《工厂电气与可编程序控制器应用技术》三.pptVIP

第3章 可编程序控制器及其工作原理 3.1 可编程控制器的基本概念 3.2可编程控制器的硬件组成及各部分功能 3.3 可编程序控制器的软件组成及编程语言 3.4 可编程控制器的工作原理 3.5 可编程序控制器的主要性能指标 3.1 可编程控制器的基本概念 国际电工委员会(International Electrical Committee)在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 3.1.1可编程控制器的特点及应用 1．PLC的特点 （1） 可靠性高，抗干扰能力强 （2）编程简单、直观 （3）控制功能强 （4）易于安装，便于维护 2．PLC的应用领域 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类。 (1)顺序控制 (2)运动控制 (3)闭环过程控制 (4)数据处理 (5)通信和联网 3.1.2可编程序控制器的产生与发展 世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的PDP-14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果。可编程自问世以来，发展极为迅速。 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得了广泛的应用。 这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 如美国Rockwell自动化公司所属的A-B(Allen-Bradley)公司，GE-Fanuc公司，日本的三菱公司和立石公司，德国的西门子(Siemens)公司等。可编程控制器已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。 中国是20世纪80年代初引进、应用、研制、生产可编程控制器的。目前，中国已能够生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模，并在工业产品中获得了应用。 3.1.3 可编程控制器的分类 1、按硬件结构类型分类 (1) 整体式结构 整体式又叫单元式或箱体式，它的特点是将PLC的基本部件，如 CPU模块，I/O模块和电源等紧凑地安装在一个标准机壳内，组成PLC的一个基本单元或扩展单元。 (2) 模块式结构 模块式结构又叫积木式。这种结构形式的特点是把PLC的每个工作单元 都制成独立的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、通讯模块等等。另外用一块带有插槽的母板(实质上就是计算机总线)把这些模块按控制系统需要选取后插到母板上，就构成了一个完整的PLC。这种结构的PLC的特点是系统构成非常灵活，安装、扩展、维修都很方便。缺点是体积比较大。 （3）叠装式结构 图示 叠装式可编程控制器 叠装式结构是单元式和模块式相结合的产物。把某个系列的PLC工作单元的外形都制作成一致的外观尺寸，CPU、I/O口及电源也可做成独立的，不使用模块式PLC中的母板，采用电缆连接各个单元，在控制设备中安装时可以一层层地叠装，就成了叠装式PLC。图示是一款西门子S7-200叠装式PLC示意图。 二、按运用规模及功能分类 PLC按规模分类 超小型64点以下,小型64～128点,中型128～512点,大型512～8192点,超大型8192点以上. 可编程控制器还可以按功能分为低档机、中档机及高档机。 3.2可编程控制器的硬件组成及各部分功能 主要由中央处理器(CPU)，存储器，输入、输出接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，智能I/O接口，智能单元等组成。PLC的硬件结构框图如图所示。 中央处理器(CPU) 主要作用 1.接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。 2.诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。 3.用扫描的方式通入I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中。 4.PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，解释并按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。 存储器