可编程控制原理课件.ppt

可编程控制器原理与应用 主讲:邓崇亮 1　可编程控制器基础 1　可编程控制器基础 1.1.1 可编程控制器的产生 继电器控制系统用硬件实现控制程序，当产品更新时，必须改变相应的器件和接线。现代社会制造工业迫切需要一种新的更先进的“柔性”的控制系统来取代。 20世纪60年代末，美国通用汽车公司（GM）希望有一种“柔性”的汽车制造生产线来适应汽车型号不断更新的要求，GM提出10条要求，并公开向制造商招标。 美国数字设备公司（DEC）根据以上要求，于1969年研制出了第一台可编程控制器PDP－14，并在美国通用汽车公司的生产线上取得了成功。它用计算机的软组件的逻辑编程成功取代了继电器控制的硬接线编程，生产硬设备的生产线是“柔性”的愿望终于实现了。 1.1.2　PLC的特点 初期：用来替代继电器控制，进行开关量逻辑控制。 70年后：随着微电子技术、计算机技术的发展，PLC以单片机或其它16位、32位的微处理器作为主控芯片，输入/输出等电路也采用LSI(Large-scale?integration?,大规模集成电路)或VLSI, 功能有了突飞猛进的发展。PLC除有开关量控制外，还具有数据处理、数据通信、模拟量控制和PID调节等功能。 80年： NEMA（美国电气制造商协会）将命名中的“逻辑”一词摘掉，称为Programmable Controller。 定义：PC是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。 PLC有如下特点： （1）可靠性高，抗干扰能力强 采用LSI（大规模集成电路) ，开关是无触点的，而硬继电器用的是机械触点开关，可靠程度无法比拟。软硬件抗干扰措施： 硬件：器件筛选和老化。电路采用光电隔离器，隔断I/O电路与内部电路的直流通路，抑制外部干扰源的影响。电源采取屏蔽、稳压、保护等措施。设置 “看门狗”（watchdog）电路，能把走飞程序拉回来（自动恢复）。结构上采用耐热、密封、防潮、防尘和抗振的外壳封装,适应恶劣工业环境。 软件：数字滤波、故障检测与诊断，自动扫描，出错自动处理(报警、保护数据和封锁输出)。采用EEPROM（电擦除可编程只读存储器）保护断电后用户程序和数据不会丢失。采用循环扫描的方式。 （2）编程软件，简单易学 从清晰直观的继电器控制线路演化过来的梯形图程序易学易懂，易修改，深受电器工作人员的欢迎。 （3）适应性好，具有柔性 生产工艺或设备改变时，不必改变硬设备，只需改变相应的软件就可满足新的控制要求。产品已标准化、系列化和模块化，以适应不同的控制要求。 （4）功能完善，接口多样 除基本单元外，还可选配各种特殊适配器，满足不同的需要，如数字量/模拟量输入输出，定时计数， A / D与D／A转换，数据处理，通信联网等功能。 （5）易于操作，维护方便 安装方便：具有DIN标准导轨安装用卡扣。 连接方便：具有输入/输出端子排，只要用螺丝刀就可以与不同的控制设备连接。 调试方便：输入信号可用开关来模拟，输出信号可观察面板发光二极管。 维护方便：完善的自诊断功能和运行故障指示装置。 （6）体积小、重量轻、功耗低 产品结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低。 如FX1S－20MT型PLC： 外形尺寸：75mm×90mm×87mm， 重量：400g，功耗：20W。这种迷你型PLC很容易嵌入机械设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 1.1.3　PLC的应用 PLC的主要应用有以下5个方面。 （1）开关量逻辑控制 是PLC最基本的应用，即用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。 （2）模拟量过程控制 控制连续变化的模拟量，如温度、压力、速度、流量、液位、电压和电流等均为模拟量。通过各种传感器将相应的模拟量转化为电信号，然后通过A/D模块将它们转换为数字量送PLC内部CPU处理，处理后的数字量再经过D/A转换为模拟量进行输出控制。 （3）机械件位置控制 用专用的位置控制模块来控制步进电机或伺服电机, 1.1.4 PLC的分类 可以按照结构形式、I/O点数和功能两种形式分类。 1.按结构形式分类 PLC可分为整体式和模块式两种。 （1）整体式 将CPU、存储器、I／O和电源等部件集中于一体，安装在一个金属或塑料的机壳的基本单元内，机壳的上下两侧是输入输出接线端子，并配有反映输入输出状态的微型发光二极管。 图1　三菱FX1S系列PLC 可按照控制要求，选用不同档次的 CPU模块、各种I/O模块和其它特殊模块，构成不同功能的控制系统。 模块式结构的PLC具有配置灵活、组装方便