可編程控制器簡介
可編程控制器:隨著微處理器，計算機的和數(shù)字通訊技術的飛速發(fā)展，計算機控制技術已經(jīng)滲透到所有工業(yè)領域。當前用于工業(yè)控制的計算機可分為:可編程控制器,基于PC總線的工業(yè)控制計算機,基與單片機的測控裝置,用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器,集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)等�？删幊炭刂破魇菓脧V泛,功能強大,使用方便的通用工業(yè)控制裝置,已成為當代工業(yè)自動化的重要支柱.近幾年來，在國內(nèi)已得到迅速推廣普及。正改變著工廠自動控制的面貌，對傳統(tǒng)的技術改造、發(fā)展新型工業(yè)具有重大的實際意義。
可編程控制器是60年代末在美國首先出現(xiàn)的，當時叫可編程邏輯控制器，目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。其基本設計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，控制器的硬件是標準的、通用的。根據(jù)實際應用對象，將控制內(nèi)容寫入控制器的用戶程序內(nèi)，控制器和被控對象連接也很方便。
可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設計階段選用可編程控制器，在實施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的要求專門設計控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。
可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（Personal
Computer）混淆，故人們?nèi)粤晳T地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產(chǎn)實踐。
一、PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用
PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1、主機
主機部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。CPU是PLC的核心，它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應外部設備（如電腦、打印機等）的請求以及進行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。
2、輸入/輸出（I/O）接口
I/O接口是PLC與輸入/輸出設備連接的部件。輸入接口接受輸入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關等）的控制信號。輸出接口是將主機經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項主要技術指標，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。
3、電源
圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設備提供直流電源。
4、編程
編程是PLC利用外部設備，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。通過專用的PC/PPI電纜線將PLC與電腦聯(lián)接，并利用專用的編程軟件進行電腦編程和監(jiān)控。
5、輸入/輸出擴展單元
I/O擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元（即主機）連接在一起。
6、外部設備接口
此接口可將打印機、條碼掃描儀,變頻器等外部設備與主機相聯(lián)，以完成相應的操作。
可編程控制器實驗裝置提供的主機型號是西門子S7-200
SMART系列的CPU承認0(AC/DC/RELAY)。輸入點數(shù)為24，輸出點數(shù)為16。
二、PLC的工作原理
PLC是采用"順序掃描，不斷循環(huán)"的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。
PLC的掃描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。
PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。
PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應的運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。
輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應輸出設備工作。
三、PLC的程序編制
編程元件
PLC是采用軟件編制程序來實現(xiàn)控制要求的。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個動合和動斷觸點。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲器、定時器、計數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲器等。
PLC內(nèi)部這些存儲器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有"線圈"與"觸點"，但它們不是"硬"繼電器，而是PLC存儲器的存儲單元。當寫入該單元的邏輯狀態(tài)為"1"時，則表示相應繼電器線圈得電，其動合觸點閉合，動斷觸點斷開。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為"軟"繼電器。
第一章 可編程控制器簡介
第二章 可編程控制器基本指令簡介
第三章 可編程控制器梯形圖編程規(guī)則
第四章 演示實驗
實驗一 與或非邏輯功能實驗
實驗二 定時器/計數(shù)器功能實驗
實驗三 跳轉(zhuǎn)指令實驗
實驗四 移位寄存器實訓
實驗五 數(shù)據(jù)處理指令實驗
實驗六 微分、位操作實訓
實驗七 順序控制實訓
實驗八 十字路口交通燈
實驗九 多種液體混合裝置
實驗十 四層電梯的PLC自動控制
實驗十一 加工中心刀具庫選擇控制
實驗十二 裝配流水線
實驗十三 水塔自動控制
實驗十四 洗衣機的自動控制
實驗十五 郵件分揀系統(tǒng)
實驗十六 自動售貨機系統(tǒng)
實驗十七 自控成型系統(tǒng)
實驗十八 模擬電視發(fā)射塔
實驗十九 自動送料裝車系統(tǒng)
實驗二十 直線運動
實驗二十一 步進電機的PLC控制
實驗二十二 搶答器
實驗二十三 機械手控制
實驗二十四 音樂噴泉
實驗二十五 自控軋鋼機
實驗二十六 PLC控制電動機啟停
實驗二十七 PLC控制的三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制
實驗二十八PLC控制的三相異步電動機Y-△啟動控制
第五章 變頻器實驗指導
一 變頻器概述
二 變頻功能參數(shù)設置與操作
實驗二 電機點動、正反轉(zhuǎn)控制
實驗三 多段速控制
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網(wǎng)絡型PLC可編程控制器、變頻調(diào)速、觸摸屏、電氣控制及單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)綜合實驗裝置 |
