PLC电气控制技术二讲Word文档格式.docx

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9.在扩展时，原系统只需很小变更；

10.用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。

2．可编程控制器的发展及定义

1969年，美国数据设备公司（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（ProgrammableLogicController）。

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（ProgrammableController）。

但由于PC容易和个人计算机（PersonalComputer）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。

1985年1月国际电工委员会的定义：

“可编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”。

PLC控制与继电器控制的区别

⑴组成器件不同：

继电器控制线路是许多真正的硬件继电器组成，而

梯形图则由许多所谓“软继电器”组成。

⑵触点数量不同：

硬继电器的触点数量有限，用于控制的继电器的触

点数一般只有4～8对；

而梯形图中每个“软继电器”供编程使用的触

点数有无限对。

⑶实施控制的方法不同：

在继电器控制线路中，实现某种控制是通过

各种继电器之间硬接线解决的。

而PLC控制是通过梯形图即软件编

程解决的。

⑷工作方式不同：

在继电器控制线路中，采用并行工作方式；

而在梯

形图的控制线路中，采用串行工作方式。

PLC的控制结果有一定的特殊性：

⑴输入/输出滞后现象：

与PLC的集中输入集中刷新、程序循环执行、

输入滤波器造成的时间常数、输出继电器机械滞后以及程序设计不

当的附加影响等有关。

⑵多重输出不允许：

关于步进梯形图多重输出的情况，将在后面具体

讲述的PLC指令时予以介绍。

4．PLC与工业控制计算机相比

1.PLC继承了继电器系统的基本格式和习惯，对于有继电器系统方面知识和经验的人来说，尤其是现场的技术人员，学习起来十分方便。

2.PLC一般是由电气控制器的制造厂家研制生产，各厂家的产品不通用。

工业控制机是由通用计算机推广应用发展起来的，一般由微机厂、芯片及板卡制造厂开发生产。

它在硬件结构方面的突出优点是总线标准化程度高，产品兼容性强。

3.PLC的运行方式与工业控制机不同，微机的许多软件不能直接使用。

工业控制机可使用通用微机的各种编程语言，对要求快速、实时性强、模型复杂的工业对象的控制占有优势。

但它要求使用者具有一定的计算机专业知识。

4.PLC和工业控制机都是专为工业现场应用环境而设计的。

都具

有很高的可靠性。

5.PLC一般具有模块结构，可以针对不同的对象进行组合和扩展。

2．PLC的主要技术指标

1.输入／输出点数（I/O点数）

2.内存容量

注意：

“内存容量”实际是指用户程序容量，不包括系统程序存储器的容量。

3.扫描速度（单位：

ms／k或μs/步。

）

4.指令条数

5.内部继电器和寄存器数目

6.编程语言及编程手段

7.高级模块

主控模块可实现基本控制功能，高级模块可实现一些特殊的专门功能。

如A／D和D／A转换模块等。

3．PLC的内存分配及I／O点数

1.I／0继电器区：

I／0区的寄存器可直接与PLC外部的输入、输出端子传递信息，具有“继电器”的功能，有自己的“线圈”和“触点”。

故常称为“I／0继电器区”。

2.内部通用继电器区：

只能在PLC内部使用，其作用与中间继电器相似，在程序控制中可存放中间变量。

3.数据寄存器区：

只能按字使用，不能按位使用。

一般只用来存放各种数据。

4.特殊继电器、寄存器区：

被系统内部占用，专门用于某些特殊目的，一般不能由用户任意占用。

5.系统寄存器区：

用来存放各种重要信息和参数。

通过用户程序，不能读取和修改系统寄存器的内容。

2．

PLC的主要功能

1.条件控制功能

2.定时／计数控制功能

3.数据处理功能

4.步进控制功能

5.A／D与D／A转换功能

6.运动控制功能

7.过程控制功能

8.扩展功能

9.远程I／0功能

10.通信联网功能

11.监控功能

第四节PLC的特点、应用场合和发展趋势

1．PLC的主要特点

1.可靠性高、抗干扰能力强。

主要有以下几个方面：

2.隔离（采用光电耦合器）

3.滤波

4.对PLC的内部电源采取了屏蔽、稳压、保护等措施。

5.设置了连锁、环境检测与诊断、Watchdog等电路。

6.利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测。

7.对用户程序及动态工作数据进行电池备份。

8.采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构。

9.以集成电路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点。

采用循环扫描的工作方式，也提高了抗干扰能力。

2．可编程控制器的发展趋势

1.在系统构成规模上向大、小两个方向发展；

2.功能不断增强，各种应用模块不断推出；

3.产品更加规范化、标准化。

第五节PLC的几种编程语言

不采用微机的编程语言，采用梯形图语言、指令助记符语言、控制系统流程图语言、布尔代数语言等。

其中梯形图、指令助记符语言最为常用。

PLC的设计和生产至今尚无国际统一标准，不同厂家所用语言和符号也不尽相同。

但它们的梯形图语言的基本结构和功能是大同小异的。

1．梯形图语言

梯形图是在原继电器—接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。

它是目前用得最多的PLC编程语言。

注意：

梯形图表示的并不是一个实际电路而只是一个控制程序，其间的连线表示的是它们之间的逻辑关系，即所谓“软接线”。

常开触点：

常闭触点：

线圈：

它们并非是物理实体，而是“软继电器”。

每个“软继电器”仅对应PLC存储单元中的一位。

该位状态为“1”时，对应的继电器线圈接通，其常开触点闭合、常闭触点断开；

状态为“0”时，对应的继电器线圈不通，其常开、常闭触点保持原态。

PLC各部分的作用

1.CPU

1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。

2采集现场的状态或数据，并送人PLC的寄存器中。

3逐条读取指令，完成各种运算和操作。

4将处理结果送至输出端。

5响应各种外部设备的工作请求。

7、电源

PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。

许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备提供标准电源。

9、输入输出I／0扩展接口

若主机单元的I／O点数不能满足需要时，可通过此接口用扁平电缆线将I／O扩展单元与主机相连，以增加I／O点数。

PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。

1.RS232口只有C24、C40、C56和C72的C型机才配有。

该口能与PC机通讯编程，也可连接其它外围设备。

2.运行监视指示灯

1当运行程序时，“RUN”指示灯亮；

2当控制单元中止执行程序时，“PROG”指示灯亮；

3当发生自诊断错误时，“ERR”指示灯亮；

4当检测到异常的情况时或出现“Watchdog”定时故障时，“ALARM”指示灯亮。

3.电池座

4.电源输入端子FP1型主机有交、直流电源两种类型，交流型接100～240V交流电源，直流型接24V直流电源。

5.工作方式选择开关有三个工作方式档位，即“RUN”、“REMOTE”和“PROG”。

6.输出端子该端子板为两头带螺丝可拆卸的板。

带“．”标记的端子不能作为输出端子使用。

7.直流电源输出端子在FP1系列主机内部均配有一个供输入端使用的24V直流电源。

8.输人端子该端子板为两头带螺丝可拆卸的板。

输入电压范围为直流12～24V。

带“．”标记的端子不能作为输入端子使用。

9.编程工具连接插座（RS422口）可用此插座经专用外设电缆连接编程工具。

10.波特率选择开关

11.电位器（V0、V1）这两个电位器可用螺丝刀进行手动调节，实现外部设定。

当调节该电位器时，PLC内部对应的特殊数据寄存器DT9040和DT9041的内容在0～255之间变化，相当于输入外部可调的模拟量。

12.I／O状态指示灯用来指示输人/输出的通断状态。

13.I／O扩展单元接口插座用于连接FP1扩展单元及A／D、D／A转换单元、链接单元。

1.

PLC中的软继电器

所谓软继电器是指PLC存储空间中的一个可以寻址的位。

在PLC中，软继电器种类多、数量大。

如FP1-C24，共有R内部继电器1008个，特殊继电器64个，定时器/计数器144个。

寄存器中触发器的状态可以读取任意次，相当于每个继电器有无数个常开和常闭触点。

6．

分支电路

分支电路主要用于一个控制电路导致几个输出的情况。

例如，开动吊车的同时打开警示灯。

下图中，当X0闭合后，线圈Y1、Y2同时得电。

第三节PLC编程实例

1．电动机正反转控制

1.系统结构

利用PLC控制一台异步电动机的正反转。

输入端直流电源E由PLC内部提供，可直接将PLC电源端子接在开关上。

交流电源则是由外部供给。

◆

切割机装置电控设备及要求

◆主切割电动机M1正反转运行，实现SP板横向、纵向及斜向切割功能。

◆开槽电动机M2单向运行，实现SP板表面开槽功能。

◆油泵电动机M3单向运行，给液压系统提供动力。

◆回转电动机M4正反转运行，调整切割头角度。

◆液压马达及电磁铁YA实现切割机装置的各种动作及速度调节，

◆旋转编码器实现切割机切割深度的实时检测。

◆数码管（带译码器）实现切割机切割规格机切割深度的实时显示。

◆直流开关电源为PLC输入信号提供电源，同时为PLC输出驱动提供电源

◆电控系统原理图：

根据切割机装置设备的要求，设计电控系统原理图包括：

切割机装置电气控制主电路原理图以及相应要求的交流控制电路原理图。

◆PLC控制电路原理图：

选用三菱FX2N-128MR型

Ø

控制对象说明包括主切割电动机、开槽切割电动机、液压泵、回转电动机以及各个电磁铁等。

控制功能说明包括设定切割规格、手动/自动横向切割、手动台车快速纵向行走、手动纵向切割、手动斜向切割、手动开槽切割等。