第十一章 可编程控制器及其应用(new)

第11章可编程控制器(PLC)11.1可编程控制器的结构和工作原理11.2可编程控制器的程序编制11.3可编程控制器应用举例（11.3.1）第11章可编程控制器(PLC)本章要求：1. 了解可编程控制器的结构和工作方式;2. 了解可编程控制器的几种基本编程方法;3. 熟悉常用的编程指令;4. 学会使用梯形图编制简单的程序。

第11章可编程控制器(PLC)继电接触控制系统在生产中得到广泛应用。

但由于它的机械触点多、接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性差，因此已不能满足现代化生产过程复杂多变的控制要求。

可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业控制器。

专门用于工业现场的自动控制装置。

PLC 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单以及功耗低、体积小等优点。

但它存储容量小，价格高。

11.1可编程控制器的结构和工作方式11.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用PLC的类型种类繁多，功能和指令系统也不尽相同虽然多种多样，但其结构和工作方式则大同小异，一般由主机、输入/输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。

PLC 可看作一个系统，外部的各种开关信号或模拟信号均为输入量，它们经输入接口寄存到PLC 内部的数据存储器中，而后按用户程序要求进行逻辑运算和数据处理，最后以输出变量的形式送到输出接口，从而控制输出设备。

PLC 硬件系统结构图电源I/O 扩展单元输入设备输出设备输出接口外部设备接口输入接口I/O 扩展接口主机PLC 编程器打印机磁带机计算机扫描仪CPU 存储器用户程序系统程序数据按钮行程开关触点…电磁阀电磁线圈指示灯…1. 主机CPU 是PLC 的核心，主要用来运行用户程序，监控输入/输出接口状态。

主机部分包括中央处理器（CPU ）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器PLC 内部存储器系统程序存储器用户程序及数据存储器系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。

第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位 和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用 EPROM、EAROM、CMOSRAM等 ；
第四代：80年代中期到90年代中期。PC全面使用8位、16位微 处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1us/步 ；
第五代：90年代中期至今。PC使用16位和32位的微处理器芯 片，有的已使用RISC芯片。
思考:可编程控制器的基本特点是什么?
可编程控制器的基本特点
1. 灵活、通用
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原理图
主电路原理图
传统的继电接触控制原理图 PLC控制原理图原理图
问题提出:
传统的继电接触控制系统，只能改变 某些硬件接线，才能完成上述的两种控制 方式，而可编程控制器控制系统可在不改 变硬件接线的情况下，通过修改程序而实 现控制顺序的变化。控制两个电动机的顺 序运行，控制复杂程度不高，如用继电接 触控制系统已够费时的了，何况汽车生产 流水线的控制系统？

数的15%～20%留出备用量(为系统的改造等留有余地)后确定 所需PLC的点数。 另外要留意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有 限制，普通同时接通的输入点不得超越总输入点的60％； PLC 每个输出点的驱动才干(A/点)也是有限的，有的PLC其每点输出 电流的大小还随所加负载电压的不同而异；普通PLC的允许输出 电流随环境温度的升高而有所降低等，在选型时要思索这些问题。
图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 梯形图法：梯形图法是用梯形图言语去编制PLC程序。
这是一种模拟继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件称 号都与继电器控制电路非常相近。这种方法很容易地就可以把 原继电器控制电路移植成PLC的梯形图言语。这对于熟习继电 器控制的人来说，是最方便的一种编程方法。
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〔一〕 PLC系统设计的根本原那么和内容
在设计PLC控制系统时，应遵照以下根本原那么： 最大限制地满足控制要求 充分发扬PLC功能，最大限制地
满足被控对象的控制要求，是设计中最重要的一条原那么。 设计人员要深化现场进展调查研讨，搜集资料。同时要留 意和现场工程管理和技术人员及操作人员严密配合，共同 处理重点问题和疑问问题。
时序流程图法：时序流程图法是首先画出控制系 统的时序图(即到某一个时间应该进展哪项控制的控 制时序图)，再根据时序关系画出对应的控制义务的 程序框图，最后把程序框图写成PLC程序。时序流程 图法很适宜于以时间为基准的控制系统的编程方法。
难点: PLC系统软、硬件设计的方法与步骤 主要讲述PLC系统软、硬件设计的方法与步骤，
以及其安装、调试与维护的普通要求。
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一、PLC控制系统设计方法
PLC技术重在工程运用，如何根据实践控制 要求，综合运用前面所学的知识，合理设计PLC 控制系统，是掌握该门技术的中心。在此引见 PLC控制系统的普通设计方法，关键还在于在实 践工程实际中探求、归纳和总结。

《可编程控制器及应用》课程实验指导一、课程基本情况二、课程性质与作用可编程控制器是综合了计算机技术、自动化控制技术和通讯技术的一种以微处理器为核心的新型通用自动控制装置，具有功能强、可靠性高、编程简便、操作灵活、适合于工业环境的特点；在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面得到普遍应用。

是现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。

可编程控制器是自动化、测控技术与仪器、电气工程与自动化专业的一门专业必修课。

主要学习可编程控制器方面知识和培养工程综合实践能力。

（1）知识要求：了解PLC的基本原理和结构组成，掌握PLC指令系统、梯形图、PLC 编程的规则和编程的方法，能应用PLC进行控制系统设计。

（2）能力要求：能使用编程软件，能根据控制要求设计出控制软件，能应用PLC进行控制系统设计。

三、实验教学内容与安排实验一定时计数器实验一、实验目的1、掌握CP1H PLC控制系统梯形图设计的一般方法。

2、熟悉CX-Programmer软件的应用。

二、实验设备1、CP1H PLC实验箱一台2、PC机一台三、实验原理根据实验控制要求，分析有几个输入信号，几个输出信号，然后给这些输入/输出信号分配PLC端子号，画出程序流程图，然后画出梯形图，在PC机上用CX-Programmer编程软件将梯形图输入计算机并保存，将梯形图下载到PLC上，调试运行，直到满足控制要求。

四、实验内容及步骤1、实验内容控制要求:有两台交流电动机，按下启动按钮，启动电机1运转，运转时间为10S，10S 后电机1停止，自动启动电机2运转，运转时间为6S，6S后电机2停止，自动启动电机1运转，运转时间为10S ……，周而复始，两台电机定时交替运转。

任何时候按下停止按钮，则两台电机停止运转。

实验中以两个发光二极管代替交流电机控制电路的交流接触器线圈，发光二极管亮表示交流接触器通电，即对应电机运转，发光二极管灭表示交流接触器线圈断电，即电机停止运转。