《可編程控制器基本工作原理課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《可編程控制器基本工作原理課件（26頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,第一節(jié) 可編程控制器基本工作原理,教學(xué)目的與要求：,掌握三種邏輯關(guān)系；熟悉可編程控制器的控制原理；了解,PC,的工作方式。,重點及難點：,重點：可編程控制器的控制原理,難點：,PC,的工作方式,概念：,是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè) 環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。,可編程控制器：,它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸出和輸入，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。,可編程控制器與繼電器控制電路相比具有以下特點：,1,、可靠性高

2、，抗告饒性能強；,PC,的供電電源及輸入線路采用了多種形式濾波，內(nèi)部主要核心部件采用直流,5V,電源供電，并有電壓調(diào)整電路，保證供電電壓的穩(wěn)定。,PC,中的主要部件，還采用了導(dǎo)電、導(dǎo)磁性能良好的材料進行屏蔽；,PC,的主電路與外接電路采用光電隔離措施，有效防止了外界干擾引起的誤動作。,2,、控制程序使用方便，功能完善。,可編程控制器的編程方式采用了類似繼電器控制電路的“梯形圖”，程序簡單、直觀，與計算機相比，編程方便，易于接收。,PC,在使用過程中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)線設(shè)備更新需要改變控制過程時，只要按新的控制要求改變程序，不必更換,PC,即可滿足要求。,可編程控制器除能完成繼電器邏輯控制功

3、能外，還能進行算術(shù)運算、定時、計算、通訊、人機對話、自檢、記錄等功能，使控制系統(tǒng)更加完善。,PC,具有結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用、體積小巧等特點，容易裝入機械設(shè)備內(nèi)部，實現(xiàn)所謂“機電一體化,”,產(chǎn)品。,PC,與計算機聯(lián)網(wǎng)，可構(gòu)成集中管理的自動化控制系統(tǒng)。,第一節(jié) 可編程控制器基本工作原理,一、可編程控制器的控制原理,繼電器控制電路,輸入,控制,輸出,由按鈕開關(guān)、行程開關(guān)燈主令電器組成，其作用是用于發(fā)出控制指令。,由中間繼電器、時間繼電器及各種接點等元件組成，其作用是實現(xiàn)生產(chǎn)工藝要求的控制過程。,由接觸器、電磁鐵，信號燈等執(zhí)行電器組成，其作用是用于控制電器的工作狀態(tài)。,由于繼電器的輸入輸出之間滿足一定的

4、因果關(guān)系，故稱為繼電器邏輯電路。下面講幾種常用的邏輯關(guān)系：,“與”邏輯,如圖,4-1a,所示的繼電器控制電路，當(dāng),X,1,、,X,2,都閉合后，繼電器,Y,才動作。其邏輯表達(dá)式為：,“或”邏輯,如圖,4-1b,所示，當(dāng)接點,X,1,或,X,2,有一個閉合時，繼電器,Y,就動作。其邏輯關(guān)系為：,“非”邏輯,如圖,4-1c,所示，繼電器,Y,0,的兩個輸出接點,Y,01,、,Y,02,互為相反狀態(tài)，導(dǎo)致繼電器,1Y,、,2Y,為不同的輸出狀態(tài)，故接點,Y,01,與,Y,02,之間和繼電器,1Y,與,2Y,之間的關(guān)系成為“非”邏輯關(guān)系，其表達(dá)式為：,X,1,X,2,Y,X,1,X,2,Y,X,1,Y

5、,0,Y,02,Y,01,2Y,1Y,可編程控制器利用了這三種邏輯運算，以實現(xiàn)對生產(chǎn)機械的控制。下面講述可編程控制器的控制原理：,可編程控制器,用于收集和保存被控制設(shè)備實際運行過程中的數(shù)據(jù)和信息，如被控設(shè)備的各種開關(guān)信息和操作指令。,利用各種邏輯運算，按生產(chǎn)工藝要求處理輸入部分所采集的各種信息，并將處理結(jié)果傳送到輸出部分。,將邏輯部分的運算結(jié)果，通過輸出電路去控制接觸器、電磁鐵等執(zhí)行元件，以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。,輸入部分,邏輯部分,輸出部分,可編程控制器和繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點：,1,、繼電器控制系統(tǒng)是由各種繼電器硬件及其觸點和線路安某種方式固定連接在一起的線路，所以，它不能靈活變更邏輯控制

6、功能。,2,、可編程控制器是通過特定的邏輯符號和語句，按生產(chǎn)工藝不同的要求，編制不同的程序，可靈活實現(xiàn)不同的控制功能。,可編程控制器一般為使用提供以下幾種繼電器：,1,、輸入繼電器；,2,、輸出繼電器；,3,、內(nèi)部繼電器。,梯形圖：,SB,1SB,2SB,2K,2,2K,1,1K,2,2K,1,2KM,1KM,2K,1K,1K,1,X,2,Y,1,Y,2,X,1,SB,X,0,Y,2,Y,2,Y,1,Y,1,1K,1,梯形圖：,SB,1SB,2SB,2K,2,2K,1,1K,2,2K,1,2KM,1KM,2K,1K,1K,1,SB,X402,1K,1,M100,M101,Y431,X403,Y

7、431,M101,T451,Y432,X,2,Y,2,X,1,X,0,Y,1,Y,1,Y,1,X,0,X,1,X,2,SB,1SB,2SB,DC,DC,AC,Y,2,Y,2,1KM,2KM,輸入繼電器,PC,輸出接點,可編程控制器的控制原理示意圖,可編程控制器的工作原理：,1,、可編程控制器的組成：,外存接口,其他接口,編程器,擴張單元,中央處理,器,CPU,程序系統(tǒng),存儲器,用戶存,儲器,輸入接口,光電耦合,輸出接口,繼店器,晶體管 輸出,晶閘管,A/D,、,D/A,計算機,其他設(shè)備,各類存儲器,對于整體式的,PC,，這些部件都在同一個機殼內(nèi)。而對于模塊式結(jié)構(gòu)的,PC,，各部件獨立封裝，稱為

8、模塊，各模塊通過機架和電纜連接在一起。,可編程控制器硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖,4-4,所示。,PC,的主機由微處理器,(CPU),、存儲器、輸入,/,輸出模塊、外設(shè),I/O,接口、通信接口及電源組成。,下面分別介紹,PC,各組成部分及其作用，以便進一步了解,PC,的控制原理和工作過程。,1,）,中央處理器,(,CPU,),中央處理器又稱微處理器，簡稱,CPU,，它是,PC,的核心。,CPU,的,作用,是按照生產(chǎn)廠家預(yù)先編制的系統(tǒng)程序,接收并存儲編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，采用掃描工作方式接收現(xiàn)場輸入信號，從存儲器逐條讀取并執(zhí)行用戶程序，根據(jù)運算結(jié)果實現(xiàn)輸出控制。,2,）存儲器,存儲器：用來存

9、放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其 它信息。,PC,使用的存儲器有只讀存儲器,ROM,、讀寫存儲器,RAM,和用戶固化程序存儲器,E2PROM,。,ROM,存放,PC,制造廠家編寫的系統(tǒng)程序，具有開機自檢、工作方式選擇、信息傳遞和對用戶程序的解釋翻譯功能。,ROM,存放的信息是永遠(yuǎn)留駐的。,若,PC,失電，,RAM,存放的內(nèi)容會丟失。如果有些內(nèi)容失電后不容許丟失，可以把它放在斷電保持的,RAM,存儲單元中。這些存儲單元接上備用鋰電池供電，具有斷電保持能力。如果用戶經(jīng)調(diào)試后的程序要長期使用，可以通過,PC,將程序?qū)懭霂в?E2PROM,芯片的存儲卡中，從而長期保存。,RAM,一般存放用戶程序和邏

10、輯變量。,用戶程序在設(shè)計和調(diào)試過程中要不斷進行讀寫操作。讀出時，,RAM,中內(nèi)容保持不變。寫入時，新寫入的信息將覆蓋原來的信息。,3,）輸入,/,輸出接口（,I/O,）,輸入部分的,作用是把從輸入設(shè)備來的輸入信號送到可編程序控制器。輸入設(shè)備一般包括各類控制開關(guān),(,如按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器觸點等,),和傳感器,(,如各類數(shù)字式或模擬式傳感器,),等，這些量通過輸入接口電路的輸入端子與,PC,的微處理器,CPU,相連。,數(shù)字量（開關(guān)量）輸入單元分為直流輸入和交流輸入兩種類型，常用的輸入電路有干接點式、直流輸入式和交流輸入式三種,輸入輸出接口都采用光電隔離電路。輸入,/,輸出接口有數(shù)字量（開關(guān)量

11、）輸入,/,輸出單元，模擬量輸入,/,輸出單元。,數(shù)字量（開關(guān)量）輸出單元又分為,繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出,三種形式。繼電器輸出可接交流負(fù)載或直流負(fù)載，晶體管輸出只能接直流負(fù)載，晶閘管輸出只能接交流負(fù)載，輸出負(fù)載必須外接電源。,4,）編程器,編程器用于程序的編制、調(diào)試、檢查和監(jiān)視，并可通過鍵盤調(diào)用和顯示,PC,內(nèi)部的各種狀態(tài)及系統(tǒng)參數(shù)；還可通過接口電路實現(xiàn)人機對話。,5,）擴展單元,當(dāng)可編程控制器承擔(dān)較大的空置量時，可接入擴展單元，以擴充輸入、輸出端口。擴展單元內(nèi)部沒有,CPU,及存儲器，所以不能單獨使用。,6,）外部設(shè)備,PC,的外圍設(shè)備有手打印機、盒式錄音機、持編程器、便攜式圖形

12、編程器及通過專用編程軟件實現(xiàn)圖形編程的個人計算機。這些外圍設(shè)備都通過專用的接口與,PC,主機相連。使控制系統(tǒng)功能更加完善。,綜上所述，,PC,由以上幾部分組成，相當(dāng)于一臺工業(yè)用微機。它通過外圍設(shè)備可以進行主機與生產(chǎn)機械之間、主機與人之間的信息交換，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程以及對某些工藝參數(shù)的自動控制。,可編程序控制器的工作原理,PC,是依靠執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制要求的。我們把使,PC,進行邏輯運算、數(shù)據(jù)處理、輸入和輸出步驟的助記符稱為指令，把實現(xiàn)某一控制要求的指令的集合稱為,程序,。,PC,在執(zhí)行程序時，首先逐條執(zhí)行程序命令，把輸入端的狀態(tài)值,(,接通為,1,，斷開為,0),存放于輸入,映象寄存器,

13、中，在執(zhí)行程序過程中把每次運行結(jié)果的狀態(tài)存放于輸出映象寄存器中。,圖,1,為,可編程控制器的工作原理,圖,原理流程圖,循環(huán)掃描,PC,采用循環(huán)掃描工作方式，這個工作過程一般包括五個階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過程如圖,1,所示。,當(dāng),PC,方式開關(guān)置于,RUN,（,運行）時，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開關(guān)置于,STOP,（,停止）時，不執(zhí)行后,3,個階段，此時可進行通信處理，如對,PC,聯(lián)機或離線編程。,PC,執(zhí)行的五個階段，稱為一個掃描周期，,PC,完成一個周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始地進行。,圖,1,PC,執(zhí)行程序是以循環(huán)掃描方式進行

14、的。每一掃描過程主要分為三個階段：,輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段,。,1.,輸入采樣階段,在每一個掃描周期開始時，,PC,順序讀取全部輸入端信號，把輸入端的通斷狀態(tài)存放于輸入映象寄存器中。,2.,程序執(zhí)行階段,PC,按梯形圖從左向右、從上向下逐條對指令進行掃描，并從輸入映象寄存器和內(nèi)部元件讀入其狀態(tài)，進行邏輯運算。運算的結(jié)果送人輸出映象寄存器中。每個輸出映象寄存器的內(nèi)容將隨著程序掃描過程而作相應(yīng)變化。但在此階段中，如輸入端子狀態(tài)發(fā)生改變，輸入映象寄存器的狀態(tài)也不會改變,(,它的新狀態(tài)會在下一次掃描中才被讀入,),。,執(zhí)行階段圖,當(dāng)?shù)诙A段完成之后，輸出映象寄存器中各輸出點的通斷狀態(tài)

15、將通過輸出部分送到輸出鎖存器，去驅(qū)動輸出繼電器線圈，執(zhí)行相應(yīng)的輸出動作。,3.,輸出刷新階段,完成上述過程所需的時間稱為,PC,的掃描周期。,PC,在完成一個掃描周期后，又返回去進行下一個掃描，讀入下一周期的輸入點狀態(tài)，再進行運算、輸出。,PC,掃描周期的長短，取決于,PC,執(zhí)行一個指令所需的時間和有多少條指令。如果執(zhí)行每條指令所需的時間是,1us,，程序有,800,條指令，則這一掃描周期的時間就為,0.8ms,。,PC,控制與繼電器控制的區(qū)別,傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，是由輸入設(shè)備,(,按鈕、開關(guān)等,),、控制線路,(,由各類繼電器、接觸器、導(dǎo)線連接而成，執(zhí)行某種邏輯功能的線路和輸出設(shè)備,(,接觸器線圈、指示燈等,),三部分組成。這是一種由物理器件聯(lián)接而成的控制系統(tǒng)。,PC,的梯形圖雖與繼電器控制電路相類似，但其控制元器件和工作方式是不一樣的，主要區(qū)別有以下幾個方面。,元器件不同,2.,工作方式不同,3.,元件觸點數(shù)量不同,4.,控制電路實施方式不同,