《工业控制系统与PLC》 课件 第4--6章 PLC及S7-1200概述、S7-1200的指令系统、PLC控制系统设计与SCL编程语言.pptx

工业控制系统与PLC;第四章PLC及S7-1200概述;学习目标;§4.1PLC简介;§4.1.1PLC的定义及特点;§4.1.1PLC的定义及特点;§4.1.1PLC的定义及特点;§4.1.2PLC的主要功能;2）模拟量控制。在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。PLC提供了各种智能模块，如模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入/输出模块、热电阻用模拟量输入模块、热电阻用模拟量输出模块等，通过使用这些模块，把现场输入的模拟量经A-D转换后送CPU处理；而CPU处理的数字结果，经D-A转换成模拟量去控制被控设备，以完成对连续量的控制。;3）闭环过程控制。使用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。配置PID（比例-积分微分）控制单元或模块，对控制过程中某一变量（如速度、温度、电流、电压等）进行PID控制。;5）网络通信。现代PLC具有网络通信的功能，它既可以对远程IO端口进行控制，又能实现PLC与PLC、PLC与计算机之间的通信，从而构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统，实现工厂自动化。PLC通过RS-232C接口可与各种RS-232C设备进行通信。例如，可与个人计算机、打印机、条码读出器等具有RS-232C接口的外部设备相连；通过RS-422A接口，可与数据存取单元（DU）、人机界面（HMI）相连；通过RS-485通信适配器和机能扩充板，可用计算机作为主站，PLC作为就地控制站，形成一个PLC网络系统，对PLC进行集中监视管理，从而对整个生产线，乃至整个工厂进行监控。PLC还可与其他智能控制设备（如变频器、数控装置）实现通信。PLC与变频器组成联合控制系统，可提高交流电动机的自动化控制水平。;4.1.3PLC的应用领域

PLC是一种很有特色和发展前途的新型工业控制装置，它不仅可以代替传统的继电器控制系统，使硬件“软”化，加上它具有运算、计数、定时、通信和联网等功能，还可用于输入和输出点数较多、控制要求较复杂的工业场合。目前，PLC在各行各业中得到了非常广泛的应用，如在电力工业中，用于电厂输煤系统、锅炉燃烧系统、汽轮机和锅炉的起动及停车系统、废水处理系统、发电机和变压器监控系统等；在冶金工业中，用于轧钢机、高炉冶炼、配料、钢板卷取控制，包装、进出料场控制等；在机械工业中，用于数控机床、机器人、自动仓库控制，电镀生产线控制、热处理控制等；在汽车工业中，用于自动焊接控制、装配生产线、喷漆流水线控制等；在食品工业中，用于制罐机控制、饮料灌装生产线控制、产品包装控制等，在化学工业中，用于化学反应槽控制、橡胶硫化机控制、自动配料控制等；在公共事业中，用于电梯控制、大楼防灾系统控制、城市交通灯控制等。如果按应用类型划分，PLC的应用可分为以下几种类型。;1）开关逻辑和顺序控制：这是PLC最基本的控制功能，在工业场合应用最广泛，可代替继电器控制系统。它既可用于单机控制，又可用于多机群控制及自动化生产线的控制。

2）过程控制：PLC通过模拟量IO模块，可对温度、流量等连续变化的模拟量进行控制。大中型PLC都具有PID闭环控制功能，并已广泛用于电力、化工、机械、冶金等行业。

3）运动控制：PLC可应用于对直线运动或圆周运动的控制，如数控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。

4）多级控制网络系统：PLC与PLC之间、PLC与计算机之间及其他智能控制设备之间可以联网通信，实现远程数据处理和信息共享，从而构成工厂计算机集成制造（生产）系统（CIMS/CIPS）。;4.2PLC的基本结构与工作原理

4.2.1PLC的硬件系统

PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，硬件电路主要由中央处理器（CPU）、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路以及编程器等外设接口组成。图4-1为典型PLC基本结构简图。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。;对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图4-1所示。对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。无论哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。;1.CPU模块

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中。同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号