PLC基础知识与常规维护及故障排除方法.ppt
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1、PLC基础知识,一、 PLC的产生与历史 二、 PLC的现状及发展趋势 三、PLC的特点 四 、PLC的基本功能 五、 PLC与其他工业控制系统的比较,PLC基础知识与常规维护及故障排除方法,PLC的产生与历史,世界上第一台PLC 1969年由美国数字设备公司(DEC)根据美国通用汽车公司(GE)的要求研制成功。 背景: 1968年美国通用汽车公司(GE),为了适应汽车型号的不断更新,生产工艺不断变化的需要,实现小批量、多品种生产,希望能有一种新型工业控制器,它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线,以降低成本,缩短周期。,PLC基础知识与常规维护及故障排除方法,70年代初期: PL
2、C只有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能,只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller) 70年代中期: 微处理器技术应用到PLC中,使PLC不仅具有逻辑控制功能,还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能 80年代以后: 随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展,16位和32位微处理器应用于PLC中,使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强,同时可靠性提高,功耗、体积减小,成本降低,编程和故障检测更加灵活方便,而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。,PLC基础知识与常规维护及故障排除方法,近年来PLC
3、发展迅速 PLC集电器控制、仪表、传动为一体、性价比高、可靠性高的特点,已成为自动化工程的核心设备。 PLC成为具备有计算机功能的一种通用工业控制装置,其使用量高居首位。 PLC现已成为现代工业自动化的三大技术支柱之一。 现代自动化三大技术包含PLC、机器人、工控机 。,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,三、 PLC的现状及发展趋势 1969年美国数据设备公司(DEC)研制了第一台PLC,从此PLC发展迅猛。 我国改革开放后,美国AB、GE、MODICON、TI,日本OMRON、三菱、富士,德国西门子等厂家的产品不断进入我国,并在各行各业的工控系统中占据重要地位。,PLC基础知识与常规
4、维护及故障排除的方法,PLC三大流派 欧洲:德国的西门子(SIEMENS)、AEG及法国的TI公司 美国:A-B(Allen-Bradly)(其产品约占美国PLC市场50的份额。 )、GE(General Electric)、莫迪康(MODICON)公司、德州仪器(T1)公司、 歌德(Gould)公司、西屋公司 日本:三菱Mitsubishi 、 欧姆龙(OMRON)、 FUJI (日本主要发展中小型PLC,在世界小型PLC市场上, 日本产品约占有70的份额。在中国,OMRON产品的销量居首位。) 目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品;现在市场上出现了系列化的国产PLC,其价格相对低廉,性价
5、比高。,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,西门子PLC外形图,2006-3-3,7,S7-200系列PLC,S7-300系列PLC,S7-400系列PLC,SIMART200系列PLC,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,三菱PLC外形图,2006-3-3,8,Q系列PLC,FX2N系列PLC,FX1N系列PLC,FX1S系列PLC,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,欧姆龙PLC外形图,C200H系列PLC,CPM1A、CPM2A系列PLC,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,美国AB-PLC外形图,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,信捷PLC,PLC基础知
6、识与常规维护及故障排除的方法,台达PLC,PLC的国内外状况,1974年我国开始仿制美国的第二代PLC产品,但因元器件质量和技术问题等原因未能推广。直到1977年,我国才研制出第一台具有实用价值的PLC,并开始批量生产和应用于工业过程的控制。 主要厂家有:台湾的台达、永宏、丰炜。大陆的和利时,科迪纳,易达,信捷,嘉华,全志,科赛恩,智达,恒日,禾川,汇川等。,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,通用性强,使用方便 功能强,适应面广 可靠性高,抗干扰能力强 编程方法简单,容易掌握 PLC控制系统的设计、安装、调试和维修工作少.极为方便。控制程序变化方便.具有很好的柔性。 体积小、重量轻、功
7、耗低,PLC的特点,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,PLC的基本功能,逻辑控制功能 回路控制功能 定时控制功能 通讯联网功能 计数控制功能 监视控制功能 步进控制功能 停电记忆功能 数据处理功能 故障诊断功能,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,PLC与其他工业控制系统的比较,PLC与继电器控制系统比较 继电器控制采用硬接线方式装配而成,只能完成既定的功能。 PLC控制只要改变程序并改动少量的接线端子,就可适应生产工艺的改变。 从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面进行比较。传统的继电器控制大多数将被PLC所取代。,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,与工业计算机比较
8、 工控机控制要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。 PLC采用“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用 ,便于推广应用。 PLC是专为工业现场应用而设计的,具有更高的可靠性。 在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境中,工控机则更能发挥其专长。,PLC基本原理,2.1 PLC内部硬件框图及各部分作用 2.2 PLC工作过程特点及主要性能指标 2.4 PLC分类,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,PLC内部硬件框图及各部分作用,PLC的组成 PLC由四部分组成 :中央处理单元(CPU板)、输入输出(I/O)部件和电源部件。,PLC基础知识与常规
9、维护及故障排除的方法,PLC的基本组成包括硬件与软件两部分 PLC的硬件:中央处理器(CPU)、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、电源等 PLC的软件:系统程序和用户程序,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,PLC中常采用的CPU有三类: 1) 通用微处理器(如Z80、8086、80286等) 2) 单片微处理器(如8031、8096等) 3) 位片式微处理器(如AMD29W等) 小型PLC:大多采用8位通用微处理器和单片微处理器; 中型PLC:大多采用16位通用微处理器或单片微处理器; 大型PLC:大多采用高速位片式微处理器(32位); 小型PLC为单CPU系统; 中、大型PLC则
10、大多为双CPU或多CPU系统; 对于双CPU系统,通常处理器为16位或32位处理器,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,输入/输出接口(I/O模块),输入/输出接口:通常也称I / O 接口或I / O单元,是PLC与工业生产现场之间的连接通道。 PLC输入接口-接收用户设备的各种控制信号,如限位开关、按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量(要通过模数变换进入机内)等,通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能够接收和处理的信号,用这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据。 PLC输出接口-将PLC的中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号的输出,
11、以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法, I / O 接口的作用: 电平转换功能:由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的,而PLC内部CPU的处理的信号是标准电平信号。 光电隔离和滤波功能,以提高PLC的抗干扰能力,通常还有状态指示,工作状况直观,便于维护。 I / O 接口的类型: 开关量输入/输出接口 模拟量输入/输出接口,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法, 输入/输出(I/O)点数: PLC的I/O点数是指PLC所能接受的输入信号和输出信号的总和。 I/O点数是选择PLC的重要依据之一。 当I/O点数不够时,可通过
12、PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。,PLC的输入、输出点比3:2,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,PLC编程器及作用,编程器的作用:是编辑、调试、输入用户程序,也可在线监控PLC内部状态和参数,与PLC进行人机对话。 它是开发、应用、维护PLC不可缺少的设备。,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,PLC中的电源及作用:,PLC配有开关式稳压电源,以提供内部电路使用。 与普通电源相比,PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。因此,对于电网提供的电源稳定度要求不高,一般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。 许多PLC还向外提供直流24V稳压电源,用于对外部传感 器供电。 电源
13、的容量有限,不能过多的负载外部电子原件。,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,PLC配有各种通信接口与外部设备连接 : 与打印机连接,可将过程信息、系统参数等输出打印 与监视器连接,可将控制过程图像显示出来 与PLC连接,组成多机系统或连成网络,实现更大规模控制 与计算机连接,组成多级分布式控制系统,控制与管理相结合 与人机界面(触摸屏)连接可以操作监控设备 与智能接口模块连接。智能接口模块是一独立的计算机系统,它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。PLC的智能接口模块种类很多,如:高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。 与编程器连接进行p
14、lc编程,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,PLC与电脑通讯方式,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,编 程 器,编程器是PLC最常用的工具,它是PLC中唯一不需要通过功能模块或软件对PLC进行程序编写的工具。 它通过主机上的编程器接口直接与主机相连。 编程器上有一个方式选择开关,用于控制PLC主机的工作方式。,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,其它功能模块:,模拟量输入模块(即A/D模块)模拟量数字量 模拟量输出模块(即D/A模块)数字量模拟量 动态输入/输出模块 自带动态扫描功能 温度传感器模块 温度模拟量数字量 高速计数模块 高频脉冲信号 PID模块 远程I/O模块
15、 扩展距离几千千米 通讯模块 与其它PLC、微机、互连网通讯,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法,系统程序: 系统程序,完成系统诊断、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。 系统程序,由PLC的制造厂家编写的,在PLC使用过程中不会变动,它和PLC的硬件组成有关,它关系到PLC的性能。 系统程序,由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中,用户不能访问和修改。,PLC的软件系统,1 系统程序;2 用户程序;3 编程语言,PLC基础知识与常规维护及故障排除的方法, 用户程序: 用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制的应用程序。它是由PLC
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