1、2019/1/10,1,主讲：穆亚辉 电话：13938909182 邮箱：QQ: 1036530614,可编程序控制器应用技术,2019/1/10,2,情境0：可编程序控制器基础知识,本情境主要包括,子情境三：可编程序控制器软件系统,子情境一：可编程序控制器概述,子情境二：可编程序控制器硬件系统,2019/1/10,3,子情境1 可编程序控制器概述,本情境主要内容：,四、 PLC工作原理及参数,三、 PLC系统组成,二、 PLC特点及分类,一、 PLC的产生,2019/1/10,4,5,情境一 电机常用控制电路,一、知识目标 1.掌握常用的PLC控制电路单元 2.掌握电机常用的PLC控制电路
2、二、技能目标 1.通过实训，掌握电机常用控制电路的编程 2.通过实训，掌握电机常用控制电路的接线 3.通过实训，掌握电机常用控制电路的运行、监控,6,案例1 用PLC实现运料车控制,7,案例2 用PLC实现电机降压启动,8,2. 定时器指令介绍,S7-200系列PLC的定时器是对内部时钟累计时间增量计时的。每个定时器均有一个16位的当前值寄存器用以存放当前值（16位符号整数）；一个16位的预置值寄存器用以存放时间的设定值；还有一位状态位，反应其触点的状态。,9,工作方式,S7-200系列PLC定时器按工作方式分三大类定时器。其指令格式如表4-3所示。,10,定时器的指令格式,11,时基,按时基
3、脉冲分，则有1ms、10ms、100ms 三种定时器。不同的时基标准，定时精度、定时范围和定时器刷新的方式不同,12,定时器的工作原理是：使能输入有效后，当前值PT对PLC内部的时基脉冲增1计数，当计数值大于或等于定时器的预置值后，状态位置1。其中，最小计时单位为时基脉冲的宽度，又为定时精度；从定时器输入有效，到状态位输出有效，经过的时间为定时时间，即：定时时间=预置值时基。当前值寄存器为16bit，最大计数值为32767，由此可推算不同分辨时的定时器的设定时间范围。CPU 22X系列PLC的256个定时器分属TON （TOF）和TONR工作方式，以及3种时基标准，如表4-4所示。可见时基越大
4、，定时时间越长，但精度越差,定时精度和定时范围,13,定时器的类型,14,定时器指令工作原理,通电延时型 TON 有记忆的通电延时型 TONR 断电延时型 TOF,15,通电延时定时器（TON）,程序及时序分析如图4-41所示。当I0.0接通时即使能端（IN）输入有效时，驱动T37开始计时，当前值从0开始递增，计时到设定值PT时，T37 状态位置1，其常开触点T37接通，驱动Q0.0输出，其后当前值仍增加，但不影响状态位。当前值的最大值为32767。当I0.0分断时，使能端无效时，T37复位，当前值清0，状态位也清0，即回复原始状态。若I0.0接通时间未到设定值就断开，T37则立即复位，Q0.
5、0不会有输出。,16,图4-41 通电延时定时器工作原理分析,17,记忆型通电延时定时器（TONR）,记忆型通电延时定时器（TONR）指令工作原理 使能端（IN）输入有效时（接通），定时器开始计时，当前值递增，当前值大于或等于预置值（PT）时，输出状态位置1。使能端输入无效（断开）时，当前值保持（记忆），使能端（IN）再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。 注意：TONR记忆型通电延时型定时器采用线圈复位指令R进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前位清零，输出状态位置0。,18,程序分析如图所示。如T3，当输入IN为1时，定时器计时；当IN为0时，其当前值保持并不复位；下次IN再为1
6、时，T3当前值从原保持值开始往上加，将当前值与设定值PT比较，当前值大于等于设定值时，T3状态位置1，驱动Q0.0有输出，以后即使IN再为0，也不会使T3复位，要使T3复位，必须使用复位指令。,19,20,断电延时型定时器（TOF）,断电延时型定时器用来在输入断开，延时一段时间后，才断开输出。使能端（IN）输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位为0。使能端（IN）断开时，定时器开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位为0，并停止计时，当前值保持。 如果输入断开的时间，小于预定时间，定时器仍保持接通。IN再接通时，定时器当前值仍设为0。断电延时定时器的应用程序及时
7、序分析如图4-43所示。,21,22,小结,3种定时器具有不同的功能。接通延时定时器（TON）用于单一间隔的定时；有记忆接通延时定时器（TONR）用于累计时间间隔的定时；断开延时定时器（TOF）用于故障事件发生后的时间延时。 TOF和TON 共享同一组定时器，不能重复使用。即不能把一个定时器同时用作TOF和TON。例如，不能既有TON T32，又有TOF T32,23,7. 定时器指令应用举例,实例练习1：用PLC实现一盏灯点亮10s后另外一盏灯自动点亮。,（1）确定与分配输入输出信号,（2）绘制输入输出接线图 （略）,（3）编制梯形图,24,延时断开电路,I0.0一个输入信号，当I0.0接通
8、时，Q0.0接通并保持，当I0.0断开后，经4s延时后，Q0.0断开。T37同时被复位,25,送料小车自动控制的梯形图程序设计,控制要求：按下启动按钮，小车在SQ1处装料，5s后装料结束，开始右行，碰到SQ2后停下卸料，5s后左行，碰到SQ1后又停下装料，这样不停地循环工作。按下停止按钮，小车停止运行。,26,I/O地址分配 输入 输出 启动按钮：I0.0 装料：Q0.2 停止按钮：I0.5 右行： Q0.1SQ1: I0.2 卸料： Q0.3SQ2: I0.3 左行：Q0.0,27,28,星三角降压启动,控制要求： 按下启动按钮，电动机接成星形连接，延时5秒后改为三角形连接。按下停止按钮，电
9、机停止运行。,I/O地址分配 输入 输出 启动按钮：I0.0 启动接触器：Q0.0 停止按钮：I0.1 星形接触器：Q0.2三角形接触器：Q0.1,29,梯形图：,30,发射型灯光实验,1、实验要求：按下启动按钮后，中心的灯先亮，逐步向外发射，并且重复循环。 按下停止按钮后，停止工作。,I/O分配,输入：I0.0 启动 I0.1 停止 输出：A: Q0.0 B: Q0.1 C: Q0.2 D: Q0.3 E: Q0.4,31,32,33,分频电路,34,课堂练习,试设计某机床主电动机控制线路图，要求： （1）可正反转 （2）正向可点动 （3）两处起停 （4）有短路保护和过载保护,35,1）I/
10、O分配,36,2）PLC控制程序,37,正次品分拣机编程,38,控制要求,用启动和停止按钮控制电动机M运行和停止。在电动机运行时，被检测的产品（包括正次品）在皮带上运行。 产品（包括正、次品）在皮带上运行时，S1（检测器）检测到的次品，经过5s传送，到达次品剔除位置时，起动电磁铁Y驱动剔除装置，剔除次品（电磁铁通电1s），检测器S2检测到的次品，经过3s传送，起动Y，剔除次品；正品继续向前输送。正次品分拣操作流程所示。,39,PLC I/O端口分配及参考程序,I/O分配 输入 输出 SB1 I0.0 M启动按钮 M Q0.0电动机(传送带驱动) SB2 I0.1 M 停止按钮 Y Q0.1 次
11、品剔除 S1 I0.2 检测站1， S2 I0.3 检测站2,40,图4-52 正次品分拣操作参考程序,41,闪烁电路,1）利用特殊辅助继电器构成,2）利用两个定时器分别延时,42,3）利用两个定时器累计延时,43,闪烁电路的应用,1、两台电机交替顺序控制控制要求：按下启动按钮，电机M1工作10S停下来，紧接着M2工作5S停止，然后M1再工作。按下停止按钮，M1，M2停止工作。,I/O地址分配输入 输出 启动按钮：I0.0 电机M1 ：Q0.0 停止按钮：I0.1 电机M2 ：Q0.1,44,45,通风机监视程序,控制要求： 系统处于监视状态时，如3个风机中的2个或2个以上运转，信号灯持续发光
12、；如果有1个风机运转，信号灯以1秒的通断周期闪光；如果1个风机也不转，信号灯以2秒的通断周期闪光。系统处于不监视状态时，信号灯熄灭。,46,I/O分配 输入 输出 I0.0 风机1 Q0.0 信号灯 I0.1 风机2 I0.2 风机3 I0.3 风机监视运转开关,47,48,报警电路 报警是电气自动控制中不可缺少的重要环节，标准的报警功能应该是声光报警。当故障发生时，报警指示灯闪烁，报警电铃或蜂鸣器响，操作人员知道故障发生后，按消铃按钮，把电铃关掉，报警指示灯从闪烁变为长亮。故障消失后，报警指示灯熄。另外还设有试灯、试铃按钮，用于平时检测报警指示灯和电铃的好坏。,输入信号：I0.0故障信号;I
13、1.0为消铃按钮;I1.1为试灯按钮 输出信号: Q0.0为报警灯;Q0.7为报警电铃,49,50,扩大定时器的延时范围,51,实例练习：根据电动机顺序启动、逆序停车的原理，用PLC实现三盏灯依次点亮，逆序熄灭。,（1）确定与分配输入输出信号,（2）绘制输入输出接线图 （略）,（3）编制梯形图,52,53,鼓风机系统一般有引风机和鼓风机两级构成。当按下启动按钮（I0.0）之后，引风机先工作，工作5秒后，鼓风机工作。按下停止按钮（I0.1）之后，鼓风机先停止工作，5秒之后，引风机才停止工作。控制鼓风机的接触器由Q0.1控制，引风机的接触器由Q0.0控制。,54,55,复杂抢答器控制 要求：(1)
14、每当主持人发出开始抢答指令(即按下I0.6按钮)后，哪组选手最先按下抢答按钮，则数码管1就显示该组的编号，音响电路给出音响提示信号(设持续3s)，以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才能开始下一轮抢答。(2)违规抢答:若选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时总台灯及音响发声（持续3S）。(3)抢答限时:当主持人按下开始抢答按钮后，定时器T37开始计时(设定时10s)，若10s时限到时仍无人抢答，音响电路发出声响(设持续3s) ，以示选手放弃该题。(4)答题限时:在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮I0.7，选手必须在设定的时间内(
15、50s）完成答题，否则，音响电路发出答题超时报警信号。,56,I/O分配抢答按钮：I0.1I0.5 开始按钮：I0.6 答题按钮：I0.7 复位按钮：I0.0,总台音响：Q0.0 总台指示灯：Q1.0 七段数码管：Q0.1Q0.7,57,正常抢答,58,正常抢答,59,60,子情境三 电机减压启动电路,61,（1）确定与分配输入输出信号,（2）外部接线图,62,63,64,子情境4 电机的制动控制电路,电气制动是使电动机产生一个与转子旋转方向相反的电磁转矩来进行制动。常用的电气制动有反接制动和能耗制动。,65,一、时间原则控制能耗制动的继电器电路,（一）时间原则控制的能耗制动继电器控制电路,能
16、耗制动是在电动机按下停止按钮断开三相电源的同时，定子绕组任意两相接入直流电源，产生静止磁场，利用转子感应电流与静止磁场的作用，产生电磁制动力矩而制动的。如图3.46所示，为时间控制的电机制动的电控电路。,66,（二）时间控制的继电器控制电路工作原理,67,二、时间原则的PLC控制程序,1.时间控制的PLC控制程序I/O配置表,68,2. PLC控制梯形图程序和外部接线图,外接停止按钮为常闭的PLC控制程序，如图3.47（a）所示.,69,2. PLC控制梯形图程序和外部接线图,外接停止按钮为常闭的的PLC的I/O接线，如图3.48（a）所示.,70,2. PLC控制梯形图程序和外部接线图,外接
17、停止按钮为常开的PLC控制程序，如图3.47（b）所示.,71,2 、水箱水少报警电路：当水箱水过少时，低限开关I0.0为接通，蜂鸣器Q0.0开始鸣叫，同时报警灯Q0.1开始闪烁(亮2s，灭3s)，当复位按钮I0.1接通时，蜂鸣器停止呜叫和报警灯停止闪烁。,1、绿灯闪烁的交通信号灯：要求： 起动后，南北红灯亮并维持10s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮。到5s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮。黄灯亮2s后灭东西红灯亮。与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮了5s后闪亮，3s后熄灭，黄灯亮2s后熄灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，循环。,练习内容,72,I/O分配 输入
18、 起动按钮：I0.0 停止按钮：I0.1 输出 南北红灯：Q0.0 东西绿灯：Q0.3 南北绿灯：Q0.1 东西黄灯：Q0.4 南北黄灯：Q0.2 东西红灯：Q0.5,73,74,75,76,任务1.4 传送带自动控制,知识目标： 1、理解计数器(CTU、CTD、CTUD)的含义和功能 2、能用计数器指令编写控制程序 3、掌握I/O点设置方法 能力目标： 1、学会分析控制对象 2、掌握PLC控制系统的设计方法 3、能用PLC完成简单的系统控制，掌握分析问题和 解决问题的方法。 知识分布： 计数器的3种类型：增计数器（CTU） 减计数器（CTD） 增/减计数器（CTUD）,77,任务导入,在生产
19、实际中，经常采用传送带来传送工件（物品），利用传感器进行检测，实现生产自动化。,传送带自动控制具体实例,78,1)计数器的作用计数器利用输入脉冲上升沿累计脉冲个数。2)S7-200系列PLC计数器工作方式有3种递增计数（CTU-Counter Up）增/减计数（CTUD-Counter Up/Down）递减计数（CTD-Counter Down）,知识进阶 计数器指令,79,3）计数器结构由一个16位的预置值寄存器、一个16位的当前值寄存器和一位状态位组成。当前值寄存器用以累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1。,80,4）计数器指令形式,CU增1计数脉冲输入端； CD减1计
20、数脉冲输入端； R复位脉冲输入端； LD减计数器的复位输入端； PV-预置值（INT）最大范围32767。,81,5） 工作原理分析,（1）增计数指令（CTU）增计数指令在CU端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增1计数。当前值大于或等于预置值（PV）时，计数器状态位置1。当前值累加的最大值为32767。复位输入（R）有效时，计数器状态位复位（置0），当前计数值清零。复位信号的优先权大于输入信号。,LD I0.0 LD I0.1 CTU C1, 3 LD C1 = Q0.0,82,工作原理图,83,（2）减计数指令（CTD）,复位输入（LD）有效时，计数器把预置值（PV）装入当前值存储器，计数器状
21、态位复位（0）。CD端每一个输入脉冲上升沿，减计数器的当前值从预置值开始递减计数，当前值等于0时，计数器状态位置位(1），并停止计数。,LD I3.0 LD I1.0 CTD C50, +3 LD C50 = Q0.0,84,（2）减计数指令（CTD）,85,（3）增减计数指令 （CTUD）,增/减计数器CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。指令执行时，CU/CD端计数脉冲的上升沿当前值增1/减1计数。当前值大于或等于计数器预置值（PV）时或减到0时，计数器状态位置1。复位输入（R）有效或执行复位指令时，计数器状态位复0位，当前值清零。,86,（3）增减计数指令 （CTUD）,87,
22、计数器的扩展,S7-200系列PLC计数器最大的计数范围32767，若须更大的计数范围，则须进行扩展。如图4-55所示计数器扩展电路。图中是两个计数器的组合电路，C1形成了一个设定值为100次自复位计数器。计数器C1对I0.1的接通次数进行计数，I0.1的触点每闭合100次C1自复位重新开始计数。同时，连接到计数器C2端C1常开触点闭合，使C2计数一次，当C2计数到2000次时，I0.1共接通1002000次=200000次，C2的常开触点闭合，线圈Q0.0通电。该电路的计数值为两个计数器设定值的乘积，C总=C1C2。,88,89,定时器的扩展,S7-200的定时器的最长定时时间为3276.7
23、S，如果需要更长的定时时间，可使用图4-56所示的电路。图4-56中最上面一行电路是一个脉冲信号发生器，脉冲周期等于T37的设定值（60S）。I0.0为OFF时，100ms定时器T37和计数器C4处于复位状态，它们不能工作。I0.0为ON时，其常开触点接通，T37开始定时，60s后T37定时时间到，其当前值等于设定值，它的常闭触点断开，使它自己复位，复位后T37的当前值变为0，同时它的常闭触点接通，使它自己的线圈重新“通电”又开始定时，T37将这样周而复始地工作，直到I0.0变为OFF。 T37产生的脉冲送给C4计数器，记满60个数（即1h）后，C4当前值等于设定值60，它的常开触点闭合。设T
24、37和C4的设定值分别为KT和KC，对于100ms定时器总的定时时间为：T=0.1KTKC（s）。,90,）。,91,课堂练习,一个开关控制3盏灯，按1下第1盏灯亮，再按2下第二盏灯亮，再按3下第3盏灯亮，再按1下3盏灯全部熄灭。,92,（1）确定与分配输入输出信号,（2）绘制输入输出接线图 （略）,（3）编制梯形图,93,94,报警电路,I0.0外接报警启动信号，I0.1外接报警复位按钮；输出Q0.0为报警蜂鸣器，Q0.1为报警闪烁灯，闪烁效果为报警灯的亮与灭，间隔为1秒。此电路的梯形图及语句表如图所示：,95,96,分析：当报警启动信号来临时，即I0.0=1，线圈Q0.0得电，其常开触点Q
25、0.0闭合，维持线圈Q0.0继续得电，其驱动的报警蜂鸣器开始报警。与此同时，定时器T37开始计时，当计时到1秒时，常开触点T37闭合，输出线圈Q0.1得电，其驱动的报警灯发亮，计时器T38开始计时，1秒后，常闭触点T38断开，从而是T37断开，报警灯熄灭，如此反复，达到报警灯闪烁效果，间隔为1秒。计数器C3的作用是，当计数到10次后，常闭触点C3断开，警报停止（蜂鸣器停止报警，报警灯熄灭）。当然也可以通过复位按钮(常闭触点I0.1断开)解除警报。,97,三相异步电机循环正反转控制,控制要求：电机正转3S，停2S;反转3S，停2S;如此循环5个周期，然后自动停止。运行中，可按停止按钮停止。,I/
26、O地址分配 输入 输出 启动按钮：I0.0 正转：Q0.0 停止按钮：I0.1 反转：Q0.1,98,99,高精度时钟程序,100,三电机相隔5s启动，各运行10s停止，循环往复，绘出三电机一周期运行如图所示,101,（2）I/O分配输入 输出 I0.1工作开关 Q0.1、Q0.2、Q0.3三台电机接触器,分析该图知，0s、5s、10s、15s、20s为三电机运行周期中电机运行状态发生变化的时间点。编程思想可以概括为：先将三电机运行状态变化的时间点用机内器件表达出来，再用这些“点”表示各台电机的输出。,102,103,实训内容：,课后练习第6、7、10题,104,4. 比较指令,比较指令用于两
27、个操作数按一定条件的比较。操作数可以是整数，也可以是实数。在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较条件满足时，触点闭合，否则打开。 比较触点可以装入，也可以串、并联。比较指令为上、下限控制提供了极大的方便。,105,比较运算符：、 操作数类型：字节比较B（Byte）；（无符号整数）整数比较I（Int）/W（Word）；（有符号整数）双字比较D（Double Int/ Word）；（有符号整数）实数比较R（Real）；（有符号双字浮点数）,106,1. 比较指令格式,107,指令应用举例,计数器C0的当前值大于或等于1000时，输出线圈Q0.0通电。,108,实现如图所示的时序图。,1
28、09,110,用一个按钮开关（I0.0）控制三个灯（Q0.1，Q0.2，Q0.3），按钮按一下则1#灯亮，再按三下2#灯亮，1灯灭。再按三下3#灯亮，2灯灭。再按三下是3灯灭。再按一下又重复前面的工作。时序图如图7所示以此反复。,111,112,使用一个按钮控制两个灯，第一次按下时，第一盏灯亮，第二盏灯灭；第二次按下时第一盏灯灭，第二盏灯亮；第三次按下时两盏灯都两亮；第四次按下时两盏灯都灭。,I/O分配 输入：I0.0 输出：Q0.0 Q0.1,113,114,三台电机M1，M2，M3,启动时：先动M1-60S后M2动60秒后M3启动：停车时：先停M3-30秒后停 M2-30秒后M1停。,11
29、5,用计数指令实现下述控制过程，其动作时序如图所示：,当I0.2=ON从1#灯亮到3#灯亮，每灯亮3S。当3#灯亮完达到1S后又从1#灯亮到3#灯亮如此循环下去。,116,117,三电机相隔5s启动，各运行10s停止，循环往复，绘出三电机一周期运行如图所示,118,利用计数器与比较指令，设计一个24 小时可设定定时时间的住宅控制器的控制程序（以30分钟为一个设定单位），要求实现如下的控制： （1）早晨6：30，闹钟每秒钟响1 次，10 秒后自动停止； （2）9：0017：00，起动住宅报警系统； （3）晚上6：00，打开住宅照明； （4）晚上10：00 关闭住宅照明。,119,120,绿灯闪烁
30、的交通信号灯,要求：起动后，南北红灯亮并维持10s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮。到5s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮。黄灯亮2s后灭东西红灯亮。与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮了5s后闪亮，3s后熄灭，黄灯亮2s后熄灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，循环。,121,群光广场停车场管理,122,任务描述,1、停车场容量为50辆车； 2、每当进入一辆车时，门禁器向PLC发送一个信号，车门开启，停车场的当前车辆数加一，30S后车门关闭； 3、每当出去一辆车时，门禁器向PLC发送一个信号，车门开启，停车场的当前车辆数减一，30S后车门关闭； 4、当停车场车辆小于4
31、5时，绿灯亮。当大于45小于50时，绿灯闪烁。当等于50时，红灯亮。显示车位已满信号，不允许车再进入。,2019/1/10,123,1.1 PLC的产生与定义,1.1.1可编程控制器的产生背景,因为继电器逻辑电路配线复杂,子情境1 可编程序控制器概述,2019/1/10,124,1.1.1可编程控制器的产生,背景： 1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。,2019/1/10,125,编程简单，可在现场修改程序； 可靠性
32、高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜； 维护方便，最好是插件式； 可将数据直接送入管理计算机； 在成本上可与继电器控制柜竞争； 输入可以是交流115V； 输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等； 在扩展时，原系统只需很小变更； 用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。,GM10条是可编程序控制器出现的直接原因：,2019/1/10,126,核心思想,1、用计算机代替继电器控制盘 2、用程序代替硬接线 3、输入/输出电平可与外部装置直接相连 4、结构易于扩展,2019/1/10,127,1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器，并成功地应用在GM公司的生产线
33、上。这一时期它主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(Programmable Logic Controller)。70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC(Programmable Controller)。但由于PC容易和个人计算机 (Personal Computer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。,1.1.2 可编程控制器的定义,2019/1/10,128,1985年1月国际电工委员会的定义：“可编
34、程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、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设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计”。,2019/1/10,129,1.1.3 可编程控制器的发展与应用,1、可编程控制器的发展,速度更快、存储容量更大、可靠性更高,向超小型和超大型方向发展,规范化、标准化，出现通用编程语言,通讯联网能力更强，与工业计算机组网,出现PLC品牌垄断国际市场的局面,技 术,规 模,产 品,通 讯,
35、市 场,2019/1/10,130,1.1.3 可编程控制器的发展与应用,2、可编程控制器的应用,开关量逻辑控制,运动控制（机器人）,闭环过程控制,数据处理,通讯及联网,2019/1/10,131,1.1.3可编程控制器的应用,1.逻辑控制这是PLC最基本的应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例，如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器(电视机、冰箱、洗衣机等)自动装配线的控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。,2019/1/10
36、,132,2.运动控制,运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，早期PLC通过开关量I/O模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如PLC和计算机数控装置(CNC)组合成一体，构成先进的数控机床。,2019/1/10,133,3 过程控制可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例-积分-微
37、分）控制,2019/1/10,134,4.数据处理 现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算(函数运算、矩阵运算、逻辑运算)、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和处理。数据处理通常用在大、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器人的控制系统等。,2019/1/10,135,5.构成网络控制 通信联网是指PLC与PLC之间、PLC与上位计算机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机的RS-232或RS-422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，建
38、立工厂的自动化网络。,2019/1/10,136,1.2 PLC的特点及分类,1.2.1 PLC的特点,抗干扰能力强，可靠性高（软件和硬件）,控制系统结构简单、通用性强、应用灵活,编程方便，易于使用,功能完善，扩展能力强,PLC控制系统设计、安装、调试方便,维修方便，维修工作量小 PLC具有完善的自诊断，履历情报存储及监视功能,体积小、重量轻，易于实现机电一体化,2019/1/10,137,1.2.3 可编程控制器的分类,1、按I/O点数和功能分类,1）小型PLC小型PLC又称为低档PLC。这类PLC的规模较小，它的输入输出点数一般从20点到256点。其中输入输出点数小于64点的PLC又称为超
39、小型机。用户存储器容量小于2KB，具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控等基本功能，有些还有少量的模拟量I/O、算术运算、数据传送、远程I/O和通信等功能，可用于开关量控制、定时计数控制、顺序控制及少量模拟量控制等场合，通常用来代替继电器接触器控制，在单机或小规模生产过程中使用。,2019/1/10,138,2）中型PLC中型PLC的I/O点数通常在256点至2048点之间，用户程序存储器的容量为2KB8KB，除具有小型机的功能外，还具有较强的模拟量I/O、数字计算、过程参数调节如比例、积分、微分(PID)调节、数据传送与比较、数制转换、中断控制、远程I/O及通信联网功能。适用于既有开关
40、量又有模拟量的较为复杂的控制系统，如大型注塑机控制、配料和秤重等中小型连续生产过程控制.,2019/1/10,139,3）大型PLC 大型PLC又称为高档PLC，I/O点数在2048点以上，除具有中型机的功能外，还具有较强的数据处理、模拟调节、特殊功能函数运算、监视、记录、打印等功能，以及强大的通信联网、中断控制、智能控制和远程控制等功能。由于大型PLC具有比中小型PLC更强大的功能，因此一般用于大规模过程控制、分布式控制系统和工厂自动化网络等场合。,2019/1/10,140,2、按结构形式分类,1、整体式,特点是结构非常紧凑。它把可编程控制器的三大组成部分都装在一个金属或塑料外壳之中，即它
41、将所有的电路都装入一个模块内，构成一个整体。这样，体积小，成本低，安装方便。为了达到输入输出点数灵活配置及易于扩展的目的，某一系列的产品通常都由不同点数的基本单元和扩展单元构成。,2019/1/10,141,2、模块式结构,模块式可编程控制器采用搭积木的方式组成系统，在一个机架上插上CPU、电源、IO模块及特殊功能模块，构成一个总IO点数很多的大规模综合控制系统。,2019/1/10,142,子情境2 可编程序控制器硬件系统,本情境主要内容：,2.3 PLC的外部接线,2.1 PLC的结构,2.2 PLC的工作原理与工作过程,2019/1/10,143,2.1 可编程控制器的外形结构,2019
42、/1/10,144,2.2 可编程控制器的基本组成,2.2.1 控制组件,PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构主要由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,2019/1/10,145,整体式 PLC的基本组成框图,2019/1/10,146,中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。它按扫描方式工作，不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。,1、 CPU单元,作用：诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。逐条读取指令，完成各种运算和操作。 将
43、处理结果送至输出端。 响应各种外部设备的工作请求。,2019/1/10,147,存储器用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。,2、存储器,RAM： 随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。,ROM：只读存储器，只读，不能写。,EPROM：可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。,EEPROM：可电擦除的只读存储器，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点。,ROM存放系统程序,RAM存放用户程序,2019/1/10,148,3.输入输出接口电路,输入输出接口是PLC与工业控制现场各类
44、信号连接的部分。,输入接口用来接受生产过程的各种参数（输入信号）。,输出接口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息（输出信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。,为了适应可编程控制器在工业生产现场的工作，对输入输出接口有二个主要的要求：良好的抗干扰能力（电隔离和滤波作用）能满足工业现场各类信号的匹配要求,2019/1/10,149,1、输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰,输入端子,发光二极管,光电三极管,发光二极管,COM,直流电源,2019/1/10,150,直流输入电路,2019/1/10,151,交流输入电路,2019/1/10,152,输出接口电路，其作用是把PL
45、C的内部信号转换成现场执行机构的各种信号。,输出接口电路,考虑负载的驱动电源时，还需选择输出器件的类型。,继电器型的输出接口，可用于交流及直流两种电源，接通和断开的频率低，带负载能力强；,晶体管型的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合；,可控硅型的输出接口仅用于交流驱动的场合，适用快速、频繁动作和大电流的场合。,2019/1/10,153,（1）小型继电器输出,图1-3所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，使继电器K的线圈通电，产生电磁吸力，触点闭合，则负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为0时，使继电器K的线圈无电流，触点断开，则负载断电，
46、同时LED熄灭，表示该路输出点无输出。,2019/1/10,154,（2）大功率晶体管输出,工作原理是：当内部电路的状态为1时，光电耦合器T1导通，使大功率晶体管VT饱和导通，则负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为0时，光电耦合器T1断开，大功率晶体管VT截止，则负载失电，LED熄灭，表示该路输出点无输出。当负载为电感性负载，VT关断时会产生较高的反电势，VD的作用是为其提供放电回路，避免VT承受过电压。,2019/1/10,155,（3）双向晶闸管输出,图1-5双向晶闸管输出形式,2019/1/10,156,4.电源,可编程控制器使用220V交流电源或24V直流
47、电源。 电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、正负12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。,2019/1/10,157,5. I/O单元及I/O扩展接口,I/O单元 可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元形式的不同，可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类,I/O扩展接口 可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元
48、实现连接，当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子,2019/1/10,158,6、外设接口,外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。,2019/1/10,159,7、编程器,编程器的作用：是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的设备。简易编程器专用编程器 编程器 智能编程器 通用编程系统：PC上配专用编程软件包,2019/1/10,160,PLC手持编程器,
