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=== 第 3 章 可程式控制器 ===

=== 第 3 章 可程式控制器 ===. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 3-3 輸出埠與輸入埠之界面 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications) 3-5 可程式控制器之要素號碼 3-6 PLC 主機規格與測試 3-7 可程式控制器與電腦連線實習練習題. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介. 機電整合系統裡的控制器就相當於人體中的大腦，係負責處理資訊並做出決策的單元。

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=== 第 3 章 可程式控制器 ===

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Presentation Transcript

  1. ===第3章 可程式控制器=== 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 3-3 輸出埠與輸入埠之界面 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications) 3-5 可程式控制器之要素號碼 3-6 PLC 主機規格與測試 3-7 可程式控制器與電腦連線實習練習題

  2. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 機電整合系統裡的控制器就相當於人體中的大腦，係負責處理資訊並做出決策的單元。 產業上常見的控制器大致可分為四類：可程式控制器(PLC)、個人電腦為主之控制器(PC-Based Controller)、微控制器(Microcontroller)、數位訊號處器(Digital Signal Processor；DSP)。茲分述如下：

  3. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 (1)可程式控制器在產業界用得相當多，主因是具有高度的可靠性，且設計、維修快速容易而具彈性。 (2)當需要較多演算、判斷與人機互動需求時，則以個人電腦為主之控制器較適合。

  4. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 (3)微控制器則是將各主要單元：算術邏輯單元、控制單元、記憶體單元、輸入單元、輸出單元合併在一起而集中在單一晶片上，故微控制器又稱為單晶片控制器。 單晶片因開發上較容易且快速，在民生和家電產品上隨處可見，例如：洗衣機、冷氣機、電風扇、微波爐、伴唱機、自動販賣機、自動售票機、遊樂器等，成為單機控制的主流。

  5. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 (4)當需要做大量 運算的通訊、影像、語音處理產品時，數位訊號處理器成為目前生活科技應用產品的主流，如：手機、影音卡、即時控制器等。

  6. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 可程式控制器(Programmable Logic Controller)，以下簡稱PLC，是一種數位操作之電子裝置，可以執行邏輯、順序、計時、計數與算術運算等功能，並能透過各種週邊模組，進行程序或機械控制動作。 PLC 源起於1960 年代，為用於解決及取代繼電器順序控制系統之電路修改耗時及平時檢修與維護不易等問題。

  7. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 最早期之PLC 只具有簡易之邏輯開／關(ON/OFF)功能，但比起傳統繼電器之控制方式，已具有容易修改、安裝、診斷與不佔空間等優點。

  8. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 1970 年代初期，PLC 引進微處理機技術，使得PLC 具有算術運算功能與多位元之數位信號輸出／輸入功能，並且能直接以階梯圖進行程式之編寫。

  9. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 1970 年代中期，PLC功能加入遠距通訊、類比輸出輸入、NC 伺服控制等技術。 1980 年代以後更引進PLC 高速通訊網路功能，同時加入一些特殊輸出/輸入界面、人機界面、高功能函數指令、資料收集與分析能力等功能。

  10. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 現今PLC 之功能早已不止當初數位邏輯之運算功能。 除上述演化外，還有小型化、模組化等，與時俱進的趨勢。

  11. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 PLC 與傳統之順序繼電器控制方式比較，具有下列多項優點：體積小、系統開發與修改容易、穩定性高、擴充容易、價格低、接點壽命高等。

  12. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 因此，PLC目前在各產業的自動化上應用極為廣泛，小型機具如各式加工機具、包裝機械、機械手臂等；中型系統如自動化倉儲、大樓電梯、自動化生產線、溫室等；大型系統如化工廠製程、食品廠製程、運輸系統控制等。

  13. 3-1 可程式控制器(PLC)簡介 日常生活中也有很多應用，如防盜保全系統、燈號控制等。 隨著PLC 所提供功能的進步與價格的降低，PLC 在各項自動化技術上的使用越來越趨普遍。

  14. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 PLC 除了電源供應單元外，主要由中央處理單元(CPU)、記憶體、輸入部、輸出部及程式輸入裝置所組成，如圖3-1 所示。

  15. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 中央處理單元負責PLC 的各項管理、程式的執行、運算、控制等功能；記憶體負責系統資料、程式與輸出入及運算資料的儲存；輸入部與輸出部則負責接收外部輸入端所連接元件的信號，並將CPU 執行結果反應至輸出端；程式輸入裝置可提供使用者輸入、修改與監控PLC 控程式運作之管道。

  16. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 雖然PLC 所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數器，但PLC 內並非實體上具有這些硬體，而是以硬體與軟體的模擬方式來取代，因此能大大減少控制器所需之硬體空間。

  17. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式

  18. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 實際上PLC 執行階梯圖程式的運作方式是逐行的將階梯圖程式碼掃瞄讀入CPU 中並執行之。在整個的掃瞄過程包括三大步驟，「輸入狀態檢查」、「程式執行」、「輸出狀態更新」，說明如下：

  19. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 「輸入狀態檢查」：PLC 首先檢查輸入端元件所連接之各點開關或感測器狀態（1 或0 代表開或關），並將其狀態寫入記憶體中對應之位置Xn。

  20. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 「程式執行」：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運算，若程式執行中需要輸入接點狀態，CPU 直接自記憶體中查詢取出。 輸出線圈之運算結果則存入記憶體中對應之位置，暫不反應至輸出端Yn。

  21. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 「輸出狀態更新」：將步驟二中之輸出狀態更新至PLC 輸出部接 點，並且重回步驟一。

  22. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式 此三步驟稱為PLC 之掃瞄周期，而完成所需的時間稱為PLC 之反應時間，PLC 輸入訊號之時間若小於此反應時間，則有誤判的可能性。 每次程式執行後與下一次程式執行前，輸出與輸入狀態會被更新一次，因此稱此種運作方式為輸出輸入端「程式結束再生」如圖3-2 所示。

  23. 3-2 PLC 內部之組成與運作方式

  24. 3-3 輸出埠與輸入埠之界面 PLC 的輸入部通常接著各式機械式或光電式開關，而其輸出部則連接至所欲驅動之負載，如馬達、電磁開關、電燈等。 如何選擇連接元件與正確的連接到PLC 輸出與輸入界面，應先查看所使用廠牌PLC 之技術手冊，錯誤的連接方式可能造成PLC 的嚴重損害。

  25. 3-3 輸出埠與輸入埠之界面 一、輸入部界面 PLC 第n 個輸入端點標示為Xn，共極標示為COM，通常PLC 也會在輸入部模組提供24V 直流電源供各種輸入模組使用，如光電開關等。 輸入部接線方式可分為共陰極(或Sink)方式或共陽極(Source)方式。

  26. 3-3 輸出埠與輸入埠之界面 採共陰極方式時COM 端為負極，各式開關之接線方式如圖3-3(a)所示；共陽極方式之COM 端為正極開關之接線方式如圖3-3(b)所示。 輸入端所提供之直流電源容量有限，若光電開關需求的電源電壓不是24V 或電流需量較大，則需以外部電源的方式來提供。當光電開關以外接電源方式連接時，請勿將外接電源與PLC 電源並聯。

  27. 3-3 輸出埠與輸入埠之界面

  28. 3-3 輸出埠與輸入埠之界面

  29. 3-3 輸出埠與輸入埠之界面 二、輸出部界面 PLC 輸出方式可分為三種型式：繼電器輸出、電晶體輸出與SSR 輸出。

  30. 3-3 輸出埠與輸入埠之界面 繼電器輸出可用於驅動交流或直流負載，但因其接點為機械式，因此接點動作速度較其它輸出型式慢且壽命較短；電晶體輸出為無接點式開關，但只能用於驅 動直流負載；SSR 輸出也是無接點方式，常用於驅動較高電壓交流負載。

  31. 3-3 輸出埠與輸入埠之界面 通常在挑選PLC 主機時，廠商為增加彈性，使用者可選擇某一種輸出型式，若需其他種輸出裝置可以擴充機方式加裝不同型式之輸出。

  32. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  33. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  34. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  35. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  36. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  37. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  38. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  39. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  40. 3-4 PLC 與電腦連線實習(PLC and PC Communications)

  41. 3-5 可程式控制器之要素號碼 輸入(X)：輸入X 的範圍從X0~X177(以8 進制方式編號)即第1 組由X0~X7、第2 組由X10~X17。 輸出(Y)：輸出範圍從Y0~Y177(亦以8 進制的方式編號)。

  42. 3-5 可程式控制器之要素號碼 1. 一般功能的輔助電繹(M0~M499：500 點)。 2. 停電保持型輔助電繹(M500~M1023：524 點)。 3. 特殊功能的輔助電繹(M8000~M8255：256 點)：不能隨意更改。

  43. 3-5 可程式控制器之要素號碼 4. 常用特殊輔助電驛的使用 M8000/M8002：運轉訊號/初始脈波訊號 M8011/M8012/M8013；5ms/50ms/0.5sec 時脈 M8039：設定固定掃描時間須配合D8039 的設定值

  44. 3-5 可程式控制器之要素號碼 1. 初使狀態用：(S0~S9：10 點)。 2. 原點復歸用：(S10~S19：10 點)。 3. 一般用：(S20~S499：480 點)。 4. 停電保持型：(S500~S899：400 點)。 5. 警報型：(S900~S999：100 點，具停電保持功能) 。

  45. 3-5 可程式控制器之要素號碼 工作區的劃分： 一般用 D0~D199 (200 點) 停電保持 D200~D511 (312 點) 特殊用 D8000~D8255 (256 點) 檔案暫存器 D1000~D2999 (2000 點) RAM 檔案暫存器 D6000~D7999 (2000 點)

  46. 3-5 可程式控制器之要素號碼 (1) 100ms 計時器（T0~T199：200 點）設定範圍：0.1~3276.7 秒。 (2) 10ms 計時器（T200~T245：46 點）設定範圍：0.01~327.67 秒。

  47. 3-5 可程式控制器之要素號碼 (3) 1ms 停電保持型計時器（T246~T249：4 點）設定範圍：0.001~32.767秒(中斷動作)。 (4) 100ms 停電保持型計時器（T250~T255：6 點）設定範圍：0.1~3276.7 秒。

  48. 3-5 可程式控制器之要素號碼 16 位元加算型計數器：計數範圍1~32,767。 1. 一般型C0~C99：100 點。 2. 停電保持型C100~C199：100 點。

  49. 3-6 PLC 主機規格與測試 一、主機規格 FX-32MT

  50. 3-6 PLC 主機規格與測試 二、PLC 輸出測試檢查

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