可编程控制器课件第1章——可编程序控制器概论

发布时间:2024-04-08 09:04:38浏览次数:13
可编程控制器主 题:课件第 1 章可编程序控制器概论课程内容:我们这周主要学习第 1 章可编程序控制器概论的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对 PLC 相关知识的理解。一、学习要求1.了解 PLC 产生、发展;2.掌握 PLC 的定义、功能、分类及特点。二、主要内容1.可编程控制器的产生和定义(1)可编程控制器的产生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。根据汽车生产流水线改造需要,面向社会进行招标提出了相应的招标条件,即:“GM10 条”。GM10 条:1)编程简单:一般电气工程师不需特殊的计算机知识即可编程,且可现场修改;第 1 页 共 10 页 入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。2、答:(1)可靠性高,抗干扰能力强(2)编程简单,容易掌握 (3)功能完善,适应性强(4)使用简单,调试维修方便第 10 页 共 10 页 2)维护方便:最好采用插件式结构;3)可靠性高:优于继电器控制系统;4)体积小:小于继电器控制系统;5)成本低:性能价格比低于继电器控制系统;6)可与计算机通信:数据直接传给计算机;7)输入可以是 115VAC:可直接接收交流信号;8)输出也可以用 115VAC:可直接驱动电磁阀、接触器等;9)具有可扩展性:采用模块化结构;10)用户程序存储器容量:4K 以上。1969 年,美国数字设备公司(DEC)研制成功第一台可编程控制器,并应用于 GM 汽车自动装配线上;目前,可编程控制器的著名厂商及产品有:日本立石(OMRON)的 C 系列;日本三菱(MITSUBISHI)的 F、F1、F2、FX2 系列;日本松下(PANASONIC)的 FP1 系列;美国通用电气(GE)的 GE 系列;美国艾伦-布拉德利(AB)的 PLC-5 系列;德国西门子(SIEMENS)的 S5、S7 系列(2)可编程控制器的定义1985 年,国际电工委员会(IEC)定义:“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。它采用可编程序的存储器,用来在其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第 2 页 共 10 页 指令,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,都应按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则来设计”。 2.可编程序控制器的特点(1)可靠性高,抗干扰能力强。由于采用大规模集成电路和微处理器,使系统器件数大大减少,并且在硬件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施,使它能适应恶劣的工作环境,具有很高的可靠性。(2)编程简单,容易掌握 PLC 采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言,它既有继电器电路清晰直观的特点,又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯 ;对使用者来说,几乎不需要专门的计算机知识,因此,易学易懂,程序改变时也容易修改。(3)功能完善,适应性强目前 PLC 产品已经标准化、系列化和模块化,不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能,还具有 A/D、D/A 转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根据实际需要,方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统:既可控制一台单机、一条生产线,又可以控制一个机群、多条生产线;既可以现场控制又可以远程控制。(4)使用简单,调试维修方便 PLC 的接线极其方便; PLC 的用户程序可在实验室模拟调试;第 3 页 共 10 页  PLC 的故障率很低; 排除故障迅速; 体积小、功耗低。由于 PLC 采用半导体大规模集成电路,因此整个产品结构紧凑、体积小、重 量 轻 、 功 耗 低 , 以 三 菱 FXON 一 24M 型 PLC 为 例 , 其 外 形 尺 寸 仅 为130mm ×90mm×87mm,重量只有 600g,功耗小于 50W。所以,PLC 很容易装入机械设备内部,是实现机电一体化的理想的控制设备可编程序控制器的应用领域。3.可编程序控制器的应用(1)开关量控制开关量控制是 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。(2)模拟量控制目前,很多 PLC 都具有模拟量处理功能,通过模拟量 I/O 模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制,而且编程和使用都很方便。大、中型的 PLC 还具有 PID 闭环控制功能,运用 PID 子程序或使用专用的智能PID 模块,可以实现对模拟量的闭环过程控制。(3)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。第 4 页 共 10 页 (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。(5)通信联网通信联网是指 PLC 与 PLC 之问、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 一 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,建立工厂的自动化网络。4.可编程序控制器的类型(1)按 I/O 点数分类分为微型、小型、中型及大型等。 微型:一般 I/O 点数在 64 点以下; 小型:一般 I/O 点数在 256 点以下; 中型:一般 I/O 点数在 2048 点以下; 大型:一般 I/O 点数在 2048 以上。(2)按结构形式分:分为整体式和模块式。 整体式 PLC将电源、CPU、I/O 接口等部件都集中装在一个机箱内,具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。如西门子公司的 S7-200 系列,松下 FP1 系列等。第 5 页 共 10 页 图 1 S7-200 外观结构图 模块式 PLC将 PLC 各组成部分分别作成若干个单独的模块,如 CPU 模块、I/O 模块、电源模块以及各种功能模块。如西门子公司的 S5-115U、S7-300、S7-400系列,OMRON 公司的 C200H、C1000H、C2000H 等。图 2 S7-300 外观结构图(3)按功能分: 低档 PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。 中档 PLC具有低档 PLC 功能外,增加模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程 I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID 控制等第 6 页 共 10 页 功能。 高档 PLC具有中档机功能外,增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档 PLC 机具有更强的通信联网功能。5.可编程序控制器的发展(1)高性能、高速度、大容量发展 为了提高 PLC 的处理能力,要求 PLC 具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前,有的 PLC 的扫描速度可达 0.1ms/k 步左右。PLC 的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 在存储容量方面,有的 PLC 最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量,有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。(2)向小型化和大型化两个方向发展小型 PLC 由整体结构向小型模块化结构发展,使配置更加灵活,为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型 PLC,最小配置的 I/O 点数为 8~16 点,以适应单机及小型自动控制的需要。大型化是指大中型 PLC 向大容量、智能化和网络化发展,使之能与计算机组成集成控制系统,对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有 I/O点数达 14336 点的超大型 PLC,其使用 32 位微处理器,多 CPU 并行工作和大容量存储器,功能强。(3)大力开发智能模块,加强联网与通信能力为满足各种控制系统的要求,不断开发出许多功能模块,如高速计数模块、第 7 页 共 10 页 温度控制模块、远程 I/O 模块、通信和人机接口模块等。PLC 的联网与通信有两类:① PLC 之间联网通信,各 PLC 生产厂家都有自己的专有联网手段;② PLC 与计算机之间的联网通信。为了加强联网与和通信能力,PLC 生产厂家也在协商制订通用的通信标准,以构成更大的网络系统。(4)增强外部故障的检测与处理能力 据统计资料表明:在 PLC 控制系统的故障中,CPU 占 5%,I/O 接口占 15%,输入设备占 45%,输出设备占 30%,线路占 5%。前二项共 20%故障属于 PLC 的内部故障,它可通过 PLC 本身的软、硬件实现检测、处理。而其余 80%的故障属于 PLC 的外部故障。PLC 生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块,进一步提高系统的可靠性。(5)编程语言多样化在 PLC 系统结构不断发展的同时,PLC 的编程语言也越来越丰富,功能也不断提高。 除了大多数 PLC 使用的梯形图、语句表语言外,为了适应各种控制要求,出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言(C 语言等)等。多种编程语言并存、互补与发展是PLC 进步的一种趋势。三、习题 (一)单选题1.PLC 最基本的应用领域是( )。第 8 页 共 10 页 A.开关量控制 B.模拟量控制 C.运动控制 D.数据处理2.S7-200 属于( )PLC。A.微型 B.小型 C.中性 D.大型(二)判断题1.PLC 可以向扩展模块提供 24V 直流电源。( )2.S7-200 属于模块式 PLC。( )(三)简答题1.简述 PLC 的定义。2.PLC 有哪些主要特点?【习题答案】(一)单选题1、A 2、B(二)判断题1、× 2、×(三)简答题1、答: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。它采用可编程序的存储器,用来在其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,并通过数字式和模拟式的输第 9 页 共 10 页
文档格式: docx,价格: 5下载文档
返回顶部