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1、分布式控制系统分布式控制系统宋宋 宇宇第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n工业生产中大量应用顺序控制，均已可编程控制器PLC作为核心。n n顺序控制：按照一定的逻辑关系，对各生产阶段进行信息处理与控制。传送带生产线控制传送带生产线控制灌装及包装机械灌装及包装机械木材加工木材加工电梯控制电梯控制空调控制空调控制纺织机械纺织机械印刷机械印刷机械第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n3.12 PLC简介简介n nPLC:可编程序控制器可编程序控制器Programmable Logic Controllern n可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史 60年代年代 继电接触控制系统继电接触
2、控制系统 优点：简单优点：简单 易懂易懂 价格便宜价格便宜n n缺点：硬设备多缺点：硬设备多缺点：硬设备多缺点：硬设备多 接线复杂接线复杂接线复杂接线复杂 改变设计困难改变设计困难改变设计困难改变设计困难。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n3.12 PLC3.12 PLC简介简介简介简介 定义：定义：n n国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）于）于 19821982年年1111月和月和 19851985年年1 1月月对可编程序控制器作了如下的定义：对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境器是一种数字运算操作的电子
3、系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其下应用而设计。它采用可编程序的存储器，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命令，并通过数字式模拟式的输入和术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，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设备，都应按易于与工业控制系统联成制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n3.1
4、2 PLC3.12 PLC简介简介简介简介 PLCPLC的历史的历史的历史的历史19681968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GMGM），为了适应汽车型号不断更新的需要，提），为了适应汽车型号不断更新的需要，提），为了适应汽车型号不断更新的需要，提），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置新型的工业控
5、制装置新型的工业控制装置新型的工业控制装置以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的PLCPLC。7070年代中期，年代中期，年代中期，年代中期，PLCPLC进入了实用化阶段。进入了实用化阶段。进入了实用化阶段。进入了实用化阶段。7070年代末和年代末和年代末和年代末和 8080年代初，年代初，年代初，年代初，PLCPLC进入了成熟阶段进入了成熟阶段进入了成熟阶段进入了成熟阶段。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n3.12 PLC3.12 PLC简介简介简介简介美
6、国美国PLCPLC发展得最快：发展得最快：19841984年有年有4848家，生产家，生产150150多种多种PLCPLC；19871987年有年有6363家，生产家，生产243243种种PLCPLC；19961996年有年有7070余家，生产近余家，生产近300300种种PLCPLC。著名厂家有著名厂家有A AB B（AllenAllenBradleyBradley）艾伦一布拉德利公）艾伦一布拉德利公司，司，MODICONMODICON莫迪康公司，莫迪康公司，GEGEFANUCFANUC公司，公司，TITI（Texas InstrumentTexas Instrument）德州仪器公司，）德
7、州仪器公司，WESTHOUSE WESTHOUSE ElectricElectric西屋电气公司，西屋电气公司，IPMIPM（International Parallel International Parallel MachinesMachines）国际并行机器公司等。）国际并行机器公司等。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n3.12 PLC简介简介 欧洲PLC的厂家有60余家:西门子（Siemens）于1973年研制出第一台PLC。金钟默勒 AEG，法国的施耐德瑞士的Selectron公司等。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n3.12 PLC3.12 PLC简介简介简介简介1
8、9711971年，日本从美国引进年，日本从美国引进PLCPLC技术，由日立公司研技术，由日立公司研制成功日本第一台制成功日本第一台PLCPLC。日本生产日本生产PLCPLC的厂家有的厂家有4040余家：余家：三菱电机三菱电机(MITSUBISHI)(MITSUBISHI)欧姆龙欧姆龙(OMRON)(OMRON)富士电机（富士电机（Fuji ElectricFuji Electric）东芝（东芝（TOSHIBATOSHIBA）,光洋（光洋（KOYO),KOYO),松下电工（松下电工（MEWMEW）和泉（和泉（IDECIDEC）,夏普夏普(SHARP(SHARP）安川等公司。安川等公司。第三章第三
9、章 DCS控制算法控制算法n n3.12 PLC3.12 PLC简介简介简介简介 我国在我国在 7070年代末和年代末和 8080年代初开始引进年代初开始引进PLCPLC。我国早期。我国早期独立研制独立研制PLCPLC的单位有：的单位有：北京机械工业自动化研究所，北京机械工业自动化研究所，上海工业自动化仪表研究所，上海工业自动化仪表研究所，大连组合机床研究所，大连组合机床研究所，成都机床电器研究所，成都机床电器研究所，中科院北京计算机所及自动化所，中科院北京计算机所及自动化所，长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司，长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司，上海自力电子设备厂上海自力电子
10、设备厂等单位。等单位。以上诸单位都没有形成规模化生产。以上诸单位都没有形成规模化生产。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n3.12 PLC简介简介辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产PLC；无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC;中美合资的厦门 AB公司生产的PLC；上海香岛机电公司引进技术生产的PLC;上海OMRON公司;西安Siemens公司等。第三章第三章 DCS控制算法控制算法 PLC的发展趋势1 1）向高速度、大存储容量方向发展）向高速度、大存储容量方向发展 （CPUCPU处理速度处理速度nSnS级；内存级；内存2M2M字节）字节）2 2）向多品种方向发展和提高可靠性）向多品种方向发
11、展和提高可靠性 （超大型和超小型）（超大型和超小型）3 3）产品更加规范化、标准化）产品更加规范化、标准化（硬件、软件兼容的（硬件、软件兼容的PLCPLC）4 4）分散型、智能型、与现场总线兼容的）分散型、智能型、与现场总线兼容的I I0 05 5）加强联网和通信的能力）加强联网和通信的能力6 6）控制的开放和模块化的体系结构）控制的开放和模块化的体系结构第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n4.4.PLCPLC著名品牌著名品牌 中国中国PLCPLC市场排行榜上的世界十大厂家：市场排行榜上的世界十大厂家：美国美国 A AB B公司公司 （AllenAllenBradleyBradley）德
12、国西门子公司（德国西门子公司（SiemensSiemens）美国美国GEGEFanucFanuc公司公司美国的莫迪康（美国的莫迪康（ModiconModicon）和法国的）和法国的TETE电器公司电器公司日本欧姆公司（日本欧姆公司（OMRONOMRON）日本三菱电机株式会社（日本三菱电机株式会社（MITSUBISHIMITSUBISHI）日本富士电机株式会社（日本富士电机株式会社（Fuji ElectricFuji Electric）日本东芝公司（日本东芝公司（TOSHIBATOSHIBA）日本的光洋电子（日本的光洋电子（KOYOKOYO）日本松下电工株式会社（日本松下电工株式会社（MEWME
13、W）第三章第三章 DCS控制算法控制算法 PLC著名品牌 根据美国根据美国 Automation Research CoAutomation Research Co（ARCARC）的商）的商情调查，在情调查，在19941994年年PLCPLC市场上，最大的市场上，最大的5 5家家PLCPLC制制造商是（造商是（80%80%）:SIEMENSSIEMENS，AllenAllenBradlyBradly，（，（Rockwell)Rockwell)AEG SchneiderAEG Schneider，三菱电机三菱电机,OMRON OMRON第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLCPLC的分类
14、的分类 （1 1）按）按 I IOO点数分类点数分类n nI IOO点数小于点数小于 3232为微型为微型PLCPLC；n nI IOO点数在点数在3232128128为微小型为微小型PLCPLC；n nI IOO点数在点数在128128256256为为小型小型PLCPLC；n nI IOO点九在点九在25625610241024为为中型中型PLCPLC；n nI IOO点数大于点数大于10241024为为大型大型PLCPLC；n nI IOO点数在点数在40004000以上为超大型以上为超大型PLCPLC。以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I I0 0点数，且划分界限不是固定不点数，且
15、划分界限不是固定不变的。变的。第三章第三章 DCS控制算法控制算法按结构形式分类按结构形式分类n n整体式整体式整体式整体式PLCPLC：又称单元式或箱体式。整体式又称单元式或箱体式。整体式PLCPLC是将电源、是将电源、CPUCPU、I I0 0部件都集中装在一个机箱部件都集中装在一个机箱内。一般小型内。一般小型PLCPLC采用这种结构。采用这种结构。n n模块式模块式模块式模块式PLCPLC：将：将PLCPLC各部分分成若干个单独的模块，各部分分成若干个单独的模块，如如 CPUCPU模块、模块、I I0 0模块、电源模块和各种功能模模块、电源模块和各种功能模块。模块式块。模块式PLCPLC
16、由框架和各种模块组成。模块插由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型在插座上。一般大、中型PLCPLC采用模块式结构，采用模块式结构，有的小型有的小型PLCPLC也采用这种结构。也采用这种结构。n n有的有的PLCPLC将整体式和模块式结合起来，称为将整体式和模块式结合起来，称为叠装叠装叠装叠装式式式式PLCPLC。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLCPLC的优点的优点 可靠性高可靠性高(平均无故障时间平均无故障时间3-53-5万小时）万小时）编程简单编程简单通用性强通用性强体积小、结构紧凑、安装、维护方便体积小、结构紧凑、安装、维护方便第三章第三章 DCS控制算法控制算
17、法n nPLCPLC的缺点的缺点n n主要是主要是PLCPLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/OI/O模模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。n n编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的结构均不一致，因此各公司的 PLCPLC互不兼容。互不兼容。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLCPLC的应用领域的应用领域n nPLCPLC在工业自动化中起着举足轻重的作
18、用，在国在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。经交通等行业。经验表明，验表明，80 80 以上的工业控制可以使用以上的工业控制可以使用PLCPLC来完来完成。成。n n在日本，凡在日本，凡8 8个以上中间继电器组成的控制系统都个以上中间继电器组成的控制系统都已采用已采用PLCPLC来取代。来取代。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLC系统组成组成：组成：组成：组成：CPUCPU模块、输入模块、输出模块、编模块、输入模块、输出模块、编
19、模块、输入模块、输出模块、编模块、输入模块、输出模块、编 程装置。程装置。程装置。程装置。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n CPU CPU模块模块模块模块1 1）CPUCPU芯片芯片芯片芯片 作作作作用用用用：在在在在可可可可编编编编程程程程序序序序控控控控制制制制器器器器控控控控制制制制系系系系统统统统中中中中，CPUCPU模模模模块块块块相相相相当当当当于于于于人人人人的的的的大大大大脑脑脑脑，它它它它不不不不断断断断地地地地采采采采集集集集输输输输入入入入信信信信号号号号，执执执执行行行行用户程序，刷新系统的输出。用户程序，刷新系统的输出。用户程序，刷新系统的输出。用户程序，刷
20、新系统的输出。2 2）存储器：）存储器：）存储器：）存储器：作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。系系系系统统统统程程程程序序序序：决决决决定定定定PLCPLC的的的的基基基基本本本本智智智智能能能能，由由由由厂厂厂厂家家家家设设设设计计计计，并存入并存入并存入并存入ROMROM、EEPROMEEPROM。用户不能修改。用户不能修改。用户不能修改。用户不能修改。用用用用户户户户程程程程序序序序：根根根根据据据据要要要要求求求求，用用用用PLCPLC的的的的编编编编程程程程语语语语言言言言，
21、编编编编制制制制的程序，用户用编程器写入的程序，用户用编程器写入的程序，用户用编程器写入的程序，用户用编程器写入RAMRAM或或或或EEPROMEEPROM。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nI I0 0模块模块模块模块 作作作作用用用用：是是是是系系系系统统统统的的的的眼眼眼眼、耳耳耳耳、手手手手、脚脚脚脚，是是是是联联联联系系系系外外外外部部部部现现现现场和场和场和场和CPUCPU模块的桥梁。模块的桥梁。模块的桥梁。模块的桥梁。1 1）输入模块）输入模块）输入模块）输入模块作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。作用：接收和采集输入信号。输入电
22、路：设有输入电路：设有输入电路：设有输入电路：设有RCRC滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。滤波电路和光电耦合器。2 2）输出模块）输出模块）输出模块）输出模块作用：控制输出设备，执行装置。作用：控制输出设备，执行装置。作用：控制输出设备，执行装置。作用：控制输出设备，执行装置。输出电路：晶体管和场效应管输出电路：晶体管和场效应管输出电路：晶体管和场效应管输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸管，小型双向晶闸管，小型双向晶闸管，小型双向晶闸管，小型继电器。继电器。继电器。继电器。第三章第三章 DCS控制算法控制算法其他模块：其他模块：n n运动控制模块运动控制模块
23、n n伺服单元伺服单元n n步进单元步进单元n n闭环控制模块闭环控制模块n n高速计数单元高速计数单元通讯单元通讯单元点对点通信模块（点对点通信模块（RS-232CRS-232C）现场总线通信模块现场总线通信模块PROFIBUS(FMS/PA/DP)PROFIBUS(FMS/PA/DP)、DeviceNetDeviceNet、DeviceCONTROLDeviceCONTROLn n电源电源可编程序控制器使用可编程序控制器使用可编程序控制器使用可编程序控制器使用220V220V220V220V交流电源或交流电源或交流电源或交流电源或24V24V24V24V直流电源。内部直流电源。内部直流电源
24、。内部直流电源。内部的开关电源为各模块提供的开关电源为各模块提供的开关电源为各模块提供的开关电源为各模块提供DC 5VDC 5VDC 5VDC 5V、12V12V12V12V、24V24V24V24V等直流电源等直流电源等直流电源等直流电源。第三章第三章 DCS控制算法控制算法第三章第三章 DCS控制算法控制算法PLC交流输入交流输入第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLC直流输入直流输入第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLC继电器输出继电器输出第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLC晶体管输出晶体管输出第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n编程装置编程装置编程装
25、置编程装置作作作作用用用用：编编编编程程程程装装装装置置置置用用用用来来来来生生生生成成成成用用用用户户户户程程程程序序序序，并并并并对对对对它它它它进进进进行行行行编编编编辑、检查和修改。辑、检查和修改。辑、检查和修改。辑、检查和修改。1 1）手手手手持持持持式式式式编编编编程程程程器器器器：不不不不能能能能直直直直接接接接输输输输人人人人和和和和编编编编辑辑辑辑梯梯梯梯形形形形图图图图，只只只只能能能能输输输输入入入入和和和和编编编编辑辑辑辑指指指指令令令令表表表表程程程程序序序序，因因因因此此此此又又又又叫叫叫叫做做做做指指指指令令令令编编编编程程程程器。器。器。器。2 2）编编编编程程
26、程程软软软软件件件件编编编编程程程程：在在在在屏屏屏屏幕幕幕幕上上上上直直直直接接接接生生生生成成成成和和和和编编编编辑辑辑辑梯梯梯梯形形形形图图图图、指指指指令令令令表表表表、功功功功能能能能块块块块图图图图和和和和顺顺顺顺序序序序功功功功能能能能图图图图程程程程序序序序，并并并并可可可可以以以以实实实实现不同编程语言的相互转换。现不同编程语言的相互转换。现不同编程语言的相互转换。现不同编程语言的相互转换。第三章第三章 DCS控制算法控制算法（1 1）简易型编程器）简易型编程器n n 背卧式背卧式n n 手持式手持式 它们的编程语言有图形语言和代码两种，工作它们的编程语言有图形语言和代码两种
27、，工作状态有编程、监控、运行三种。状态有编程、监控、运行三种。（2 2）台式编程器）台式编程器n n专用智能编程器专用智能编程器 显示器采用显示器采用 CRTCRT、液晶显示器和等离子显示器、液晶显示器和等离子显示器 功能（工作方式）包括：功能（工作方式）包括：离线、在线编程离线、在线编程 在线、组态软件监控在线、组态软件监控n nIPCIPC机（机（PCPC机）机）+系统软件编程器系统软件编程器 有编程和监控功能有编程和监控功能第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLCPLC的工作方式的工作方式的工作方式的工作方式n n工作状态：工作状态：工作状态：工作状态：STOPSTOP：创创创创
28、建建建建和和和和编编编编辑辑辑辑用用用用户户户户程程程程序序序序，设设设设置置置置PLCPLC的的的的硬硬硬硬件件件件功功功功能能能能，并并并并可可可可下下下下栽栽栽栽到到到到PLCPLC。RUN:RUN:执行用户程序实执行用户程序实执行用户程序实执行用户程序实现控制功能。现控制功能。现控制功能。现控制功能。n n 扫描工作方式。扫描工作方式。扫描工作方式。扫描工作方式。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n常用控制电器常用控制电器n n控制电器控制电器n n继电器继电器n n接触器接触器n n主令电器主令电器n n配电电器配电电器n n电气原理图的绘制电气原理图的绘制第三章第三章 DCS
29、控制算法控制算法一、一、继电器继电器第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n1、电压或电流控制继电器、电压或电流控制继电器n n线圈的控制信号为电压。线圈的控制信号为电压。n n线圈的控制信号为电流。线圈的控制信号为电流。n n2、时间继电器、时间继电器n n线圈接通后触点延迟导通。（延时导通）线圈接通后触点延迟导通。（延时导通）n n线圈断电后触点延迟释放。线圈断电后触点延迟释放。（延时释放）（延时释放）第三章第三章 DCS控制算法控制算法第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n2接触器接触器（1 1）结构）结构）结构）结构 触头触头触头触头 电磁系统电磁系统电磁系统电磁系统 灭弧装置灭
30、弧装置灭弧装置灭弧装置 支架、外壳和接线柱支架、外壳和接线柱支架、外壳和接线柱支架、外壳和接线柱第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n（2 2）工作原理：当励磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，）工作原理：当励磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，）工作原理：当励磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，）工作原理：当励磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁芯产生电磁吸力吸引街铁，接头带动触头动作（常使静铁芯产生电磁吸力吸引街铁，接头带动触头动作（常使静铁芯产生电磁吸力吸引街铁，接头带动触头动作（常使静铁芯产生电磁吸力吸引街铁，接头带动触头动作（常闭触头断开，常开触头闭合、两者是联动的）。当励磁线闭触头断开，
31、常开触头闭合、两者是联动的）。当励磁线闭触头断开，常开触头闭合、两者是联动的）。当励磁线闭触头断开，常开触头闭合、两者是联动的）。当励磁线圈断电时，电磁吸力消失，街铁在释放弹簧的作用下释放，圈断电时，电磁吸力消失，街铁在释放弹簧的作用下释放，圈断电时，电磁吸力消失，街铁在释放弹簧的作用下释放，圈断电时，电磁吸力消失，街铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原到初始状态（常开触头断开，常闭触头闭合）使触头复原到初始状态（常开触头断开，常闭触头闭合）使触头复原到初始状态（常开触头断开，常闭触头闭合）使触头复原到初始状态（常开触头断开，常闭触头闭合）第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n（3 3）种
32、类）种类）种类）种类n n交流接触器：交流接触器：交流接触器：交流接触器：线圈主触头接通和切换的主电路均为交流电。线圈主触头接通和切换的主电路均为交流电。线圈主触头接通和切换的主电路均为交流电。线圈主触头接通和切换的主电路均为交流电。n n直流接触器：直流接触器：直流接触器：直流接触器：线圈主触头接通和切换的主电路均为直流电。线圈主触头接通和切换的主电路均为直流电。线圈主触头接通和切换的主电路均为直流电。线圈主触头接通和切换的主电路均为直流电。n n真空接触器：真空接触器：真空接触器：真空接触器：触头在真空泡中。触头在真空泡中。触头在真空泡中。触头在真空泡中。n n（4 4）技术参数）技术参数
33、）技术参数）技术参数第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n3、继电器与接触器的区别在于：、继电器与接触器的区别在于：n n接触器的主要任务是控制主电路的通断；接触器的主要任务是控制主电路的通断；n n而继电器则要实现对各种信号的检测，通而继电器则要实现对各种信号的检测，通过比较确定其动作值。继电器触点通常接过比较确定其动作值。继电器触点通常接在小容量的控制电路中。在小容量的控制电路中。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n主令电器主令电器主令电器主令电器n n主令电器用来闭合或断开控制电路，以发布命令主令电器用来闭合或断开控制电路，以发布命令主令电器用来闭合或断开控制电路，以发布命令主
34、令电器用来闭合或断开控制电路，以发布命令或用作程序控制，主要有按钮、位置开关、主令或用作程序控制，主要有按钮、位置开关、主令或用作程序控制，主要有按钮、位置开关、主令或用作程序控制，主要有按钮、位置开关、主令控制器等。控制器等。控制器等。控制器等。按钮按钮按钮按钮n n按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。通常按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外通常按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外通常按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外通常按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触
35、头和外壳等组成。壳等组成。壳等组成。壳等组成。n n按用途的和结构的不同可以分为启动按钮（常开）按用途的和结构的不同可以分为启动按钮（常开）按用途的和结构的不同可以分为启动按钮（常开）按用途的和结构的不同可以分为启动按钮（常开）、停止按钮（常闭）和复合按钮等。、停止按钮（常闭）和复合按钮等。、停止按钮（常闭）和复合按钮等。、停止按钮（常闭）和复合按钮等。第三章第三章 DCS控制算法控制算法第三章第三章 DCS控制算法控制算法 位置开关（行程开关）位置开关（行程开关）n n位置开关是利用运动部件的行程位置实现控制的电器元件，位置开关是利用运动部件的行程位置实现控制的电器元件，位置开关是利用运动部
36、件的行程位置实现控制的电器元件，位置开关是利用运动部件的行程位置实现控制的电器元件，也称为行程开关。常应用于自动返回的生产机械中。其原也称为行程开关。常应用于自动返回的生产机械中。其原也称为行程开关。常应用于自动返回的生产机械中。其原也称为行程开关。常应用于自动返回的生产机械中。其原理与按钮相似，它们的区别在于位置开关不是靠手动而是理与按钮相似，它们的区别在于位置开关不是靠手动而是理与按钮相似，它们的区别在于位置开关不是靠手动而是理与按钮相似，它们的区别在于位置开关不是靠手动而是利用运动部件的碰压使触头工作。利用运动部件的碰压使触头工作。利用运动部件的碰压使触头工作。利用运动部件的碰压使触头工
37、作。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n绘制电气原理图应遵循以下原则：绘制电气原理图应遵循以下原则：绘制电气原理图应遵循以下原则：绘制电气原理图应遵循以下原则：1 1电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到执行器的电路，路和控制电路。主电路包括从电源到执行器的电路，路和控制电路。主电路包括从电源到执行器的电路，路和控制电路。主电路包括从电源到执行器的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。是强电流通过的部分，用
38、粗线条画在原理图的左边。是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流的电路，一般有按钮、电气元控制电路是通过弱电流的电路，一般有按钮、电气元控制电路是通过弱电流的电路，一般有按钮、电气元控制电路是通过弱电流的电路，一般有按钮、电气元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成，件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成，件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成，件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成，用细线条画在原理图的右边。用细线条画在原理图的右边。用细线条画在原理图的右边。用细线条画在原理图的右边。2
39、2电气原理图中，所有电气元件的图形、文字符号必电气原理图中，所有电气元件的图形、文字符号必电气原理图中，所有电气元件的图形、文字符号必电气原理图中，所有电气元件的图形、文字符号必须采用国家规定的统一标准。须采用国家规定的统一标准。须采用国家规定的统一标准。须采用国家规定的统一标准。第三章第三章 DCS控制算法控制算法3 3采用电气元件展开图的画法。同一电气元件的各部采用电气元件展开图的画法。同一电气元件的各部采用电气元件展开图的画法。同一电气元件的各部采用电气元件展开图的画法。同一电气元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有件可以不
40、画在一起，但需用同一文字符号标出。若有件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电气元件，可以在文字符号后加上数多个同一种类的电气元件，可以在文字符号后加上数多个同一种类的电气元件，可以在文字符号后加上数多个同一种类的电气元件，可以在文字符号后加上数字信号的下标，如字信号的下标，如字信号的下标，如字信号的下标，如KM1KM1、KM2KM2等。等。等。等。4 4所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态（初始状态）画出。原始状态（初始状态
41、）画出。原始状态（初始状态）画出。原始状态（初始状态）画出。5 5两线交叉联接时的电器联接点需用黑点标出。两线交叉联接时的电器联接点需用黑点标出。两线交叉联接时的电器联接点需用黑点标出。两线交叉联接时的电器联接点需用黑点标出。第三章第三章 DCS控制算法控制算法笼形电机正反转控制线路图的电器原理图笼形电机正反转控制线路图的电器原理图 第三章第三章 DCS控制算法控制算法 笼形电机正反转控制笼形电机正反转控制PLC线路图线路图第三章第三章 DCS控制算法控制算法 笼形电机正反转控制笼形电机正反转控制PLC程序程序第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLC工作方式n nPLCPLC采用循环扫
42、描的工作方式，这个过程可分为采用循环扫描的工作方式，这个过程可分为采用循环扫描的工作方式，这个过程可分为采用循环扫描的工作方式，这个过程可分为内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段，整个过程扫描一次所需要的时出处理几个阶段，整个过程扫描一次所需要的时出处理几个阶段，整个过程扫描一次所需要的时出处理几个阶段，整个过程扫描一次所需要的时间称为扫描周期。间称为扫描周期。间称为扫描周期。间称为扫描周期。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLC工作方式第
43、三章第三章 DCS控制算法控制算法n nPLC扫描过程扫描过程I/OI/OI/OT第三章第三章 DCS控制算法控制算法二、系统响应时间二、系统响应时间 影响系统响应时间的大小的原因：影响系统响应时间的大小的原因：输入延迟（滤波、机械滞后、传输滞后）输入延迟（滤波、机械滞后、传输滞后）输出延迟（机械滞后、传输滞后）输出延迟（机械滞后、传输滞后）PLCPLC循环扫描、数据循环扫描、数据I/OI/O操作时间出现的时机操作时间出现的时机PLCPLC对输入采样、输出刷新的特殊处理、用户程对输入采样、输出刷新的特殊处理、用户程序的设计序的设计 系统响应的时间系统响应的时间系统响应的时间系统响应的时间=输入
44、延迟时间输入延迟时间输入延迟时间输入延迟时间+PLC+PLC工作时间工作时间工作时间工作时间+输出延迟时间输出延迟时间输出延迟时间输出延迟时间第三章第三章 DCS控制算法控制算法输入采样阶段输入采样阶段n n在输入采样阶段，在输入采样阶段，PLC PLC 以扫描方式依次地读入所以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入有输入状态和数据，并将它们存入I/O I/O 映象区中映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，输入状态和数据发
45、生变化，I/O I/O 映象区中的相应映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。被读入。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n用户程序执行阶段用户程序执行阶段用户程序执行阶段用户程序执行阶段n n在用户程序执行阶段，在用户程序执行阶段，PLC PLC 总是按由上而下的顺序依总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序次地扫描用户程序(梯形图梯形图)。在扫描每一条梯形图
46、时，。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该输出线圈在该输出线圈在I/O I/O 映象区中对应位的状态。映象区中对应位的状态。n n即，在用户程序执行过程中，只有输入点在即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O I/O 映象映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在设备
47、在I/O I/O 映象区的状态和数据都有可能发生变化，映象区的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。作用。第三章第三章 DCS控制算法控制算法n n输出刷新阶段输出刷新阶段输出刷新阶段输出刷新阶段n n当扫描用户程序结束后，当扫描用
48、户程序结束后，PLC PLC 就进入输出刷新阶就进入输出刷新阶段。在此期间，段。在此期间，CPU CPU 按照按照I/O I/O 映象区内对应的状映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是路驱动相应的外设。这时，才是PLCPLC的真正输出。的真正输出。n nPLC PLC 的扫描周期包括自诊断、通讯等，即一个扫的扫描周期包括自诊断、通讯等，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。执行、输出刷新等所有时间的总和。第三章第三章 D
49、CS控制算法控制算法PLC PLC 的的I/O I/O 响应时间响应时间为了增强为了增强PLC PLC 的抗干扰能力，提高其可靠性，的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC PLC 的每个的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。开关量输入端都采用光电隔离等技术。为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC PLC 采用采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。以上两个主要原因，使得以上两个主要原因，使得PLC PLC 得得I/O I/O 响应比一般微型计算响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢的多，
50、其响应时间至少等于一个机构成的工业控制系统慢的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。所谓所谓I/O I/O 响应时间指从响应时间指从PLC PLC 的某一输入信号变化开始到系的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的I/O I/O 响应响应时间与最长的时间与最长的I/O I/O 响应时间响应时间.第三章第三章 DCS控制算法控制算法PLC PLC 编程编程编程编程l l可编程控制器的程序有系统程序和用户程序两种可编程控制器的程序有系统程序和用户程序两种l