入信號(hào)的類型等的不同使它的使用范圍不同。由于采用軟連接的方式進(jìn)行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接，因此控制方案的更改、信號(hào)連接的替換等操作可以很方便實(shí)現(xiàn)。功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：,（1）以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變得容易。 （2）功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性。 （3）對(duì)控制規(guī)模較大、控制關(guān)系較復(fù)雜的系統(tǒng)，由于控制功能的關(guān)系可以較清楚地表達(dá)出來，因此，編程和組態(tài)時(shí)間可以縮短，調(diào)試時(shí)間也能減少。 （4）由于每種功能模塊需要占用一定的程序內(nèi)存，對(duì)功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此，這種設(shè)計(jì)語言在大中型PLC和集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)中才被采用。,PLC的編程組件,可編程控制器的編程組件從物理實(shí)質(zhì)上來說是電子電路及存儲(chǔ)器。不同使用目的的組件電路是不同的。通常延用繼電器電路中的類似名稱命名，包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助（中間）繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等，鑒于它們的物理屬性，稱之為“軟繼電器”。就編程角度而言，可以不考慮這些器件的物理實(shí)現(xiàn)，只須了解它們的功能即可。 需要指出的是，和繼電接觸器電路中的“繼電器”概念不同，在可編程控制器中的“組件”數(shù)量巨大，為了不重復(fù)選用，通常需給組件編號(hào)，類似于計(jì)算機(jī)中的單元地址。,FX2系列PLC共有十種編程組件，其編號(hào)方法為：第一個(gè)部分字母代表功能，如輸入繼電器用“X”表示，輸出繼電器用“Y”表示。第二部分?jǐn)?shù)字代表該類器件的序號(hào)，F(xiàn)X2系列PLC中輸入繼電器和輸出繼電器的序號(hào)為八進(jìn)制，其余器件的序號(hào)為十進(jìn)制。,編程組件的基本特征,PLC中的編程組件和繼電接觸器的組件類似，有線圈和常開常閉觸點(diǎn)。觸點(diǎn)的狀態(tài)隨著線圈的狀態(tài)而改變，當(dāng)線圈通電（選中）時(shí)，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。當(dāng)線圈失電（非選中）時(shí)，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。在PLC中，組件被選中，只是代表這個(gè)組件的存儲(chǔ)單元置1，失去選中條件只是代表這個(gè)存儲(chǔ)單元置0，組件只是存儲(chǔ)單元，可無限次地被訪問，因此PLC中的編程組件可以有無數(shù)多個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)。 下面我們以FX2系列PLC為例，簡(jiǎn)單介紹一下FX2系列PLC的編程組件。,1輸入繼電器 輸入繼電器是PLC中專門用來接收從外部敏感組件或開關(guān)組件發(fā)來的信號(hào)。它與PLC的輸入端子相連，可以提供許多（無限制）常開常閉觸點(diǎn)，供編程時(shí)使用（實(shí)質(zhì)上是調(diào)用該組件的狀態(tài)）。 FX2系列PLC輸入繼電器的編號(hào)范圍為：X0X177（八進(jìn)制，128點(diǎn)）。,2輸出繼電器 PLC的輸出端子是PLC向外部負(fù)載發(fā)出控制命令的窗口。輸出繼電器的外部輸出觸點(diǎn)接到輸出端子，以控制外部負(fù)載。輸出繼電器的輸出方式有三種：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。 在每次掃描周期的最后，CPU才以批處理方式將輸出映像寄存器（PIQ）的內(nèi)容傳送到輸出端子去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 FX2系列PLC輸出繼電器的編號(hào)范圍為：Y0Y177（八進(jìn)制，128點(diǎn)）。 3輔助繼電器 在邏輯運(yùn)算中經(jīng)常需要一些中間繼電器，這些繼電器并不直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，只起到中間狀態(tài)的暫存作用。 FX2系列PLC輔助繼電器的編號(hào)范圍： 通用型輔助繼電器的編號(hào)范圍為：M0M499（500點(diǎn)）。 帶掉電保護(hù)的通用型輔助繼電器的編號(hào)范圍為：M500M1023（524點(diǎn)）。 掉電保護(hù)是指在PLC外部電源停電后，由機(jī)內(nèi)電池為某些特殊工作單元供電，以記憶它們?cè)诘綦娗暗臓顟B(tài)。 特殊輔助繼電器的編號(hào)范圍為：M8000M8255（256點(diǎn)）。,特殊輔助繼電器是具有特定功能的輔助繼電器，根據(jù)使用方式可分為兩類： 只能利用其觸點(diǎn)的特殊輔助繼電器，其線圈由PLC自行驅(qū)動(dòng)，用戶只能利用其觸點(diǎn)。這類特殊輔助繼電器常用作時(shí)基、狀態(tài)標(biāo)志或?qū)Ｓ每刂平M件出現(xiàn)在程序中。 例如：M8000：運(yùn)行標(biāo)志（RUN）PLC運(yùn)行時(shí)監(jiān)接通 M8002：初始脈沖，只在PLC開始運(yùn)行的第一個(gè)掃描周期接通 M8012：100ms時(shí)鐘脈沖 M8013：1s時(shí)鐘脈沖 可驅(qū)動(dòng)線圈型特殊輔助繼電器，用戶驅(qū)動(dòng)線圈后，PLC做特定動(dòng)作。 例如：M8030：使BATT LED（鋰電池欠壓指示燈）熄滅 M8033：PLC停止時(shí)輸出保持 M8034：禁止全部輸出 M8039：定時(shí)掃描方式,注意：未定義的特殊輔助繼電器不可在程序中使用。,4定時(shí)器 定時(shí)器相當(dāng)于繼電器電路中的時(shí)間繼電器，可在程序中用作延時(shí)控制。FX2系列PLC定時(shí)器具有以下四種類型。 100ms定時(shí)器：T0T199 200點(diǎn) 計(jì)時(shí)范圍：0.13276.7s 10ms定時(shí)器：T200T245 46點(diǎn) 計(jì)時(shí)范圍：0.01327.67s 1ms積算定時(shí)器：T246T249 4點(diǎn)（中斷動(dòng)作） 計(jì)時(shí)范圍：0.00132.767s 100ms積算定時(shí)器：T250T255 6點(diǎn) 計(jì)時(shí)范圍：0. 13276.7s 5計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器在程序中用作計(jì)數(shù)控制。FX2系列PLC計(jì)數(shù)器可分為內(nèi)部計(jì)數(shù)器及外部計(jì)數(shù)器。內(nèi)部計(jì)數(shù)器是對(duì)機(jī)內(nèi)組件（X、Y、M、S、T和C）的信號(hào)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。機(jī)內(nèi)信號(hào)的頻率低于掃描頻率，因而是低速計(jì)數(shù)器。高于機(jī)器掃描頻率的信號(hào)計(jì)數(shù)需用高速計(jì)數(shù)器。 普通計(jì)數(shù)器的分類： 16位增計(jì)數(shù)器 16位增計(jì)數(shù)器的設(shè)定值為132767，有兩種16位二進(jìn)制增計(jì)數(shù)器。 通用型：C0C99（100點(diǎn)） 掉電保持型：C100C199（100點(diǎn)）,16位指其設(shè)定值及當(dāng)前值寄存器為二進(jìn)制16位寄存器，其設(shè)定值在K1K32767范圍內(nèi)有效。 32位增減計(jì)數(shù)器 32位增減計(jì)數(shù)器的設(shè)定值為2147483648+2147483647，有兩種32位增/減計(jì)數(shù)器。 通用型：C200C219（20點(diǎn)） 掉電保持型：C220C234（15點(diǎn)） 32位指其設(shè)定值寄存器為32位，由于是雙向計(jì)數(shù)，32位的首位為符號(hào)位。設(shè)定值的最大絕對(duì)值為31位二進(jìn)制數(shù)所表示的十進(jìn)制數(shù)，即為2147483648+2147483647。其設(shè)定值在K1K32767范圍內(nèi)有效。 計(jì)數(shù)方向（增計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)）由特殊輔助繼電器M8200M8234設(shè)定。 對(duì)于C，當(dāng)M8接通（置1）時(shí)為減法計(jì)數(shù)，當(dāng)M8斷開（置0）時(shí)為加法計(jì)數(shù)。 詳細(xì)內(nèi)容參見第4章。,習(xí) 題 1PLC有哪些主要特點(diǎn)？ 2當(dāng)前PLC的發(fā)展趨勢(shì)如何？ 3PLC的基本結(jié)構(gòu)如何？試闡述其基本工作原理。 4PLC主要有哪些技術(shù)指標(biāo)？ 5PLC有哪些編程語言？常用的是什么編程語言？ 6說明FX2系列PLC的主要編程組件和它們的組件 編號(hào)。,