PLC控制技術優秀教學課件

　　PLC具有結構簡單、程式設計方便、效能優越、靈活通用、使用方便、可靠性高、搞干擾能力強等到一系列優點，在工業生產過程自動控制領域得到了廣泛應用。以下是小編整理的PLC控制技術的教學課件，歡迎閱讀。

　　一、PLC的基本結構

　　PLC實質是一種專用於工業控制的計算機，其硬體結構基本上與微型計算機相同．

　　a. 中央處理單元(CPU)

　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程式賦予的功能接收並存儲從

　　程式設計器鍵入的使用者程式和資料；檢查電源、儲存器、I/O以及警戒定時器的狀態，並能診斷使用者程式中的語法錯誤。當PLC投入執行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和資料，並分別存入I/O映象區，然後從使用者程式儲存器中逐條讀取使用者程式，經過命令解釋後按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或資料暫存器內。等所有的使用者程式執行完畢之後，最後將I/O映象區的各輸出狀態或輸出暫存器內的資料傳送到相應的輸出裝置，如此迴圈執行，直到停止執行。

　　為了進一步提高PLC的可*性，近年來對大型PLC還採用雙CPU構成冗餘系統，或採用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常執行。

　　b、儲存器

　　存放系統軟體的儲存器稱為系統程式儲存器。

　　存放應用軟體的儲存器稱為使用者程式儲存器。

　　C、電源

　　PLC的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統是無法正常工作的，因此PLC的製造商對電源的設計和製造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)範圍內，可以不採取其它措施而將PLC直接連線到交流電網上去。

　　二、PLC的工作原理

　　當PLC投入執行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入取樣、使用者程式執行和輸出重新整理三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描週期。在整個執行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重複執行上述三個階段。

　　(一) 輸入取樣階段

　　在輸入取樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和資料，並將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入取樣結束後，轉入使用者程式執行和輸出重新整理階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和資料發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和資料也不會改變。因此，如果輸入是脈衝訊號，則該脈衝訊號的寬度必須大於一個掃描週期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

　　(二) 使用者程式執行階段

　　在使用者程式執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描使用者程式(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，重新整理該邏輯線圈在系統RAM儲存區中對應位的狀態；或者重新整理該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。

　　即，在使用者程式執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和資料不會發生變化，而其他輸出點和軟裝置在I/O映象區或系統RAM儲存區內的狀態和資料都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程式執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或資料的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被重新整理的邏輯線圈的狀態或資料只能到下一個掃描週期才能對排在其上面的程式起作用。

　　(三) 輸出重新整理階段

　　當掃描使用者程式結束後，PLC就進入輸出重新整理階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和資料重新整理所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的'外設。這時，才是PLC的真正輸出。

　　同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，採用掃描使用者程式的執行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯並行執行的結果有所區別。當然，如果掃描週期所佔用的時間對整個執行來說可以忽略，那麼二者之間就沒有什麼區別了。

　　一般來說，PLC的掃描週期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描週期等於自診斷、通訊、輸入取樣、使用者程式執行、輸出重新整理等所有時間的總和。

　　三、PLC的應用領域

　　目前，PLC在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。

　　開關量的邏輯控制

　　這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用於單臺裝置的控制，也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

　　模擬量控制在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可程式設計控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模組，使可程式設計控制器用於模擬量控制。

　　運動控制

　　PLC可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用於開關量I/O模組連線位置感測器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模組。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模組。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用於各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

　　過程控制

　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制演算法程式，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模組，目前許多小型PLC也具有此功能模組。PID處理一般是執行專用的PID子程式。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

　　資料處理

　　現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函式運算、邏輯運算）、資料傳送、資料轉換、排序、

　　查表、位操作等功能，可以完成資料的採集、分析及處理。這些資料可以與儲存在儲存器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通訊功能傳送到別的智慧裝置，或將它們打印製表。資料處理一般用於大型控制系統，如無人控制的柔性製造系統；也可用於過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

　　通訊及聯網

　　PLC通訊含PLC間的通訊及PLC與其它智慧裝置間的通訊。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網路發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通訊功能，紛紛推出各自的網路系統。新近生產的PLC都具有通訊介面，通訊非常方便。

　　PLC未來展望

　　21世紀，PLC會有更大的發展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用於可程式設計控制器的設計和製造上，會有運算速度更快、儲存容量更大、智慧更強的品種出現；從產品規模上看，會進一步向超小型及超大型方向發展；從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規格更齊全，完美的人機介面、完備的通訊裝置會更好地適應各種工業控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的程式語言；從網路的發展情況來看，可程式設計控制器和其它工業控制計算機組網構成大型的控制系統是可程式設計控制器技術的發展方向。目前的計算機集散控制系統DCS（Distributed Control System）中已有大量的可程式設計控制器應用。伴隨著計算機網路的發展，可程式設計控制器作為自動化控制網路和國際通用網路的重要組成部分，將在工業及工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用。