PLC 的原理及等效电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,可编程控制器原理与应用技术,第一节 概述,可编程控制器的发展史,可编程控制器的特点,编程简单,可靠性高,通用性好,功能强,使用维护方便,设计施工周期短,第二节 可编程控制器的结构与工作原理,PLC,的结构,(CPU,、输入输出部分、电源部分、编程器等组成）,中央处理器（,CPU,）,【,微处理器,+,存储器,】,微处理器是,PLC,的核心部件，它的主要任务是按一定的规律和要求读入被控对象的各种状态，然后根据用户所编制程序的要求去处理有关数据，最后再向被控对象送出相应的控制信号。,存储器,【ROM+RAM】,用来存储系统程序（,ROM-,只读存储器）和用户程序（,RAM-,读写存储器,),。,系统程序存储器主要用于存放系统正常工作所必需的程序。这部分程序根据各种,PLC,的功能不同，制造厂家在出厂前已固化下来，不能修改。,用户程序 可通过编程器进行必要的修改,输入输出部分,输入输出部分是,PLC,与现场外围设备相连接的组件。用户送入,PLC,的各种开关量、模拟量信号，通过输入部件的光电隔离器件，将各种信号转化成微处理器能够接受的数字信号。,输出部件接受微处理器处理过的输出数字信号，并把它转换成被控对象或显示装置能接受电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。,可编程序控制器有以下,3,种输出方式：,晶体管输出方式：用于直流输出电路。,晶闸管输出方式：用于交流输出电路。,继电器输出方式：用于交,/,直流输出电路。,电源部分,将工业交流电转换成直流电，供,PLC,使用。一般均为开关电源,编程器,主要功能是用于用户程序的编制、编辑、修改、调试和监视。使用时，将编程器的连接电缆接到,PLC,的外接端口上，用户程序通过它才能输入,PLC,，实现人机对话。,在介绍,PLC,等效电路之前，通过一个实例来认识一下,PLC,的控制原理。如下图是一个简单继电器控制电路。,KT,是时间继电器；,KM1,、,KM2,是两个接触器，分别控制电机,M1,、,M2,的运转；,SB1,为起动按钮，,SB2,为停止按钮。控制功能如下：按下,SB1,，电机,M1,开始运转，过,10,后，电机,M2,开始运转；按停止按钮,SB2,，电机,M1,、,M2,同时停止。,图,4-4,的继电器控制原理如下：在控制线路中，当按下,SB1,时，,KM1,、,KT,的线圈同时通电，,KM1,的一个常开触点闭合并自锁，,M1,开始运转；,KT,线圈通电后开始延时，,10,后,KT,的延时常开触点闭合，,KM2,线圈通电，,M2,开始运转。当按下,SB2,时，,KM1,、,KT1,线圈同时断电，,KM2,线圈也断电，,M1,、,M2,随之停转。,现在用,PLC,实现上述控制功能，图,4-5,为,PLC,控制的接线图。,PLC,控制系统的主电路和继电器控制系统完全相同。在小型,PLC,的面板上，有一排输入和输出端子，输入端子和输出端子各有自己的公共接线端子,COM,，输入端子的编号为,00000,，,00001,，,，输出端至编号为,01000,，,01001,，,。将启动按钮,SB1,、停止按钮,SB2,接到输入端子上，输入公共端子,COM,上接,DC24V,的输入电源；接触器,KM1,、,KM2,的线圈接到输出端子上，输出公共端子,COM,上接,AC220V,的负载驱动电源。,电动机全压起动,PLC,控制接线图,a),主电路,b)I,/O,实际接线图,二、,PLC,的工作原理,PLC,的等效电路,PLC,的等效电路如图,2-2,所示。它主要由输入部分、内部控制电路和输出部分组成。,下面通过一个例子来说明。如图,1,所示为三相异步电动机单向起动运行的电器控制系统。其中，由输入设备,SB1,、,SB2,、,FR,的触点构成系统的输入部分，由输出设备,KM,构成系统的输出部分。,如果用,PLC,来控制这台三相异步电动机，组成一个,PLC,控制系统，根据上述分析可知，系统主电路不变，只要将输入设备,SB1,、,SB2,、,FR,的触点与,PLC,的输入端连接，输出设备,KM,线圈与,PLC,的输出端连接，就构成,PLC,控制系统的输入、输出硬件线路。而控制部分的功能则由,PLC,的用户程序来实现，其等效电路如图,2,所示。,图中，输入设备,SB1,、,SB2,、,FR,与,PLC,内部的“软继电器”,X0,、,X1,、,X2,的“线圈”对应，由输入设备控制相对应的“软继电器”的状态，即通过这些“软继电器”将外部输入设备状态变成,PLC,内部的状态，这类“软继电器”称为输入继电器；同理，输出设备,KM,与,PLC,内部的“软继电器”,Y0,对应，由“软继电器”,Y0,状态控制对应的输出设备,KM,的状态，即通过这些“软继电器”将,PLC,内部状态输出，以控制外部输出设备，这类“软继电器”称为输出继电器。,因此，,PLC,用户程序要实现的是：如何用输入继电器,X0,、,X1,、,X2,来控制输出继电器,Y0,。当控制要求复杂时，程序中还要采用,PLC,内部的其它类型的“软继电器”，如辅助继电器、定时器、计数器等，以达到控制要求。,要注意的是，,PLC,等效电路中的继电器并不是实际的物理继电器，它实质上是存储器单元的状态。单元状态为“”，相当于继电器接通；单元状态为“”，则相当于继电器断开。因此，我们称这些继电器为“软继电器”。,PLC,控制的等效电路由三部分组成：,输入部分：该部分接收操作指令（如：启动按钮、停止按钮等）和被控对象的各种状态信息（如：行程开关、接近开关等）。,PLC,的每一个输入点对应一个内部输入继电器，当输入点与输入,COM,端接通时，输入继电器线圈通电，它的常开触点闭合、常闭触点断开；当输入点与输入,COM,断开时，输入继电器线圈断电，它的常开触点断开、常闭触点闭合。,内部控制电路,这一部分是用户编制的控制程序，通常用梯形图表示，,通常用梯形图表示,。控制程序放在,PLC,的用户程序存储器中。系统运行时，,PLC,依次读取用户存储器中的程序语句，对它的内容进行解释并执行，又将输出的结果送到,PLC,的输出端子，以控制外部负载的工作。,输出部分,该部分根据程序执行的结果直接驱动负载。在,PLC,内部有多个输出继电器，每个输出继电器对应一个硬触点，当程序执行的结果使输出继电器线圈通电时，对应的硬输出触点闭合，控制外部负载的动作。例如，下图的输出触点,01000,，,01001,，分别连结接触器,KM1,、,KM2,的线圈，控制两个线圈通电或断电。,梯形图是从继电器控制电路原理图演变而来的。,PLC,内部的继电器并不是实际的硬继电器，每个内部继电器都是,PLC,内部存储单元。因此，称为“软继电器”，梯形图是由这些“软继电器”组成的控制线路，他们并不是真正的物理连接，而是逻辑关系的连接，称为“软连接”。,PLC,内部继电器线圈用表示，,PLC,内部继电器线圈用 表示，常开触点用 表示，常闭触点用 表示。,当存储单元某位状态为,1,时，相当于某个继电器线圈得电；当该位状态为,0,时，相当于该继电器线圈断电。软继电器的常开触点、常闭触点可以在程序中使用次数不受限制。,PLC,为用户提供的继电器一般有：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、特殊功能继电器、移位继电器、定时器,/,计数器等。其中，输入、输出继电器一般与外部输入输出继电器相连接，而其它继电器与外部设备没有直接联系。,现在看一下图,4-6,的控制原理：,当按下,SB1,时，输入继电器,00000,的线圈通电，,00000,常闭触点闭合，使输出继电器,01000,线圈得电，,01000,对应的硬输出触点闭合，,KM1,得电，,M1,开始运转。同时，,01000,的一个常开触点闭合并自锁，时间继电器,TIM 000,的线圈通电开始延时，,10,后,TIM 000,的常开触点闭合，输出继电器,01001,的线圈得电，,01001,对应的硬输出触电闭合，,KM2,得电，,M2,开始运转。当按下,SB2,时，输入继电器,00001,的线圈通电，,00001,的常闭触电断开，,01000,、,TIM 000,的线圈均断电，,01001,的线圈也断电，,01000,，,01001,的两个硬输出点随之断开，,KM1,、,KM1,断电，,M1,、,M2,停转。,PLC,的工作方式,PLC,编程控制器采用,循环扫描,的方式,周期性,地进行工作，每一周期可分为以下三个阶段：,PLC,对用户程序进行循环扫描分为,输入采样,、,程序执行阶段,和,输出控制信号阶段,三个阶段,1,）输入采样阶段,CPU,将全部现场输入信号，如按钮、限位开关、速度继电器的通断状态经,PLC,的输入接口读入映像寄存器，这一过程称为输入采样。输入采样结束后进入程序执行阶段后，期间即使输入信号发生变化，输入映像寄存器内数据不再随之变化，直至一个扫描循环结束，下一次输入采样时才会更新。这种输入工作方式称为集中输入方式。,2,）程序执行阶段,PLC,在程序执行阶段，若不出现中断或跳转指令，就根据梯形图程序从首地址开始按自上而下、从左往右的顺序进行逐条扫描执行，直到,END,指令为止。然后，根据输入端与输出端的状态，运行用户程序，进行逻辑运算，最后把运算结果写入输出寄存器状态表。,3,）输出处理阶段,CPU,将输出映像寄存器的状态经输出锁存器和,PLC,的输出接口传送到外部去驱动接触器和指示灯等负载。这时输出锁存器保存的内容要等到下一个扫描周期的输出阶段才会被再次刷新。这种输出工作方式称为集中输出方式。,第三节 可编程控制器的技术性能,CPM1A,的规格与型号,按,I/O,点数可分为小型,PLC,、中型,PLC,、大型,PLC,小型,PLC,：,I/O,点数一般在,128,点以下,中型,PLC,：,I/O,点数一般在,2561024,点以下,大型,PLC,：,I/O,点数一般在,1024,点以上,按电源的种类：交流和直流,输出方式：晶体管（直流）、晶闸管（交流）、继电器（直流,/,交流）在使用时根据实际需要合理选择,注：,CPM1A,的扩展单元主要用于对,CPU,的,I/O,扩展，其本身没有,CPU,，不可以单独使用，应与,30,点或,40,点的,CPU,配合使用。,面板结构,有图可知，,CPM1A-20,它的输入有,12,点，即,0000000011,，这,12,个点共用一个,COM,端。而输出有,8,点，即,0100001007,，共分为,01000,、,01001,、,0100201003,和,0100401007,四组，分别对应,4,个,COM,端。,主要技术性能,CPM1A,的地址分配,