PLC2PLC控制系统按钮操作Word文档格式.doc

PLC2PLC控制系统按钮操作Word文档格式.doc

《PLC2PLC控制系统按钮操作Word文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC2PLC控制系统按钮操作Word文档格式.doc（46页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

定时器

计数器均为“软”器件

移位寄存器

触发器

编程语言：

描述这些逻辑部件的符号和语句

PLC通过编程器编制控制程序，可以将PLC内部各种逻辑部件按照工艺要求进行组合以实现一定的逻辑控制功能。

所谓PLC的控制原理：

将输入信息采入PC内部→执行逻辑功能→输出达到控制要求。

第一节可编程序控制器的组成

一、PLC的基本组成

基本组成可归为四大部件：

中央处理单元（CPU板）——控制器的核心

输入部件（I/O部件）——连接现场设备与CPU之间

输出部件的接口电路

电源部件——为PLC内部电路及输入的开关信号提供电源

整体结构的PLC——四部分装在同一机壳内

模块式结构的PLC——各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成

通常CPU模块本身带有少量的I/O接口

I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合

另外，还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器内

PLC的基本组成框图：

参见教材P58Fig3-3

接触器

电磁阀

指示灯等

按钮、

继电器触点

行程开关等

二、PLC各组成部件的作用

1.CPU——是PLC的核心部分。

其功能：

（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；

（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；

（3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；

（4）在PC进入运行状态后：

a）执行用户程序——产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）

b）进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务

c）更新输出状态——输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）

2.存储器

系统程序存储器——存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令

解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数

*不能由用户直接存取

用户存储器用户程序存储器——存放用户程序。

即用户通过编程器输入的程序。

数据存储器（数据区）——存放用户数据

PC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。

注意：

系统程序直接关系到PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。

3.I/O（输入/输出部件）（I/O模块：

接口电路、I/O映像存储器）

——CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。

PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用：

输入/输出电平转换

电气隔离

串/并行转换

数据传送

A/D、D/A转换

误码校验

其他功能模块

I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。

通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。

4.编程器等外部设备

编程器——PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具

作用：

用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视

通过键盘和显示器去检测PLC内部状态和参数

通过通讯端口与CPU联系，实现与PLC的人机对话

分类：

简单型——只能联机编程；

只能用指令清单编程

智能型——既可联机（Online），也可脱机（Offline）编程；

可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编程。

常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软件编程

注意：

编程器不直接加入现场控制运行。

一台编程器可开发、监护许多台PLC的工作。

其他外设：

磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固化用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。

5.电源：

内部——开关稳压电源，供内部电路使用；

大多数机型还可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。

外部——可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。

第二节可编程序控制器的工作过程

一、PLC的工作过程框图（参见教材P62Fig3-5但稍作修改）

1.初始操作（上电处理）

PLC未进入正式运行前，首先应确定自身的完好性。

这就是接通电源后的初始操作（见图）。

通电后，消除各元件的随机状态，进行清零或复位处理，检查I/O单元的连接是否正确（I/O总线）。

再做一道题，使它涉及各种指令和内存单元，若解题时间在to以内，则自身完好（否则，系统关闭），解题结束，将监控定时器to复位，才开始正式运行。

2.运行

PLC的工作方式——（顺序）周期循环扫描

扫描——按分时操作的原理，每一时刻执行一个操作，顺序进行，这种分时操作的过程称“CPU对程序的扫描”

工作特点——集中输入，集中输出（小型PLC）

二、PLC运行过程

1.四大类操作

（1）公共操作——故障诊断及处理（自检），一般故障，只报警，不停机

（2）I/O操作——联系现场的数据输入及控制信号的输出

（3）执行用户程序——顺序循环扫描

（4）服务外设

2.I/O处理过程——（参见教材P63Fig3-6）

输入采样

三个阶段执行用户程序

输出刷新

·

工作过程框图：

I/O处理过程：

（1）数据输入/输出——I/O状态刷新采样输入信号

送出处理结果

a.输入映像存储器及其刷新——对应于输入端子状态的数据区

PLC中的CPU是不能直接从与外部接线端子打交道的。

在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，经过输入调理电路（光电隔离、电平转换、滤波处理等）后进入输入缓冲器等待采样。

没有CPU的采样“允许”，外界的输入信号是不能进入内存的。

当CPU采样时，输入信号便进入输入映像存储器——刷新。

接着进入程序的执行阶段，直至信号的输出。

在此期间，输入映像存储器将现场与CPU隔离，无论输入信号如何变化，输入映像存储器中的内容保持到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新采样新的信号，即：

输入映像存储器每周期刷新一次。

这样，是否会影响对现场信息的反应速度？

由于，PLC扫描周期一般仅几十mS，两次采样之间的间隔时间很短，对一般的开关量而言，可以认为采样是连续的。

b.输出映像存储器及其刷新——CPU数据处理的中间结果和最终结果的存放区域

同理，CPU不能直接驱动负载，处理的结果存放在输出映像存储器中，直至所有程序执行完毕，才将输出映像区的内容经输出锁存器（称为输出状态刷新）送到输出端子上驱动外部负载。

即：

输出映像存储器——随时刷新

输出锁存器——每周期刷新一次（刷新后的输出状态一直保持到下一次刷新）

同样，两次刷新的间隔仅几十mS，即使考虑电路的电气惯性（延迟）时间，仍可认为输出是及时的。

c.输入/输出状态表——状态RAM表

I/O映像存储器的内容，在CPU中构成I/O状态表，其内容是CPU处理用户程序及数据的依据。

输入状态表——采样时刷新

输出状态表——随时刷新（中间值和最终结果）

输出端子的接通或开断——输出锁存器决定

（2）执行用户程序执行

监视

a.监控定时器WDT（WATCHDOGTIMER）——即监控定时器t1

正常：

执行完用户程序所需的时间应不超过t1。

执行程序前，复位t1，执行程序开始t1计时，完毕后立即复位t1，表示程序执行正常。

·

异常：

因某些原因，程序进入死循环，执行程序时间超出t1值，WDT发出警告，程序重新开始执行，同时复位t1。

若因偶然因素，则重新执行程序将正常，否则，系统自动停止执行用户程序，切断外部负载，并发出故障信号等待处理。

b.执行用户程序

（3）执行外设命令

每次执行完用户程序，输出后，就进入服务外设命令的操作，如没有外设命令，自动循环扫描。

三、简单结论（参见教材P63“简单结论”暂略）

第三节可编程序控制器中常用的CPU

每台PLC至少有一个CPU。

在一些按功能分散处理的或根据容错技术而设计的PLC中，可以包括多个CPU，分别承担各自的控制功能。

PLC中采用的CPU主要有通用微处理器、单片机和双极型位片式系列芯片。

（本节内容请同学们自学教材P65～P66，并完成P76的思考题5）

第四节可编程序控制器中常用的存储器

PLC配备两种存储系统：

系统程序存储器——存放系统程序和数据，不能由用户直接存取

用户存储器——存放用户程序和数据

一、PLC所采用的存储器的特点

1.可靠性高

2.实时性好

3.功耗低，工作时温升小，可用电池供电

4.数据存储不消失，停电后能长期保存数据

以适应PLC恶劣的工作环境和所要求的工作速度。

二、PLC常用的存储器

CMOS-SRAM、EPROM、EEPROM（此段内容请同学们自学教材P66～P67，并完成P76思考题6）

三、用户程序的存放形式

任何语言编写的程序都要经过翻译，变成机器代码，才能顺序存放在用户程序存储器（RAM或EPROM）中。

除了程序代码，用户数据也很重要。

用户数据的类型：

1.位数据（Bit）——占存储器中的1位，对应于一个“继电器”状态：

“0”或“1”

2.字节数据（Byte）——占存储器中的8位，以BCD码（十进制）的形式存放（一般为两BCD码，每个BCD码占内存的四位）

3.字数据（Word）——双字节数据，占存储器中的16位（BCD码形式存放）

4.双字数据（Dword）——占存储器中的32位（BCD码形式存放）

5.混合数据（位与字节或字）——如：

定时器、计数器等的设定值和当前值一般为“字”数据，而它们的触点状态则为“位”数据

不同形式的数据如何存放和调用完全由系统程序自动管理，但在编程时，不同的数据类型对指令的数据设置将有所区别

作业：

P76思考题4，5，6

第五节可编程序控制器的输入输出接口

PLC的输入输出接口的作用在前面已作了简单的介绍。

PLC之所以能在恶劣的工业环境中可靠地工作，I/O接口技术起着关键的作用。

I/O模块的种类很多，这里仅介绍开关量I/O接口模块和模拟量I/O接口模块的基本电路及其工作原理。

一、开关量I/O接口模块

PLC以开关量顺序控制为特长，在工业控制中，有很大一部分工作可由PLC按开关量

控制来完成。

1.开关量输入模块的基本电路及工作原理

种类：

直流输入模块、交流输入模块、交、直流输入模块（参见教材P68）

特点：

输入信号的电源均可由用户提供，直流输入信号的电源（DC24V）也可由PLC自身提供

一般8路输入共用一个公共端，现场的输入提供一对开关信号：

“0”或“1”（有无触点均可）

每路输入信号均经过光电隔离、滤波，然后送入输入缓冲器等待CPU采样。

每路输入信号均有LED显示，以指明信号是否到达PLC的输入端子

接输入端

输入端光电隔离

滤波

等待CPU采样

LED

光电隔离

浪涌吸收器桥式整流

取样电阻（限幅）

滤波

限流电阻

LED显示

旁路二极管（防发光二极管反压过大）

等待CPU采样

2.开关量输出模块的基本电路及工作原理

按负载使用的电源直流输出模块

交流输出模块

交直流输出模块

按输出的开关器件种类场效应晶体管输出方式——直流输出模块，响应速度最快（可

带高速小功率直流负载）

可控硅输出方式——交流输出模块（可带高速大功率交流负载）

继电器输出方式——交直流输出模块，响应速度较慢，但工作

最可靠（可带较低速大功率交、直流负载）

特点：

各路输出均有电气隔离措施（光电隔离）

各路输出均有LED显示。

只要有驱动信号，输出指示LED即亮，为观察PLC的工作状况或故障分析、程序调试提供标志

输出电源一般均由用户提供。

输出模块提供具有一定通断能力的常开触点，触点上有防过电压、灭弧措施

*固态继电器SSR简介

采用固体半导体元件组装而成——无触点开关（接通和断开无机械接触部件）

优点：

开关速度快工作频率高使用寿命长噪声低工作可靠

使用场合：

取代常规电磁式继电器，广泛用于：

数字程控装置

数据处理系统

计算机终端接口电路

尤其：

动作频繁防爆耐潮耐腐蚀的场合

缺点：

漏电流大接触电压高触点单一使用温度范围窄过载能力差价格高

1.基本特点

①控制功率小：

输入很小的控制电流便能正常工作，输出采用大功率管可控硅器件，具有功率放大作用

②可靠性：

绝缘防水材料浇铸，没有可动部件

③抗干扰能力强：

无触点动作，无火花等电磁干扰，输入/输出之间隔离

④动作快：

直流SSR——响应时间＜几十μS

过零交流SSR——转换时间≤10Ms（1/2fsf=50Hz）

⑤寿命长：

1012～1013次（普通电磁式继电器105～106次）

⑥承受的浪涌电流大：

6～10倍额定值

⑦对电源电压适应范围广：

交流SSR——30～220VAC任意选择

⑧耐压水平高：

输入/输出介质耐压2.5kV以上

2.分类

按切换负载性质分：

直流固态继电器交流固态继电器

按输入/输出之间的隔离分：

光电隔离磁隔离

按控制触发信号方式分：

过零型非过零型有源触发型无源触发型

3.工作原理（以光电耦合式SSR为例说明）

①无输入信号：

T3截止，T4导通，VT1关断（控制极被箝位在低电位）

②有信号输入：

T3导通，T4截止。

当电源电压大于过零电压（约±

25V），A点电压大于T5的Vbe5→T5导通，VT1控制极处于低电压而关断，VT2控制极无触发信号而关断。

当电源电压小于过零电压时，A点电压小于T5的Vbe5→T5截止，VT1控制极通过R5、R6分压获触发信号→VT2导通→B、C两点接通→负载回路接通。

VT2导通过程：

电源电压“+”：

电源→R8→D6→VT1→D9→R9→负载→VT2控制极获得触发脉冲

电源电压“-”：

电源→负载→R9→D8→VT1→D7→R8→电源VT2控制

极获得触发脉冲

当输入信号取消后：

T4导通→VT1关断→但VT2仍导通（负载电流大于维持电流），直至负载电流随电源电压减小，下降到双向晶闸管维持电流以下，VT2关断，从而切断负载电流。

二、模拟量I/O接口模块

PLC要在过程控制领域得以应用，模拟量的输入输出接口便是其不可或缺的重要部件。

其主要功能：

数据转换。

与PLC的基本单元的总线相连，由CPU调用和处理其数据。

比如：

MODICONMICROPLC612型具有：

4路模拟量输入——A/D

2路模拟量输出——D/A

1.模拟量输入接口模块（A/D）——4路模拟量输入

（1）输入信号可以是电压（0～10V），也可以是电流（4～20mA）

（2）每路输入经过前置放大——保证高输入阻抗和线性度

（3）每路输入完全隔离，都有自己的公共端，都有LED显示

（4）每路输入均经过光电隔离进入输入锁存器

（5）各路输入须经多路选择开关选择后，分别进行A/D转换

执行时，当程序扫描到读模拟量指令时，由程序指定的输入通道的模拟量信息被采集，经A/D转换后，从锁存器经总线送到指定的数据寄存器。

此接口电路，完全受PLC主机控制。

2.模拟量输出接口模板——2路模拟量输出

（1）输出信号可以是电压（0～10V或-10～+10V），也可以是电流（4～20mA）

（2）各路输出完全隔离，有自己独立的锁存器、光电隔离、D/A转换、LED显示和输出放大驱动电路

执行时，在PLC两次输出操作之间，端子上的模拟量保持不变（锁存器内容每周期刷新一次）。

由于PLC的扫描速度为毫秒级，所以，可以认为输出没有台阶，输出是平滑的。

三、MODICONMICROPLCI/O接口（61200型）：

开关量输入：

16点模拟量输入：

4路

开关量输出：

12点模拟量输出：

2路

开关量为：

16I24VDC/12ORelay

注：

Relayn.继电器v.用继电器控制，中继转播

Triacn.三端双向可控硅开关元件

第六节编程语言及梯形图

前几节，介绍了PLC的工作过程、硬件框图及各种硬件的功能。

PLC工作过程及硬件功能的实现，则要靠软件的支持。

首先，PLC的软件提供了各种逻辑