第十四章可編程控制器

1、第十四章 可編程控制器,14.1 可編程控制器概述,可編程控制器是一種以CPU為核心的計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置， 它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的生產(chǎn)過程。 對(duì)于間歇加料、固體和粉末產(chǎn)品包裝等過程和壓縮機(jī)控制、過程聯(lián)鎖保護(hù)等，多采用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。,14.1.1 可編程控制器(PLC)的發(fā)展過程,

2、早期的可編程控制器是為取代繼電接觸控制而設(shè)計(jì)的，用于開關(guān)量控制，具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，故稱之為可編程 邏輯控制器PLC (Programmable Logic Controller)。 目前， PLC技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界的潮流，成為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱 (PLC 技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造) 之一。,14.1.2 可編程控制器的功能與特點(diǎn),（1）控制程序可編程。相對(duì)于繼電接觸器控制等硬連接順序控制

3、裝置而言，可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制功能通過軟件編制來確定，在生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)線設(shè)備更新時(shí)，只需改變程序就可調(diào)整控制方案，具有良好的柔性。（2）編程方便。 大多數(shù)PLC可采用類似繼電控制電路形式的 "梯形圖" 直接進(jìn)行編程，也可以使用簡(jiǎn)易編程器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)程序編制或修改，使編程更簡(jiǎn)捷、更方便。,（3）擴(kuò)展靈活。 PLC產(chǎn)品帶有擴(kuò)展單元，可以方便地調(diào)整配置，適應(yīng)不同I/0點(diǎn)數(shù)及不同輸入輸出方式的需求。從幾

4、個(gè)I/0點(diǎn)的最小型系統(tǒng)到幾千個(gè)點(diǎn)的超大型系統(tǒng)均可以實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)展靈活，組合方便。（4）可靠性高。 可編程控制器的輸入輸出采用了光電隔離、屏蔽、濾波處理、電源調(diào)整與保護(hù)等措施，大大提高了抗工業(yè)環(huán)境干擾的能力，可靠性高。 PLC控制與繼電接觸控制相比較，特點(diǎn)見表14-1。,14.2可編程控制器的基本構(gòu)成及工作原理,14.2.1 可編程控制器的基本組成,圖14-1 PLC的基本組成框圖,14.2.2 可編程控制器的軟件系統(tǒng),圖14-3 梯形

5、圖程序,(1) 梯形圖語言 梯形圖的表達(dá)式沿用了原電氣控制系統(tǒng)中的繼電接觸控制電路圖的形式，二者的基本構(gòu)思是一致的，只是使用符號(hào)和表達(dá)方式有所區(qū)別。 (2) 助記符語言 助記符語言又稱命令語句表達(dá)式語言，它常用一些助記符來表示 PLC的某種操作。助記符語言類似微機(jī)中的匯編語言，但比匯編語言更直觀易懂。用戶可以很容易地將梯形圖語言轉(zhuǎn)換成助記符語言。,可編程控制器的工作過程,圖14-4 PLC工作過程框圖,14.2.3 可編程控制

6、器的分類,按容量分按硬件結(jié)構(gòu)分,14.3 OMRON C系列PLC,14.3.1 簡(jiǎn)介 日本OMRON (歐姆龍) 公司的PLC在中國(guó)有較大的市場(chǎng)占有率，OMRON C系列 PLC有微型、小型、中型和大型四大類十幾種型號(hào)。,圖14-8 CPM1A C * *P外觀圖 圖14-9 C200H 外形示意圖,14.3.2 OMRON PLC指令,14.3.2.1 OMRON PLC的基本指令(

7、1) LD和LD NOT指令 (2) OUT和OUT NOT指令 (3) AND和AND NOT指令 (4) OR和OR NOT指令 (5) AND LD指令 (6) OR LD指令 (7) END指令,14.3.2.2 幾個(gè)功能指令,(1) 保持指令KEEP (2) 微分指令 DIFU(13)和DIFD(14) (3) 定時(shí)器 (4) 計(jì)數(shù)器 一般為遞減型，而SIMENS的PLC為增加型。,14.4

8、 應(yīng)用示例,PLC可編程控制器在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，本節(jié)以PLC完成液位控制、過程變量越限報(bào)警控制和自動(dòng)包裝機(jī)控制為例，簡(jiǎn)單說明PLC在企業(yè)的應(yīng)用情況。,14.4.1 水箱液位控制,為了保證水箱液位保持在一定范圍，分別在控制的上限和下限設(shè)置檢測(cè)傳感器，用 PLC控制注入水電磁閥。當(dāng)液位低于下限時(shí)，下限檢測(cè)開關(guān)斷開，打開電磁閥開始注水; 當(dāng)注水達(dá)到上限位置時(shí)，上限檢測(cè)開關(guān)閉合，切斷電磁閥。PLC采用OMRON的CPM2A-60CDR。

9、工藝要求如圖14-14所示。,圖14-14 水箱液位控制示意圖,輸入、輸出點(diǎn)分配如下： 上限檢測(cè)開關(guān) 0.00 下限檢測(cè)開關(guān) 0.01 電磁閥 10.00 控制接線如圖14-15所示，圖14-16為液位控制梯形圖。當(dāng)?shù)陀谝何幌孪迺r(shí)，下限開關(guān)與上限開關(guān)均斷開，0.00與0.01常閉觸點(diǎn)閉合，使輸出繼電器 10.00導(dǎo)通，注水電磁閥打開；一旦超過下限液位, 雖然0.

10、01觸點(diǎn)斷開，但由于10.00觸點(diǎn)的自鎖作用，仍保證注水閥打開，直至上限檢測(cè),開關(guān)閉合，0.00的常閉觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器10.00斷開，注水閥關(guān)閉。,圖14-15 控制接線示意圖 圖14-16 液位控制梯形圖,14.4.2 閃光報(bào)警系統(tǒng),如圖14-21所示的加熱爐的安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中，共有三個(gè)聯(lián)鎖報(bào)警點(diǎn)，分別為：燃料流量下限、原料流量下限和火焰檢測(cè) (熄火時(shí)檢測(cè)裝置觸點(diǎn)導(dǎo)通)。要求用三個(gè)指示燈指示三個(gè)報(bào)警點(diǎn)。無論哪一變

11、量工藝超限，立即聯(lián)鎖，切斷壓縮空氣，且指示燈閃光、蜂嗚器響，以示報(bào)警。當(dāng)按下消音按鈕后，燈光變?yōu)槠焦?，蜂鳴器不響；只有在事故解除后，人工復(fù)位，才能解除聯(lián)鎖，燈,光熄滅。按下實(shí)驗(yàn)按鈕, 燈變?yōu)槠焦猓澍Q器響。 在整個(gè)系統(tǒng)中有三個(gè)工藝檢測(cè)輸入、一個(gè)復(fù)位按鈕、一個(gè)實(shí)驗(yàn)按鈕和一個(gè)消音按鈕，輸出有三個(gè)指示燈和一個(gè)電磁閥。若采用OMRON CPM2A60CDR PLC來控制，則輸入、輸出點(diǎn)分配如表14-2所示。,圖14-21 加熱爐