plc概述PPT
PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）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...
PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）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。它采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 PLC的定义与特点1.1 定义PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用一类可编程的存储器，用于在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2 特点高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将有极高的可靠性。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的广大机电务人员设计的。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。用PLC构成控制系统，由于硬件连接很少，所以系统的设计和安装工作量大大减少。当控制要求改变时，只需修改程序，极容易实现系统的改造和维护。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来编写。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计同样功能的继电器电路图的时间要少得多。以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2~1/10。它的功耗也小，一般在4W左右。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 PLC的构成与分类2.1 PLC的构成PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成包括：中央处理器（CPU）存储器输入/输出接口电路电源功能模块如计数、定位等功能模块2.2 PLC的分类PLC产品种类繁多。按结构形式分类，大体可分为整体式和模块式两类。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个或几个印制电路板上，并将它们封装在一个紧凑的机壳内，构成一个不可拆卸的整体。这种PLC体积小、价格低，适用于小型控制系统。近年来，各PLC生产厂家为了适应用户的需要，在整体式PLC的基础上又发展了小型模块式PLC。这种小型模块式PLC将PLC的基本单元（包括CPU、I/O接口、电源等）做成独立的模块，用户可以根据需要选用不同规模的基本单元模块组成不同规模的PLC，而且它的基本单元还可以像积木一样进行组合和扩展，以构成更大规模的控制系统，从而既方便用户的使用，又扩大了PLC的应用范围。整体式PLC和小型模块式PLC都属于微型PLC。模块式PLC是将PLC各组成部分，包括CPU、电源、存储器、I/O接口电路等做成独立的模块，用户可以根据需要 PLC的工作原理3.1 输入处理当PLC投入运行时，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。3.2 用户程序执行在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各输入触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序逐点扫描，然后形成逻辑运算结果，再存入逻辑运算结果寄存器中。逻辑运算的结果称为逻辑运算输出或中间输出。从第一条梯形图开始，逐条地执行用户程序，直到用户程序结束。然后再从头开始扫描执行用户程序。这种周而复始的循环扫描，称为扫描周期。每一个扫描周期包括自诊断、通讯等，如可编程逻辑控制器（PLC）与编程工具的通讯。当PLC处于STOP状态时，只进行诊断、处理和通讯。3.3 输出刷新当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 PLC的应用领域PLC的应用领域已经非常广泛，几乎覆盖了所有需要用到工业控制的场合。包括但不限于以下几个方面：制造业PLC在制造业中的应用最为广泛，如汽车制造、机械制造、电子制造等。它们用于控制生产线上的各种设备，实现自动化生产能源领域PLC也广泛应用于能源领域，如电力、石油、天然气等。它们可以用于监控和控制各种设备和系统，确保能源的稳定供应交通运输PLC在交通运输中也有广泛的应用，如铁路、公路、航空、水运等。它们可以用于控制交通信号灯、铁路信号系统、飞机起降系统等楼宇自动化PLC在楼宇自动化中也有着重要的应用，如空调控制、照明控制、电梯控制等环保领域PLC还可以用于环保领域，如污水处理、垃圾处理等。它们可以监控和控制各种环保设备和系统，确保环保设施的正常运行 PLC的发展趋势随着工业自动化水平的不断提高，PLC也在不断发展。未来，PLC的发展趋势主要有以下几个方面：更高性能随着处理器技术的发展，PLC的处理能力将越来越强，可以实现更复杂的控制逻辑和更高的运算速度更大规模随着工业控制需求的增长，PLC的规模也将不断扩大，可以满足更大规模的控制系统需求更高可靠性PLC的可靠性是其最重要的特性之一。未来，PLC将进一步提高其可靠性，确保在恶劣的工业环境下也能稳定运行更高集成度未来，PLC将进一步提高其集成度，将更多的功能集成到一个芯片中，从而减小体积、降低成本更智能化随着人工智能技术的发展，未来的PLC将更加智能化。它们可以通过学习和优化算法，自动调整控制参数，提高系统的控制精度和效率更开放和标准化为了方便用户的使用和维护，未来的PLC将更加开放和标准化。它们将支持更多的通信协议和接口标准，方便与其他设备和系统的集成和连接总之，随着科技的不断发展，PLC将会在工业自动化领域发挥越来越重要的作用，为工业生产的自动化、智能化和高效化做出更大的贡献。 PLC的编程语言PLC的编程语言是设计PLC程序时所使用的特定语言，这些语言使得工程师能够更直观、更简单地描述控制逻辑。PLC的编程语言有多种，每种语言都有其特定的应用场景和优缺点。以下是PLC编程中常见的几种语言：6.1 梯形图（Ladder Diagram, LD）梯形图是最常用的一种PLC编程语言，也被称为电路图或逻辑图。梯形图使用类似于电路图的图形符号来表示控制逻辑，非常直观，易于理解。梯形图编程方式非常适合电气工程师使用，因为它与电气控制电路的表示方式非常相似。6.2 指令表（Instruction List, IL）指令表编程语言类似于汇编语言，它使用助记符和地址来表示操作。指令表编程方式提供了更大的灵活性，可以执行更复杂的控制逻辑。然而，相对于梯形图，指令表编程方式需要更高的编程技能，且代码通常较难阅读和维护。6.3 功能块图（Function Block Diagram, FBD）功能块图编程语言使用功能块和连接线来表示控制逻辑。功能块表示特定的功能或操作，如计时器、比较器等。功能块图编程方式非常适合描述复杂的控制逻辑，因为它能够将复杂的控制逻辑分解为一系列简单的功能块。6.4 顺序功能图（Sequential Function Chart, SFC）顺序功能图编程语言用于描述顺序控制逻辑，如自动化生产线的工艺流程。顺序功能图使用步骤、转换和动作来表示控制逻辑，非常适合描述顺序和条件逻辑。6.5 结构化文本（Structured Text, ST）结构化文本编程语言类似于高级编程语言，如Pascal或C语言。它使用文本格式来描述控制逻辑，支持变量、函数、条件语句、循环等结构。结构化文本编程方式提供了最大的灵活性，可以实现最复杂的控制逻辑。然而，它也需要最高的编程技能，且代码通常较难阅读和维护。 PLC的选型与配置PLC的选型与配置是PLC应用过程中的重要环节，它涉及到PLC的硬件选择、软件配置以及通信网络的设计等方面。合理的选型与配置不仅可以保证PLC系统的稳定运行，还可以提高系统的性能和效率。7.1 PLC的硬件选择PLC的硬件选择需要根据实际的控制需求和应用环境来决定。需要考虑的因素包括控制点数、存储容量、处理器速度、通信接口等。同时，还需要考虑PLC的可靠性和稳定性，以及是否支持扩展和升级等。7.2 PLC的软件配置PLC的软件配置包括编程软件、监控软件等。编程软件用于编写和调试PLC程序，监控软件用于实时监控PLC的运行状态和控制结果。在选择软件时，需要考虑软件的功能、易用性、稳定性等因素。7.3 通信网络的设计PLC系统通常需要通过通信网络与其他设备或系统进行数据交换和控制。因此，通信网络的设计也是PLC选型与配置中的重要环节。需要考虑的因素包括通信协议、通信速率、通信距离等。同时，还需要考虑通信网络的可靠性和安全性。 PLC的维护与故障处理PLC的维护与故障处理是保证PLC系统正常运行的关键环节。在PLC系统的运行过程中，可能会出现各种故障和问题，如硬件故障、软件故障、通信故障等。为了保证系统的稳定性和可靠性，需要及时对故障进行排查和处理。8.1 PLC的维护PLC的维护包括定期检查、清洁、除尘等工作。定期检查可以发现潜在的故障和问题，及时进行处理，避免故障的发生。清洁和除尘可以保持PLC的清洁和散热效果，延长PLC的使用寿命。8.2 PLC的故障处理当PLC系统出现故障时，需要进行故障排查和处理。故障排查可以通过查看PLC的运行状态、检查硬件连接、查看程序错误等方式进行。根据排查结果，可以采取相应的处理措施，如更换硬件、修改程序等。总之，PLC的选型与配置、维护与故障处理是PLC应用过程中的重要环节。只有做好这些工作，才能保证PLC系统的稳定运行和高效运行，为工业生产的自动化、智能化和高效化做出更大的贡献。
