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控制技術、微型計算機技術和通信技術為基礎發(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)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。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，對控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納其要求，其核心是：該設備要使用計算機技術，能讓以前的電氣技術人員很容易掌握的編程語言，該設備與被控制設備連接方便，不需要使用特別的供電方式。根據(jù)這些要求，美國數(shù)字設備公司（DEC公司）于1969年研制開發(fā)出了世界上第一臺可編程序控制器PDP-14,并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上首次應用成功。當時人們把它稱為可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC,可編程序控制器由此誕生。1.2PLC的特點1．可靠性高、抗干擾能力強2．靈活性和通用性強3．編程語言簡單易學

4．PLC與外部設備的連接簡單、使用方便

5．PLC的功能強、功能的擴展能力強

6．PLC控制系統(tǒng)的設計、調(diào)試周期短

7．PLC體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體 化

1.3PLC的基本組成根據(jù)結構形式的不同，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器存儲器整體式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接口I/O

擴展口用戶輸入設備用戶輸出設備I/O擴展單元特殊功能單元編程器打印機上位計算機PLCPT…輸入單元中央處理單元(CPU)系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器輸出單元外設接口I/O

擴展口輸入╱輸出單元輸入單元接收現(xiàn)場設備向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(運算)的結果，轉換成外部設備所需要的強電信號，以驅動各種執(zhí)行元件。輸出接口電路

按輸出電路所使用的開關器件，PLC的開關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開關，所以晶體管輸出單元使用壽命長，響應速度快輸出鎖存器負載TLEDR1R2FUCOM

DC24VR3+5VDI/O總線1導通導通發(fā)光指示(2)雙向晶閘管輸出單元雙向晶閘管輸出型PLC的輸出既可驅動直流負載，也可驅動交流負載。輸出鎖存器負載～TLEDR1R2CFUCOMI/O總線(3)繼電器輸出單元繼電器輸出型PLC的輸出既可驅動直流負載，也可驅動交流負載。繼電器觸點電氣壽命：10～30萬次，輸出點頻繁通斷的場合應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簡單的繼電器控制電路的例子由PLC來實現(xiàn)控制功能3～380V109876543210提供啟動命令信號提供停止命令信號PLC000010輸入端輸出端SB1SB2KM1KM2～00010001DC24VCOMCOM驅動對象驅動對象……

由PLC內(nèi)部程序來實現(xiàn)對KM1的驅動、定時及SB1的自保持。PC是如何進行控制的呢？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～KM1KM2COM01000010010100201003DC24VAC220VSB1SB2內(nèi)部繼電器觸點內(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)

接收指令或信息驅動執(zhí)行元件梯形圖的形式來表示。PC控制三個階段的作用：輸入部分：接收操作指令（由啟動按鈕、停止按鈕等提供），或接收被控對象的各種狀態(tài)信息（由行程開關、接近開關等提供）。控制部分：用戶根據(jù)控制要求編制的控制程序，通常以梯形圖的形式表示。控制程序存放于PC的用戶程序存儲器中。系統(tǒng)運行時，PC依次讀取用戶程序存儲器中的程序語句，進行解釋、執(zhí)行，并將結果送PC輸出端輸出，以控制、驅動外部負載的工作。輸出部分：根據(jù)程序執(zhí)行的結果直接驅動負載。PLC的工作方式在繼電器控制電路中，當某些梯級同時滿足導通條件時，這些梯級中的繼電器線圈會同時通電，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，CPU對梯形圖自上而下、自左向右地逐次進行掃描，程序的執(zhí)行是按語句排列的先后順序進行的。這樣，PLC梯形圖中各線圈狀態(tài)的變化在時間上是串行的，不會出現(xiàn)多個線圈同時改變狀態(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，是若干圖形符號的組合。具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點。

兩種梯形圖形式很相似。但是，它們只是形式上的相似，實質(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”是通過編程序來實現(xiàn)的。（它反映了“與”、“或”、“非”三種基本邏輯運算）映象寄存位與繼電器線圈、觸點狀態(tài)的對應關系：2、PLC的每一個繼電器都對應著內(nèi)部的一個寄存器位，由于可以無限次地讀取某位寄存器的內(nèi)容，所以，可以認為PLC的繼電器有無數(shù)個常開、常閉觸點可供用戶使用。而物理繼電器的觸點個數(shù)是有限的。3、PLC的輸入繼電器是由外部信號驅動的，在梯形圖中只能使用輸入繼電器的觸點，而不出現(xiàn)它的線圈。而物理繼電器觸點的狀態(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，則觸點永遠不會動作。

映象寄存位線圈常開觸點常閉觸點0(OFF)(OFF)(ON)1(ON)(ON)(OFF)即：映象寄存位的狀態(tài)=線圈的狀態(tài)=常開觸點的狀態(tài)=常閉觸點狀態(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）在滿足一定條件時將通過兩條母線形成電流通路，從而使電器動作；而PLC梯形圖的母線并不接電源，它只表示每一個梯級的起始和終了，PLC的每一個梯級中并沒有實際的電流通過。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現(xiàn)各種控制功能的，而PLC是通過編程序來實現(xiàn)控制的。

PLC程序的設計方法經(jīng)驗設計法邏輯設計法狀態(tài)流程設計法PLC應用中的若干問題對PLC的某些輸入信號的處理 ①若PLC輸入設備采用兩線式傳感器（如接近開關等）時，其漏電流較大，可能會出現(xiàn)錯誤的輸入信號。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輸入信號由晶體管提供，則要求晶體管的截止電阻應大于10

k，導通電阻應小于800

。

PLC的安全保護1．短路保護當PLC輸出控制的負載短路時，為了避免PLC內(nèi)部的輸出元件損壞，應該在PLC輸出的負載回路中加裝熔斷器，進行短路保護。

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，應在其兩端并聯(lián)續(xù)流二極管；如果是交流元件，應在其兩端并聯(lián)阻容電路，從而抑制電路斷開時產(chǎn)生的電弧對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