第九章可编程序控制器l.ppt
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1、了解PLC的基本结构和基本工作过程 搞清楚PLC内部等效继电器电路的等效思想 熟悉PLC的指令系统 掌握PLC的编程方法和开发步骤,第九章 可编程序控制器PLC,基本要求:,重点:掌握指令系统与编程方法;,难点:1、PLC的梯形图 2、各指令的使用场合和注意点 3、现场器件的常闭触点在梯形图中的使用,第九章 可编程序控制器PLC,可编程序控制器PC(Programmable Controller)又称为可编程序逻辑控制器PLC( Programmable Logic Controller),是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物,是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器,是一
2、种专为工业环境下应用而设计的以微处理器为核心的用作数字控制的专用计算机。,PLC采用以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观、方便易学,调试和查错都很容易。,第九章 可编程序控制器PLC,第九章 可编程序控制器PLC,PLC已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一,具有可靠性高、控制功能强、体积小、编程直观、可在线修改控制程序、易于与计算机接口等优点。,第九章 可编程序控制器PLC,9.1可编程序控制器的基本结构、工作原理和主要特点,9.1.1 PLC的基本结构,中央处理单元CPU(如图9.1所示),主要作用:,1、接收从编程器
3、输入的用户程序,并存入程序存储器中。,2、用扫描方式采集现场输入状态和数据,并存入相应的数据寄存器中。,3、执行用户程序,从程序存储器中逐条取出用户程序,经过解释程序解释后逐条执行。,4、通过故障自诊断程序,诊断PLC的各种运行错误。,9.1.1 PLC的基本结构,存储器,1、系统程序存储器(区) 存入系统程序,包括监控程序,解释程序,故障自诊断程序,标准子程序库及其他各种管理程序等,一般固化在ROM或EPROM中,用户不能直接存取;,2、用户程序存储器(区) 存入用户程序,用户程序是用户为解决实际问题并根据PLC的指令系统而编制的程序,存储器采用RAM;,3、变量(数据)存储器(区) 存放P
4、LC的内部逻辑变量,如内部继电器,I/O寄存器,定时器/计数器中逻辑变量的现行值等,变量存储器采用RAM。,9.1.1 PLC的基本结构,9.1.1 PLC的基本结构,输入输出接口(简称I/O),输入输出接口是CPU与工业现场装置之间的连接部件,是PLC的重要组成部分,是按强电要求设计的。,1、输入接口,功能:采集现场各种开关接点的状态信号,并将其转换成标准的逻辑电平送给CPU处理。,每个I/O点都接有指示灯,某点接通时,相应的指示灯发光。,图9.2是一种直流开关量的输入接口电路,其中COM为输入公共端,24V直流电源为PLC内部专供输入接口用的电源,K0K7为现场外接的开关。通常将输入继电器
5、的数量称为PLC的输入点数。例如图9.2所示的电路为一8点输入接口电路。,一般的输入信号多为开关量信号,接口电路常有直流和交流两种。,9.1.1 PLC的基本结构,9.1.1 PLC的基本结构,9.1.1 PLC的基本结构,1、实现现场与PLC主机的电气隔离,以提高抗干扰性,因为电气绝缘,一些干扰电信号不易串入。,光电耦合器的作用:,2、避免外电路和出故障时,外部强电侵入主机而损坏主机。,3、电平变换,现场开关信号可能有各种电平,光电耦合器将它们变换成PLC主机要求的标准逻辑电平。,9.1.1 PLC的基本结构,2、输出接口,常用的输出接口有: 1晶体管输出方式:用于直流负载; 2晶闸管输出方
6、式:用于交流负载; 3继电器输出方式:可用于直流负载,也可 用于交流负载。,图9.3为继电器输出接口电路。,9.1.1 PLC的基本结构,通常将输出继电器的数量称为PLC的输出点数。,9.1.1 PLC的基本结构,编程器,编程器是PLC中一种主要的外部设备,它是开发、维护PLC控制系统的必备设备。编程器用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视,还可以通过其键盘去调用与显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通信端口与CPU联系,完成人机对话连接。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯,以及编程、监控转换开关。如下图。,9.1.1 PLC的基本结构,9.1.2 PLC的基本工作原理,PLC的
7、基本工作过程如下:,1、输入现场信息,在系统软件的控制下,顺次扫描各输入点,读入各输入点的状态;,2、执行程序,顺次扫描用户程序中的各条指令,根据输入状态和指令内容进行逻辑运算;,3、输出控制信号,根据逻辑运算的结果,输出状态寄存器(储存器)向各输出点并行发出相应的控制信号,实现所要求的逻辑控制功能。,9.1.2 PLC的基本工作原理,如图9.4所示。,9.1.2 PLC的基本工作原理,上述过程执行完后,又重新开始,反复地执行。每执行一遍所需的时间秒为扫描周期,PLC的扫描周期通常为几十ms。,9.1.3 PLC的主要特点,应用灵活,扩展性好 操作方便 标准化的硬件和软件设计,通用性强 完善的
8、监视和诊断功能 控制功能强 可适应恶劣的工业应用环境 体积小,重量轻,性能/价格比高,省电,9.1.3 PLC的主要特点,低档PLC: 一般为小型PLC,输入,输出总点数在256点以内,功能有逻辑运算和控制,计时计数,内部继电器,移位寄存器,步进控制器等功能,适用于开关量控制。 中档PLC: 输入,输出总点数为256点2048点,除具有开关量的逻辑运算和控制功能外,还具有数值运算,模拟量输入,输出和控制以及通信联网等功能。,9.1.3 PLC的主要特点,高档PLC: 输入,输出总点数一般在2048点以上,具有多功能,高速度的特点。一般采用多CPU,并配置各种智能模块和远程I/O,网络通信功能很
9、强。,9.1.3 PLC的主要特点,9.2 PLC的内部等效继电器电路,PLC是一种专用微机,但用于控制时是将PLC的内部结构等效为一个继电器系统。,即将PLC内部的每一个存储器单元的每一个触发器等效为一个继电器,这种等效继电器的通断是由软件控制的,故也叫软继电器。,表9.2所示是FX1N型PLC的内部等效继电器及地址编号表;地址编号采用三位八进制数表示,前两位为存储器单元地址,第三位为存储单元的位地址。PLC的内部等效继电器电路如图9.5所示。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,FX1N内部等效继电器及地址编号,9.2 PLC的内部等效继电器电路,9.2 PLC的内部等效继电器电路,各类等
10、效继电器的功能和使用方法如下:,输入继电器(X),输入继电器专门用来接收外部开关或传感器等发来的信号,它与PLC的输入端子相连,因它只能由外部信号所驱动,所以,在梯图中,输入继电器没有线圈,而只提供若干对(无限对)动合触点和动断触点,这些触点表示外部输入信号的状态,仅供编程使用,而不能直接输出去驱动外部负载。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,输出继电器(Y),输出继电器专门用来将输出信号传送给外部负载。输出继电器由内部的程序指令来控制,每一输出继电器仅有一对外部输出的触点,其状态对应于输出寄存器的输出。输出继电器经输出寄存器、输出接口电路与PLC的输出端子相连,用以控制外接负载。,9.2
11、PLC的内部等效继电器电路,时间继电器(T),时间继电器又叫定时器,每个定时器的定时值K为0.1s999s(十进制),功能:当输入条件使定时器线圈得电时,启动定时器开始计时,即以0.1s( 或以0.01s)为单位开始从设定的定时值递减,当定时器中设定的定时值K减到0时(即延时时间到),定时器的输出触点就动作,并停止计时。此时若它的线圈断电,则定时器就复位(即重新设定定时值K)。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,注意:如果在计时过程中,定时器线圈断电,则立即停止计时并复位;若定时器线圈再得电,则定时器又从初始设定值K开始重新计时。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,计数继电器(C),计数继
12、电器亦称计数器,它可对外部事件或内部的脉冲进行计数,每个计数器的计数值K为1999个数(十进制),如图9.7所示。,功能:计数器C0开始工作前,要使计数器复位,即从复位输入端输入一个脉冲,使计数器置入设定值K,由X000接通一次(先合后开)产生一个脉冲来复位;以后当从计数输入端每来一个脉冲(即X001每接通一次),计数值减1,到设定的计数值K减到0时,计数器的输出,9.2 PLC的内部等效继电器电路,触头就动作,即触点C0闭合,使输出继电器Y000得电。只要X000输入保持断开,C0的触点就一直保持接通;只有当X000再接通一次,使C0复位,C0触点才断开。,9.2 PLC的内部等效继电器电路
13、,计数器也可作定时器使用,如图9.8所示,由计数器C1组成的60s定时器。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,注意:计数器具有掉电保护功能,若在运行中断电引起计数器中断计数时,当前的计数值仍保持着,在电源再次接通后,计数器将在此值上继续计数;若不需要电源中断时保存计数值的场合,则可用初始化脉冲M8002(见后面的特殊继电器)进行复位。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,辅助继电器(M),辅助继电器只能由程序指令控制,专供内部编程使用,其触点(无限对)不可直接驱动外部负载。 辅助继电器又分为通用辅助继电器和具有断电保护的保持辅助继电器,后者在继电之后再行供电时,仍能保持断电前的状态。,辅助继
14、电器还可作移位寄存器使用:通常由同一单元的8位(或16位)辅助继电器组成一个移位寄存器,某单元一经选作移位寄存器就不能再作它用,利用移位寄存器可进行顺序控制。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,9.2 PLC的内部等效继电器电路,特殊的辅助继电器(M),1、M8000:监测运行。PLC运行时,M8000一直保持通电,M8000触点闭合。因此其触点常接一指示灯,用来指示PLC是否还在运行。,2、M8002:产生初始化脉冲。PLC运行后M8000接通,在第一个扫描周期M8002得电,产生一个输出脉冲,以后便失电。编程中,常用这个信号来给计数器或移位寄存器复位。,9.2 PLC的内部等效继电器电路
15、,3、M8012:产生脉冲间隔为100ms的时钟脉冲。PLC运行后,其触点连续地断开、闭合,断开、闭合的时间均为50ms,可提供周期为100ms的连续脉冲输出。,4、M8034:禁止全部输出。M8034得电时,全部输出继电器Y的输出自动断开,但此时,其他继电器,定时器,计数器仍继续工作。常用它作为设备的总停控制用。,除M8034外,其他特殊继电器都不能通过编程使它们动作。,9.3 PLC的编程和指令系统,9.3.1 PLC的编程方法与一般规则,目前常用的PLC表达方式:,1、继电器梯形图,与传统的继电器控制原理电路图相似,比较直观、形象,易于接受。多适用于比较简单的控制功能的编程;,2、逻辑功
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