第15章可编程控制器的应用.ppt

第15章 可编程控制器的应用 15.1 可编程控制器概述 15.2 可编程控制器的组成及工作原理 15.3 可编程控制器控制系统设计步骤 15.4 气动自动控制系统设计举例 思考题与习题 15.1 可编程控制器概述 15. 1. 1 可编程控制器的一般概念 可编程控制器(PC，Programmable Controller）是在继电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心， 集计算机技术、 自动控制技术及通信技术于一体的一种专门用于工业控制的装置 在传统继电器控制系统中，要完成一个控制任务，需要由导线将各种输入设备（按钮、 控制开关、限位开关、传感器等）与若干中间继电器、 时间继电器、计数继电器等组成的具有一定逻辑功能的控制电路相连接。 然后，通过输出设备（接触器、 电磁阀等执行元件）去控制被控对象的动作或运行，这种控制系统称作接线控制系统，所实现的逻辑称为布线逻辑，即输入对输出的控制作用是通过“接线程序”来实现的。 在这种控制系统中，控制要求的变更或修改必须通过改变控制电路的硬接线来完成。 因此，虽然其结构简单易懂，在工业控制领域中被长期广泛使用，但由于其设备体积大，动作速度慢，功能单一，接线复杂，通用性和灵活性差，已愈来愈不能满足现代化生产中的生产过程及工艺复杂、多变的控制要求。 1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GE）的要求，研制出世界上第一台可编程控制器， 并在GE公司的汽车自动装配线上首次应用成功。 它主要用于取代传统的继电器逻辑控制。  可编程控制器具有执行逻辑运算、计时、计数等顺序控制功能，故最初称其为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称为PLC。出于习惯叫法，本书中可编程控制器称为PLC。 15. 1. 2 可编程控制器的特点 可编程控制器之所以能成为当今增长速度最快的工业自动化控制设备， 是因为它具备了许多独特的优点。 它较好地解决了工业控制领域普遍关心的可靠、 安全、 灵活、 方便、 经济等问题。 可编程控制器的主要特点如下：  (1) 可靠性高， 抗干扰能力强， 是PLC最突出的特点； (2) 编程简单易学； (3) 设计、 安装容易， 调试周期短， 维护简单； (4) 模块品种丰富， 通用性好， 功能强大； (5) 体积小， 能耗低。 15. 1. 3 可编程控制器的发展趋势 目前，可编程控制器技术发展总的趋势是系列化、通用化、高性能化和网络化，主要表现在如下几个方面：  (1) 模块种类丰富多彩。为了适应各种特殊功能的需要，各种智能模块将层出不穷。智能模块是以微处理器为基础的功能部件，它们的CPU与PLC的CPU并行工作，占用主机的CPU时间很少，有利于提高PC的扫描速度和完成特殊的控制要求。 (2) 高可靠性。一些特定的环境和条件要求自动化系统有很高的可靠性，因而自诊断技术、冗余技术、容错技术在PLC中得到了广泛的应用。  (3) 在系统构成规模上向大、小两个方向发展。发展小型(超小型)化、专用化、模块化、有灵活组态特性的低成本PLC，可以真正替代最小的继电器系统；发展大容量、高速度、多功能、 高性能价格比的PLC， 以满足现代化企业中大规模、复杂系统自动化的需要。 (4) 产品更加规范化、标准化。PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向MAP（制造自动化协议）靠拢，并使PLC基本部件， 如输入/输出模块、接线端子、 通信协议、 编程语言和工具等方面的技术规格规范化和标准化，使不同产品间能相互兼容，易于组网，以方便用户真正利用PLC来实现工厂自动化。 (5) 大型网络化。今后的PLC将具有DCS系统的功能，网络化和强化通信能力是PLC的一个重要发展趋势。PLC构成的网络将有多个PLC、 多个I/O模块相连，并可与工业计算机、以太网等相连构成整个工厂的自动控制系统。现场总线技术（如PROFIBUS）在工业控制中将会得到越来越广泛的应用。 (6) 编程语言的高级化。除了梯形图、语句表、流程图外，一些PLC还增加了BASIC、C等编程语言。此外也出现了通用的、功能更强的组态软件，进一步改善了开发环境， 提高了开发效率。 15. 1. 4 可编程控制器在气动控制中的应用 气动技术作为动力传动与控制的一种手段获得了越来越广泛的应用。气动控制方式有多种，从由气动逻辑元件及气控阀组成的全气动控制到由电气技术参与的电-气动控制。全气动控制虽然发展了由计算机辅助设计的逻辑控制方式、 位置控制系统和通用程序控制器（节