【正文】 ，繼續(xù)執(zhí)行主程序?？蓪?PID模塊看成一個(gè)過程調(diào)節(jié)器。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 3） PID過程控制模塊 比例 /積分 /微分（ PID）控制模塊是實(shí)現(xiàn)對連續(xù)變化的模擬量閉環(huán)控制的智能模塊。這些參量的變化速度很快，脈沖寬度小于可編程控制器掃描周期，若按正常掃描輸入 /輸出信號來處理，則會(huì)丟失部分參量，因此，使用脫離可編程控制器而獨(dú)立計(jì)數(shù)的高速計(jì)數(shù)器對這些參量計(jì)數(shù)。 20 mA，模塊一般可輸入多種量程的電流或電壓。 5V， 177。模擬量 I/O模塊的輸入、輸出信號可以是電壓或電流 。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 小型可編程控制器往往沒有模擬量 I/O模塊，或者只有通道數(shù)有限的 8位 A/D、 D/A模塊。因此，模擬量輸出模塊又叫 D/A轉(zhuǎn)換輸出模塊。因此，模擬量輸入模塊又叫 A/D轉(zhuǎn)換輸入模塊。模擬量經(jīng)傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的信號（ IEC 標(biāo)準(zhǔn)4~20mA為電流信號，或 1~5V， 10~10V， 0~10V 的直流電壓信號）。生產(chǎn)廠家開發(fā)了許多供用戶選用的特殊功能模塊。 RC電路和壓敏電阻用來消除可控硅的關(guān)斷過電壓和外部的浪涌電壓。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 雙向可控硅輸出電路如 圖 127 所示，只能帶交流負(fù)載（屬于交流輸出方式），交流電源由用戶提供。輸出信號經(jīng)光電隔離器送給輸出晶體管，晶體管的飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷開。與觸點(diǎn)并聯(lián)的 RC電路和壓敏電阻用來消除觸點(diǎn)斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 繼電器輸出方式電路如 圖 125所示，它可帶直流負(fù)載也可帶交流負(fù)載，電源由用戶提供。輸出電流典型值為~2A，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場提供。此電路可接收交流信號與直流信號。 交流 /直流輸入電路如 圖 124所示，輸入觸點(diǎn)接通，輸入信號被限流電阻降壓后，再經(jīng)濾波整流，交流電壓或直流電壓信號被轉(zhuǎn)換為直流電流，經(jīng)過發(fā)光二極管送給光電隔離器。有的可編程控制器還可以為接近開關(guān)、光電開關(guān)之類的傳感器提供 24V直流電源，如圖 123所示。 直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖如 圖 123所示（為說明問題，以后各圖只畫出一路輸入和輸出， COM是公共點(diǎn)。濾波電路輸入電流為 5~10mA,濾波延遲時(shí)間的典型值為 10~20ms（信號上升沿）和 20~50ms（信號下降沿）。 分隔式模塊的各輸入 /輸出點(diǎn)之間相互隔離，每個(gè)輸入 /輸出點(diǎn)可使用單獨(dú)的電源，如將它們的 COM端連接起來，這幾個(gè)點(diǎn)就可以使用同一電源。 分組式模塊的輸入 /輸出點(diǎn)分為若干組，每一組的各輸入 /輸出電路有一個(gè)公共點(diǎn)，它們共用一個(gè)電源。 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。某些模塊使用可拆裝的插座式端子板，不需要斷開端子板上的外部接線，即可迅速地更換模塊。電壓等級有直流5V， 12V， 24V， 48V， 110V 和交流 110V， 220V 等。模擬量輸入、輸出模塊，主要問題是模 /數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù) /模轉(zhuǎn)換的問題，電氣隔離也是不可缺少的。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場的執(zhí)行部件能接收的信號，控制接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置，控制的另一類負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示器和報(bào)警裝置等。 輸入模塊用來接收和采集輸入信號，輸入信號有兩類：一類是由按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等提供的開關(guān)量輸入信號；另一類是從電位器、熱電、測速電機(jī)、各種變送器送來的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。RAM是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持 RAM中的內(nèi)容。 通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到 EPROM內(nèi)長期使用。 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 系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲(chǔ)器采用 ROM或EPROM。 （ 1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 PLC系統(tǒng)程序決定了 PLC的基本功能，該部分程序由 PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。 CPU按照 PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)工作任務(wù)。 CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。主要包括中央處理單元（ CPU模塊）、存儲(chǔ)器 ROM和 RAM、輸入輸出模塊、電源 I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等，如 圖 121所示。 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 知識學(xué)習(xí) 一、 PLC的基本組成 目前 PLC種類繁多，功能和指令體系也各不相同，但都是以微處理器為核心，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同，可編程控制器的本質(zhì)是工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)。 上一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 了解 PLC的基本組成。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。本書以三菱 FX2N系列機(jī)型介紹 PLC的應(yīng)用技術(shù)。 FX2N系列是近幾年推出的高功能的整體式小型機(jī)，它是 FX2系列的換代產(chǎn)品。繼 F1/F2系列之后， 20世紀(jì) 80年代末，三菱公司又推出了 FX系列，在容量、速度、特殊功能，網(wǎng)絡(luò)功能的方面都有加強(qiáng)。其小型機(jī) F1/F2系列是F系列的升級產(chǎn)品，早期在我國的銷量也不小。在世界小型機(jī)市場上，日本的產(chǎn)品約占 70%的份額。某些用歐美中型或大型機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制，日本小型機(jī)就可以解決。 S7系列機(jī)性價(jià)比較高，近年來在中國市場的占有份額有不斷上升之勢。 S7系列含 S7200、 S7300、 S7400系列。在大、中型 PLC產(chǎn)品領(lǐng)域與美國的 AB公司齊名。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 PLC產(chǎn)品 德國的西門子（ SIEMENS）公司， AEG公司和法國的 TE公司是歐洲著名的 PLC制造商。 TI公司的小型機(jī)產(chǎn)品有 5 520等，中型機(jī)有 5TI等，大型機(jī)有 PM550、 5 560、 565等系列。AB公司的小型機(jī)產(chǎn)品有 SLC500系列等。其中 AB公司的產(chǎn)品規(guī)格齊全、種類豐富，其主推的產(chǎn)品為大、中型的 PLC5系列。另外，日本的主推產(chǎn)品定位在小型 PLC上；而歐美則以大、中型 PLC為主。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 拓展知識 本課題的拓展內(nèi)容：常用的 PLC控制器 隨著 PLC市場的不斷擴(kuò)大， PLC生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，其主要廠商集中在一些歐美國家及日本。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。 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前不斷擴(kuò)大，并延伸到過程控制、批處理、運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)控制、無線電遙控以至實(shí)現(xiàn)全廠的綜合自動(dòng)化。 TOMC1軟 PLC可連接最多 32個(gè)本地 I/O模塊，最多 15個(gè)遠(yuǎn)程站，每個(gè)遠(yuǎn)程站可帶 32個(gè) I/O點(diǎn)。FOPLC編程語言符合 IEC611313標(biāo)準(zhǔn)。通過該接口可方便的掛到Profibus等總線上去。 G3系列 PLC有符合 IEC611313的 5種編程語言，編程軟件具有超強(qiáng)的計(jì)算功能，如其他小型 PLC所不具備的 64位浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、優(yōu)化的 PID可同時(shí)處理有十幾個(gè)模擬量的多個(gè)閉環(huán)回路。程序存儲(chǔ)器的容量為 52K。北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司推出的 FOPLC有小型、中型、大型。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。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 為了盡快提升我國 PLC的技術(shù)水平，引進(jìn) PLC的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，中外合資或外商獨(dú)資企業(yè)在國內(nèi)開始批量生產(chǎn) PLC。可喜的是在 90年代，由于 PLC應(yīng)用不斷深入，國內(nèi)又掀起研制 PLC的高潮，雖然仍是小型 PLC，批量亦不大，但其功能、質(zhì)量和可靠性比 70年代的產(chǎn)品有明顯的提高。這些項(xiàng)目有自動(dòng)開發(fā)的操作系統(tǒng)、工業(yè)控制編程語言并具有與上位機(jī)、 HMI連網(wǎng)和通信等功能。特別值得一提的是國家科委和原機(jī)械工業(yè)部在儀器儀表重點(diǎn)課題攻關(guān)專項(xiàng)中組織了“六五”、“七五”、“八五”的可編程序控制器子項(xiàng)攻關(guān)，由部屬北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所負(fù)責(zé)，先后研制開發(fā)了 MPC MPCMPC85型 PLC?，F(xiàn)在， PLC在國內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來越高。在對外開放政策的推動(dòng)下，國外 PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國市場，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。 1974年，中國研制出第一臺(tái) PLC。 7）追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。 6） 發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 5） 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化。 4） 新器件和模塊不斷推出。 2） PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛。 大： I/O點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336點(diǎn)、 32位為微處理器、多 CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。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。如： 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 GEI型 美國通用電氣（ GE）公司 TI100 美國德洲儀器公司 F、 F F2 日本三菱電氣公司 C20 C40 日本立石公司（歐姆龍） S7200 德國西門子公司 EX20 EX40 日本東芝公司 SR20/21 中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 2. 中型 PLC——I/O點(diǎn)數(shù) 256～ 2048點(diǎn)；雙 CPU，用戶存儲(chǔ)器容量 2～ 8K。通常，按 I/O點(diǎn)數(shù)可劃分成大、中、小型三類；按功能強(qiáng)弱又可分為低檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)三類。 并不是所有的 PLC都具有上述的全部功能，有的小型 PLC只具備上述部分功能，但價(jià)格比較便宜。還可以構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布控制系統(tǒng)。 —PLC 的通訊包括 PLC與 PLC之間、 PLC與上位計(jì)算機(jī)之間和它的智能設(shè)備之間的通訊。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 —現(xiàn)代的 PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算），數(shù)據(jù)傳遞、排序和查表、位操作等功能；可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。運(yùn)動(dòng)的程序可用 PLC的語言完成，通過編程器輸入。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。早期直接用開關(guān)量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)械，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)模塊。開關(guān)量的邏輯控制可用于單機(jī)控制，也可用于多機(jī)群控，亦可用于自動(dòng)生產(chǎn)線的控制等等。其應(yīng)用范圍大致可歸納為以下幾種： ——這是 PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 三、可編程序控制器的應(yīng)用 隨著 PLC的性能價(jià)格比的不斷提高：①微處理器的芯片及有關(guān)的元件價(jià)格大大降低， PLC的成本下降；② PLC的功能大大增強(qiáng)，因而 PLC的應(yīng)用日益廣泛。以三菱公司的 F140M型 PLC為例：其外型尺寸僅為 305 110 110mm，重量 ，功耗小于 25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力。并且，由于 PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 由于 PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。 PLC在執(zhí)行梯形圖