机电传动与运动控制 教学课件 作者 范国伟 第8章 可编程序控制器.pptVIP

第8章 可编程序控制器 范国伟 安徽工业大学 可编程控制器 可编程控制器虽然产生不足50年，但发展的势头锐不可挡。由于采用了计算机的CPU核心技术，同微型计算机一起并行得到了巨大的发展。 8.1.1 可编程序控制器的产生和定义 可编程控制器（programmable controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计的。 国际电工委员会（IEC）1987年颁布的可编程序控制器标准草案中对可编程序控制器做了如下的定义：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。它采用了可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。 　8.1.2 可编程控制器分类和应用 PLC的种类很多，使其在实现的功能、内存容量、控制规模、外形等方面都存在较大的差异，因此，PLC的分类没有一个严格、统一的标准，而是按I/O总点数、组成结构、功能进行大致的分类。PLC通常分为小型、中型、大型三类。 　　8.2 可编程序控制器的基本组成和工作原理 可编程序控制器所以能应用的如今这样广泛，其最主要的原因是硬件结构简单，软件编程容易。要真正用好可编程序控制器，还得大致了解一下可编程序控制器的软硬件结构和工作原理。 　8.2.1 可编程序控制器的硬件结构 PLC采用了典型的计算机结构，由硬件和软件两部分组成。硬件配置主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口电路、电源、编程器以及一些扩展模块组成。 　1. 中央处理器（CPU） PLC的中央处理器与一般的计算机控制系统一样，是整个系统的核心，起着类似人体的大脑和神经中枢的作用，它按PLC中系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。 　　2. 存储器 PLC的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人电脑的操作系统，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各种动作。系统程序由PLC生产厂家设定并固化在ROM内，用户不能直接读取。PLC的用户程序由用户设定，它决定了PLC输入信号之间的具体关系。用户程序存储量一般以字（每个字由16位二进制数组成）为单位。 　3． 输入/输出接口电路 输入/输出单元具有良好的电隔离和滤波作用。连接到PLC输入端的输入器件是各种开关、操作开关，传感器等。通过接口电路将这些开关信号转换成为CPU能够识别和处理的信号，并送入输入映像寄存器。运行时CPU从输入映像寄存器中读取输入信息并进行处理，将处理结果存放到输出映像寄存器。输入/输出映像寄存器由相应的输入/输出触发器组成，输出接口将其弱电控制转换为现场所需要的强电信号输出，驱动显示灯、电磁阀、继电器、接触器等各种被控设备的执行器件 　① 输入接口电路 为了防止各种干扰信号和高电压信号进入PLC，输入接口电路一般由RC滤波器消除输入端得抖动和外部噪声干扰，由光电耦合电路进行隔离。光电耦合电路由发光二极管和光电三极管组成。 　　② 输出接口电路 PLC的输出有三种形式：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。图8-3给出了PLC的三种输出电路图。每种输出都采用了电气隔离技术，电源由外部供给，输出电流一般为0.5～2A，输出电流的额定值与负载性质有关。 4. 电源 PLC的电源分为外部电源、内部电源和后备电源三类。在现场控制中，干扰侵入PLC的主要途径之一是通过电源，因此，合理地设计电源是PLC可靠运行的必要条件。 5. 编程器 编程器是PLC最重要的外部设备。利用编程器可将用户程序输入到PLC存储器，可以利用编程器检查、修改、调试程序还可以用编程器监视程序的运行及PLC的工作状态。小型PLC常用的简易型便携式或手持式编程器。计算机添加适当的硬件接口电缆和编程软件，也可以对PLC进行编程。计算机编程可以直接显示梯形图、读出程序、写入程序、监控程序运行等 5. 编程器 编程器是PLC最重要的外部设备。利用编程器可将用户程序输入到PLC存储器，可以利用编程器检查、修改、调试程序还可以用编程器监视程序的运行及PLC的工作状态。小型PLC常用的简易型便携式或手持式编程器。计算机添加适当的硬件接口电缆和编程软件，也可以对PLC进行编程。计算机编程可以直接显示梯形图、读出程序、写入程序、监控程序运行等。 8.2.2 可编程序控制器的工作原理 PLC是一种工业控制计算机， PLC的工作方式是采用周期循环扫描，集中输入与集中输出。PLC投入运行后，都是以重复的方式执行的，执行用户程序不是只执行一遍，而是一遍一遍不停地循环执行，这里每执行一遍我们称为扫描一次，扫描一