《PLC可编程逻辑控制器》课件

可编程逻辑控制器PLC欢迎来到的世界！本课程将带您深入了解的方方面面，从基本原理到PLC PLC实际应用，帮助您掌握这门工业自动化领域的核心技术什么是PLC定义特点，即可编程逻辑控制器，是一种数字电子设备，专门用于工具有结构紧凑、可靠性高、编程灵活、易于维护、抗干扰能PLC PLC业控制系统中的自动化控制它通过编程语言实现逻辑运算、顺力强等特点，使其在现代工业自动化领域得到广泛应用序控制、定时控制、计数控制等功能，从而实现对工业生产过程的自动化控制的发展历史PLC世纪年代第一台问世，标志着工业自动化技2060PLC1术的重大突破世纪年代技术迅速发展，功能和性能不断提2070PLC2升，应用范围不断扩大世纪年代微处理器技术的应用使得更加小型2080PLC3化和智能化，并开始采用模块化设计世纪年代网络通信技术与相结合，形成了网2090PLC4络化控制系统，并广泛应用于工业网络世纪至今技术不断创新，集成了物联网、人工智21PLC5能等技术，朝着更高效、智能化的方向发展的基本工作原理PLC首先接收来自现场的各种传感器信号，例如温度、压力、流量等，并PLC将这些模拟量或数字量信号转换为可以识别的信号PLC根据用户编写的程序，对接收到的输入信号进行逻辑运算、顺序PLC控制、定时控制、计数控制等处理，生成相应的输出信号最后将输出信号发送到执行机构，例如电机、阀门、气缸等，PLC控制工业设备或生产过程的运行系统的组成部分PLC硬件部分软件部分硬件部分包括主机、输入输出模块、电源模块、通信模块软件部分包括系统软件和应用程序软件，负责控制的运行PLC PLC等，是系统的基础和实现用户的功能需求PLC的硬件结构PLC中央处理单元存储器系统输入输出接口电源模块CPU/是的核心部件，负责存储器系统用于存储用户程序输入输出接口是与外部电源模块负责为提供工作CPU PLC/PLC PLC执行用户程序，控制的整、系统软件、数据等，包括程设备进行数据交换的桥梁，用电源，确保的正常运行PLC PLC体运行序存储器、数据存储器、系统于接收来自现场的输入信号，存储器等并将输出信号发送到执行机构中央处理单元CPU是的核心，它负责执行用户编写的程序，并根据程序的逻辑控制输出CPU PLC通常采用高性能的微处理器，可以进行高速的运算和数据处理它还包CPU含一些专门的硬件电路，例如中断处理电路、定时器计数器电路等，用于实现/特定的功能存储器系统程序存储器数据存储器系统存储器程序存储器用于存储用户编写的程序，通数据存储器用于存储用户程序运行过程中系统存储器用于存储系统软件、系统参数常使用闪存芯片，可以进行多次写入和擦产生的数据，例如输入输出状态、中间等，通常使用芯片，数据无法修改/ROM除，保证程序的长期保存运算结果等，通常使用芯片，具有，保证系统的稳定性RAM快速读写的特点输入输出接口/输入接口用于接收来自现场的输出接口用于将生成的控制PLC信号，并将这些信号转换为信号发送到执行机构，例如电PLC可以识别的信号机、阀门等输入输出接口通常采用模块化设计，根据不同的信号类型，可以选择不/同的模块，例如数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块等//电源模块电源模块负责为提供稳定的工作电源，确保的正常运行电源模块通PLC PLC常采用直流电源，并提供多种电压输出，以满足不同模块的工作需求电源模块还包含一些保护电路，例如过压保护、过流保护等，以确保的安全运行PLC机架与背板机架和背板是系统的重要组成部分，它们为模块提供安装和连接的基PLC PLC础机架通常由金属材料制成，用于安装的主机、输入输出模块等部件PLC背板则是机架上的电路板，用于连接各个模块，并提供电源、信号传输通道等功能的软件系统PLC的软件系统包括系统软件和应用程序软件，它们共同协作实现的控制PLC PLC功能系统软件的功能系统软件负责管理系统软件还负责与外部系统软件还提供安全功PLC的硬件资源，包括设备进行通信，例如与能，例如密码保护、访CPU、存储器、输入输出接上位机、其他或网问控制等，以防止未经/PLC口等，并提供用户程序络进行数据交换授权的操作的加载、运行、调试等功能应用程序的结构主程序主程序是程序的入口，负责协调和调用其他子程序1PLC子程序2子程序用于实现特定的功能，例如控制电机、控制阀门等，并可根据需要进行调用中断程序3中断程序用于处理紧急事件，例如传感器故障、安全报警等的工作周期PLC输入采样从输入模块读取来自现场的信号，并将其转换PLC为内部数据程序扫描根据用户程序对输入数据进行处理，并生成输PLC出数据输出刷新将输出数据发送到输出模块，控制执行机构的PLC动作输入采样通过输入模块接收来自现场的信号，例如传感器、开关等，并将这些信号PLC转换为内部可以识别的数字量或模拟量信号输入采样过程通常由系统软PLC件完成，它会定期扫描所有输入通道，获取最新的输入数据程序扫描程序扫描是工作周期的核心步骤，会根据用户编写的程序，对输入数PLC CPU据进行逻辑运算、顺序控制、定时控制、计数控制等处理，并生成相应的输出数据程序扫描过程会根据用户程序的复杂程度和的处理能力而有所不同CPU输出刷新将程序扫描得到的输出数据发送到输出模块，输出模块将这些数据转换为PLC现场设备可以识别的信号，控制执行机构的动作输出刷新过程通常与输入采样同步进行，确保输出信号及时响应输入信号的变化的编程语言PLC梯形图编程语言以梯形图的形式指令表编程语言用类似汇编语言功能块图编程语言用图形符号表123表示程序，直观易懂，便于理解和的指令形式编写程序，适用于逻辑示功能块，并通过连接功能块来实维护运算和数据处理现程序功能顺序功能图以图形化的形式表示控制流程，便于理解和设结构化文本以文本形式编写程序，类似高级语言，具有灵45计控制系统活、强大的功能梯形图编程语言梯形图编程语言是一种类似于电气控制电路图的编程语言，它将程序以梯形图的形式表示，非常直观易懂，便于理解和维护梯形图编程语言通常用于逻辑运算、顺序控制等功能的实现，它使用各种逻辑符号和操作指令来构建程序逻辑指令表编程语言指令表编程语言使用类似于汇编语言的指令形式编写程序，它具有较高的编程效率，可以进行复杂的逻辑运算和数据处理，但指令表编程语言比较抽象，需要一定的编程经验才能理解和使用功能块图编程语言功能块图编程语言使用图形符号表示功能块，并通过连接功能块来实现程序功能，它是一种模块化的编程方式，可以将复杂的功能分解成多个简单的功能块，方便程序设计和调试顺序功能图顺序功能图编程语言以图形化的形式表示控制流程，它使用状态、转移、动作等元素来构建程序逻辑，顺序功能图编程语言非常直观易懂，便于理解和设计控制系统，它通常用于实现复杂的顺序控制功能结构化文本结构化文本编程语言以文本形式编写程序，类似高级语言，它具有灵活、强大的功能，可以使用各种数据类型、变量、操作符、函数等，并支持条件语句、循环语句等结构化编程方法结构化文本编程语言适用于复杂的控制逻辑和数据处理，但它需要一定的编程基础才能理解和使用通信技术PLC通信技术是指与其他设备或系统之间进行数据交换的技术，它可以实PLC PLC现与上位机、其他或网络设备之间的通信，从而建立一个完整的自动PLC PLC化控制系统串行通信串行通信是一种常见的通信方式，它使用单根数据线传输数据，数据一位一位地传输串行通信具有成本低、传输距离较短等特点，适用于简单的通信需求，例如与上位机之间的通信PLC工业以太网工业以太网是一种基于以太网协议的通信网络，它具有高速、可靠、灵活等特点，适用于复杂、高速的通信需求，例如与上位机、其他、传感器、PLC PLC执行机构等设备之间的通信现场总线现场总线是一种用于工厂自动化控制系统的通信网络，它使用专门的协议和通信方式，将、传感器、执行机构等设备连接在一起，实现数据交换和控制PLC现场总线具有高速、可靠、抗干扰能力强等特点，适用于高速、高可靠性的控制系统PROFIBUS-DP是一种常见的现场总线协议，它支持实时数据交换，并提供多PROFIBUS-DP种通信功能，例如数据传输、控制命令、诊断信息等，广泛应用于各种工业控制系统协议Modbus协议是一种常用的工业通信协议，它是一种开放的标准，可以应用于Modbus各种设备之间的数据交换协议支持多种通信方式，例如串行通信、Modbus以太网通信等，并提供多种数据类型，例如数字量、模拟量、字符串等数字量输入输出PLC数字量输入输出是指接收和发送数字信号的能力，例如开关信号、高低电平信号等，数字量输入输出模块是与外部设备进PLC PLC//PLC行数字量信号交换的关键部件数字量输入接口数字量输入接口用于接收来自现场的数字信号，并将这些信号转换为内部PLC可以识别的信号，数字量输入接口通常采用光电隔离技术，以提高抗干扰能力和信号传输的可靠性数字量输出接口数字量输出接口用于将生成的控制信号发送到执行机构，例如电机、阀门PLC等，数字量输出接口通常使用继电器或晶体管来驱动执行机构，并提供一定的输出电流和电压，以满足执行机构的工作需求光电隔离技术光电隔离技术是数字量输入输出接口中常用的技术，它使用光耦合器将输PLC入和输出电路隔离，有效地防止了外部干扰信号进入内部电路，提高了PLC的抗干扰能力和信号传输的可靠性PLC模拟量处理PLC模拟量处理是指接收和发送模拟信号的能力，例如温度、压力、流量PLC PLC等，模拟量输入输出模块是与外部设备进行模拟量信号交换的关键部件PLC模拟量输入模块模拟量输入模块用于接收来自现场的模拟信号，并将这些信号转换为内部可以识别的数字量信号，模拟量输入模块通常包含转换PLC A/D器，用于将模拟信号转换为数字信号模拟量输出模块模拟量输出模块用于将生成的数字量信号转换为模拟信号，并将这些信号PLC发送到执行机构，例如电机、阀门等，模拟量输出模块通常包含转换器，D/A用于将数字信号转换为模拟信号转换原理A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号的电路，它通过将模拟信号进行采样A/D、量化、编码等步骤，将其转换为二进制数字信号常用的转换方法包括A/D逐次逼近型、并行比较型、积分型等转换原理D/A转换器是将数字信号转换为模拟信号的电路，它通过将数字信号进行解码、加权、叠加等步骤，将其转换为模拟信号常用的转D/A D/A换方法包括加权电阻型、脉冲宽度调制型、电流型等定时器功能PLC定时器是中常用的功能之一，它可以实现定时控制，根据用户设置的时间PLC进行操作定时器主要分为延时定时器和延时定时器两种类型PLC ON OFF延时定时器ON延时定时器是指当输入信号为状态时，定时器开始计时，当计时时间到ON ON达设定值时，定时器输出信号变为状态延时定时器常用于延迟启动、ON ON延迟关闭等场合延时定时器OFF延时定时器是指当输入信号为状态时，定时器开始计时，当计时时间到达设定值时，定时器输出信号变为状态延时定OFF OFFONOFF时器常用于延迟停止、延迟开启等场合定时器的应用实例自动门控制加热器控制生产线控制使用定时器控制自动门的开启和关闭时间使用定时器控制加热器的加热时间，实现使用定时器控制生产线的运行时间，提高，确保门的安全运行温度的精准控制生产效率计数器功能PLC计数器是中常用的功能之一，它可以实现计数控制，根据用户设置的条件PLC进行计数计数器主要分为加法计数器和减法计数器两种类型PLC加法计数器加法计数器是指当输入信号为状态时，计数器进行加计数，当计数器达到设定值时，输出信号变为状态加法计数器常用于计数ON1ON、统计、控制等场合减法计数器减法计数器是指当输入信号为状态时，计数器进行减计数，当计数器达到ON1设定值时，输出信号变为状态减法计数器常用于计数、统计、控制等场合ON计数器的应用实例产品计数故障报警流量控制使用计数器统计生产线上的产品数量，实使用计数器统计设备的故障次数，及时提使用计数器控制水流或气流的流量，实现现生产过程的监控和管理醒维护人员进行维修保养生产过程的精准控制程序设计方法PLC程序设计方法是指设计程序的步骤和方法，不同的程序设计方法具有PLC PLC不同的特点和适用范围，常用的程序设计方法包括流程图设计法、状态图PLC设计法、顺序功能图设计法等流程图设计法流程图设计法是一种常用的程序设计方法，它将程序逻辑以流程图的形式表示，流程图使用各种图形符号表示程序的步骤和逻辑关系，流程图设计法直观易懂，便于理解和维护，适用于实现简单的程序逻辑状态图设计法状态图设计法是一种以状态机模型为基础的程序设计方法，它将程序逻辑以状态图的形式表示，状态图使用状态、转移、动作等元素来构建程序逻辑，状态图设计法适用于实现复杂的顺序控制功能顺序功能图设计顺序功能图设计法是一种以顺序功能图为基础的程序设计方法，它使用图形化的方式表示控制流程，并根据流程图编写程序代码顺序功能图设计法直观易懂，便于理解和设计控制系统，适用于实现复杂的顺序控制功能项目设计步骤PLC需求分析明确项目的目标、功能和要求，确定的控PLC1制范围和应用场景硬件选型根据项目需求选择合适的型号、输入输出PLC2模块、电源模块等硬件设备分配表将的输入输出通道与现场设备进行对应I/O PLC3，确保能够准确地接收和发送信号PLC程序设计根据项目需求编写程序，实现控制逻辑和PLC4功能调试与测试在模拟环境或实际环境中对程序进行调PLC5试和测试，确保程序能够正常运行需求分析需求分析是项目设计的第一步，也是非常重要的一个步骤，它需要明确项PLC目的控制目标、功能需求、性能要求等，并确定的应用场景、控制范围、PLC通信方式等需求分析应充分考虑项目的实际情况，并进行详细的分析和记录，为后续的设计和开发提供可靠的依据硬件选型硬件选型是指根据项目需求选择合适的型号、输入输出模块、电源模块等PLC硬件设备，硬件选型应考虑的性能、功能、可靠性、价格等因素，并与项PLC目的需求进行匹配硬件选型需要对的规格参数、应用场景、技术指标等PLC进行充分了解，并选择最合适的硬件设备分配表I/O分配表是指将的输入输出通道与现场设备进行对应，它列出了每个输入I/O PLC输出通道的名称、类型、地址、连接的设备等信息，分配表可以帮助工程师I/O了解的连接关系，方便程序设计和调试分配表应清晰、准确、完整，PLC I/O并与项目的设计文档保持一致程序设计程序设计是指根据项目需求编写程序，实现控制逻辑和功能，程序设计应遵循一定的规范和原则，例如模块化、结构化、可读性等PLC，并使用合适的编程语言进行编写程序设计需要对的编程语言、功能模块、指令集等进行深入了解，并根据项目需求进行设计和PLC实现调试与测试调试与测试是指在模拟环境或实际环境中对程序进行调试和测试，确保程PLC序能够正常运行，调试与测试需要使用各种测试工具和方法，例如模拟输入信号、观察输出信号、分析程序运行状态等调试与测试应覆盖所有功能和逻辑，并及时解决发现的问题，确保程序的质量和可靠性PLC常见故障诊断PLC故障诊断是指分析系统出现故障的原因，并进行维修处理故障PLC PLCPLC诊断需要对的硬件结构、软件系统、编程语言、通信协议等知识进行了解PLC，并使用各种测试工具和方法进行故障诊断常见故障包括硬件故障、软PLC件故障、通信故障等硬件故障排除硬件故障排除是指针对硬件设备出现的故障进行维修处理，硬件故障排除PLC需要使用各种测试仪器，例如万用表、示波器等，对硬件电路进行检查和PLC测试，并根据故障现象进行判断和维修常见的硬件故障包括模块损坏、连接故障、电源故障等软件故障排除软件故障排除是指针对程序出现的故障进行调试和修正，软件故障排除需PLC要使用编程软件、调试工具等，对程序代码进行检查和分析，并根据故障PLC现象进行判断和修正常见的软件故障包括程序逻辑错误、指令错误、数据错误等。