課題一

可編程序控制器概述1.1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展什么是可編程序控制器？

可編程序控制器是以自動(dòng)控制技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代通用工業(yè)控制裝置。

PLC的概念

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC的產(chǎn)生與發(fā)展為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，1968年美國通用汽車制造公司（GM）公開招標(biāo)，對(duì)控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納其要求，其核心是：該設(shè)備要使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，能讓以前的電氣技術(shù)人員很容易掌握的編程語言，該設(shè)備與被控制設(shè)備連接方便，不需要使用特別的供電方式。根據(jù)這些要求，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）于1969年研制開發(fā)出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器PDP-14,并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。當(dāng)時(shí)人們把它稱為可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡(jiǎn)稱PLC,可編程序控制器由此誕生。1.2PLC的特點(diǎn)1．可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2．靈活性和通用性強(qiáng)3．編程語言簡(jiǎn)單易學(xué)

4．PLC與外部設(shè)備的連接簡(jiǎn)單、使用方便

5．PLC的功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)

6．PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短

7．PLC體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體 化

1.3PLC的基本組成根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式（也稱箱體式）和組合式（也稱模塊式）兩類。主要介紹整體式存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器整體式PLC組成示意圖：電源中央處理單元(CPU)輸入單元輸出單元外設(shè)接口I/O

擴(kuò)展口用戶輸入設(shè)備用戶輸出設(shè)備I/O擴(kuò)展單元特殊功能單元編程器打印機(jī)上位計(jì)算機(jī)PLCPT…輸入單元中央處理單元(CPU)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器輸出單元外設(shè)接口I/O

擴(kuò)展口輸入╱輸出單元輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向PLC提供的各種指令和狀態(tài)信息；輸出單元將經(jīng)過CPU處理(運(yùn)算)的結(jié)果，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元件。輸出接口電路

按輸出電路所使用的開關(guān)器件，PLC的開關(guān)量輸出單元有晶體管輸出單元、晶閘管輸出單元、繼電器輸出單元。(1)晶體管輸出單元晶體管為無觸點(diǎn)開關(guān)，所以晶體管輸出單元使用壽命長，響應(yīng)速度快輸出鎖存器負(fù)載TLEDR1R2FUCOM

DC24VR3+5VDI/O總線1導(dǎo)通導(dǎo)通發(fā)光指示(2)雙向晶閘管輸出單元雙向晶閘管輸出型PLC的輸出既可驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，也可驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。輸出鎖存器負(fù)載～TLEDR1R2CFUCOMI/O總線(3)繼電器輸出單元繼電器輸出型PLC的輸出既可驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，也可驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。繼電器觸點(diǎn)電氣壽命：10～30萬次，輸出點(diǎn)頻繁通斷的場(chǎng)合應(yīng)選用晶體管或雙向晶閘管輸出型的PLC。PLC控制的基本概念一個(gè)簡(jiǎn)單的繼電器控制電路的例子由PLC來實(shí)現(xiàn)控制功能3～380V109876543210提供啟動(dòng)命令信號(hào)提供停止命令信號(hào)PLC000010輸入端輸出端SB1SB2KM1KM2～00010001DC24VCOMCOM驅(qū)動(dòng)對(duì)象驅(qū)動(dòng)對(duì)象……

由PLC內(nèi)部程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)KM1的驅(qū)動(dòng)、定時(shí)及SB1的自保持。PC是如何進(jìn)行控制的呢？PC控制的等效電路輸入端子輸出端子00000000010000200003COM輸入繼電器線圈輸出繼電器觸點(diǎn)～KM1KM2COM01000010010100201003DC24VAC220VSB1SB2內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)內(nèi)部繼電器線圈00000000010100001000TIM000TIM000輸入部分輸出部分控制部分控制程序（梯形圖）PLC01001……假設(shè)PLC內(nèi)部有許多各種類型的繼電器從而，PLC的程序可用類似于繼電器控制系統(tǒng)

接收指令或信息驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件梯形圖的形式來表示。PC控制三個(gè)階段的作用：輸入部分：接收操作指令（由啟動(dòng)按鈕、停止按鈕等提供），或接收被控對(duì)象的各種狀態(tài)信息（由行程開關(guān)、接近開關(guān)等提供）?？刂撇糠郑河脩舾鶕?jù)控制要求編制的控制程序，通常以梯形圖的形式表示?？刂瞥绦虼娣庞赑C的用戶程序存儲(chǔ)器中。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PC依次讀取用戶程序存儲(chǔ)器中的程序語句，進(jìn)行解釋、執(zhí)行，并將結(jié)果送PC輸出端輸出，以控制、驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載的工作。輸出部分：根據(jù)程序執(zhí)行的結(jié)果直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。PLC的工作方式在繼電器控制電路中，當(dāng)某些梯級(jí)同時(shí)滿足導(dǎo)通條件時(shí)，這些梯級(jí)中的繼電器線圈會(huì)同時(shí)通電，也就是說，繼電器控制電路是一種并行工作方式。PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC執(zhí)行用戶程序時(shí)，CPU對(duì)梯形圖自上而下、自左向右地逐次進(jìn)行掃描，程序的執(zhí)行是按語句排列的先后順序進(jìn)行的。這樣，PLC梯形圖中各線圈狀態(tài)的變化在時(shí)間上是串行的，不會(huì)出現(xiàn)多個(gè)線圈同時(shí)改變狀態(tài)的情況，這是PLC控制與繼電器控制最主要的區(qū)別。

PLC的編程語言梯形圖編程語言

梯形圖編程語言是一種圖形編程語言，是若干圖形符號(hào)的組合。具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)。

兩種梯形圖形式很相似。但是，它們只是形式上的相似，實(shí)質(zhì)上卻存在著本質(zhì)的差別

繼電器控制梯形圖與PLC控制梯形圖程序的區(qū)別：兩種繼電器的區(qū)別1、繼電器控制電路中使用的繼電器都是物理的電器，繼電器與其他控制電器間的連接必須通過硬接線來完成；PLC的繼電器不是物理的電器，它是PLC內(nèi)部的寄存器位(映象寄存位)，常稱之為“軟繼電器”。PLC梯形圖中的接線稱為“軟接線”，這種“軟接線”是通過編程序來實(shí)現(xiàn)的。（它反映了“與”、“或”、“非”三種基本邏輯運(yùn)算）映象寄存位與繼電器線圈、觸點(diǎn)狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：2、PLC的每一個(gè)繼電器都對(duì)應(yīng)著內(nèi)部的一個(gè)寄存器位，由于可以無限次地讀取某位寄存器的內(nèi)容，所以，可以認(rèn)為PLC的繼電器有無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)可供用戶使用。而物理繼電器的觸點(diǎn)個(gè)數(shù)是有限的。3、PLC的輸入繼電器是由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，在梯形圖中只能使用輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)它的線圈。而物理繼電器觸點(diǎn)的狀態(tài)取決于其線圈中有無電流通過，在繼電器控制電路中，若不接繼電器線圈，只接其觸點(diǎn)，則觸點(diǎn)永遠(yuǎn)不會(huì)動(dòng)作。

映象寄存位線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)0(OFF)(OFF)(ON)1(ON)(ON)(OFF)即：映象寄存位的狀態(tài)=線圈的狀態(tài)=常開觸點(diǎn)的狀態(tài)=常閉觸點(diǎn)狀態(tài)取反兩種梯形圖的區(qū)別

PLC梯形圖左右的兩根線也叫母線，但與繼電器控制電路的兩根母線不同。繼電器控制電路的母線與電源連接，其每一行（也稱梯級(jí)）在滿足一定條件時(shí)將通過兩條母線形成電流通路，從而使電器動(dòng)作；而PLC梯形圖的母線并不接電源，它只表示每一個(gè)梯級(jí)的起始和終了，PLC的每一個(gè)梯級(jí)中并沒有實(shí)際的電流通過。通常說PLC的線圈接通了，這只不過是為了分析問題方便而假設(shè)的概念電流通路，而且概念電流只能從左向右流，這是PLC梯形圖與繼電器控制電路本質(zhì)的區(qū)別。實(shí)現(xiàn)控制功能的手段不同

繼電器控制是靠改變電器間的硬接線來實(shí)現(xiàn)各種控制功能的，而PLC是通過編程序來實(shí)現(xiàn)控制的。

PLC程序的設(shè)計(jì)方法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法狀態(tài)流程設(shè)計(jì)法PLC應(yīng)用中的若干問題對(duì)PLC的某些輸入信號(hào)的處理 ①若PLC輸入設(shè)備采用兩線式傳感器（如接近開關(guān)等）時(shí)，其漏電流較大，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。為了避免這種現(xiàn)象，可在輸入端并聯(lián)旁路電阻R，如圖1所示。

圖1兩線式傳感器輸入的處理

②若PLC輸入信號(hào)由晶體管提供，則要求晶體管的截止電阻應(yīng)大于10

k，導(dǎo)通電阻應(yīng)小于800

。

PLC的安全保護(hù)1．短路保護(hù)當(dāng)PLC輸出控制的負(fù)載短路時(shí)，為了避免PLC內(nèi)部的輸出元件損壞，應(yīng)該在PLC輸出的負(fù)載回路中加裝熔斷器，進(jìn)行短路保護(hù)。

2．感性輸入/輸出的處理

PLC的輸入端和輸出端常常接有感性元件。如果是直流感性元件，應(yīng)在其兩端并聯(lián)續(xù)流二極管；如果是交流元件，應(yīng)在其兩端并聯(lián)阻容電路，從而抑制電路斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧對(duì)PLC內(nèi)部輸入、輸出元件的影響，如圖2所示。

圖2感性輸入/輸出的處理

3．PL