PLC讲义1资料优质PPT.ppt
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更新汽车型号必然要求生产线改变,正是从汽车制造业开始了对传统继电器控制的挑战。
1968年美国GeneralMotors(GM)公司,要求制造商为其汽车装配线提供一种新型的通用程序控制器,并提出10项招标指标。
这就是著名的GM10条。
30.04.2023,10,GM10条(是可编程序控制器出现的直接原因):
1、编程简单,可在现场修改程序;
2、可靠性高于继电器控制柜;
3、体积小于继电器控制柜;
4、维护方便,最好是插件式;
5、可将数据直接送入管理计算机;
6、在成本上可与继电器控制柜竞争;
7、输入可以是交流115V;
8、输出为交流115V、2A以上,能直接驱动电磁阀等;
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。
30.04.2023,11,30.04.2023,12,美国数字设备公司(DEC公司)根据GM公司招标的技术要求,在1969年研制出了第一台可编程控制器。
这个控制器在GM公司的汽车自动装配线上使用,并获得成功。
紧接着,德国引入这项技术,可编程控制的研制、开发、应用开始迅速地发展起来。
30.04.2023,13,二、可编程控制器的发展及定义1、可编程控制器的发展自1969年开始,至70年代中期,这一时期主要用于顺序控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑控制器PLC(ProgrammableLogicController)。
30.04.2023,14,70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。
2、2种可编程控制器通常的微型可编程控制器;
大工业生产控制的可编程控制器。
30.04.2023,15,1)微型可编程控制器,最普通最常见PLC。
用于各个行业的自动控制。
特点是局部、小规模控制。
编程语言是梯形图和指令表(现在可以用高级语言)。
2)大工业生产控制的可编程控制器,与计算机的发展相同步,控制核心部分是计算机。
其软件系统是专用的工业控制软件,硬件比一般的电脑抗干扰性强。
编程语言是FORTRAN、Vc、C+等高级编程语言。
如仿真控制中心开发的电厂仿真系统,还有海港码头煤炭、货物的运输、装卸等的控制,也是用计算机进行控制的。
德国西门子公司和美国通用电气公司,就以生产、开发功能全面、配置复杂的大型控制的PLC为主。
通过电缆通讯整套PLC控制系统可以控制10公里以内的设备。
30.04.2023,16,3、可编程控制器的定义及4个基本特点1)定义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”。
30.04.2023,17,2)、PLC的4个基本特点(根据定义)一是:
“一种数字运算操作的电子系统”,而不是“模拟操作的系统”。
二是采用针对具体用户的指令,有可编程序的功能,能完成“逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作”。
这些智能化功能的目的是为了完成设定的任务。
可编程与不可编程2种控制器。
三是输入和输出有数字式和模拟式两种。
四是容易“与工业系统联成一个整体、易于扩充”。
扩充的含义就是可以在原来可编程控制器的基础上,增加一些输入输出口,增加一些功能来完成更多的任务。
30.04.2023,18,PLC与传统继电器控制系统的比较1、PLC与传统继电器控制的区别组成器件不同:
继电器控制线路由物理继电器组成。
PLC中是“软继电器”,无磨损现象,“0”和“1”对应实际继电器的“断开”和“闭和”两种状态,功能一样。
30.04.2023,19,触点数量不同继电器触点数量有限,用于控制的继电器触点数量一般只有4-8对,PLC中有无数软继电器触点。
实施控制的方法不同继电器的控制是通过各种继电器之间的实际接线实现的,所以功能专一,不灵活。
PLC的控制由软件编程实现,容易改变,灵活多变。
30.04.2023,20,工作方式不同继电器控制线路中,当电源接通时,线路中的继电器都处于受约束状态,该吸合的继电器都同时吸合,其它的受条件约束不能吸合,处于继电器并行工作方式。
PLC的控制线路中,PLC是周期性扫描工作方式,内部软继电器,即存储器中的单元是顺序接通的,是串行工作方式。
PLC的输出特点PLC的输出特点周期性扫描串行工作方式,有输入/输出的滞后现象,不允许双重输出。
继电器可以多重输出。
30.04.2023,21,2、PLC与传统继电器控制系统的性能比较可靠性PLC:
使用大规模集成电路,无活动元件、可靠性高。
继电器控制系统:
元器件多,活动部件多,故障率高、可靠性差。
适应性(灵活性)PLC:
外部控制环境的改变只需改变用户程序,适应性强。
利用扩展单元进行扩展,灵活方便。
重新设计硬件电路和接线,适应性差。
30.04.2023,22,实时性PLC:
指令执行时间短,实时性好。
继电器动作时间常数长,实时性差。
维护工作量PLC:
有自我诊断功能,维护简单。
硬件检查、接线复杂,维护工作量大。
使用寿命PLC:
无可动部件,寿命长。
活动部件易损坏,寿命短。
30.04.2023,23,四、继电器简介是一种信号变换器件,将一些电量或非电量的信号变换为“0”“1”两种状态。
30.04.2023,24,
(一)、继电器种类按感受元件所反应的物理量的不同,可以分为电量型和非电量型两种。
1、非电量型瓦斯、速度、温度继电器。
2、电量型按动作原理:
电磁型、感应型、整流型、晶体管型。
按反应电量的性质分:
电流型、电压型。
按所起的作用:
中间、时间、信号继电器。
30.04.2023,25,
(二)、对继电器的要求1、动作值的误差要小。
也就是要求继电器在整定值附近动作,以免引起误动作,或者降低保护的灵敏度。
2、接点可靠。
对于常闭接点,接点要有一定压力。
对于常开接点,闭合时要有一定行程。
3、返回时间要短。
继电器动作,将故障切除后,继电器应该在最短的时间内返回起始位置,以便准备下一次动作。
30.04.2023,26,4、消耗功率要小。
继电器消耗的功率是指继电器线圈在额定状态下(U或I)所消耗的功率。
继电器消耗的功率小,可以减轻互感器二次的负担。
30.04.2023,27,第二节PLC的特点及应用一、PLC控制系统的特点
(一)可靠性高、抗干扰能力强1、硬件措施屏蔽:
用导电、导磁良好的材料对内部的主要部件进行屏蔽。
滤波:
滤除干扰信号。
隔离:
内部的CPU与输入输出电路之间的隔离。
模块式结构:
更换迅速。
30.04.2023,28,2、软件措施故障检测:
定期检测外部环境(电源电压、强干扰信号等)。
以便及时处理。
信息保护与恢复:
信息保护与恢复软件能够在突发的故障出现时,将PLC内部信息进行保护,不遭破坏。
一旦PLC恢复正常工作,就恢复原来的信息,使PLC正常工作。
如自动化啤酒装箱系统的PLC控制。
30.04.2023,29,30.04.2023,30,警戒时钟WDT:
程序循环执行一次的时间超过的设定值,表示程序进入了死循环,要立即报警。
对程序进行检查:
一旦程序有错,立即报警,并停止执行程序。
30.04.2023,31,
(二)通用性强、使用方便。
PLC产品已经系列化和模块化,用户自己不需要设计和制作硬件装置,只需要根据控制要求进行模块的配置。
用户的工作就是根据实际控制需要设计、编写应用程序。
(三)采用模块化结构,系统组合灵活方便。
各模块之间由总线方式相连,系统可自行组合。
(四)编程语言简单、易学,便于掌握。
主要是梯形图和指令表,二者之间可以互相转换。
梯形图直观简单,可以自动转换成指令表。
30.04.2023,32,(五)系统设计周期短。
用户不需要自己设计硬件电路,省去了硬件部分设计、调试、试验环节,使整个控制系统的设计周期大大缩短。
(六)对生产工艺的改变适应性强。
(七)安装简单、调试方便、维护工作量小。
30.04.2023,33,二、PLC的应用类型
(一)开关量逻辑控制利用PLC的逻辑运算能力,来实现各种简单或复杂的逻辑控制。
可取代传统继电器系统和顺序控制器。
(二)模拟量控制PLC中有A/D和D/A转换模块。
A/D模块能将现场的模拟量如温度、压力、速度等转换为数字量。
对这些量进行处理后,再对模拟量进行控制。
(三)过程控制PLC中有PID控制模块。
对一个系统中的物理参数进行闭环过程控制:
如电厂锅炉系统中水和汽的温度、流速和流量的控制,使其保持在一定的范围内。
30.04.2023,34,(四)定时和计数控制PLC可以通过几十甚至上百个定时器和计数器。
可以对工业过程进行定时控制和计数控制。
(五)顺序控制PLC取代了传统的继电器控制。
对一个系统进行周期性的循环控制。
(六)数据处理对输入的大量数据进行处理,然后输出处理结果。
(七)通信和联网PLC的通信功能,可以对远方的I/O口进行控制。
还可以在PLC之间、PLC和上一级计算机之间进行通信。
30.04.2023,35,三、PLC的应用领域1、应用领域钢铁、电力、采矿、水泥、石油、化工、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等行业.2、应用举例【1】高楼供水系统【2】霓虹灯PLC控制【3】花式喷水池【4】五层楼电梯PLC控制,30.04.2023,36,【1】高楼供水系统,30.04.2023,37,【2】霓虹灯PLC控制,30.04.2023,38,霓虹灯输出控制分配表:
30.04.2023,39,【3】花式喷水池循环喷水方式是:
中间水柱喷水10s后,第一环4个喷水10s。
接着第二环8个喷水10s然后第三环12个喷水10s最后所有同时喷水10s。
30.04.2023,40,T1、T2、T3、T4、T5是5个100毫秒的PLC内部定时器。
在X0启动时,初始化,赋予的定时时间分别是10s、20s、30s、40s、50s。
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5是5个PLC内部输出触点,它们的输出控制外部的电磁阀,每个电磁阀控制一组喷水柱。
30.04.2023,41,【4】、五层楼电梯PLC控制
(一)、电梯的基本功能在进行程序编写之前,首先要做的工作是:
确定电梯本身所具有的功能和电梯在乘客进行某种操作后应具有的状态。
(1)电梯内部部件功能简介在电梯内部,应该有1-5层的按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。
当乘客进入电梯后,电梯内应该有能让乘客按下的代表其要去目的地的楼层按钮,称为内呼叫按钮。
30.04.2023,42,电梯停下时,应具有开门、关门的功能,即电梯门可以自动打开,经过一定的延时后,又可自动关闭。
而且,在电梯内部也应有控制电梯开门、关门的按钮,使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。
电梯内部还应配有指示灯,用来显示电梯现在所处的状态,即电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层,这样可以使电梯里的乘客清楚地知道自己所处的位置,离自己要到的楼层还有多远,电梯是上升还是下降等。
30.04.2023,43,
(2)电梯的外部部件功能简介电梯的外部共分五层,每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯,以及楼层显示器。
呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具,呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮,它和上升指示灯、下降指示灯、楼层显示器一样,都是用来显示电梯所处的状态的。
五层楼电梯中,一层只有上呼叫按钮,五层只有下呼叫按钮,其余三层都同时具有上呼叫和下呼叫按钮。
而上升、下降指示灯以及楼层显示器应相同。
30.04.2023,44,(3)初始状态、运行中状态和运行后状态分析1)电梯的初始状态设电梯位于一层待命,各层显示器都被初始化,电梯处于以下状态:
a.各层呼叫灯均不亮;
b.电梯内部及外部各楼层显示器显示均为“1”;
c.电梯内部及外部各层电梯门均关。
2)电梯在运行过程中a.按下某层呼叫按钮(1-5层)后,该层呼叫灯亮,电梯响应该层呼叫;
b.电梯上行或下行直至该层;
30.04.2023,45,c.各楼层显示随电梯移动而改变,各层指示灯也随之而变;
d.运行中电梯门始终关闭,到达指定层时,门才打开;
e.在电梯运行过程中,支持其它呼叫。
3)电梯运行后状态在到达指定楼层后,电梯会继续待命,直至新命令产生。
a.电梯在到达指定楼层后,电梯门会自动打开,经一段延时自动关闭,在此过程中,支持手动开门或关门;
b.各楼层显示值为该层所在位置,且上行与下行指示灯均灭。
30.04.2023,46,
(二)、实际运行分析
(1).分类分析1)电梯上行分析电梯在上行过程中,某楼层有呼叫产生时,可分以下两种情况:
a.若呼叫层处于电梯当前运行层之上、目标运行层之下,则电梯应在完成前一指令之前,先上行至该层,然后再由近至远地完成其它各个呼叫动作;
b.呼叫层处于电梯当前运行层之下,则电梯在完成前一指令之前,不响应该指令,直至电梯重新处于待命状态为止。
30.04.2023,47,2)电梯下行分析电梯在下行过程中,楼层有呼叫产生时,分以下两种情况:
a.若呼叫层处于电梯当前运行层之下、目标运行层之上,则电梯应在完成前一指令之前先下行至该层,然后再由近至远地完成其它各个呼叫动作;
b.若呼叫层处于电梯运行层之上,则电梯在完成前一指令之前不响应该指令,直至电梯重新处于待命状态为止。
(2).总结电梯在接受指令后,总是由近至远地完成各个呼叫任务。
电梯系统只要依此原则进行设计动作,就不会在运行时出现电梯上下乱跑的情况了。
30.04.2023,48,五层楼电梯控制组态仿真界面,30.04.2023,49,左半部分是电梯的内视图,其中包括一个楼层显示灯、开门按钮、关门按钮、一层到五层的呼叫按钮以及电梯的上升和下降状态指示灯等。
两扇电梯门打开后可以看到楼道的景象。
右半部分是五层楼宇电梯的外视图,表示五层楼宇和一个电梯的轿箱。
在电梯的外视图中,一层有一个上呼叫按钮五层有一个下呼叫按钮,二、三和四层有上、下呼叫按钮各一个,每个呼叫按钮内都有一个相应的指示灯,用来表示该呼叫是否得到响应。
轿箱的电梯门和每层的电梯门都可以打开。
30.04.2023,50,(三)仿真电梯的控制要求1)接受每个呼叫按钮(包括内部和外部的呼叫)的呼叫命令,并作出相应的响应。
2)电梯停在某一层(如3层)时,此时按动该层(3层)的呼叫按钮(上呼叫或下呼叫),则相当于发出打开电梯门命令,进行开门的动作过程;
若此时电梯的轿箱不在该层(在1、2、4、5层),则等到电梯关门后,按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。
30.04.2023,51,3)电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫,直到这些命令全部响应完毕后才响应使电梯反方向运行的呼叫。
例如现在电梯的位置在一层和二层之间上行,此时出现了一层上呼叫、二层下呼叫和三层上呼叫,则电梯首先响应三层上呼叫,然后再依次响应二层下呼叫和一层上呼叫。
4)电梯在每一层都有一个行程开关,当电梯碰到某层的行程开关时,表示电梯已经到达该层。
30.04.2023,52,5)当按动某个呼叫按钮后,相应的呼叫指示灯亮并保持,直到电梯响应该呼叫为止。
6)当电梯停在某层时,在电梯内部按动开门按钮,电梯门打开;
按动电梯内部的关门按钮,电梯门关闭。
但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。
7)当电梯运行到某层后,相应的楼层指示灯亮,直到电梯运行到前方一层时楼层指示灯改变。
30.04.2023,53,(四).电梯PLC控制编程分析1)五层楼的内呼叫灯PLC程序电梯内部的五个呼叫按钮,指定的是电梯的运行目标。
因此在电梯未达到指定目标时,该层呼叫灯应一直有显示(为绿),因此,输出时就应该使用保持继电器。
另外,当电梯达到指定楼层时,呼叫灯应该灭掉,即保持继电器断开。
30.04.2023,54,2)电梯内的楼层显示器楼层显示器是以电梯是否碰到行程开关来决定的。
显示器同样有保持特性。
另外要替换某一显示器的值,需要电梯接触到其上层或下层的行程开关。
30.04.2023,55,3)电梯内的电梯升降显示器升降显示器的状态共三种:
显示上升、显示下降、不显示。
另外,无论上升还是下降,都与电梯的呼叫有密切关系。
上升包括了从第一层到第五层的上升运动,下降也同样如此。
若五层有呼叫,包括两种情况:
电梯内呼叫、电梯外呼叫。
若电梯由第四层上行至第五层,此时下降触点断开,上升触点闭合。
并列的条件还有四层外部上呼叫闭合、五层下呼叫闭合、五层呼叫按钮的闭合,这些条件同样使得四层显示器改变,因此在编程时都要考虑。
30.04.2023,56,4)电梯的开、关门程序以电梯的开门程序为例说明。
首先,只有当电梯既不上升也不下降时才能进行开门,才能输出。
无论电梯的上升停止或下降停止,只要有一个输出,电梯经过延时后都会自动开门。
如果电梯停在某一层,按下该层的外部呼叫也会输出,电梯门也会打开。
当开门继电器输出时,关门继电器断开。
反之亦然。
30.04.2023,57,5)电梯外部操作与显示的PLC程序A、外部呼叫电梯外部呼叫与内部呼叫是类似的。
一个呼叫灯的接通对应于相应的外部呼叫接通,其关闭条件为相应行程开关闭合,相应升降指示灯闭合。
另外,外部呼叫同样有保持特性,故也应使用保持继电器作为输出。
需要指出的是第一、第五层的呼叫是单向的,故其关闭条件也相应变为行程开关闭合“AND”电梯升降断开。
30.04.2023,58,B、楼层的电梯位置指示灯外部楼层的电梯位置指示灯与电梯内的位置指示灯相同。
C、电梯的上升与下降设电梯从一层到五层上升。
由于电梯在第一层,此时构成电梯上升的因素包括:
二层上/下呼叫、三层上/下呼叫、四层上/下呼叫、五层下呼叫、内二层呼叫灯、内三层呼叫灯、内四层呼叫灯、内五层呼叫灯,这11种条件对于电梯的上升是一种逻辑“OR”的关系,而这些条件的产生的前提条件则是电梯此时在一层,即一层有输出。
30.04.2023,59,电梯由二层上升到五层、三层上升到五层、四层上升到五层的编程思路与一层上升到五层相似,不同之处为上升条件同某层位灯逻辑“AND”运算之后还应排除电梯下降指示的情况,这里将电梯下降指示的常闭触点与之串联。
另外由于电梯上升,电梯门应关门,电梯下降线圈应断电,这又是和以上程序块取逻辑“AND”与的过程。
电梯下降程序的编写方法与上升程序的编写方法相似。
30.04.2023,60,在实际编程时,要通过实际操作了解电梯的基本功能,仔细分析该系统的设计过程,就可以完成PLC系统的编程。
一般PLC控制系统的程序设计步骤是:
分析被控对象的工艺条件和控制要求,拟订PLC控制系统的设计指标。
绘制流程图,编制程序。
调试修改程序。
编制技术文件(包括说明书、软件设计流程等)。
30.04.2023,61,四、本门课的目的1.分析能力对工程实际中应用的可编程控制器,能够通过分析输入、输出部分,对可编程控制器的控制进行内部逻辑控制功能的分析,并能设计合理的控制流程图。
2.编程能力
(1)能够对应用的可编程控制器实例编写梯形图。
(2)具有将梯形图、编程指令互相转换的能力。
30.04.2023,62,3.自学能力
(1)具有进一步学习各个厂家生产的不同可编程控制器的语言和编程能力。
(2)具有查阅有关可编程控制器的原理分析、应用手册资料和文献的能力。
30.04.2023,63,第一章作业(P5):
1-2,1-4,1-5。
问题:
写出可编程控制器的定义,并根据定义,总结其4个特点。
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