【正文】 Ⅲ GE公司 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 3. 大型 PLC——I/O點數(shù) 2048點；多 CPU， 16位、 32位處理器，用戶存儲器容量 8～ 16K。 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。西門子公司首先在大連開辦 PLC生產(chǎn)企業(yè)；歐姆龍公司在上海生產(chǎn)的 PLC遠銷海內(nèi)外；中日合資后又成獨資的江蘇無錫光洋電子有限公司的 PLC已有小、中、大系列產(chǎn)品。 PLC的技術(shù)發(fā)展除了小型化、超高速，大容量存儲器，多 CPU，多任務(wù)并行運行外，PLC的開放性更大，通信聯(lián)網(wǎng)能力更強，集成化軟件更優(yōu)。 西門子公司的 PLC的主要產(chǎn)品有 S5及 S7系列，其中 S7系列是近年來開發(fā)的代替 S5系列的新產(chǎn)品。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 歐姆龍 (OMRON)公司的 PLC產(chǎn)品，大、中、小、微型規(guī)格齊全。 ROM是只讀存儲器，該存儲器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容， ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容。 開關(guān)量輸入 /輸出模塊的點數(shù)一般是 2 的 n次方，如 1 32點。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 3）輸出模塊輸出方式 可編程控制器的輸出方式按負載使用電源（即用戶電源）來分，有直流輸出、交流輸出和交直流輸出三種方式；按輸出開關(guān)器件的種類來分，有晶體管、晶閘管和繼電器三種輸出方式。輸入模塊用 A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送給 CPU模塊處理。如 圖 128所示。 編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種。 運行階段?？梢钥闯?， PLC在一個掃描周期內(nèi)，對輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣階段進行，對輸出賦的值也只有在輸出刷新階段才能被送出，而在程序執(zhí)行階段輸入、輸出會被封鎖。 圖 1211所示的梯形圖與下面的 4條指令相對應(yīng)（“ ———‖之后是該指令對應(yīng)的觸點或線圈注釋）。掃描周期由PLC的工作過程可知，一個完整的掃描周期 T應(yīng)為： T=（輸入一點時間 輸入點數(shù)） +（運算速度 程序步數(shù)） +（輸出一點時間 輸出點數(shù)） +監(jiān)視服務(wù)時間 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 掃描周期的長短主要取決于三個要素：一是 CPU執(zhí)行指令的速度；二是每條指令占用的時間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶程序的長度。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 拓展知識 本課題的拓展內(nèi)容：編程語言和編程方法 1．編程語言 PLC目前常用的編程指令有以下幾種：梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖。順序功能圖具有直觀、簡單、邏輯性強特點 ,使工作效率大為提高 ,而且程序調(diào)試極為方便。還可以使用流程圖做工具，將巧妙的設(shè)計形式化，從而編制所需要的程序。在桌面上建立一個和“ GX–Develop‖相對應(yīng)的圖標(biāo)，同時在桌面的“開始 /程序”中建立一個“ MELSOFT應(yīng)用程序 ——GX–Develop‖選項。因擴展單元及擴展模塊無 CPU，必須與基本單元一起使用。 上一頁 下一頁 返回 課題三 FX系列 PLC的操作 2． FX 系列可編程控制器的基本組成 FX系列可編程控制器由基本單元、擴展單元、擴展模塊及特殊功能單元構(gòu)成。 3. 單擊“下一個”按鈕，彈出“選擇部件”對話框。在使用步進指令編程的情況下，采用該方法設(shè)計很方便。 3）梯形圖的起始母線與線圈之間一定要有觸點，而線圈與終止母線之間則不能有任何觸點。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 2）可編程控制器最大 I/O響應(yīng)時間 如果可編程控制器剛好在輸入掃描階段之后收到輸入信號，則響應(yīng)時間最長。 T=t1時，按下啟動按鈕 SB1，X0變?yōu)?1狀態(tài)，經(jīng)邏輯運算后 Y0變 1狀態(tài)，在刷新輸出階段，將 Y0對應(yīng)的輸出映像寄存器中的 1送到輸出模塊，可編程控制器內(nèi) Y0對應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點閉合，交流接觸器 KM的線圈通電動作。但是應(yīng)注意，梯形圖是一種軟件，是 PLC圖形化的程序。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 5）程序執(zhí)行 PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條指令。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 2. PLC的掃描過程 PLC有兩種工作模式，運行（ RUN）和停止 (STOP)模式，其工作過程如 圖 129和 圖 1210所示。 位置控制一般采用閉環(huán)控制，用伺服電動機作驅(qū)動裝置。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 2）高速計數(shù)器模塊 高速計數(shù)器模塊是工業(yè)控制中常用的智能模塊之一，它可把過程控制變量（如位置信號、速度值、流量值累計等）送入可編程控制器。 4. 特殊功能模塊（功能模塊或智能模塊） 隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，為了增強可編程控制器的功能，擴大其應(yīng)用范圍。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 當(dāng)上圖中的外接觸點接通時，傳感器輸出信號（接通），經(jīng)電阻串聯(lián)分壓后形成穩(wěn)定電壓，使光電隔離器的發(fā)光二極管亮，光電三極管導(dǎo)通；外接觸點斷開時，光電隔離器中的發(fā)光二極管熄滅，光電三極管截止，信號經(jīng)內(nèi)部電路形成適合 CPU需要的標(biāo)準(zhǔn)信息。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 1）開關(guān)量 I/O模塊的外部接線方式 開關(guān)量 I/O模塊輸入信號只有接通和斷開兩種狀態(tài)。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 PLC內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。 FX2系列是在20世紀 90年代推出的高功能的整體式小型機，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。 MODICON公司生產(chǎn) M84系列小型機、 M484系列中型機、M884是增強中型機，具有小型機的結(jié)構(gòu)、大型機的控制功能。 深圳德維森公司開發(fā)的基于 PLC的軟 PLCTOMC系列，其特點是符合IEC611313國際標(biāo)準(zhǔn)的編程語言，允許梯形圖、順序功能圖和功能塊圖混合編程；用戶可開發(fā)基于內(nèi)置 PLC資源的 C語言和定義功能塊，通過以太網(wǎng)、 TCP/IP與上位機聯(lián)網(wǎng)。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 當(dāng)時國內(nèi)研制開發(fā)的 PLC產(chǎn)品由于缺乏資金、后續(xù)研制力量不足及生產(chǎn)技術(shù)相對落后等原因，沒有形成批量工業(yè)化生產(chǎn)，因而被國外產(chǎn)品淘汰而紛紛消失。 高檔的 PLC除了主要采用 CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或 RAM的智能 I/O模塊、高速計數(shù)模塊、遠程 I/O模塊等專用化模塊。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 四、可編程序控制器的分類 由于 PLC的品種、型號、規(guī)格、功能各不相同，要按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對它們進行分類十分困難。它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 ，容易掌握 目前，大多數(shù) PLC仍采用繼電器控制形式的“梯形圖編程方式”。軟件措施： 有極強的自檢及保護功能。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。至 80年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，以 16位和 32位微處理器構(gòu)成的微機化 PLC得到了驚人的發(fā)展。 6. 在成本上可與繼電器控制柜競爭 。 PLC。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ GEC）首先研制成功第一臺可編程序控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。在第三稿中，對 PLC作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使 PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使 PLC在惡劣條件消失后自動恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；如果能在 PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo手段，在永久性故障出現(xiàn)時，能很快查出故障發(fā)生點，并將故障限制在局部，就能降低 PLC的平均修復(fù)時間。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 ③ 設(shè)置警戒時鐘 WDT（看門狗） ——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了 WDT規(guī)定的時間，預(yù)示了程序進入死循環(huán)，立即報警。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行。即：把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，模塊移動一軸或多軸到目標(biāo)位置。如： S7400 德國西門子公司 GEⅣ GE公司 C2022 立石公司 K3 三菱公司等 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 五、可編程序控制器的發(fā)展 PLC發(fā)展概況 PLC自問世以來，經(jīng)過 40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。 7）追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。中外合資、引進技術(shù)，使國產(chǎn) PLC上了一個新的臺階。標(biāo)準(zhǔn)化的IEC611313PLC編程語言已被眾多 PLC廠商所接受，其推廣速度越來越快。 S7系列含 S7200、 S7300、 S7400系列。微型機以 SP系列為代表；小型機有 P型、 H型、 CPM1A、 CPM2A系列機 CPM2C、 CQM1系列等；中型機有 C200H、 C200HS、 C200HX、C200HG、 C200HE及 CS1等系列。 EPEROM為可電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、 FLASH等。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 開關(guān)量輸入 /輸出模塊的外部接線方式有匯點式、分組式和分隔式，如 圖 122所示。輸出電流典型值為~2A，負載電源由外部現(xiàn)場提供。因此，模擬量輸入模塊又叫 A/D轉(zhuǎn)換輸入模塊?？蓪?PID模塊看成一個過程調(diào)節(jié)器。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進行聯(lián)機編程，適合小型 PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。當(dāng) PLC投入運行后，其工作過程還有三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。這種方式稱做集中采樣、集中輸出。 LD X0 ———接在左側(cè)母線上的 X0的常開觸點 OR Y0 ———與 X0的常開觸點并聯(lián)的 Y0的常開觸點 ANI X1 ———與并聯(lián)電路串聯(lián)的 X1的常閉觸點 OUT Y0 ———Y0的線圈 所示的梯形圖完成的邏輯運算為 Y0=(X0+Y0)X1。掃描周期越長，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越慢。手持編程器常用助記符編程語言，計算機軟件編程采用梯形圖語言，也有采用順序功能圖的。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 2．編程的方法 （ 1） 經(jīng)驗法 經(jīng)驗法是運用自己的經(jīng)驗或者借鑒他人的已經(jīng)成功的實例進行設(shè)計。該方法是多種編程方法的綜合應(yīng)用。若需增加模擬仿真功能，在上述安裝結(jié)束后，在運行安裝盤中的 LLT文件夾下的“ STEUP‖文件，按照逐級提示即可完成仿真功能的安裝。特殊功能單元（ Special Function Unit）是一些專門用途的裝置。 ④ 輸出形式（其中輸入專用無記號）： R－繼電器輸出； T－晶體管輸出； S－晶閘管輸出 ⑤ 特殊物品的區(qū)別： D： DC電源， DC輸入 上一頁 下一頁 返回 課題三 FX系列 PLC的操作 A1： AC電源， AC輸入（ AC100－ 120V）或 AC輸入模塊 H：大電流輸出擴展模塊 V：立式端子排的擴展模式 C：接插口輸入輸出方式 F：輸入濾波器 1ms的擴展模塊 L： TTL輸入型模塊 S：獨立端子（無公共端）擴展模塊 特殊物品無記號： AC電源， DC輸入，橫式端子排 輸出為繼電器輸出 2A/1點、晶體管輸出 標(biāo)準(zhǔn)輸出。如 圖 132所示，輸入 GX系列軟件的通用序列號“ 570986818410‖。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 流程圖法使用框圖表示 PLC程序的執(zhí)行過程及輸入條件與輸出之間的關(guān)系。每一邏輯行必須從起始母線開始畫起，終止于繼電器線圈或終止母線（有些 PLC終止母線可以省略）。此時響應(yīng)時間等于可編程控制器的掃描周期加上輸入延遲時間和輸出延遲時間，如 圖 1212 所示。 tt1區(qū)間，雖然 I/O信號的狀態(tài)沒有變化，但用戶程序仍一直反復(fù)不斷地執(zhí)行。 圖 1211(c) 是 PLC的梯形圖，它與異步電動機的啟動、自鎖、停止的繼電器控制