智能制造技術與工程應用第一章緒論全套可編輯PPT課件

目錄2智能制造發展歷程Thedevelopmentofintelligentmanufacturing01智能制造的內涵、特征與目標Connotation,CharacteristicsandObjectives02智能制造技術體系結構Intelligentmanufacturingtechnologyarchitecture03智能制造典型應用案例Typicalapplicationcases04本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造技術定義：智能制造技術是建立在現代傳感、物聯網、全自動化智能技術等最新技術的基礎之上。優勢：通過智能識別、人機交互技術、決策和執行技術，從而達到設計流程、制造流程的智能化，進而縮短產品的開發周期，減少資源能耗，降低運營成本，提高生產率和品質。3本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造發展歷程制造技術的發展是推動人類經濟進步、社會進步、文明進步的主要動力，也是國家綜合國力的體現。“制造”一詞的最初含義是手工將原材料轉化為有用的產品。“制造”不僅限于加工和生產，還包括產品研發設計、采購、加工裝配、設備運維、銷售、服務等所有“將原材料轉化為適用產品”的相關活動。4本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造發展歷程1990年，國際生產工程學院（CIRP）給出了制造的廣義定義：制造包括一系列內在聯系的運作和活動，如產品設計、材料選擇、制造生產、質量保證、管理和營銷等。現代制造是物料流、信息流和資金流的結合。制造包括物料的轉換過程和信息鏈，如產品需求、設計、制造工藝和加工裝配信息，以及管理和控制信息。制造還涉及資金流動，如原材料的采購和加工，以及產品的銷售和資金增值轉移。5本課件是可編輯的正常PPT課件制造業發展史制造技術的發展受到社會、政治和經濟等多個方面的影響，但科技推動是主要因素。科技進步每次都在很大程度上推動了制造業的發展。6本課件是可編輯的正常PPT課件制造業發展史7圖1?1從工業1.0至工業4.0的變遷示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件工業1.0機械制造時代第一次工業革命是一次極為重要的社會變革，開創了用機器代替手工勞動的時代。1764年珍妮紡紗機被發明。1768年，水力紡紗機問世，紡織業逐漸過渡到大機器生產階段，但產量不穩定。1785年，瓦特改良的蒸汽機開始用于機械紡織，帶來工業革命的高潮，人類進入機器和蒸汽時代。1830年，英國棉紡工業完成了從手工業到以蒸汽機為動力的機器大工業的轉變。19世紀40年代，英國主要產業廣泛使用機械，率先完成了工業近代化，成為世界上第個完成工業化的資本義國家。8本課件是可編輯的正常PPT課件工業2.0電氣化與自動化時代十九世紀后期，電力開始用于帶動機器，成為補充和取代蒸汽動力的新能源。1866年，西門子發明發電機，1870年，比利時人發明電動機。電力工業和電器制造業的迅速發展帶著人類跨入了電氣時代。1870年時，美國辛辛那提屠宰場發明了第一條生產線，從此開啟了大批量生產的流水線模式和電氣時代。在第二次工業革命中，美國出現了現代企業的雛形。9本課件是可編輯的正常PPT課件工業3.0電子信息化時代1969年，美國數字化設備公司研制出了第一臺可編程控制器（Modicon084）。1974年，我國開始研制可編程控制器，1977年在工業應用領域推廣PLC。PLC采用了現代大規模集成電路技術、嚴格的生產制造工藝和先進的內部電路抗干擾技術。它具有很高的可靠性和簡單易接口，其編程語言易于為工程技術人員所接受。PLC的廣泛使用極大地提高了制造業的自動化水平，進一步解放了生產力。10本課件是可編輯的正常PPT課件工業4.0智能化時代在2011年的漢諾威工業博覽會上，“工業4.0”(Industry4.0)即第四次工業革命的概念被正式提出。第四次工業革命是指利用信息物理系統(CPS)把企業各種信息和自動化設備整合到一起，使生產中的供應、制造及銷售信息實現數據化、智慧化，最后達到快速、高效、個性化的產品供應。信息技術、網絡技術、管理技術和其他相關技術的發展有力地推動了制造系統追求目標的實現，生產過程逐步過渡到服務化、智能化、柔性化。制造業逐漸向信息、知識和服務密集型轉變，新的工業革命即將到來。11本課件是可編輯的正常PPT課件國內外智能制造裝備發展現狀國家美國德國日本中國提出時間2011201120142014規劃名稱先進制造業伙伴關系工業4.0機器人新戰略中國制造2025口號制造業回流智慧工廠人機共存智能制造綱領強化先進材料、生產技術、先進制程、數據與設計等產業共通基礎以物聯網為范疇，發展水平整合價值網絡、終端對終端流程整合、垂直整合制造網絡、工作站基礎及CPS等技術未來工廠、傳感器、控制/驅動系統、云端運算、人工智能等技術發展機器人，且讓其相互聯網發展智能制造設備、新一代移動通信、三網融合、物聯網、云計算等戰略性產業技術12本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造的內涵美國Wright和Bourne的《制造智能》（智能制造研究領域的首本專著)將智能制造定義為“通過集成知識工程、制造軟件系統、機器人視覺和機器人控制來對制造技工們的技能與專家知識進行建模，以使智能機器能夠在沒有人工干預的情況下進行小批量生產”。美國國家標準技術局認為，智能制造是完全集成的協同制造系統，能夠實時響應企業、供應鏈和客戶中需求及條件的變化。13本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造的內涵中國《智能制造科技發展“十二五”專項規劃》定義智能制造是“面向產品全生命周期，實現泛在感知條件下的信息化制造，是在現代傳感技術，網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上，通過智能化的感知、人機交互，決策和執行技術，實現設計過程智能化、制造過程智能化和制造裝備智能化等”。工信部在2016年發布的《智能制造發展規劃(2016—2020年)》中對智能制造明確定義：“智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，賈穿于設計、生產，管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式”。14本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造的特點實時智能感知、智能優化決策、智能動態執行實時感知需要大量數據支持，通過高效的方法實時采集和自動識別信息，并將其傳輸到分析決策系統中。優化決策需要挖掘和分析產品全生命周期的大量異構信息，以推理預測的方式形成制造過程的優化決策指令。動態執行需要根據決策指令控制制造過程的狀態，以實現穩定的運行和動態調整。15本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造的目標優質——制造的產品具有符合設計要求的優良質量，或提供優良的制造服務；或使制造產品和制造服務的質量優化。高效——在保證質量的前提下，在盡可能短的時間內，以高效的工作節拍完成生產，從而制造出產品和提供制造服務，快速響應市場需求。低耗——以最低的經濟成本和資源消耗，制造產品或提供制造服務，其目標是綜合制造成本最低，或制造能效比最優。綠色——在制造活動中綜合考慮環境和資源效益，使產品在全生命周期中，對環境的影響最小，資源利用率最高，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。安全——考慮制造系統和制造過程中涉及的網絡安全和信息安全問題，即通過綜合性的安全防護措施和技術，保障設備、網絡、控制、數據和應用的安全。16本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造支撐技術工業互聯網工業互聯網是支撐工業智能化發展的關鍵信息基礎設施，它鏈接了工業全系統、全產業鏈和全價值鏈。它是新一代信息技術和制造業深度融合所形成的新興業態和應用模式，也是互聯網從消費領域向生產領域、從虛擬經濟向實體經濟延伸拓展的核心載體。工業互聯網通過平臺將原料、設備、生產線、工廠、工程師、供應商、產品和客戶等工業要素緊密連接和融合，從而提高整體效率。

17本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造支撐技術工業互聯網作為工業智能化發展的重要基礎設施，工業互聯網構建出面向工業智能化發展的三大優化閉環。1）面向機器設備/產線運行優化的閉環核心是通過對設備/產線運行數據、生產環節數據的實時感知和邊緣計算，實現機器設備/產線的動態優化調整，構建智能機器和柔性產線。2）面向生產運營優化的閉環核心是通過對信息系統數據、制造執行系統數據、控制系統數據的集成融合處理和大數據建模分析，實現生產運營的動態優化調整，形成各種場景下的智能生產模式。3）向企業協同，用戶交互與產品服務優化的閉環核心是通過對供應鏈數據，用戶需求數據、產品服務數據的綜合集成與分析，實現企業資源組織和商業活動的創新，形成網絡化協同、個性化定制、服務化延伸等新模式。18本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造支撐技術5G技術特點：作為一種先進通信技術，有更低的延遲、更高的傳輸速率以及無處不在的連接等特點。功能：1.5G技術使得無線技術應用于現場設備實時控、遠程維護及操控、工業高清圖像處理等工業應用新領域成為可能。2.5G技術具有媲美光纖的傳輸速率、萬物互聯的泛在連接特性以及接近工業總線的實時能力，因此它正逐步滲透到智能制造領域，開啟工業領域無線發展的未來。19本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造支撐技術數據庫特點：數據庫是一個長期存儲在計算機內、有組織、可共享、統一管理大量數據的集合。功能：按照數據結構來組織、存儲和管理數據。用戶可以通過接口對數據庫中的數據進行新增、查詢、更新、刪除、共享等操作。關系型數據庫是目前數據庫產品中最重要的一員，幾乎所有的數據庫廠商新出的數據庫產品都支持關系型數據庫。關系型數據庫可以比較好地解決管理和存儲關系型數據的問題，即使一些非關系型數據庫產品也幾乎都有支持關系型數據庫的接口。20本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造支撐技術信息安全

信息安全是跨多領域與學科的綜合性問題。目前常用的信息安全技術體系可以分為三個層次：信息接入安全——提供了安全保障機制，以保障工業現場數據的采集、傳輸和轉換流程。信息平臺安全——為工業數據存儲和計算提供了安全保障基礎。信息應用安全——為上層應用的接入和數據訪問等提供了強力的安全管控。良好的信息安全技術是企業長期安全穩定發展的重要基礎和前提，同時也是維護國家安全的必要手段。

21本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造系統關鍵技術智能制造系統關鍵技術包含三大方面：智能產品、制造過程控制、智能制造模式。圖1?2智能制造系統關鍵技術框圖22本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造系統關鍵技術智能產品指嵌入高端芯片、新型傳感器、智能控制系統、互聯網接口等信息技術的產品，具有自感知、自診斷、自適應、自決策等智能特征。智能過程控制指在整個制造過程中，包括產品設計、加工、裝配、生產管理和服務全過程中，通過智能手段實現高效有序高質量的生產。智能工廠數字化智能工廠能夠縮短生產準備期，提高規劃質量，提高產品數據統一性與變型生產效率，優化生產線配置，降低設備人員投入，實現制造過程智能化與綠色化。23本課件是可編輯的正常PPT課件應用案例1—上汽大通汽車有限公司上汽大通汽車有限公司秉承“定制化、智能化、國際化、年輕化”品牌理念，以用戶需求為中心驅動整個制造體系智能化升級，推動新模式下的組織結構轉型。用戶深度參與全過程，打通產品、用戶需求、制造過程中的數據壁壘，準確響應用戶定制的個性化需求，最終實現企業的全價值鏈數字化在線。圖1?4上汽大通南京C2B工廠照片24本課件是可編輯的正常PPT課件應用案例1—上汽大通汽車有限公司建立各類型用戶和車主數據庫，實現基于大數據的線上和線下一體化用戶運營；建立基于產品全生命周期運營的新營銷體系，積累了2億+客戶標簽和5000萬+人群數據信息；建立貫穿用戶、經銷商、主機廠和供應商的數據一體化平臺與柔性制造體系，滿足用戶個性化需求的快速實現。圖1?4上汽大通南京C2B工廠照片25本課件是可編輯的正常PPT課件應用案例2—海爾互聯工廠沈陽冰箱工廠是海爾第一個智能互聯工廠，前聯研發、后聯用戶，通過打通整個生態價值鏈，實現用戶、產品、機器、生產線之間的實時互聯。為實現大規模定制選配組合，該工廠將100多米的傳統生產線改裝成4條18米長的可柔性選配產品、擴展加工能力、換模響應需求的智能自動化生產線。用戶通過事先主動參與到產品企劃、設計、制造、送達、營銷等節點的交互，與智能制造生態圈共同創造最佳體驗。圖1?5海爾智能互聯工廠照片26本課件是可編輯的正常PPT課件應用案例2—海爾互聯工廠工廠在準確獲取用戶定制信息后，工廠內工人只需把這些門體隨機放進吊籠里，生產線就可根據用戶定制信息進行自動檢索、自動換模。該工廠最典型的信息互聯案例就是U殼智能配送線。該配送線顛覆傳統的工裝車運輸方式，實現了在無人配送的情況下，點對點精準匹配生產和全自動即時配送。工廠里的4條智能化生產線被優化成十幾個主要模塊，可根據用戶不同需求進行快速任意組裝。圖1?5海爾智能互聯工廠照片27本課件是可編輯的正常PPT課件應用案例3—中國石化智能工廠九江石化率先在行業內部建成并投入使用智能工廠，并率先出臺了企業級別的智能工廠標準規范體系，在網絡安保監控上投入使用智能監控和網絡報警裝置，能夠迅速判斷事故的大小，迅速確定救援方案，縮短各部門的溝通和救援時間，避免造成更大的損失。通過和華為在通信方面的合作，利用華為集團在大數據及云計算方面積攢的技術優勢，九江石化將會建設一個實現虛擬化、云計算等IT智能化管理的云數據中心。圖1?6中國石化工廠照片28本課件是可編輯的正常PPT課件小結智能制造是制造業的重要變革。從傳統制造的工業1.0到智能化的工業4.0，每個階段都帶來了不同的技術和理念，推動著制造業的進步和創新。智能制造強調通過信息技術的應用，實現制造過程的數字化、網絡化和智能化。智能制造技術體系結構是支持智能制造的關鍵組成部分，其支撐技術包括工業物聯網、5G技術、數據庫、信息安全等多種技術，其核心組成包含智能產品、制造過程控制、智能制造模式這三大方面。這些技術相互融合，構建了一個完整的智能制造生態系統，實現了設備、系統和人員之間的高效協作。29本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造技術與工程應用第二章智能控制技術目錄31智能制造中的常用控制器01PLC控制技術02控制器案例分析03電動機的變頻控制04變頻器與電機控制案例Inverterandmotorcontrolcase05伺服電機及其控制06實驗室伺服案例07CommoncontrollersinintelligentmanufacturingElectricalAppliancesandPLCTechnologyControllercasestudyFrequencyconversioncontrolofmotorServomotoranditscontrolLaboratoryservocase本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造中的常用控制器32工業控制系統的核心是控制器，用于實現各種控制功能。目前常見的控制器類型包括通用控制器，例如可編程調節器、智能儀表、PLC和總線式工控機，以及行業專用控制器。1.可編程調節器與智能儀表定義：可編程調節器是一種儀表化的微型控制計算機，可以方便地構成各種過程控制系統。圖2?1可編程調節器本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造中的常用控制器33構成：通常由微處理器單元、過程I/O單元、面板單元、通信單元、硬手操單元和編程單元等組成。特點：1.它使用一種面向問題的語言（POL）進行軟件編程。POL組態語言為用戶提供了多種常用的運算和控制模塊，包括四則運算、函數運算以及復雜的控制算法，如PID（比例-積分-微分控制器）、串級、比值、前饋、選擇、非線性、程序控制等。2.系統組態方式簡單易學，便于修改與調試，提高了系統設計的效率。功能：可編程調節器具有斷電保護和自診斷等功能，提高了其可靠性。用戶可以將可編程調節器與上位機通信，以構成集散控制系統。然而，由于其價格較高，目前已被新型的帶控制功能的無紙記錄儀及智能儀表等所取代。本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造中的常用控制器34定義：智能儀表是一種功能簡化的控制計算機，通常由微處理器、過程I/O單元、面板單元、通信單元和硬手操單元等組成。特點：與可編程調節器相比，智能儀表沒有編程功能，而是內嵌了幾種控制算法供用戶選擇，包括PID、模糊PID和位式控制。功能：1.用戶可以通過按鍵設置和調節各種參數，如輸入通道類型及量程、輸出通道類型、調節算法和參數、報警設置、通信設置等。2.智能儀表也可以選配通信接口，與上位計算機構成分布式監控系統。圖2?2智能儀表本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造中的常用控制器352.PLC與PAC定義：可編程邏輯控制器（PLC）是一種將計算機技術與傳統的繼電器-接觸器控制技術相結合的產物。特點：PLC具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單等優點，是當代工業自動化技術領域中應用場合最多的工業控制裝置之一。功能：1.PLC的設計將計算機的靈活性、通用性等優點與繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點相結合，使用通用的硬件來實現控制器。2.通過軟件編程，可以將控制內容寫入PLC的用戶程序存儲器內，從而實現相應的控制功能。圖2?3PLC本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造中的常用控制器36定義：可編程自動化控制器（PAC）是一種結合了PLC和PC的優點的新型控制系統。特點：具有PLC的實時控制能力、可靠性、堅固性、易用性、又有PC的強大的計算能力、通信處理能力和第三方軟件支持。功能：1.PAC系統提供通用開發平臺和單一數據庫，以滿足多領域自動化系統設計和集成的需求；具有輕便的控制引擎，可實現包括邏輯控制、過程控制、運動控制和人機界面等功能。2.PAC可以在同一平臺上運行多個不同功能的應用程序，并根據控制系統的設計要求，在各程序之間進行系統資源的分配。3.PAC采用開放的模塊化硬件架構，以實現不同功能的自由組合和搭配，并支持多種現場總線和工業以太網標準，以滿足各種數據交換需求。圖2?4PAC本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造中的常用控制器373.遠程終端單元定義：遠程終端單元（RTU）是一種智能單元設備，安裝在遠程現場用于監測和控制遠程現場設備。特點：RTU具有通信距離長、CPU計算能力強、適應惡劣的溫度和濕度環境、模塊結構化設計等特點，是體現“測控分散、管理集中”思路的產品。功能：1.RTU將測得的狀態或信號轉換成數字信號以向遠方發送，同時還將從中央計算機發來的數據轉換成命令，實現對設備的遠程監控。2.在電力自動化中，還有更加專門的現場終端設備，包括饋線終端設備（FTU)、配變終端設備(TTU)和開閉所終端設備（DTU)等。圖2?5RTU本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造中的常用控制器384.總線式工控機(IPC)定義：總線式工控機是一種采用總線技術設計的計算機控制系統特點：具有小型化、模板化、組合化、標準化的設計特點。功能：1.通過在無源并行底板總線上插接多個功能模板來構成主板和主機，包括各種工業I/O和通信接口板。通過總線連接，由CPU直接控制數據傳輸和處理。2.總線式工控機還采取了一系列措施，如密封機箱正壓送風、使用工業電源和看門狗系統支持板，以適應惡劣的工業現場環境。圖2?6IPC產品照片本課件是可編輯的正常PPT課件智能制造中的常用控制器395.專用控制器定義和功能：單片機充分考慮了控制的需求，將CPU、存儲器、串并行接口、定時計數器等功能部件以及A/D轉換器、脈寬調制器、圖形控制器等集成在一塊大規模集成電路芯片上，形成一個完整的微控制器，也被稱為片上系統（SoC）。隨著計算機技術的發展，以ARM(進階精簡指令集機器）架構為代表的精簡指令集（RISC)處理器以及DSP、FPGA等微型控制與信號處理設備發展也十分迅速。應用領域：基于單片機、ARM、DSP和FPCA開發的專用控制器不僅在各類工業生產、電網、儀器儀表、機器人、軍事裝備、航空航天、高鐵等領域得到了極為廣泛的應用，與通用控制器相比，專用控制器通常面向特種行業或設備，屬于定制開發產品。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論401.PLC的基本概念可編程序控制器（PLC）是一種新型工業控制裝置，它在傳統順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通信技術等形成。PLC具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單等優點，是當代工業自動化技術領域中應用場合最多的工業控制裝置之一。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論41根據國際電工委員會1987年頒布的可編程序控制器標準草案第三稿，可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關外部設備，都應按易于與工業系統連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。PLC直接應用于工業環境，必須具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應能力和廣闊的應用范圍，這是區別于一般微機控制系統的重要特征。同時，PLC用軟件方式實現“可編程”，區別于傳統控制裝置中通過硬件或硬接線的變更來改變程序。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論422.PLC的發展自20世紀20年代起，人們便開始將各種繼電器、定時器、接觸器等元件按一定邏輯關系連接起來形成控制系統，用于控制各種生產機械。優點：這種傳統的繼電器接觸器控制系統由于結構簡單、易于掌握、價格低廉，在一定程度上能夠滿足控制要求，在工業控制領域長期占據主導地位。缺點：1.由于該控制系統主要采用繼電器等元件，電氣控制線路復雜，可能需要成千上萬個繼電器和大量導線進行連接，安裝和維護成本高昂，運行時還會產生較大噪聲。2.故障排除困難，改造工作量大，通用性和靈活性較差，特別是在生產工藝變化時需要大量改動，因此該系統已無法滿足現代工業控制的需求。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論4320世紀60年代的工業控制變革在20世紀60年代，隨著小型計算機和多機群控制技術的發展，工業控制領域經歷了重大變革。傳統的繼電接觸器控制存在一些限制，無法滿足日益復雜的工業生產需求。為了擺脫這些限制，美國通用汽車公司（GM）在1968年發布了對控制系統的招標，要求采用計算機技術和易編程語言，并且便于連接和擴展。PLC的誕生根據GM的要求，美國數字設備公司（DEC）于1969年研發了世界上第一臺可編程序控制器，被稱為PLC（可編程序邏輯控制器）。這臺PLC被應用于GM的汽車生產線，標志著PLC的誕生，這一創新改變了工業控制方式，使得控制系統更加靈活、可編程，并且易于連接和擴展。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論44初期的PLC由于當時的元器件工藝水平和計算機技術的發展狀況限制，初期的PLC主要由分立元件和小規模集成電路組成，主要用于順序控制。雖然采用了計算機的設計思想，但實際上只能進行邏輯運算。微處理器的引入在20世紀70年代初期，微電子技術和計算機技術的快速發展引發了微處理器的出現。微處理器具有體積小、功能強、價格低等優點，因此很快被應用于可編程邏輯控制器（PLC）中。微處理器的引入不僅提高了PLC的控制功能和速度，降低了體積和成本，還借鑒了微型計算機的高級語言，采用了梯形圖語言編程，使得大多數工廠的電氣技術人員能夠輕松掌握PLC的編程。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論45隨著微電子技術的快速發展，PLC發展為集成了微機技術和傳統的繼電器-接觸器控制技術的產品。它既具有計算機功能完善、靈活、通用等優點，也具備繼電器控制系統簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點。PLC采用標準的、通用的硬件結構，并將控制內容編寫成軟件，存儲在控制器的用戶程序存儲器中，可以實現各種復雜的控制要求。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論463.PLC的特點1）可靠性高，抗干擾能力強PLC采用現代大規模集成電路技術和嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術。使用PLC構成的控制系統，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一。PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息，并且可以編入外圍器件的故障自診斷程序，整個系統將有極高的可靠性。PLC的出廠測試項目中就包含抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1ns，脈沖寬度為1μs的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬至上千萬小時，產品壽命可達4萬～5萬小時甚至更長時間。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論472）通用性強，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下，只需改變程序就可以滿足要求。3）功能強，適應面廣現代PLC不僅具有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有數字和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能，可以控制一臺生產機械、一條生產線，或者一個生產過程。4）編程簡單，容易掌握目前大多數的PLC仍采用繼電控制形式的梯形圖編程方式，繼承了傳統控制線路的清晰直觀的優點，同時還提供了功能圖、語句表等編程語言可供靈活使用，非常容易接受和掌握。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論485）減少了控制系統的設計及施工的工作量PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，更減少了現場的調試工作量。6）體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。PLC具有強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現機電一體化的理想控制設備。PLC具有低故障率及很強的監視功能、模塊化等，維修也極為方便。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論494.PLC的分類1）按I/O點數分類PLC的I/O點數是指它輸入與輸出IO口的數量，一般控制的系統越龐大和復雜，需要使用的IO口點數也會越多。除了PLC自帶的IO口外，還可以通過掛擴展模塊來進行IO口的擴展。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論50根據PLC自帶的IO點數，PLC分為：（1）小型PLC：I/O點數在256點以下(包括256點)，內存容量在3.6K（4KB）字節以下，適合于單機控制或小型系統的控制。（2）中型PLC：I/O點數為256點以上，2048點以下，內存容量在3.6～13K（2～8KB）字節，可用于對設備進行直接控制，或對多個下一級的PLC進行監控，適合于中型或大型控制系統。（3）大型PLC：I/O點數為2048點以上，內存容量在13K（8KB以上）字節以上。此類PLC不僅能完成較復雜的算術運算，還能進行復雜的矩陣運算等。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論512）按結構形式（1）整體式把PLC的各組成部分(如:CPU，存儲器及I/О等基本單元)安裝在一塊或少數幾塊印刷電路板上，并連同電源一起裝在機殼內，形成一個單一的整體，稱之為主機或基本單元。一般規模較小，輸入輸出點數固定，較少用于有擴展的場合。（2）模塊式又稱為積木式PLC，它是把PLC的各基本組成部分做成獨立的模塊，然后以搭積木的方式將它們組裝在一個具有標準尺寸并帶有若干個插槽的機架內。一般用于規模較大，輸入輸出點數較多，輸人輸出點數的比例可以靈活調整的場合。（3）疊裝式是整體式和模塊式相結合的產物。它把某系列PLC工作單元的外形都做成外觀尺寸一致，CPU、I/O口及電源也做成獨立的，采用電纜聯接各個單元，在控制設備中安裝時可以一層層地疊裝，兼具兩者的優點，且整體式和模塊式有結合為疊裝式的趨勢。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論525.PLC的性能指標1）輸入/輸出點數指PLC向外輸入/輸出的最大端子路數，表示PLC組成系統時可能的最大規模，是最重要的一項技術指標。2）掃描速度一般以執行1000步基本指令所需時間(掃描1K字用戶程序所需的時間)作為一個單位，記ms/kstep（毫秒/千步），有時也以執行一步的時間來計算，記μs/step（微秒/步）。3）內存容量（用戶程序存儲容量）是PLC能存放多少用戶程序的一項指標，通常以字（或步）或K字為單位。約定16位二進制數為1個字（即兩個8位的字節），每1024個字為1K字。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論534）編程語言常用的有梯形圖，指令表、順序功能圖三種編程語言。不同的PLC采用不同的編程語言，如果一臺PLC能同時使用的編程方法很多，則容易為更多的人使用。5）內部寄存器配置及容量PLC的內部有大量一般的和特殊的寄存器，分別用于存放變量狀態、中間結果、定時計數、鏈接、索引等數據，這些關系到編程是否方便靈活。6）指令種類及數量PLC具有的指令種類及數量越多，則其軟件功能越強，具體編程越靈活、越方便。7）智能模塊智能模塊越多、功能越強，則系統配置越高﹑軟件開發就越靈活、越方便。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論546.PLC的應用1）開關量邏輯控制實現單臺設備或多機群控以及自動化流水線的邏輯控制，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。2）模擬量控制實現模擬量與數字量之間的A/D轉換及D/A轉換，可用于處理溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量。3）運動控制用于控制圓周運動或直線運動。現在一般使用專用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論554）過程控制實現溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。過程控制廣泛應用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等領域。5）數據處理現代PLC具有數學運算、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可完成數據的采集、分析及處理。數據處理廣泛用于大型控制系統和過程控制系統，如無人控制的柔性制造系統以及造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC控制技術概論567.PLC廠商及市場發展PLC作為重要的產業已有40多年發展歷程，全球有200多個PLC廠家，其中美國的羅克韋爾、日本的三菱、富士、歐姆龍，以及德國的西門子和法國的施耐德等為知名品牌。我國在PLC領域起步較晚，初期主要依賴引進和合資，采用OEM模式。隨著中外合資和技術引進，國產PLC逐漸提升技術水平，發展從成套設備引進到廣泛應用。西門子、歐姆龍等外資企業在國內批量生產PLC，引進先進技術，推動國產PLC發展。在工控水平提升和“工業4.0”時代的推動下，國產PLC不斷發展，并在新興行業取得業務突破。政策支持下，我國積極推進信息化與工業化融合，發展智能制造裝備產品。盡管國內中大型PLC市場仍被外資廠商主導，但隨著自動化程度提升和技術進步，國產PLC逐漸進入高端應用和大型客戶供應鏈，表現出與外資產品競爭的能力。國產PLC品牌如臺達、匯川通過市場布局、解決方案能力和客戶定制成功取得份額。預計在技術提升和政策支持下，國產PLC將迎來更好的發展。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理571.PLC的軟硬件基本結構PLC是一種專為工業控制而設計的計算機，可編程控制器的品種繁多，結構和功能多種多樣，但系統組成和工作原理基本相同。簡而言之，系統由硬件和軟件兩大部分構成，并采用集中采樣、集中輸出的周期性循環掃描方式進行工作。圖2?7PLC硬件系統結構本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理58PLC的硬件系統包括主機、I/O擴展機以及外部設備。主機和擴展機采用微機結構，內部由運算器、控制器、存儲器、輸入單元、輸出單元以及接口等部分組成。運算器和控制器集成在一起，構成了微處理器（或稱微處理機、中央處理機），即CPU。主機內各部分通過總線連接，包括電源總線、控制總線、地址總線和數據總線。。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理59PLC的軟件系統：1.系統程序（又稱系統軟件）包括監控程序、編譯程序和診斷程序等，通常由PLC廠家提供并固化在EPROM中，不能由用戶直接存取或修改。2.用戶程序（又稱應用程序或應用軟件）是用戶根據現場控制需要，用PLC的程序語言編寫的應用程序，能夠實現各種控制要求。用戶程序按模塊結構編寫，由各自獨立的程序段組成，每個分段用于解決一個確定的技術功能。這種程序分段的設計使得程序的調試、修改和故障排查都變得容易。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理60PLC的結構可分為五個部分：中央處理器（CPU）、存儲器（Memory）、輸入部件（Input）、輸出部件（Output）以及電源部件（Supply）。CPU：PLC的核心，存儲器是程序和數據的存放地。I/O部件：連接現場設備和CPU之間的接口電路。電源部分：為PLC內部電路提供電力。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理612.PLC的工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環”的方式進行工作。在運行時，CPU根據用戶編寫并存儲在用戶存儲器中的程序，按照指令步序號（或地址號）進行周期性循環掃描，順序逐條執行用戶程序，直至程序結束。在每次掃描過程中，還要完成輸入信號的采樣和輸出狀態的刷新等工作。在CPU對程序進行掃描的過程中，每個時刻只能執行一個操作，然而由于其高速的運算處理能力，從宏觀角度看，外部結果幾乎同時完成。這種分時操作的過程被稱為CPU對程序的掃描。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理62PLC在運行時，從存儲空間地址所存放的第一條用戶程序開始掃描。在沒有中斷或跳轉控制的情況下，按存儲地址遞增的順序逐條掃描用戶程序，形成一個完整的“掃描周期”，然后從頭開始下一輪新的掃描。圖2?8PLC運行過程圖本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理63整個掃描周期包括輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段。1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC會以掃描的方式依次讀取所有輸入設備的狀態和數據，并將它們存儲到相應的輸入映像區寄存器單元中。這個過程被稱為輸入信號采樣。輸入采樣完成后，PLC將進入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入設備的狀態和數據發生了變化，相應的輸入映像寄存器單元中的狀態和數據也不會改變。只有在下一個掃描周期中，這些狀態才能被讀取。因此，如果輸入信號是脈沖信號，脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期才能確保在任何情況下都能正確讀取該輸入信號。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理642）程序執行階段在PLC的用戶程序執行階段，系統會按照自上而下的順序掃描程序，并且在掃描到每條指令時，會從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀取所需的輸入狀態和元件狀態。然后，執行結果將被寫入元件映像寄存器中。對于梯形圖程序，控制線路由各觸點組成，系統會按照從左到右、從上到下的順序對梯形圖程序中的控制線路進行邏輯運算，并根據邏輯運算的結果刷新對應的邏輯線圈的狀態（即內部寄存器變量）或輸出映像寄存器中的狀態（即輸出變量）。在用戶程序執行期間，輸入映像區內的輸入點狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在輸出映像區或系統RAM存儲區內的狀態和數據有可能會發生變化。此外，排在上面的程序執行結果會對排在下面的所有程序產生影響，在梯形圖程序中，通常禁止雙線圈輸出。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理653）輸出刷新階段當程序執行完畢，PLC進入輸出刷新階段。CPU將輸出映像區中的狀態和數據刷新到所有的輸出鎖存電路中，并驅動相應的執行設備，從而改變被控過程的狀態，實現PLC的實際輸出。在每次掃描中，PLC會對輸入信號進行一次采樣，對輸出進行一次刷新，確保在執行程序階段，輸入映像寄存器和輸出鎖存電路的內容或數據保持不變。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理663.PLC的編程語言PLC程序要用編程語言表達，可以使用多種編程語言進行編程。其中最常用的有：1）指令表（IL）指令表，也稱為助記符或布爾助記符，是一種基于字母符號的低級文本編程語言。它是面向累加器（ACCU）的語言，即每條指令使用或改變當前ACCU內容。通常，指令總是以操作數LD（“裝入Accu命令”）開始。2）結構化文本語言（ST）結構化文本語言是一種基于文本的高級編程語言，類似于BASIC語言、PASCAL語言或C語言。為了PLC應用方便，在語句表達和語句種類等方面做了簡化。3）梯形圖（LD）梯形圖是一種基于梯級的圖形符號布爾語言，源自美國。它通過連線將PLC指令、功能及功能塊的梯形圖符號連接在一起，以表達PLC指令、功能或功能塊以及它們執行的順序。本課件是可編輯的正常PPT課件PLC的組成原理674）功能塊圖（FBD）功能塊圖是一種對應于邏輯電路的圖形語言，常用于過程控制。在程序中，它可看作兩個過程元素之間的信息流，與電子線路圖中的信號流圖非常相似。5）連續功能圖（CFC）連續功能圖與功能塊語言類似，也是按需要選用種種功能塊，每個功能塊也有輸入、輸出，塊間的聯系也用連線。不同之處在于它更靈活，塊的位置可任意擺放，特別在有信號反饋時，畫起來更方便。6）順序功能圖（SFC）順序功能圖以描述控制程序的順序為特征，能簡單、清楚地描述系統的所有現象，并能對系統中存有的異常現象進行分析和建模，可在此基礎上編程。實際使用需要與其他語言配合。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器681.臺達DVP系列PLC控制器概述臺達DVP系列PLC包含多種機型，內部設有豐富的軟件繼電器，包括輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器、定時器、計數器等軟件元件，以及數據寄存器和特殊內部寄存器，可方便地進行編程和控制指令。DVP系列PLC有E和S兩大系列主機：S系列為超薄型主機，適合于空間有限的應用場合。E系列主機有標準型ES、功能提升型EP和高功能高速型EH等機型。ES/EX采用固定端子臺形式。EP/EH比ES/EX更小巧化，功能更加強大，可以更快速、更實時地進行控制和擴充性更豐富的操作。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器69SV2型控制器是一款高性能薄型控制器，是DVP-S系列最高階主機，程序及數據寄存器容量加大，滿足復雜度高的應用，是一款靈活且具備簡單運動控制功能的薄型PLC。1）基本配置內置IO點數：16執行速度：4X程序容量：30ksteps數據寄存器容量：12KB本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器702）運動控制功能高速脈沖輸出︰最高支持4軸200kHz支持4組200kHz硬件計數器增加多種運動控制指令，以達到高速精準定位控制功能直線/圓弧插補運動控制功能外部輸入中斷提升為16個中斷輸入3）完整的程序保護功能程序自動備份功能，電池沒電程序也不會消失第二備份功能，可儲存二份程序與數據備份多達4重的PLC密碼保護，有效保護程序與數據本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器714）通信功能：可擴展網絡通信模塊，支持DeviceNet、CAN、Ethernet、Profibus、RS422/RS485、BACnet等多種通訊方式支持DVP-S系列模塊（左側及右側），新增Ethernet專用通訊指令(ETHEW)本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器72總結：1.SV2型控制器可通過IO擴展模塊進一步提供不同類型和豐富的IO口功能。其靈活配置可滿足不同需求，并最大程度地控制成本，是小型自動化系統的理想選擇。2.超薄型的插板設計可在不占用控制柜空間的情況下擴展通信端口、數字量通道和模擬量通道，從而實現更靈活的配置。3.該控制器還具有強大的通訊功能，可與其他CPU模塊、觸摸屏和計算機進行通信和組網。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器732.SV2型控制器型號與技術參數下表列出了SV2型控制器的輸入輸出點數和類型，這是選擇控制器時不可或缺的參考參數。在選擇控制器時，還需要注意模擬量的信號種類（電流或電壓、單極性或雙極性）、分辨率、采樣速率、通道隔離等是否符合要求。表2?1DVP-SV2系列PLC機種及輸入輸出類型本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器74對單機控制器的選型，硬件配置要經過以下步驟：1.確定系統對各種類型IO點的要求以及通信需求等。2.選擇主控制器模塊。3.確定功能性插件。4.確定擴展模塊。表2?2DVP-SV2系列PLC通用技術參數本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器75控制器的輸入和輸出技術參數可在右表中找到。表2?3輸入點電氣規格表2?4輸出點電氣規格本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器763.SV2控制器及其擴展配置1）DVP28SV控制器主機控制器的主機雖然可以外擴模塊，但這類控制器仍屬于一體式微控制器。模塊的背后還留有一些通訊的連接口和模塊擴展的鏈接口，具體可參見產品的數據手冊。圖2?9DVP-SV/SV2面板指示說明本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器772）供電電源注意事項DVP-SV/SV2機種為直流電源輸入，在使用時應注意：（1）電源需接于24VDC及0V兩端，電源范圍為20.4VDC～28.8VDC，當電源電壓低于20.4VDC時，PLC會停止運行，輸出全部Off，ERRORLED快速閃爍。（2）當停電時間低于10ms時，PLC不受影響繼續運轉，當停電時間過長或電源電壓下降將使PLC停止運轉，輸出全部Off，當電源恢復正常時，PLC亦自動回復運轉。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器783）IO口IO口的輸入類型：選擇數字量輸入控制器時，需要注意模塊的I/O口類型，即Sink型或Source型。Sink型指電流流入I/O口，而Source型則指電流從I/O口流出。一般來說，“Sink”也稱為“漏型”，而“Source”則稱為“源型”。圖2?10Sink型和Souce型的典型三極管電路連接本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器79為什么有這兩種Sink型和Source型三極管的區別呢？1.某些外設（例如接近開關）需要開關電源供電，而接近開關可能有不同的極性接法，如NPN或PNP型，因此需要考慮電流的方向。2.如果要驅動外部設備，如發光二極管，控制器的數字量輸出也需要考慮電流的方向。在工業現場，由于電氣隔離的需要，通常會通過繼電器來隔離所有的開關量信號，再將繼電器的觸點連接到控制器的數字量輸入上，這種情況下可以選擇任何一種類型的I/O口。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器80IO口的輸出類型：DVP-SV/SV2系列PLC的輸出模式共有兩種：繼電器及晶體管。1.繼電器輸出模式可連接直流和交流負載，一般可支持的負載電流比較大。2.晶體管輸出模式需接直流負載，其開關的速度更快，適用于高頻負載，且輸出電流也比繼電器模式小一些。圖2?11PLC輸出口形式及對應連接圖本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器81在實際連接外部電路至控制器IO口時，還需要注意公共端的連接。以晶體管型輸出的機型DVP28SV11T為例，其輸出端Y0、Y1用C0共同端，Y2、Y3用C1共同端，Y4、Y5共享C2共同端，Y6、Y7共享C3共同端，Y10、Y11、Y12、Y13共享C4共同端。所以，在使用多路IO口時，需要將所有用到的IO口對應的公共端進行正確的連接。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器824）控制器及其模塊擴展DVP-SV/SV2系列PLC可添加多個功能插件模塊，如I/O擴展、通訊、AD/DA、運動控制等。圖2?12PLC的模塊擴展實物連接圖本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器834.DVP-SV/SV2系列PLC內部裝置配置梯形圖是一種用符號組合表示PLC程序控制流程的圖形。它包含許多基本符號和動作，這些符號和動作通常是根據傳統自動控制配電盤中常見的機電裝置（如按鈕、開關、繼電器、定時器和計數器等）設計的。雖然PLC內部使用了傳統電氣控制電路中的繼電器、線圈和接點等術語來描述其內部裝置，但PLC內部并不包含這些物理設備。軟元件是PLC內部具有特定功能的電子器件，由電子電路、寄存器和存儲器單元等組成。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器84當軟元件扮演繼電器的角色時，它被稱為軟繼電器，軟繼電器是一種存儲單元與程序結合而成的元素，對應于PLC內部存儲器的一個基本單元（位）。如果該位為1，則表示線圈受電；如果該位為0，則表示線圈不受電。多個軟繼電器將占據多個位，8個位組成一個字節，2個字節組成一個字，2個字組成一個雙字。PLC內部的定時器和計數器不僅包括線圈，還包括計時值和計數值，因此需要以字節、字或雙字的形式進行處理。不同類型的內部裝置在PLC內部的數值存儲區占據不同數量的存儲單元，在使用這些裝置時，實際上是以位、字節或字的形式對相應的存儲內容進行讀取。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器85DVP-SV/SV2系列PLC內部裝置的配置包括：外部輸入繼電器（X）、外部輸出繼電器（Y）、輔助繼電器（M）、定時器（T）、計數器（C）和步進點（S）等。軟元件的數量、類別和規模決定了PLC的整體功能和數據處理能力。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器861）輸入繼電器輸入繼電器是PLC及外部輸入點（用來及外部輸入開關連接并接受外部輸入信號的端子）對應的內部存儲器儲存基本單元。特點：1.由外部送來的輸入信號驅動，使它為0或1。2.用程序設計的方法不能改變輸入繼電器的狀態，即不能對輸入繼電器對應的基本單元改寫。3.它的接點（A、B接點）可無限制地多次使用。輸入裝置符號以X表示，順序以8進制編號，例如X0～X7，X10～X17，在主機及擴展上均有輸入點編號的標示，DVPSV2型主機最多可支持X0～X377一共256個輸入點。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器872）輸出繼電器輸出繼電器是PLC及外部輸出點（用來及外部負載作連接）對應的內部存儲器儲存基本單元。特點：1.由輸入繼電器接點、內部其它裝置的接點以及它自身的接點驅動。2.使用一個常開接點接通外部負載，其它接點，也像輸入接點一樣可無限制地多次使用。3.無輸出對應的輸出繼電器，它是空著的，如果需要，它可以當作內部繼電器使用。輸出裝置符號以Y表示，順序以8進制編號，例如，在主機及擴展上均有輸出點編號的標示，DVPSV2型主機最多可支持Y0～Y377一共256個輸出點。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器883）輔助繼電器內部輔助繼電器及外部沒有直接聯系，它是PLC內部的一種輔助繼電器，其功能及電氣控制電路中的輔助（中間）繼電器一樣，每個輔助繼電器也對應著內存的基本單元。特點：1.由輸入繼電器接點、輸出繼電器接點以及其它內部裝置的接點驅動。2.它自己的接點也可以無限制地多次使用。3.內部輔助繼電器無對外輸出，要輸出時需通過輸出裝置的輸出點來實現。內部輔助繼電器裝置符號以M表示裝置表示，采用10進制編號。如M0，M1等。DVPSV2型主機提供4096個內部輔助繼電器，需要注意的是，從M1000到M1999這部分的輔助繼電器用作系統運行狀態及模塊運行狀態設置等系統功能，用戶只能根據其功能進行有限的操作，不能用作普通通用的輔助繼電器。此外，僅有部分輔助繼電器是具有掉電保持功能。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器894）步進點DVPPLC提供一種屬于步進動作的控制程序輸入方式，利用指令STL控制步進點S的轉移，便可很容易寫出控制程序。如果程序中完全沒有使用到步進程序時，步進點S亦可被當成內部輔助繼電器M來使用，也可當成警報點使用。步進裝置符號以S表示，采用10進制編號，例如S0，S1，…，S1023。5）定時器定時器是用來完成定時的控制模塊。定時器含有線圈、接點及定時值寄存器，當線圈受電，等到達預定時間，它的接點便動作。定時器的定時值由設定值給定。每種定時器都有規定的時鐘周期(定時單位:1ms/10ms/100ms)。一旦線圈斷電，則接點不動作，原定時值歸零。定時器裝置以符號T表示，采用10進制編號。例如T0，T1，…，T255，不同的編號范圍，對應不同的時鐘周期和定時器類型。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器906）計數器計數器是用來實現內、外部信號的計數操作的模塊。使用計數器要事先給定計數的設定值（即要計數的脈沖數)。計數器含有線圈、接點及計數儲存器，當線圈由Off→On，即視為該計數器有一脈沖輸入，其計數值加1，當計數值達到設定值時，對應的接點動作。計數器裝置以符號C表示，也采用10進制編號，例如C0，C1，…，C255。計數器的類型有16位及32位及高速用計數器可供使用者選用。7）數據寄存器PLC在進行各類順序控制及定時值及計數值有關控制時，常常要作數據處理和數值運算，而數據寄存器就是專門用于儲存數據或各類參數。每個數據寄存器內有16位二進制數值，即存有一個字，處理雙字用相鄰編號的兩個數據寄存器。數據寄存器以D表示，采用10進制編號，如D0，D1，…，D11999。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器917.SV2控制器的編程梯形圖編程語言是從繼電器—接觸器控制基礎上發展起來的一種編程語言，清晰直觀、可讀性強，與傳統的繼電邏輯的表達非常相似。IEC61131-3標準定義了梯形圖中用到的元素，包括電源軌線、連接元素、觸點、線圈、功能和功能塊等。1）電源軌線電源軌線的圖形元素也稱為母線。它的圖形表示是位于梯形圖左側和右側的兩條垂直線。在梯形圖中，PLC每次掃描從左電源軌線開始向右執行，經過連接元素和其他連接在該梯級的圖形元素最終到達右電源軌線。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器922）連接元素和狀態指梯形圖中連接各種觸點、線圈、功能和功能塊及電源軌線的線路，包括水平線路和垂直線路。連接元素的狀態是布爾量。連接元素將最靠近該元素左側圖形符號的狀態傳遞到該元素的右側圖形元素。連接元素在進行狀態的傳遞中遵循以下規則:（1）水平連接元素從它的緊靠左側的圖形元素開始將該圖形元素的狀態傳遞到緊靠它右側的圖形元素。連接到左電源軌線的連接元素，其狀態在任何時刻都為1，它表示左電源軌線是能流的起點。右電源軌線類似于電氣圖中的零電位。（2）垂直連接元素總是與一個或多個水平連接元素連接。它由一個或多個水平連接元素在每一側與垂直線相交組成。垂直連接元素的狀態根據與其連接的各左側水平連接元素狀態或運算表示。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器933）觸點是梯形圖的圖形元素。梯形圖的觸點沿用電氣邏輯圖的觸點術語，用于表示布爾量的狀態變化。觸點是向其右側水平連接元素傳遞一個狀態的圖形元素。按靜態特性分，觸點可分為常開觸點和常閉觸點。常開觸點在正常工況下觸點斷開，狀態為0；常閉觸點在正常工況下觸點閉合，其狀態為1。此外，在處理布爾量的狀態變化時，要用到觸點的上升沿和下降沿，這也稱為觸點的動態特性。4）線圈是梯形圖的圖形元素。梯形圖的線圈也沿用電氣邏輯圖的線圈術語，用于表示布爾量狀態的變化。線圈是將其左側水平連接元素狀態直接傳遞到其右側水平連接元素的梯形圖元素。在傳遞過程中，將左側連接的有關變量和直接地址的狀態存儲到合適的布爾量中。線圈按照其特性可分為瞬時線圈（不帶記憶功能)、鎖存線圈（置位和復位)和跳變線圈(上升沿跳變觸發或下降沿跳變觸發）等。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器945）功能和功能塊梯形圖編程語言支持功能和功能塊的調用。一個簡單的PLC梯形圖如圖所示，該梯形圖中包含了上述所介紹的多種元素。圖2?13PLC梯形圖代碼示例本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器95梯形圖執行時，從最上層區段開始執行，從左到右確定各圖形元素的狀態，并確定其右側連接元素的狀態，逐個向右執行，操作執行的結果由執行控制元素輸出，直到右電源軌線。然后，進行下一個區段的執行過程。當梯形圖中有分支時，同樣依據從上到下、從左到右的執行順序分析各圖形元素的狀態，對垂直連接元素根據上述有關規則確定其右側連接元素的狀態，從而逐個從左到右、從上到下執行求值過程。本課件是可編輯的正常PPT課件臺達DVP系列控制器96在使用梯形圖進行編程的過程中需要注意以下幾點：（1）應對所使用的編程元件進行編號（2）每個梯形圖自上而下，從左到右（3）同一個繼電器的線圈和它的觸點要用同一編號（4）輸入繼電器僅受外部輸入信號控制，不能內部驅動（5）輸出繼電器供PLC輸出控制用（6）PLC的內部輔助繼電器、定時器、計數器等的線圈不能用于輸出本課件是可編輯的正常PPT課件控制器案例分析-問題分析97本題以三相異步電動機的降壓啟動為例，設計一個PLC控制的異步電機降壓啟動控制裝置。三相異步電動機在剛啟動時，流過電機繞組的電流很大，可達到額定電流的4-7倍。對于容量大的電動機，若采用普通的全壓啟動方式，會出現啟動時電流過大而造成供電電源電壓驟降，這樣可能會影響采用同一電源的其他設備的正常工作。本課件是可編輯的正常PPT課件控制器案例分析-問題分析98一種常用的解決方法是對先三相異步電動機進行降壓啟動，待電動機運轉以后再提供全壓。對于正常運行時定子繞組接成三角形的三相異步電動機，可采用Y-△減壓啟動。啟動時先將定子繞組接成星形，使得每相繞組電壓為正常運行時相電壓的1/√3，啟動完畢再恢復成三角形聯結，電動機便進入全壓下正常運行。其優點是啟動設備成本低、方法簡單易操作。星—三角降壓啟動的功率主電路接線圖如圖所示，圖中的M為被控的電機，KM0為電機啟動供電的接觸器。KM1和KM2為控制電機接線方式的控制器，當KM1閉合，KM2斷開時，電機采用三角形連接；當KM2閉合，KM3斷開時，電機采用星形連接。本題需要通過PLC的控制，實現電機在啟動時，電機啟動接觸器和星形降壓方式啟動接觸器先啟動(電機低速運行)，經過一段延時之后切換至三角形連接（電機高速運行）的控制目標。圖2?14

降壓啟動主電路與PLC外部連接示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件控制器案例分析-系統主要設備及連接線路介紹99主控模塊：臺達DVP28SV型號PLC被控對象：三相異步電動機START/STOP按鈕：按壓式按鈕開關KM0～KM2：三相交流接觸器其中START和STOP兩個按鈕連接到PLC的輸入口X0和X1，連接方式均采用source型連接方式。輸出的Y0～Y2分別與KM0～KM2的接觸器控制端相連。例如，圖中的KM0控制端受電時，圖中受KM0控制的三相接觸器開關閉合。由于采用的是交流控制的接觸器，故輸出端連接了交流電源。圖2?15

降壓啟動主電路與PLC外部連接示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件控制器案例分析-程序設計分析100星—三角降壓啟動過程：按下START按鈕后，電機啟動接觸器和星形降壓方式啟動接觸器先啟動。10秒延時后，星形降壓方式啟動接觸器斷開，再經過1秒延時后將三角形正常運行接觸器接通，電動機主電路接成三角形接法正常運行。采用兩級延時的目的是確保星形降壓方式啟動接觸器完全斷開后才去接通三角形正常運行接觸器。表2?5

PLC程序軟元件分配說明表本課件是可編輯的正常PPT課件控制器案例分析-程序設計分析101程序說明：按下啟動按鈕X0，程序中的X0=On，Y0=On，前后形成自鎖，保持為導通狀態。電機啟動接觸器KMO接通，同時T0計時器開始計時，因Y0=On，T0=Off，Y2=Off，所以Y1=On，星形降壓方式啟動接觸器KM1導通。T0計時器到達10秒預設值后，TO=On，Y1=Off，T1計時器開始計時，到達1s預設值后，T1=On，所以Y2=On，三角形正常運行接觸器KM2導通。當按下停止按鈕時，X1=On，無論電動機處于啟動狀態還是運行狀態，Y0、Y1、Y2都變為Off，電機停止運行。圖2?16降壓啟動梯形圖本課件是可編輯的正常PPT課件變頻器簡介102定義：變頻器是能夠將直流電或交流電轉換為電壓、頻率可調的交流電(變壓變頻控制VVVF)的靜止變流設備，功能：為交流電機等交流用電設備提供可控的電源，從而對電機進行控制。變頻器的控制方法：V/F控制：最簡單的控制方法，通過控制輸出電壓和頻率來控制電機轉速，適用于以節能為目的和對速度精度要求較低的場合。矢量控制和直接轉矩控制：更高級的控制方法，可以實現對電機的精確控制。模糊控制：基于模糊邏輯原理，適用于控制對象模型難以建立或掌握的場合。PID控制：基于比例、積分、微分控制原理，適用于控制對象具有穩定動態特性的場合。本課件是可編輯的正常PPT課件變頻器簡介1031.變頻器的使用目的使用變頻器的主要目的是實現電機調速。電機調速可以帶來以下幾個好處：1）節能利用變頻器實現調速節能運行，是變頻器應用的最典型的優點之一，尤其在風機和泵類機械上表現最顯著。很多用戶的實際結果表明，節電率一般在10%～30%，有的高達60%。此外，變頻器還可以方便實現生產中對調速的要求，解決一些技術難點。2）提高生產效率變頻器傳動的重要目的之一是保證加工工藝中的最佳轉速，并適應負載不同工況的最佳轉速。通過變頻器傳動，可以使各類搬運機械、金屬加工機械等的運行速度提高，進而提高產品的產量和生產率。本課件是可編輯的正常PPT課件變頻器簡介1043）提高產品質量在生產中引入變頻器傳動可以使機械性能提高，而裝置、機械性能的提高又可使生產過程中的產品質量提高。通用變頻器在機械加工中的應用，可以提高產品質量和加工效率，例如印制電路板的基板鉆孔機和木工機械中的高速刻紋機等。4）設備的合理化變頻器的使用可以實現設備的自動化、多臺電動機的統一控制、機械裝置的簡單化和標準化，從而提高設備的運行可靠性。因此，使用變頻器可以提高生產效率、降低能源消耗、提高產品質量、延長設備壽命、提高生產靈活性等，是現代工業生產中必不可少的電機調速手段。本課件是可編輯的正常PPT課件變頻器簡介1052.變頻器的應用領域1.在風機、水泵壓縮機等流體機械上應用變頻器可以節約大量的電能。2.在建筑、紡織、化纖、塑料等領域，利用變頻器的自動控制性能可以提高控制質量及產品數量。3.在機械行業中，應用變頻器是改造傳統產業、實現機電一體化的重要手段。4.在工廠自動化技術中，交流伺服系統取代了直流同服系統。本課件是可編輯的正常PPT課件三相異步電機概述106三相交流異步電動機主要有定子與轉子兩部分構成。1.基本結構1）定子鐵心：由硅鋼片疊成，鐵心槽中安置三相繞組。所謂三相繞組，就是三組在空間位置上互差120°電角度的繞組。2）轉子鐵心：也由硅鋼片疊成，鐵心槽中安置短路繞組，用得最多的是籠型轉子。轉子繞組由銅條或鋁條構成，兩端由銅環或鋁環將所有導體短路。轉子繞組不必和外電路相連，故結構十分簡單堅固。圖2?17異步電動機的構造本課件是可編輯的正常PPT課件三相異步電機概述1072.變頻調速原理異步電機的變頻調速是通過改變供電頻率來控制電機