五章 可编程序控制器及其工作原理.pptVIP

第一节 PLC的产生与发展 在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构。 1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了10项招标技术指标。其主要内容如下： 10 项 指 标： 1、编程方便，现场可修改程序； 2、维修方便，采用模块化结构； 3、可靠性高于继电器控制装置； 4、体积小于继电器控制装置； 5、数据可直接送入管理计算机； 6、成本可与继电器控制装置竞争； 7、输入可以是交流115V； 8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等； 9、在扩展时，原系统只要很小变更； 10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 10项指标的核心为以下四点： 用计算机代替继电器控制盘。 用程序代替硬件接线。 输入/输出电平可与外部装置直接连接。 结构易于扩展。 1969年第一台PLC在美国的数字设备公司(DEC)制成，并成功地应用到美国通用汽车公式(GM)的生产线上，它具有继电器控制系统的外部特性，又有计算机的可编程性、通用性和灵活性，开创了PLC的新纪元。 20世纪70年代中期，美、日、德等国引进，引入了微处理器技术，形成了集自动化技术、计算机技术、通信技术等为一体的新型自动控制装置，得到了迅速而广泛的应用。 PLC的定义 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计；它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令；并通过数字式或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 第二节 PLC的用途与特点 1、顺序逻辑控制 2、闭环过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I／O模块，实现模拟量和数字量之间的A／D转换利D／A转换，并对模拟量实行闭环PID（比例-积分-微分)控制。 3、数据处理 现代的PLC具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可以采集、分析和处理数据。 4、通讯 为适应近几年兴起的工厂白动化(FA)系统发展的需要，许多厂家开发了PLC之间、PLC与上级计算机之间的通讯功能，从而实现了“集中管理，分散控制”的分布式控制。 二、PLC的特点 二、PLC的分类 2、按结构形式分 （1） 整体式：小型机 （2） 模块式：中、大型机 PLC的发展趋势 PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。 第三节 PLC的硬件组成 PLC主要内中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几部分组成。 1、中央处理器（CPU） (1)按照系统程序赋予的功能接收并存储由编程器键入的用户程序和数据，诊断电源及PLC内部电路的工作状态和编程中出现的语法错误。 (2)用扫描方式工作。监视并接收现场输入信号，从存储器中逐渐读取并执行用户程序，完成用户程序所规定的逻辑或算术等操作，根据运算结果控制输出。 小型机用8位微处理器，中型机用16位，大型机用高速位片机 4．电源单元 电源单元是将交流电压信号转换成微处理器、存储器及输入、输出部件正常工作所需要的直流电源。 供电电源的电压等级常见的有： AC：100V、200V DC：100V、48V、24V等。 PLC的等效工作电路可分为3部分，即输入部分、内部控制电路和输出部分。输入部分就是采集输入信号，输出部分就是系统的执行部件，这两部分与继电器控制电路相同。内部控制电路是通过编程方法实现的控制逻辑，用软件编程代替继电器电路的功能。 PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应编制用户程序的需要。PLC提供的编程语言通常有以下几种：梯形图、指令表、顺序功能流程图和功能块图。下面以S7-200系列PLC为例加以说明。 一. 梯形图(LAD) 梯形图(LAD)编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。PLC的梯形图与继电器控制系统的梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。 输入部分由外部输入电路、PLC输入接线端子和输入继电器组成。外部输入信号经PLC输入端子去驱动输入继电器的线圈，每个输入端子与其相同编号的输入继电器有着惟一确定的对应关系。 1．输入部分 2．内部控制电路 由用户程序形成的用“软继电器”来代管继