自动化技术基础知识

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时间:2018-01-18

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1、自动化技术基础知识点串讲一、计算机控制器1.掌握目前主流的数字处理单元类型,并了解他们各自的主要特征本章介绍了目前主流的数字处理单元,包括IPC、ARM处理器、PLC和DSP处理器、MSP430单片机、8051单片机等嵌入式平台的功能特点、技术参数、选型注意事项和发展趋势等。2.典型的工业自动化系统的三层网络结构及其图示图5.9给出了一个典型的工业自动化系统的三层网络结构,其低层是以DeviceNet现场总线将设备、PLC的远程I/O点连接在一起的设备层,中间是以ControlNet(或DH+、DH485等)将PLC、工控

2、机以及操作员界面连接在一起的控制层网络,而上层的Ethernet以PC或工作站为主完成管理和信息服务任务。三层网络各司其职,代表了工业控制的典型结构。图5.9典型工业自动化系统的网络结构3.PLC的定义可编程控制器(ProgrammableLogicController,PLC),是以微处理器为基础,综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。在1987年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)颁布的PLC标准草案中对P

3、LC做了如下定义:一种数字运算操作电子系统,专门为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来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,并通过数字的、模拟的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备,都应按易于和工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。4.PLC的特点(1)通用性强,控制程序可变,使用方便。PLC有品种齐全的各种硬件装置,可以组成能满足各种要求的控制系统,用户不必自己再设计和制作硬件装置。当硬件确定以后,在生产工艺流程改变或生产

4、设备更新的情况下,不必改变PLC的硬设备,只需修改程序即可。因此,PLC除应用于单机控制外,在工厂自动化中也被大量采用。(2)功能完善,适应面广。现代PLC已经形成大、中、小各种规模的系列化产品,可用于各种规模的控制场合。除逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能外,还具有数字量和模拟量的输入/输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。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,既可控制一台生产机械、一条生产线,又可控制一个生产过程。(3)编程简单,容易掌握。目前,大多数P

5、LC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式和继电器控制电路原理图相当接近。它既继承了传统控制线路的清晰直观,又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平,所以非常容易接受和掌握。通过阅读PLC的用户手册或短期培训,电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。(4)减少了控制系统的设计及建造的工作量,维护方便。由于PLC采用了软件存储逻辑来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件的接线逻辑,使控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时,PLC的用户

6、程序可以在实验室模拟调试,更减少了现场的调试工作量,使控制系统设计及建造的周期大为缩短。并且由于PLC的低故障率及很强的监视功能和模块化等,使其维修也极为方便。(5)可靠性高,抗干扰能力强。工业生产对控制设备的可靠性要求有:①平均故障间隔时间长;②故障修复时间短。(6)体积小、重量轻、功耗低。PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品,其结构紧凑、坚固、体积小、重量轻、功耗低。并且由于PLC的抗干扰能力强,易于装入设备内部,是实现机电一体化的理想控制设备。5.PLC基本组成可编程控制器的结构多种多样,但其组成的一般原理基本相

7、同,都是以微处理器为核心的结构,其功能的实现不仅基于硬件的作用,更要靠软件的支持,实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。1.PLC的硬件结构(见图5.11)(1)微处理器(CPU)——控制器的核心。(2)存储器(RAM、ROM)。(3)输入/输出部件(I/O部件)——连接现场设备和CPU之间的接口电路。(4)电源部件——为PLC内部电路提供能源。整体结构的PLC,四部分装在同一机壳内;模块式结构的PLC各部件独立封装,称为模块,通过机架和总线连接而成;I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合(扩展机);另外,还必

8、须有编程器将用户程序写进规定的存储器内。图5.11PLC硬件结构2.PLC的软件结构在可编程控制器中,PLC的软件分为两大部分:(1)系统监控程序,它用于控制可编程控制器本身的运行,主要由管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块组成,系统调用。(2)用户程序。它是由可编程控制器的使用者编制的,用于控制被

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