PLC控制技術(shù)優(yōu)秀教學(xué)課件
PLC具有結構簡(jiǎn)單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、搞干擾能力強等到一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛應用。以下是小編整理的PLC控制技術(shù)的教學(xué)課件，歡迎閱讀。
一、PLC的基本結構
PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同．
a. 中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從
編程器鍵入的用戶(hù)程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯誤。當PLC投入運行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶(hù)程序存儲器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶(hù)程序執行完畢之后，最后將I/O映象區的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。
為了進(jìn)一步提高PLC的可*性，近年來(lái)對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個(gè)CPU出現故障，整個(gè)系統仍能正常運行。
b、存儲器
存放系統軟件的存儲器稱(chēng)為系統程序存儲器。
存放應用軟件的存儲器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲器。
C、電源
PLC的電源在整個(gè)系統中起著(zhù)十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可*得電源系統是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
二、PLC的工作原理
當PLC投入運行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個(gè)階段。
(一) 輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶(hù)程序執行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會(huì )改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 用戶(hù)程序執行階段
在用戶(hù)程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構成的控制線(xiàn)路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點(diǎn)構成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線(xiàn)圈在I/O映象區中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
即，在用戶(hù)程序執行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區內的狀態(tài)和數據不會(huì )發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會(huì )對排在下面的凡是用到這些線(xiàn)圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線(xiàn)圈的狀態(tài)或數據只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當掃描用戶(hù)程序結束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動(dòng)相應的'外設。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，采用掃描用戶(hù)程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對整個(gè)運行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區別了。
一般來(lái)說(shuō)，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶(hù)程序執行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。
三、PLC的應用領(lǐng)域
目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂(lè )等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。
開(kāi)關(guān)量的邏輯控制
這是PLC最基本、最廣泛的應用領(lǐng)域，它取代傳統的繼電器電路，實(shí)現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動(dòng)化流水線(xiàn)。如注塑機、印刷機、訂書(shū)機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)等。
模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠(chǎng)家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。
運動(dòng)控制
PLC可以用于圓周運動(dòng)或直線(xiàn)運動(dòng)的控制。從控制機構配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專(zhuān)用的運動(dòng)控制模塊。如可驅動(dòng)步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠(chǎng)家的產(chǎn)品幾乎都有運動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場(chǎng)合。
過(guò)程控制
過(guò)程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節是一般閉環(huán)控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專(zhuān)用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應用。
數據處理
現代PLC具有數學(xué)運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、
查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無(wú)人控制的柔性制造系統；也可用于過(guò)程控制系統，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統。
通信及聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著(zhù)計算機控制的發(fā)展，工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )發(fā)展得很快，各PLC廠(chǎng)商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò )系統。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
PLC未來(lái)展望
21世紀，PLC會(huì )有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會(huì )更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會(huì )有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現；從產(chǎn)品規模上看，會(huì )進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì )更豐富、規格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會(huì )更好地適應各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì )隨著(zhù)國際競爭的加劇而打破，會(huì )出現少數幾個(gè)品牌壟斷國際市場(chǎng)的局面，會(huì )出現國際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構成大型的控制系統是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )和國際通用網(wǎng)絡(luò )的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
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