工厂电气 3-2 章.ppt
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1、 介绍介绍介绍介绍 PLCPLCPLCPLC技术的基本组成、原理与应用,了解技术的基本组成、原理与应用,了解技术的基本组成、原理与应用,了解技术的基本组成、原理与应用,了解PLCPLCPLCPLC 工作原理与特点的基础上,重点介绍小型工作原理与特点的基础上,重点介绍小型工作原理与特点的基础上,重点介绍小型工作原理与特点的基础上,重点介绍小型 PLCPLCPLCPLC的应用技术。的应用技术。的应用技术。的应用技术。包括小型包括小型包括小型包括小型 PLCPLCPLCPLC 的硬件与系统构成、基本性的硬件与系统构成、基本性的硬件与系统构成、基本性的硬件与系统构成、基本性能、指令与编程方法、控制系统
2、的硬件与软件的设能、指令与编程方法、控制系统的硬件与软件的设能、指令与编程方法、控制系统的硬件与软件的设能、指令与编程方法、控制系统的硬件与软件的设计方法、系统的安装与调试、计方法、系统的安装与调试、计方法、系统的安装与调试、计方法、系统的安装与调试、PLCPLCPLCPLC 网络与通讯。网络与通讯。网络与通讯。网络与通讯。第二章第二章 可编程序控制器的可编程序控制器的 组成与工作原理组成与工作原理第一节第一节第一节第一节 PLC PLC PLC PLC 概述概述概述概述一、一、一、一、PLC PLC PLC PLC 的由来与定义的由来与定义的由来与定义的由来与定义1 1 1 1、PLC PL
3、C PLC PLC 的由来的由来的由来的由来 1968196819681968年通用汽车公司提出年通用汽车公司提出年通用汽车公司提出年通用汽车公司提出 利用计算机的功能和继电器控制系统的简单易懂利用计算机的功能和继电器控制系统的简单易懂利用计算机的功能和继电器控制系统的简单易懂利用计算机的功能和继电器控制系统的简单易懂相结合。面向控制过程、面向问题的相结合。面向控制过程、面向问题的相结合。面向控制过程、面向问题的相结合。面向控制过程、面向问题的“自然语句自然语句自然语句自然语句”进行编程,进行编程,进行编程,进行编程,使得不熟悉计算机的人也能方便地使用。指标:使得不熟悉计算机的人也能方便地使用
4、。指标:使得不熟悉计算机的人也能方便地使用。指标:使得不熟悉计算机的人也能方便地使用。指标:1 1 1 1)编程简单,可在现场修改程序。)编程简单,可在现场修改程序。)编程简单,可在现场修改程序。)编程简单,可在现场修改程序。2 2 2 2)维护方便,最好是插件式。)维护方便,最好是插件式。)维护方便,最好是插件式。)维护方便,最好是插件式。3 3 3 3)可靠性高于继电器控制柜。)可靠性高于继电器控制柜。)可靠性高于继电器控制柜。)可靠性高于继电器控制柜。4 4 4 4)体积小于继电器控制柜。)体积小于继电器控制柜。)体积小于继电器控制柜。)体积小于继电器控制柜。5 5 5 5)可将数据直接
5、送入管理计算机。)可将数据直接送入管理计算机。)可将数据直接送入管理计算机。)可将数据直接送入管理计算机。6 6 6 6)在成本上可与继电器控制柜竞争。)在成本上可与继电器控制柜竞争。)在成本上可与继电器控制柜竞争。)在成本上可与继电器控制柜竞争。7 7 7 7)输入可以是交流)输入可以是交流)输入可以是交流)输入可以是交流 115V 115V 115V 115V。8 8 8 8)在扩展时,原有系统只需作很小变更。)在扩展时,原有系统只需作很小变更。)在扩展时,原有系统只需作很小变更。)在扩展时,原有系统只需作很小变更。9 9 9 9)输出交流)输出交流)输出交流)输出交流 115V115V1
6、15V115V 以上,以上,以上,以上,2A2A2A2A 以上,能直接驱动电磁阀。以上,能直接驱动电磁阀。以上,能直接驱动电磁阀。以上,能直接驱动电磁阀。10101010)用户程序存储器容量至少能扩展到)用户程序存储器容量至少能扩展到)用户程序存储器容量至少能扩展到)用户程序存储器容量至少能扩展到 4Kb4Kb4Kb4Kb。美国数字设备公司(美国数字设备公司(美国数字设备公司(美国数字设备公司(DECDECDECDEC)率先研制出第一台率先研制出第一台率先研制出第一台率先研制出第一台 PLCPLCPLCPLC 表表表表2 2 2 21 1 1 1 各代各代各代各代 PLCPLCPLCPLC 的
7、特点与应用范围的特点与应用范围的特点与应用范围的特点与应用范围 年代年代年代年代 功能特点功能特点功能特点功能特点 应用范围应用范围应用范围应用范围 第一代第一代第一代第一代1969196919721972逻辑运算、定时、计数、中小规模集逻辑运算、定时、计数、中小规模集逻辑运算、定时、计数、中小规模集逻辑运算、定时、计数、中小规模集成电路成电路成电路成电路CPUCPU,磁心存储器,磁心存储器,磁心存储器,磁心存储器取代继电器控制取代继电器控制取代继电器控制取代继电器控制 第二代第二代第二代第二代1973197319751975增加算术运算、数据处理功能,初步增加算术运算、数据处理功能,初步增加
8、算术运算、数据处理功能,初步增加算术运算、数据处理功能,初步行成系列。可靠性进一步提高行成系列。可靠性进一步提高行成系列。可靠性进一步提高行成系列。可靠性进一步提高能同时完成逻辑控制,能同时完成逻辑控制,能同时完成逻辑控制,能同时完成逻辑控制,模拟量控制模拟量控制模拟量控制模拟量控制 第三代第三代第三代第三代1976197619831983增加复杂数值运算和数据处理,远程增加复杂数值运算和数据处理,远程增加复杂数值运算和数据处理,远程增加复杂数值运算和数据处理,远程I/OI/O和通信功能,采用大规模集成电和通信功能,采用大规模集成电和通信功能,采用大规模集成电和通信功能,采用大规模集成电路,路
9、,路,路,CPUCPU,加强自诊断、容错技术,加强自诊断、容错技术,加强自诊断、容错技术,加强自诊断、容错技术适应大型复杂控制系统适应大型复杂控制系统适应大型复杂控制系统适应大型复杂控制系统控制需要并用于联网、控制需要并用于联网、控制需要并用于联网、控制需要并用于联网、通信、监控等场合通信、监控等场合通信、监控等场合通信、监控等场合 第四代第四代第四代第四代19831983至至至至今今今今高速大容量功能,采用高速大容量功能,采用高速大容量功能,采用高速大容量功能,采用3232位位位位CPUCPU,编程语言多样化,通信能力进一步完编程语言多样化,通信能力进一步完编程语言多样化,通信能力进一步完编
10、程语言多样化,通信能力进一步完善,智能化功能模块齐全善,智能化功能模块齐全善,智能化功能模块齐全善,智能化功能模块齐全构成分级网络控制系统构成分级网络控制系统构成分级网络控制系统构成分级网络控制系统,实现图像动态过程控实现图像动态过程控实现图像动态过程控实现图像动态过程控制制制制,模拟网络资源共享模拟网络资源共享模拟网络资源共享模拟网络资源共享输入电路输入电路输出电路输出电路继电器控制电路继电器控制电路生生 产产 现现 场场继电器控制系统结构框图继电器控制系统结构框图输入电路输入电路输出电路输出电路可编程序控制器可编程序控制器生生 产产 现现 场场集中型集中型PLC控制系统结构框图控制系统结构
11、框图2 2 2 2、PLC PLC PLC PLC 的定义的定义的定义的定义国际电工委员会国际电工委员会国际电工委员会国际电工委员会IECIEC对对对对PLCPLC下的定义下的定义下的定义下的定义(19871987年年年年2 2月)月)月)月)可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系可编程序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,它采用可编统,专为在工业环境下应用而设计,它采用可编统,专为在工业环境下应用而设计,它采用可编统,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
12、储执行逻辑运算、程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、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命令,顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,并通过数字式,模拟式的输入和输出,控制各种并通过数字式,模拟式的输入和输出,控制各种并通过数字式,模拟式的输入和输出,控制各种并通过数字式,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类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有类型的机械或生产过程。可编程序控
13、制器及其有类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的设备,都应按易于与工业控制系统联成一个关的设备,都应按易于与工业控制系统联成一个关的设备,都应按易于与工业控制系统联成一个关的设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充功能的原则而设计。整体,易于扩充功能的原则而设计。整体,易于扩充功能的原则而设计。整体,易于扩充功能的原则而设计。二、二、PLC PLC 的特点的特点 1 1、可靠性高,抗干扰能力强、可靠性高,抗干扰能力强 1 1)采用循环扫描,集中采样,集中输出)采用循环扫描,集中采样,集中输出 2 2)硬件设计采用模块式结构,采取屏蔽、)硬件设计采用模块式结构,采取屏蔽、滤波
14、、隔离、联锁等抗干扰技术,增加滤波、隔离、联锁等抗干扰技术,增加 输出联锁、环境检测与故障诊断电路输出联锁、环境检测与故障诊断电路 3 3)软件设计中设置实时监控、自诊断、信)软件设计中设置实时监控、自诊断、信 息保护、恢复等程序与硬件电路配合实息保护、恢复等程序与硬件电路配合实 现各种故障诊断、处理、报警显示及保现各种故障诊断、处理、报警显示及保 护功能护功能能在下列条件下可靠工作:能在下列条件下可靠工作:能在下列条件下可靠工作:能在下列条件下可靠工作:电源电压:电源电压:电源电压:电源电压:AC 220V AC 220V AC 220V AC 220V 15151515抗振强度:抗振强度:
15、抗振强度:抗振强度:1010101055Hz 0.5mm 355Hz 0.5mm 355Hz 0.5mm 355Hz 0.5mm 3轴方向各轴方向各轴方向各轴方向各2h2h2h2h抗冲击强度:抗冲击强度:抗冲击强度:抗冲击强度:10g 310g 310g 310g 3轴方向各轴方向各轴方向各轴方向各3 3 3 3次次次次抗干扰强度:抗干扰强度:抗干扰强度:抗干扰强度:1000V1000V1000V1000Vp p p p_ _ _ _p p p p、脉宽、脉宽、脉宽、脉宽1s1s1s1s,30303030100Hz100Hz100Hz100Hz噪声噪声噪声噪声工作温度:工作温度:工作温度:工作
16、温度:0 0 0 055555555存放温度:存放温度:存放温度:存放温度:2020202070 70 70 70 湿度:湿度:湿度:湿度:3030303090909090(不结雾)(不结雾)(不结雾)(不结雾)耐压:耐压:耐压:耐压:AC1500V 1minAC1500V 1minAC1500V 1minAC1500V 1min(各端子与地端之间)(各端子与地端之间)(各端子与地端之间)(各端子与地端之间)2 2 2 2、编程简单,易于掌握、编程简单,易于掌握、编程简单,易于掌握、编程简单,易于掌握 梯形图编程与继电器逻辑电路图类似梯形图编程与继电器逻辑电路图类似梯形图编程与继电器逻辑电路图
17、类似梯形图编程与继电器逻辑电路图类似 直观、清晰、修改方便、易掌握直观、清晰、修改方便、易掌握直观、清晰、修改方便、易掌握直观、清晰、修改方便、易掌握3 3 3 3、组合灵活使用方便、组合灵活使用方便、组合灵活使用方便、组合灵活使用方便 采用标准化模块结构采用标准化模块结构采用标准化模块结构采用标准化模块结构 控制系统接线简单,工作量小,使用、维护方便控制系统接线简单,工作量小,使用、维护方便控制系统接线简单,工作量小,使用、维护方便控制系统接线简单,工作量小,使用、维护方便4 4 4 4、功能强,通用型好、功能强,通用型好、功能强,通用型好、功能强,通用型好 具备很强的信息处理能力、输出控制
18、能力具备很强的信息处理能力、输出控制能力具备很强的信息处理能力、输出控制能力具备很强的信息处理能力、输出控制能力 具有智能具有智能具有智能具有智能 I/OI/OI/OI/O 功能模块:温度、位置高速计数、高速功能模块:温度、位置高速计数、高速功能模块:温度、位置高速计数、高速功能模块:温度、位置高速计数、高速模拟量转换、远程模拟量转换、远程模拟量转换、远程模拟量转换、远程 I/OI/OI/OI/O 、通信等模块、通信等模块、通信等模块、通信等模块 具有逻辑运算、定时、计数、步进等功能具有逻辑运算、定时、计数、步进等功能具有逻辑运算、定时、计数、步进等功能具有逻辑运算、定时、计数、步进等功能 可
19、完成可完成可完成可完成 A/DA/DA/DA/D、D/AD/AD/AD/A 转换、数字运算、数据处理、通信联转换、数字运算、数据处理、通信联转换、数字运算、数据处理、通信联转换、数字运算、数据处理、通信联网、生产过程监控网、生产过程监控网、生产过程监控网、生产过程监控 可开关量、模拟量、单台、生产线、机群控制可开关量、模拟量、单台、生产线、机群控制可开关量、模拟量、单台、生产线、机群控制可开关量、模拟量、单台、生产线、机群控制 可现场、远距离、简单系统、复杂系统控制可现场、远距离、简单系统、复杂系统控制可现场、远距离、简单系统、复杂系统控制可现场、远距离、简单系统、复杂系统控制5 5、开发周期
20、短,成功率高、开发周期短,成功率高 只要正确、合理选用各种模块组成系统,只要正确、合理选用各种模块组成系统,采用软件控制采用软件控制6 6、体积小、重量轻、功耗低、体积小、重量轻、功耗低 供编程使用的软继电器供编程使用的软继电器(千个)(千个)状态器状态器(千个)(千个)定时器定时器(几百个)(几百个)计数器计数器(几百个)(几百个)数据寄存器数据寄存器(几千个)(几千个)三、三、PLC PLC 产品分类产品分类1 1、按结构型式分类、按结构型式分类 1 1)整体式)整体式 PLCPLC (单元式、箱体式)(单元式、箱体式)将电源、将电源、CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O装在一起装在
21、一起 特点:特点:结构紧凑、体积小、价格低、结构紧凑、体积小、价格低、2 2)模块式)模块式 PLCPLC (积木式)(积木式)各个部分按功能做成独立模块各个部分按功能做成独立模块 电源模块、电源模块、CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块等模块等 特点:特点:配置灵活、装配维护方便配置灵活、装配维护方便2 2、按、按I/OI/O点数和存储器容量分类点数和存储器容量分类 1 1)小型)小型 PLCPLC I/OI/O点数点数 20482048点,存储器点,存储器 8kB8kB步步 具有:具有:数据运算、模拟调节、联网通信、数据运算、模拟调节、联网通信、监视记录、打印等功能监视记录、打印等功能
22、 应用:应用:大规模控制、自动化网络控制大规模控制、自动化网络控制3 3、按功能划分、按功能划分 1 1)低档机)低档机 2 2)中档机)中档机 3 3)高档机)高档机四、四、四、四、PLC PLC PLC PLC 的应用与发展的应用与发展的应用与发展的应用与发展1 1 1 1、PLC PLC PLC PLC 的应用范围的应用范围的应用范围的应用范围 1 1 1 1)用于开关量逻辑控制)用于开关量逻辑控制)用于开关量逻辑控制)用于开关量逻辑控制 应用:应用:应用:应用:组合机床、电机控制中心、自动化生产线组合机床、电机控制中心、自动化生产线组合机床、电机控制中心、自动化生产线组合机床、电机控制
23、中心、自动化生产线 2 2 2 2)用于闭环过程控制)用于闭环过程控制)用于闭环过程控制)用于闭环过程控制 带有带有带有带有 PIDPIDPIDPID 调整功能调整功能调整功能调整功能 应用:应用:应用:应用:锅炉、冷冻、反应堆、水处理、酿酒、锅炉、冷冻、反应堆、水处理、酿酒、锅炉、冷冻、反应堆、水处理、酿酒、锅炉、冷冻、反应堆、水处理、酿酒、闭环位置控制和速度控制闭环位置控制和速度控制闭环位置控制和速度控制闭环位置控制和速度控制 3 3 3 3)PLC PLC PLC PLC 配合数字控制配合数字控制配合数字控制配合数字控制 应用:应用:应用:应用:数字控制(数字控制(数字控制(数字控制(N
24、CNCNCNC)及计算机数控()及计算机数控()及计算机数控()及计算机数控(CNCCNCCNCCNC)组成一体组成一体组成一体组成一体 4 4 4 4)用于工业机器人控制)用于工业机器人控制)用于工业机器人控制)用于工业机器人控制 5 5 5 5)用于组成多级控制系统)用于组成多级控制系统)用于组成多级控制系统)用于组成多级控制系统 应用:应用:应用:应用:工厂自动化网络(工厂自动化网络(工厂自动化网络(工厂自动化网络(FAFAFAFA)系统实现分层控制)系统实现分层控制)系统实现分层控制)系统实现分层控制2 2 2 2、PLC PLC PLC PLC 的发展方向的发展方向的发展方向的发展方
25、向(1 1 1 1)在功能和技术指标方面发展)在功能和技术指标方面发展)在功能和技术指标方面发展)在功能和技术指标方面发展 1 1 1 1)高速、大容量方向发展)高速、大容量方向发展)高速、大容量方向发展)高速、大容量方向发展 扫描速度扫描速度扫描速度扫描速度 0.1s/0.1s/0.1s/0.1s/步步步步,存储器容量几十兆字节,存储器容量几十兆字节,存储器容量几十兆字节,存储器容量几十兆字节 2 2 2 2)加强联网和通信能力)加强联网和通信能力)加强联网和通信能力)加强联网和通信能力 PLC PLC PLC PLC 与与与与 PLCPLCPLCPLC、PLCPLCPLCPLC 与与与与
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