计算机控制系统设计
(2)PLC的软件是指PLC使用的各种程序的集合, 它包括系统程序和用户程序。 系统程序由PLC生产厂家提供并固化在EPROM 中,包括监控、编译及诊断等程序,用来管理全 机,“翻译”语言,诊断故障; 用户程序是用户根据实际的需要,用PLC的程 序语言编制的应用程序,由若干种形式的操作指 令和数据组成,用来实现各种控制,由用户利用 编程器输入PLC的RAM中。
(1)确定I/O点数:统计并列出被控系统中所有输入量和输出 量,选择I/O点数适当的PLC。
(2)确定用户程序存储器的存储容量:用户程序所需内存容量 与控制内容和输入/输出点数有关,也与用户的编程水平有关。 一般粗略的估计方法是:(输入+输出)x(10-12)=指令步数。
(3)响应速度:PLC的扫描工作方式使其输出信号与相应的输入信 号间存在一定的响应延迟时间,它最终将影响控制系统的运行速度, 所选PLC的指令执行速度应满足被控对象对响应速度的要求。 3)硬件设计
5、PLC的应用举例
1)确定控制对象及控制内容
(1)深入了解和详细分析被控对象的工作原理及工艺流程,画 出工作流程图;
(2)列出该控制系统应具备的全部功能和控制范围;
(3)拟定控制方案使之能最大限度地满足控制要求,并保证操 作简单、经济、安全、可靠。 2)PLC机型选择 一般须考虑以下几方面的问题。
(3)扫描速度
指扫描1000步用户程序所需的时间,以ms/千步为单位。 (4)指令系统条数 指令种类和数量越多,其软件功能越强。 (5)内存分配及编程元件的种类和数量
其数量关系到编程是否方便灵活,是衡量PLC硬件功能强弱的指标。
4、PLC编程语言
可编程序控制器标准编程语言有以下5种: (1) 梯形图 (LD) ,主要由触点、线圈和用方框表示的功能块 组成,是PLC厂家采用最多的编程语言,最初是由接触器、继电 器控制图演变过来的,特点是形象、直观、易懂。 (2) 指令(语句表STL),是一种助记符编程表达式,采用指令 语和作用器件编号两部分组成。类似计算机汇编语言,适合于简 单文本自编专用程序。 (3) 顺序功能图 (SFC),主要由步、有向连线、转换、转换条 件和动作组成,描述了控制系统的控制过程、功能和特性 ,适合 于多进程时序混和型复杂控制; (4) 功能块图(FBD) ,是类似于数字逻辑门电路的编程语言, 提供了一个有效的开发环境 , 适合于典型固定复杂算法控制如 PID调节等,特别适用于过程控制应用; (5) 高级语言(结构文本ST),这是一种类似用于计算机的专 用高级编程语言 , 通常适用于大中型 PLC 系统和集散控制系统控 制;
5.6 可编程序控制器PLC
1985年国际电工委员会(IEC)颁布的可编程程 序控制器标准对PLC作了如下定义: 可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而 设计的数字运算操作的电子系统。它采用可编程程 序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺 序控制、定时、计数和算术等操作的指令,并通过 数字或模拟式输入和输出,控制各种类型的机械或 生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,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 。
2、PLC的基本工作原理
PLC是按照“顺序扫描、不断循环”的方式工 作的。其工作过程可分为输入采样、程序执行和 输出刷新三个阶段。 PLC经过上述三个阶段的工作,称为一个扫描 周期。然后,PLC又重新执行上述过程,周期性循 环。扫描时间由程序长短决定,一般为毫秒级, 目前基本PLC的扫描时间为10ms。
三相电动机控制例子:
PLC编程元件通 常用X表示输入继 电器;Y表示输出 继电器;T定时器 ; C 计数器; M 辅 助继电器等。 如 图 Y1 表 示 接 触 器 KM ; FR 热 过 载继电器;
说明:
(1) 梯形图中的继电器不是物理继电器,而是PLC存储器的一个存储 单元。当写入该单元的逻辑状态为1时,则表示相应继电器的线圈 接通,其动合触点闭合,动断触点断开。 (2)梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行起始于 左母线,然后是触点的串、并连接,最后通过线圈与右母线相连。
(3)梯形图中每个梯级流过的不是物理电流,而是“概念电流”, 从左流向右,其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来描述用 户程序执行中满足线圈接通的条件。 (4)输入继电器用于接收外部输入信号,它不能由PLC内部其他继电 器的触点来驱动。因此梯形图中只出现输入继电器的触点,而不出 现其线圈。输出继电器用于将程序执行结果输出给外部输出设备。 当梯形图中的输出继电器线圈接通时,就有信号输出,但不是直接 驱动输出设备,而要在输出刷新阶段通过输出接口的继电器、晶体 管或晶闸管才能实现。
Байду номын сангаас 1、PLC的结构组成
PLC本质上是一种专用的工业控制计算机,它由硬件和软件两 个部分组成。
(1)PLC的硬件又可分为主机、I/O扩展机、编程器和电源四 部分。 其中 PLC 的主机由微处理机 ((CPU) 、存贮器、 I/O 模块构成。 CPU 包括运算器和控制器,它是整个 PLC 运算和控制的核心。 CPU主要完成接收指令、扫描、诊断、执行程序、刷新状态等 任务。 存贮器用来存贮系统程序和用户程序,其要根据实际情况选 取足够大的存储器,并且要求有一部分空余作为缓存。PLC存 储器按照类型可分随机存储器 (RAM) 、只读存储器 (ROM) 、可 擦除只读存储器(EPROM)等。 编程器用于用户程序的编制、编辑、调试和监视,还可通过 其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过 接口与CPU连接,突现人机“对话”。 I/O扩展机主要用来扩展输入、输出点数。当用户所需的输 入、输出点数超过主机的输入、输出点数时,可用它来扩展。 电源则向PLC提供各部分工作所需要的电压。
PLC与继电器控制的区别: PLC工作方式为“串行”方式;继电器为“并行”方式;
3、PLC的主要性能指标
(1)I/O点数
指PLC的外部输入和输出端子数。通常小型机有几十个,中型机有 几百个,大型机超过千点。
(2)用户程序存储容量
此为衡量PLC所能存储用户程序的多少。在PLC中,程序指令按“步” 进行存储,一步占用一个地址单元,一条指令往往不止一步。