PLC交流 LTTL1314

主要内容 1、PLC简介 2、PLC工作原理 3、PLC应用

PLC简介 PLC （Programmable Logic Controller ） 继电技术 集成芯片技术 计算机技术 通信技术 继电技术 集成芯片技术 计算机技术 通信技术 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。 国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 传说中现代工业自动化（IAC）三大支柱技术：PLC、CAD\CAM、Robot

PLC发展基础 继电技术 集成芯片技术 计算机技术 理论基础：自动控制系统原理 大系统——将各种自动化设备信息联系起来系统运作 大规模集成电路、芯片的发展（MCU\CPLD）等的发展为PLC提供了很好的实现方式 计算机技术 计算机通讯技术使得PLC由单个控制方式变成了系统管理。 理论基础：自动控制系统原理 小系统——单个PLC：各种开关模拟输入输出量采集控制 大系统——将各种自动化设备信息联系起来系统运作 关于工业控制自动化（IAC） 工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。 目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。工业控制自动化主要包含三个层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。传统的自动化系统，基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断，过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成。20世纪90年代以来，由于PC-based的工业计算机（简称工业PC）的发展，以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。

PLC特点 1、抗干扰能力强，可靠性高 2、控制系统结构简单，通用性强 3、编程方便，易于使用 结构上：耐热（老化）、防尘、防潮（三防漆）、抗震等 硬件上：隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰技术 软件上：数字滤波、故障诊断 2、控制系统结构简单，通用性强 软接线代替硬接线 软元件代替硬元件 3、编程方便，易于使用 可使用三种语言方式：梯形图、指令列表、顺序功能 工业PC与PLC区别 工业PC：主要有两种结构方式 1、由微型主板构成的计算机主板，具有计算机的所有各种接口，可以安装各种操作系统使用，同时带有一些通用标准接口，例如PC104主板等。用户可以设计各种模拟采集量或者开关量再与该主板的接口相接。也有许多不同厂家具有通用的PC104总线的各种功能模块，可供用户选择。跟监控产品CPU部分差不多，而采集电路和IO量等需要用户设计或者另外选购。 2、工控机，也叫工业计算机，例如研华、研祥。除了比一般家用PC多了抗干扰性外，主要通过PCI扩展，根据需要采用多个PCI插槽，用户可自己设计PCI接口的模拟量采集卡或者选购通用采集卡。 PLC：自成一体

4、功能完善 5、设计周期短、维护操作方便 通过编程实现各种功能 通过通讯可实时监控各种状态 通过通讯在线更新程序 采用微处理器，能方便实现很多功能 5、设计周期短、维护操作方便 通过编程实现各种功能 通过通讯可实时监控各种状态 通过通讯在线更新程序

目前PLC 主要生产厂商 国 外： 国 内： 艾默生 西门子 三菱 罗克维尔 欧姆龙 LG 施耐德 富士 通用 GE 松下 台湾 和利时 国 外： 国 内： 艾默生 西门子 三菱 罗克维尔 欧姆龙 LG 施耐德 富士 通用 GE 松下 台湾 和利时 安控 兰州全志 南京嘉华（民营） 南京亚锐（台资） 杭州机床电器厂

PLC工作原理 PLC工作方式 PLC工作过程 1、初始化过程： 与其它单片机运行一样，上电运行或复位时进行处理 串行工作方式，周期性循环扫描 PC工作：同一时间可以做很多事情 PLC工作过程 1、初始化过程： 与其它单片机运行一样，上电运行或复位时进行处理 1）硬件初始化，复位输出输入模块，清零 2）清除数据区 3）输出输入地址分配

2、扫描过程 3、出错处理 1）扫描输入，将输入口状态读入至输入口映像区 2）时钟处理，特殊寄存器更新 3）执行用户程序 4）输出，将输出口映像区输出至输出端口刷新 5）自诊断检查 3、出错处理 检查PLC内部电路 CPU、电池电压、程序存储器、I/O、通讯异常 致命错误，CPU强制STOP方式，所有扫描停止。

关键名词 扫描周期：调用用户程序运行的时间周期，必须小于看门狗时间 看门狗时间：允许用户程序运行的最大时间，当用户程序的实际执行时间 超过看门狗时间时，PLC会停止用户程序，点亮程序告警灯 系统程序：操作系统，C语言编写 主要作用：系统管理程序、解释程序、子程序调用 用户程序：相当于系统程序的一个子程序

PLC运行机制－扫描原理 开始 程序执行顺序：自上而下，自左到右 I/O刷新 通讯 任务 用户程序 内务处理 周而复始

运行开始 初始化处理 刷新输入映像区 用户程序运行处理 刷新输出映像区 结束处理

PLC端口 电源输入：AC、DC 串行通讯口 数字开关量 I/O 高速数字开关量I/O 模拟量 I/O 特殊模拟量 (例如：热电阻、热电偶) 各种网络端口（现场总线、工业以太网）

两种数字量输入类型 项目 漏型（Sink） 源型（Source） 输入动作 输入闭合时，输入状态为“ON”，指示灯点亮；输入断开时，输入状态为“OFF”，指示灯熄灭 电压特性 24VDC 特点差别 “ON”对应的输入为0V，电流流出输入节点 “ON”对应的输入为24V，电流流入输入节点 应用场合 国内应用较多。常用输入设备：无源开关，NPN传感器等。 欧洲应用较多。常用输入设备：PNP型传感器等。

两种数字量输出类型 项目 继电器型 晶体管型 输出动作 干接点输出方式，输出状态为“ON”时触点闭合（导通）；输出状态为“OFF”时触点断开 电压特性 220VAC；24VDC，无极性要求 24VDC，有极性要求 特点差别 驱动电压高，电流较大，寿命与负载大小有关 驱动电流小，频率高，寿命长 应用场合 驱动中间继电器、接触器的线圈、指示灯等动作频率不高的负载 控制伺服放大器、频繁动作的电磁铁等要求频率高、寿命长的应用场合

关于输出输入量的几个问题 1、高速输出输入 2、 I/O响应速度 3、输入滤波时间 输入，最大可达到50KHz（X0、X1） 输出，两路单独100KHz(Y0、Y1) 2、 I/O响应速度 对应于X0～X7端子，采用输入中断处理程序，即时刷新输出 3、输入滤波时间 X0—X17提供了数字滤波功能，滤波时间可在0～60mS之间由用户编 程设定

模拟量输入和输出

电路组成部分 1、CPU 2、存储器 ROM,RAM,外SRAM、EEPROM 3、输出输入电路 4、电源 5、扩展口 6、通信 7、编程口

PLC编程——PLC程序语言 梯形图编程（LD） 指令列表编程（IL） 采用继电器电气工程原理逻辑图，各种软元件被表示为触点和线圈，图形上各个触点和线圈之间的电路连接关系就是它们的控制逻辑关系 指令列表编程（IL） 所有的逻辑和运算都使用指令和操作数的方式输入 顺序功能图编程（SFC） 顺序功能图是根据机械设备的流程或者工序，将控制分成了多个步和步到步之间转换的一种语言。一个标准的顺序功能图由初始步、一般步、步间的转换条件、跳转和重置组成、每一步就是机械设备的一个处理工序，一个步中可以有内置梯形图，也就是这一步需要完成的处理工序。

指令 软元件 指令说明 LD X0 //装载输入点X0的值作为当前能流点的值 OR X1 //装载输入点X1的值，和当前能流点的值进行或运 指令          软元件                 指令说明 LD             X0                  //装载输入点X0的值作为当前能流点的值 OR             X1                 //装载输入点X1的值，和当前能流点的值进行或运 //算后作为当前能流点的值 AND           X2                 //装载输入点X2的值，和当前能流点的值进行或运 // 算后作为当前能流点的值 OUT           Y0                 //根据当前能流点的值，确定输出点的值

PLC编程——PLC软元件 系统程序内部定义的变量，系统支持BOOL、WORD、DWORD、INT、DINT、REAL六种数据类型 元件标号 元件名 位元件 字元件 功能说明 X 输入继电器 √ 反映输入端口的输入状态 Y 输出继电器 √ 控制输出端口的输出状态 M 辅助继电器 √ 存储位逻辑运算的中间运算结果 LM 局部辅助继电器 √ 存储局部有效的位变量子程序调用时用 于传递位型参数 S 步进状态继电器 √ 用于顺序控制，代表步进状态 SM 特殊辅助继电器 √ 系统标志位和控制位 T 计时器 √ √ 用于计时功能： 作为字元件记录16位的计时值 作为位元件反映计时器线圈状态 C 计数器 √ √ 用于计数功能： 作为字或双元件记录16位或32位的计数值 作为位元件反映计数器线圈状态

PLC软元件 元件标号 元件名 位元件 字元件 功能说明 D 数据寄存器 √ 存储16位或32位数据 元件标号 元件名 位元件 字元件 功能说明 D 数据寄存器 √ 存储16位或32位数据 V 局部数据寄存器 √ 储局部有效的字变量 子程序调用时用于传递字型参数 Z 变址寻址寄存器 √ 用于变址寻址，存储地址偏移量 SD 特殊数据寄存器 √ 存储系统状态字和控制字

PLC应用(1)-流水线生产 生产线平面布置 生产线设备构成和功能简述 (1) 生产线由两条长长的平行传送带A和B作为其主体设备，生产用的工装台就放置在这两条传送带上，依次顺序运行到一个个装配测试工位。两条传送带A和B运行方向相反，因此，工装台就是从A这边去，从B那边回。 (2) 传送带A和B两端通过末端的单向移载传送带连通成环形的整体，工装台在运行到某一条传送带的末端，就通过末端的单向移载传送带转移到另一条传送带的起点。图1中左边的末端单向移载传送带简称“左一”，右边的末端单向移载传送带简称“右一”。 (3) 在传送带A和B之间，还有两条中间的双向移载传送带，左边的简称“左二”，右边的简称“右二”。通过选择运行模式，这两条双向移载传送带可以投入运行，在从而实现将生产线分解成1~3小段组合运行的功能。这样可以在生产线各小段分别安排不同工序流程的多种产品进行同时加工，提高了生产效率，满足多产品排产的要求。 (4) 图1中最左边为控制柜，内装PLC及其外围输入输出电路，还有电机主电路的设备，包括变频器、空气开关、接触器等。 (5) 在传送带中，布置了很多的行程开关、微动开关，用于检测工装台运行的位置，转换成为开关量数字信号输入PLC控制器，使PLC能根据这些工装台的位置进行运行程序的运算和控制输出。 (6) 在装配测试工位上，还有一些手自动转换开关、脚踏开关、阻挡气缸释放按钮等，多是开关量数字信号输入(除了气缸按钮不是)，可通过这些装置人工操作工装台和传送带的运行。 (7) 电机是由PLC输出的开关信号来进行启停控制的;气缸的顶升和下降是由电磁阀控制生产用压缩空气对气缸的进气和排气来实现的，而电磁阀则也是由PLC输出开关信号来控制的。 (8) A和B传送带的运行速度分别由两台变频器来调节速度大小，运行中采用定速运行，满足运行工艺要求。 2.3 运行和控制流程 (1) 上电后A和B传送带并行反向运行，其速度由变频器面板设置，固定运行，调试成功后不需要更改。 (2) 两端的移载传送带负责把工装台在两条A和B传送带之间循环移载。例如当工装台沿A线运行到“右一”前A1位置碰到检测的行程开关，则当“右一”处于空闲时(无工装台在上面，也没有工装台堆积在B传送带起点B1时)，“右一”将会进入单向移载程序。这时工装台继续运行到就位位置A1’触动行程开关，则“右一”气缸会顶升，把工装台顶起来，“右一”传送带启动运行，把工装台送到对面的B1起点，然后气缸放气，工装台放下。这就完成了一次单向移载。“左一”运行方式同上述方式的顺序是一致的。 (3) 在选择不同的小段组合工作运行模式时，如果两条传送带被分成两段或三段循环运行，则中间的两段移载传送带负责把工装分别在各自的循环路径上移载，实现分段运行。例如当工装台沿A传送带运行到“左二”前位置A3，则开始进行移载检测，如果“左二”处于空闲时(无工装台在上面，也没有工装台堆积在B传送带出口点B3时)，“左二”将会进入移载程序，这时工装台继续运行到就位位置A4触动行程开关，则“右一”气缸会顶升，把工装台顶起来，“右一”传送带启动运行，把工装台送到对面的B4点，然后气缸放气，工装台放下。这就完成了一次A向B的工装台移载。而对面的工装台也可按相仿的顺序从B5点转移到A5点。 (4) 中间移载传送带根据各循环路径上工装到位的先后顺序来排队，先到先走，解决两边冲突的问题。 (5) 移载传送带通过气缸顶升和皮带滚轮传送来实现工装移载。 (6) 现场有手/自动转换开关、脚踏开关用以实现手动操作。 (7) 整条线运行前先根据要求选择运行模式(即小段组合运行方式)。

PLC应用(1)-流水线生产 (1)PLC设备配置 1个主模块EC20-3232BRA，继电器型输出，220VAC电源， 32输入和32输出; 1个扩展模块EC20-0808ER，继电器型输出，8输入和8输出。 (2) 输入设备配置 ●旋臂式行程开关，用于工装台的位置检测; ●限位开关，用于工装台、运动机械、气缸的到位检测; ●脚踏开关，用于装配工位上的人工操作; ●转换开关，用于操作模式的选择，在控制柜和装配工位上， 控制柜上是整体运行模式的选择，装配工位上是手/自动切换

PLC应用(1)-流水线生产 (3) 输出设备配置

END Thanks!