第4章可编程控制器概述.ppt

第4章 可编程控制器概述 简 称 P L C Programmable Controller 4.1 可编程控制器的发展概况 4.1.1 可编程控制器的产生 1968年通用汽车为了适应市场对汽车的更新速度和降低更新的成本，提出将计算机编程的灵活性和继电器——接触器系统工作的可靠性相结合的新型控制产品，从而提出了可编程控制器的初始轮廓。 初始的可编程控制器10项指标 编程方便简单，可在现场修改程序； 维护方便，以采用插件为好； 可靠性高于继电器控制系统； 体积小于继电器控制系统； 可将数据直接送入管理计算机； 成本上与继电器控制系统竞争； 输入可以是市电； 输出也是市电，2A，直接带动电磁阀； 扩展时，系统变化较小； 用户存储器容量可扩展到4K以上。 4.1.2 可编程控制器的应用 逻辑开展：取代传统继电器控制； 闭环控制：处理模拟量，实现位置等控制 数字控制：和NC或CNC组成系统； 机器人控制：完成工厂自动化、无人化； 组成多级工业控制网络系统。 发展方向是小型化、标准化、系统化、智能化、网络化方向发展。 4.1.3 可编程控制器的特点 可靠性高：抗干扰、故障检测等措施； 应用灵活：功能多、适应性强； 通用性好：适用于各种设备和流水线； 编程简单：采用传统的梯形图作为基本的编程方法。 此外PLC还具有体积小、能耗低、重量轻等优点。 4.1.4 可编程控制器的发展趋势 可编程控制器的发展主要两个趋势： 小型可编程控制器向体积更小、速度更快、可靠性更高、功能更强、价格更低的方向发展； 中、大型可编程控制器向网络化、兼容性和多功能方向发展。 4.2 PLC控制的基本概念 4.2.1 引言 PLC控制电路和继电器控制线路有许多相似的方面，见下图： 可编程控制器的“软电路”的特点 从图4-1和图4-2中的对比中可以得出PLC代替了继电器控制电路，但继电器是通过导线和电器的硬连接实现的，而PLC是通过软件编程以“软电路”的方式实现控制要求的，这种“软电路”改变控制作用非常方便。 随着计算机技术的发展，PLC的功能不断改进、完善，可以完成复杂的控制要求和通讯连网功能。 4.2.2 可编程控制器等效电路 PLC控制的等效电路由三部分组成： 输入部分：接收被控制对象各种状态信息并传送到PLC“内部软继电器”进行保存； 控制部分：根据用户程序，将输入信息处理后，传送到输出“软继电器”； 输出部分：根据输出“软继电器”状态，将程序处理结果输出到PLC外部硬继电器。 4.3 可编程控制器基本硬件结构 PLC的基本硬件是由CPU单元、数据存储器、输入、输出单元、电源、编程器或编程软件及计算机组成。 图4-7为PLC的基本硬件结构。 4.3.1 CPU单元 CPU（Center Process Unite）中央处理器，在PLC系统中，还包含部分外部电路。 CPU单元的功能：读入现场状态，控制存储器和处理用户程序，执行各种运算，处理运算结果、执行系统自诊断，通讯等； CPU单元的性能：工作速度快慢，指令种类多少，接口状况，与各种外部设备交换数据，中断处理，处理突发事件。 4.3.2 存储器单元 存储器主要存放系统程序、用户程序及工作数据 系统程序是生产厂固化在ROM或EPROM存储器中； 用户程序是使用者编写的程序，需要修改，一般存放在带电池的RAM或EEPROM中； 工作数据是PLC工作中经常存取的数据，选用RAM作为存储器。 存储器的数据格式分类 位（bit）：二进制中的一位，具有0、1两种状态，对应继电器的ON、OFF； 字节（byte）：8位二进制组成一个字节； 字（word）：两个字节组成一个字，16位； 双字（double word）：两个字组成一个双字，含32位二进制； 通道（channel）：字和通道相对应，16位组成一个通道，含16个继电器。 存储器的作用分类 输入、输出继电器：与I/O点对应，CPU扫描时，以通道为单位进行存取操作； 内部辅助继电器：以位为单位的中间过渡M 特殊继电器：特殊作用的内部辅助继电器； 保持继电器：断电时保持的内部继电器； 定时器：功能相当于时间继电器； 计数器：对外部脉冲进行计数，分单、双向 数据存储器：以通道为单位进行工作； 链接继电器区：联网使用，可作内部继电器 4.3.3 输入/输出接口单元 PLC通过接口对工业设备进行检测和控制； 生产过程的信号是多种多样的，经过接口进行转化后成为PLC能够识别的标准信号 常用的接口分为开关量输入、输出和模拟量输入、输出； 特殊单元有：温度控制、PID控制、高速计数、运动控制、模糊控制、位置控制、网络通信单元等。 1、开关量输入单元 分为直流输入单元和交流输入单元两大类： 直流输入，输入点数分8点、16点、24点、32点等，根据点的公共端的连接情况分为汇点和隔点两