ch3+PLC基本结构与工作原理.pptVIP

1968年 美国通用汽车公司提出的替代继电器控制系统的新型控制器的十项指标： 1） 编程简单、现场可 修改程序； 2）维护方便、采用插 件式结构； 3）可靠性高于继电器 控制系统； 4）体积小于继电器控 制系统； 5）数据可以直接送入 计算机； 1987年2月国际电工委员会（IEC)颁发的PLC标准第三稿中对可编程控制器的定义是： “可编程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，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”，是一种计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作，它还具有“数字量和模拟量输入输出控制”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。 定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业环境，它须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。 1. 逻辑控制 一、 可编程控制器的编程语言 它提供的编程语言通常有以下几种：梯形图（LAD）、语句表（STL）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）和结构文本（ST）等几种。 1. 梯形图（LAD） 梯形图是用的最多的PLC图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似 。 2. 语句表（STL） 语句表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某中操作功能。每个语句由地址（步序号）、操作码（指令）和操作数（数据）三部分组成。 3. 顺序功能图（SFC） 顺序功能图是一种位于其它编程语言之上的图形语言，使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程。 4. 功能块图（FBD） 功能块图是一种类似于数字逻辑电路结构的编程语言，它由与门、或门、非门、定时器、计数器、触发器等逻辑符号组成。 5. 结构文本（ST） 结构文本是为IEC1131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简捷和紧凑。 二、编程语言的相互转换和选用 语句表中的逻辑关系很难一眼看出，程序比较难阅读，所以在设计由复杂的开关量控制的程序时，一般使用梯形图，语句表可在处理某些不能用梯形图处理的问题时使用。 三、 可编程控制器的程序结构 广义上的可编程控制器程序由三部分组成：用户程序、数据块和参数块。 PLC的性能指标是用户评价和选购机型的依据 ，可以从以下几个方面进行考虑： 1. 处理器性能指标 主要反映出CPU的类型、用户程序存储器容量、可连接的I/O总点数、指令长度、指令条数、扫描速度等。 2. 存储容量 存储容量是指用户程序存储器的容量。 3. I/O点数及I/O模板技术指标 输入/输出（I/O）点数是PLC所支持的输入信号和输出信号的总和 4. 扫描速度 扫描速度是指PLC执行用户程序的速度 。 6. 内部元件的种类与数量 在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。 7. 特殊功能单元 特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。 8. 可扩展能力 PLC的可扩展性是指PLC的主机配置扩展模块的能力 。 3.2 PLC的基本结构 一、控制组件 可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。 3.3 PLC的工作原理 1 扫描工作原理 当PLC运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU不可能同时去执行多个操作，它只能反复不停地按分时操作（串行工作）方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时（并行）完成的。这种串行工作过程称为PLC的扫描工作方式。 二、 输入输出接口电路 1. 输入接口电路 由于生产过程中使用的各种开关、按钮、传感器等输入器件直接接到PLC输入接口电路上，为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，输入接口电路必须有很强的抗干扰能力。 图 可编程控制器输入电路 如图所示，输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有： （1）利用光电耦合器提高抗干扰能力。 （2）利用滤波电路提高抗干扰能力。 2. 输出接