【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(diǎn)數(shù) 2048點(diǎn)；多 CPU， 16位、 32位處理器，用戶存儲(chǔ)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(yuǎn)銷海內(nèi)外；中日合資后又成獨(dú)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(chǔ)器，多 CPU，多任務(wù)并行運(yùn)行外，PLC的開放性更大，通信聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)，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(chǔ)器，該存儲(chǔ)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(chǔ)的內(nèi)容。 開關(guān)量輸入 /輸出模塊的點(diǎn)數(shù)一般是 2 的 n次方，如 1 32點(diǎn)。 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(fù)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(yùn)行階段?？梢钥闯觯?PLC在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對(duì)輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣階段進(jìn)行，對(duì)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(huì)被封鎖。 圖 1211所示的梯形圖與下面的 4條指令相對(duì)應(yīng)（“ ———‖之后是該指令對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或線圈注釋）。掃描周期由PLC的工作過程可知，一個(gè)完整的掃描周期 T應(yīng)為： T=（輸入一點(diǎn)時(shí)間 輸入點(diǎn)數(shù)） +（運(yùn)算速度 程序步數(shù)） +（輸出一點(diǎn)時(shí)間 輸出點(diǎn)數(shù)） +監(jiān)視服務(wù)時(shí)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(gè)要素：一是 CPU執(zhí)行指令的速度；二是每條指令占用的時(shí)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(shí) 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(qiáng)特點(diǎn) ,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(jì)形式化，從而編制所需要的程序。在桌面上建立一個(gè)和“ GX–Develop‖相對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)，同時(shí)在桌面的“開始 /程序”中建立一個(gè)“ MELSOFT應(yīng)用程序 ——GX–Develop‖選項(xiàng)。因擴(kuò)展單元及擴(kuò)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(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元構(gòu)成。 3. 單擊“下一個(gè)”按鈕，彈出“選擇部件”對(duì)話框。在使用步進(jìn)指令編程的情況下，采用該方法設(shè)計(jì)很方便。 3）梯形圖的起始母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與終止母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。 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(shí)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(hào)，則響應(yīng)時(shí)間最長。 T=t1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕 SB1，X0變?yōu)?1狀態(tài)，經(jīng)邏輯運(yùn)算后 Y0變 1狀態(tài)，在刷新輸出階段，將 Y0對(duì)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(duì)應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，交流接觸器 KM的線圈通電動(dòng)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(yùn)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(dòng)機(jī)作驅(qū)動(dòng)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(jì)數(shù)器模塊 高速計(jì)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(hào)、速度值、流量值累計(jì)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(qiáng)可編程控制器的功能，擴(kuò)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(diǎn)接通時(shí)，傳感器輸出信號(hào)（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(diǎn)斷開時(shí)，光電隔離器中的發(fā)光二極管熄滅，光電三極管截止，信號(hào)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(hào)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(chǔ)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(jì) 90年代推出的高功能的整體式小型機(jī)，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(jī)、 M484系列中型機(jī)、M884是增強(qiáng)中型機(jī)，具有小型機(jī)的結(jié)構(gòu)、大型機(jī)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(diǎn)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(jī)聯(lián)網(wǎng)。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 當(dāng)時(shí)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(duì)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(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)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(hào)、規(guī)格、功能各不相同，要按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)它們進(jìn)行分類十分困難。它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)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(qiáng)的自檢及保護(hù)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(dòng)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(jī)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(tái)可編程序控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)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(duì) PLC作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。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(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在 PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低 PLC的平均修復(fù)時(shí)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(shí)鐘 WDT（看門狗） ——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了 WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，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(dòng)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(dá)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(jìn)技術(shù)，使國產(chǎn) PLC上了一個(gè)新的臺(tái)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(jī)以 SP系列為代表；小型機(jī)有 P型、 H型、 CPM1A、 CPM2A系列機(jī) CPM2C、 CQM1系列等；中型機(jī)有 C200H、 C200HS、 C200HX、C200HG、 C200HE及 CS1等系列。 EPEROM為可電擦除只讀存儲(chǔ)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(chǔ)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(diǎn)式、分組式和分隔式，如 圖 122所示。輸出電流典型值為~2A，負(fù)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。可將 PID模塊看成一個(gè)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(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型 PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。當(dāng) PLC投入運(yùn)行后，其工作過程還有三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)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(diǎn) OR Y0 ———與 X0的常開觸點(diǎn)并聯(lián)的 Y0的常開觸點(diǎn) ANI X1 ———與并聯(lián)電路串聯(lián)的 X1的常閉觸點(diǎn) OUT Y0 ———Y0的線圈 所示的梯形圖完成的邏輯運(yùn)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(jì)算機(jī)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(yàn)法 經(jīng)驗(yàn)法是運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)或者借鑒他人的已經(jīng)成功的實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(yùn)行安裝盤中的 LLT文件夾下的“ STEUP‖文件，按照逐級(jí)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(hào)）： 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(kuò)展模塊 V：立式端子排的擴(kuò)展模式 C：接插口輸入輸出方式 F：輸入濾波器 1ms的擴(kuò)展模塊 L： TTL輸入型模塊 S：獨(dú)立端子（無公共端）擴(kuò)展模塊 特殊物品無記號(hào)： AC電源， DC輸入，橫式端子排 輸出為繼電器輸出 2A/1點(diǎn)、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(hào)“ 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(shí)響應(yīng)時(shí)間等于可編程控制器的掃描周期加上輸入延遲時(shí)間和輸出延遲時(shí)間，如 圖 1212 所示。 tt1區(qū)間，雖然 I/O信號(hào)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、自鎖、停止的繼電器控制