电气控制与PLC工程应用 教学课件 作者 刘美俊 1_ 第3章.pptx

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1、第3章　PLC概述3.1　PLC性能简介3.2　PLC的基本结构与工作原理3.3　PLC的分类与发展趋势3.1　PLC性能简介3.1.1　PLC的定义及特点3.1.2　PLC的主要功能3.1.3　PLC的应用领域3.1.1　PLC的定义及特点1.PLC的定义2.PLC的特点2.PLC的特点(1)通用性强、灵活性好、接线简单(2)功能强、功能的扩展能力强(3)可靠性高、抗干扰能力强(4)定时准确，定时范围宽(5)编程和接线可同步进行3.1.2　PLC的主要功能(1)开关量逻辑控制(2)模拟量控制(3)闭环过程控制(4)定时、定位、计数控制(5)网络通信3.1.3　PLC

2、的应用领域1)开关逻辑和顺序控制：这是PLC最基本的控制功能，在工业场合应用最广泛，可代替继电器控制系统。2)过程控制：PLC通过模拟量I/O模块，可对温度、流量等连续变化的模拟量进行控制。3)运动控制：PLC可应用于对直线运动或圆周运动的控制，如数控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。4)多级控制网络系统：PLC与PLC之间、PLC与计算机之间及其他智能控制设备之间可以联网通信，实现远程数据处理和信息共享，从而构成工厂计算机集成制造(生产)系统(CIMS/CIPS)。3.2　PLC的基本结构与工作原理3.2.1　PLC的硬件系统3.2.2　PLC的软件系统3.2.3

3、　PLC的工作原理3.2.4　PLC等效电路3.2.1　PLC的硬件系统1.CPU模块2.存储器(ROM和RAM)3.I/O模块4.电源模块5.智能接口模块6.编程器7.其他外部设备图3-1　整体式PLC基本结构简图图3-2　模块式PLC基本结构图图3-3　输入模块的基本原理a)直流输入　b)交流输入　c)交/直流输入图3-4　PLC开关量输出模块的基本原理a)继电器输出　b)晶体管输出　c)晶闸管输出3.2.2　PLC的软件系统1.梯形图语言2.指令语句表编程语言3.功能块图编程语言4.顺序功能图编程语言5.高级语言图3-5　电气控制电路图与PLC梯形图a)电气控制

4、电路图　b)PLC梯形图3.2.3　PLC的工作原理1.建立I/O映像区2.循环扫描工作方式2.循环扫描工作方式(1)PLC的工作过程(2)用户程序的扫描过程(1)PLC的工作过程1)初始化：PLC上电后，首先进行系统初始化，清除内部继电器区、复位定时器等。2)CPU自诊断：PLC在每个扫描周期都要进入CPU自诊断阶段，对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行检查，定期复位监控定时器(WDT)等，以确保系统可靠运行。3)通信信息处理：在每个通信信息处理扫描阶段，进行PLC之间以及PLC与计算机之间的信息交换，PLC与其他带微处理器的智能设备通信，如智能I/O模块。4

5、)与外部设备交换信息：PLC与外部设备连接时，在每个扫描周期内要与外部设备交换信息。5)执行用户程序：PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要执行用户程序。6)输入、输出信息处理：PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要进行输入、输出信息处理。(1)PLC的工作过程图3-6　PLC的工作过程(2)用户程序的扫描过程1)输入采样阶段。2)程序执行阶段。3)输出刷新阶段。图3-7　PLC用户程序的工作过程3.2.4　PLC等效电路1.PLC等效电路分析2.PLC控制系统与电气控制系统的比较图3-8　三相异步电动机单向起动控制电路a)主电路　b)控制电路图3-9　PLC等效电路

6、2.PLC控制系统与电气控制系统的比较1)从控制方法上看，电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。2)从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。3)从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。4)从定时和计数控制上看，电气控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控

7、制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。5)从可靠性和可维护性上看，由于电气控制系统使用了大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。3.3　PLC的分类与发展趋势3.3.1　PLC的分类3.3.2　PLC的发展趋势3.3.1　PLC的分类1.按结构分类2.按控制规模分类3.按控制性能分类1.按结构分类(1)整体式PLC(2)模块式PLC(3)叠装式PLC2.按控制规模分类(1)小型PLC(2)中型PLC(3)大型PLC3.按控制性能分类(1)低档机(2)中档机(3)高档机