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1、第三章第三章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述教学重点：教学重点：1. 可编程序控制器的产生与发展可编程序控制器的产生与发展2. 可编程序控制器的基本组成可编程序控制器的基本组成3. 可编程序控制器的硬件接线方法可编程序控制器的硬件接线方法教学难点：教学难点：可编程序控制器的工作方式及周期扫描机制可编程序控制器的工作方式及周期扫描机制 1.1.可编程序控制器的产生可编程序控制器的产生 1969年，美国年，美国DEC公司研制出世界上第一台可编程控公司研制出世界上第一台可编程控制器。制器。GM10条条是促使其问世的直接原因。是促使其问世的直接原因。GM10GM10条条1.编程方便，可在现场修改
2、程序；编程方便，可在现场修改程序；2.维修方便，最好是插件式结构；维修方便，最好是插件式结构；3.可靠性高于继电器控制装置；可靠性高于继电器控制装置；4.体积小于继电器控制装置；体积小于继电器控制装置；5.数据可以直接输入管理计算机；数据可以直接输入管理计算机；6.可以直接用交流可以直接用交流115V输入；输入；7.输出为交流输出为交流 115V，负载电流要求，负载电流要求 2A以上，可直接以上，可直接驱动电磁阀、接触器等负载元件；驱动电磁阀、接触器等负载元件；8.通用性强，易扩展，扩展时原系统只需很少变更；通用性强，易扩展，扩展时原系统只需很少变更；9.用户存储器容量大于用户存储器容量大于4
3、KB；10.成本可与继电器控制装置竞争。成本可与继电器控制装置竞争。2 2 可编程序控制器的发展可编程序控制器的发展（60年代末年代末70年代中）年代中）（70年代末年代末80年代中）年代中）（80年代末年代末至今）至今） 只能完成逻辑运算、定时、计只能完成逻辑运算、定时、计数数等功能，存储器采用磁芯等功能，存储器采用磁芯存储器，存储容量为存储器，存储容量为12KB左右，一台左右，一台PLC只能取代只能取代200300个继电器，没有成个继电器，没有成型的编程语言。型的编程语言。集成电路、集成电路、微处理器微处理器 增加了增加了算术运算、数据处理和算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断功能。传送
4、、通讯、自诊断功能。增加了增加了模拟量模块、远程模拟量模块、远程I/O模模块、各种特殊功能模块块、各种特殊功能模块超大规模超大规模集成电路集成电路 提高处理速提高处理速度，开发专度，开发专用逻辑处理用逻辑处理芯片芯片日本PLC欧洲美国中国3 3 国内外主要国内外主要PLCPLC产品概况产品概况 美国的美国的PLCPLC产品产品 美国是美国是PLC生产大国，在美国注册的生产大国，在美国注册的PLC厂商己超过厂商己超过百家。其中百家。其中AB公司、通用电气公司、通用电气(GE)公司、公司、 歌德歌德(Gould)公司、西屋公司等都是著名的大公司。公司、西屋公司等都是著名的大公司。AB公公司是美国最
5、大的司是美国最大的PLC制造商，其产品约占美国制造商，其产品约占美国PLC市场市场50的份额。的份额。A-B PLC欧洲的欧洲的PLC产品产品 是欧洲著名的是欧洲著名的PLC制造商。德国的西门子的电子产品以制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名性能精良而久负盛名。 西门子近期推出了西门子近期推出了S7系列机，有系列机，有S7200(小型小型)、S7-300(中型中型)及及S7400(大型大型)。施耐德施耐德Modicon TSX Premium西门子西门子S7-300系列系列西门子西门子S5系列系列日本的日本的PLC产品产品 日本的小型日本的小型PLC很有特色如欧姆龙、三菱、松下、
6、富很有特色如欧姆龙、三菱、松下、富士、日立、东芝等。在世界小型士、日立、东芝等。在世界小型PLC市场上，市场上， 日本产日本产品约占有品约占有70的份额。在中国，的份额。在中国，OMRON产品的销量居产品的销量居首位。首位。欧姆龙欧姆龙CPM2C-S1口口0C小型小型PL欧姆龙欧姆龙C60P三菱三菱FX2N系列系列 我国的我国的PLC产品产品 中国科学院自动化研究所的中国科学院自动化研究所的PLC0088，北京联想计算，北京联想计算机集团公司的机集团公司的GK40，上海机床电器厂的，上海机床电器厂的CKY40，上，上海起重电器厂的海起重电器厂的F40MR旧旧R，苏州电子计算机厂的，苏州电子计算
7、机厂的YZPC001A，无锡华光电子工业有限公司，无锡华光电子工业有限公司(合资合资)的的SR10、SR/20/21等。等。江苏无锡江苏无锡HL-26R2小型小型PLC本节小结本节小结 可编程序控制器是以微处理器为核心，综合计算机技可编程序控制器是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。动控制装置。 1969年，美国年，美国DEC公司研制出世界上第一台可编程控公司研制出世界上第一台可编程控制器。制器。GM10条是促使其问世的直接原因。条是促使其问世的直接原因。 追溯追溯PLC的发展历史可以看到
8、，世界上的发展历史可以看到，世界上200多家多家PLC厂厂商，商，400多品种的多品种的PLC产品大体可以按地域分成三个流派：产品大体可以按地域分成三个流派：一个流派是美国；一个流派是欧洲产品；还有一个流派是一个流派是美国；一个流派是欧洲产品；还有一个流派是日本产品。日本产品。 返回返回 1.1.美国电气制造商协会美国电气制造商协会(NEMA)(NEMA) PLC PLC是一种数字的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存是一种数字的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模
9、拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。3.2 3.2 可编程序控制器的定义与特点可编程序控制器的定义与特点 2 2. .国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC） 可编程序控制器可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部环境下应用而设计。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、计数和算术运算等操作存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各
10、种类型的指令，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。可编程序控制器及其有关设备，都应按易的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设于与工业控制器系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。计。1 1 可编程序控制器的定义可编程序控制器的定义2 2可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点 1）抗干扰能力强、可靠性高。）抗干扰能力强、可靠性高。4）PLC与外部设备的连接简单、使用方便。维修与外部设备的连接简单、使用方便。维修工作量少工作量少2）编程语言简单易学。）编程语言简单易学。3）PLC的功能强、功能的
11、扩展能力强。的功能强、功能的扩展能力强。5）PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体化。体积小、重量轻、易于实现机电一体化。 硬件方面硬件方面：I/OI/O接口采用采用光电隔离，有效地抑制了外接口采用采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源的影响；对供电电源及线路采用多种形式的滤波，从部干扰源的影响；对供电电源及线路采用多种形式的滤波，从而消除或抑制了高频干扰；对而消除或抑制了高频干扰；对CPUCPU等重要部件采用良好的导电、等重要部件采用良好的导电、导磁材料进行屏蔽，以减少空间电磁干扰；对有些模块设置了导磁材料进行屏蔽，以减少空间电磁干扰；对有些模块设置了联锁保护、自诊断电路等。联锁保护、自诊断电
12、路等。 软件方面软件方面：采用扫描工作方式，减少了外界的干扰；设有：采用扫描工作方式，减少了外界的干扰；设有故障检测和自诊断程序，能对系统硬件电路等故障实现检测和故障检测和自诊断程序，能对系统硬件电路等故障实现检测和判断；当由干扰引起故障时，能立即将当前重要信息加以封存，判断；当由干扰引起故障时，能立即将当前重要信息加以封存，禁止任何不稳定的读写操作，一旦正常后，便可恢复到故障发禁止任何不稳定的读写操作，一旦正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的工作。生前的状态，继续原来的工作。 目前，各种PLC都采用梯形图语言为第一编程语言，是，它是一种面向生产、面向用户的编程语言。梯形图与电器控制
13、线路图相似，形象、直观，不需要掌握计算机知识，很容易让广大工程技术人员掌握。当生产流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活。 现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网以等许多功能。 同时，由于PLC产品的系列化、模块化，有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，可以组成满足各种要求的控制系统。 由于PLC用软件代替了传统电气控制系统的硬件，控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。 PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期。 在维修方面，由于PLC的故障率极低，维修工作量很小；而且
14、PLC具很强的自诊断功能，如果出现故障，可根据PLC上指示或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因，维修极为方便。 PLC结构紧凑、体积小、能耗低，因而是实现机电一体化的理想控制设备返回返回3.33.3可编程序控制器的功能与分类可编程序控制器的功能与分类 1、可编程序控制器的功能可编程序控制器的功能 逻辑控制功能逻辑控制功能定时控制功能定时控制功能 计数控制功能计数控制功能步进控制功能步进控制功能数据处理功能数据处理功能回路控制功能回路控制功能通讯联网功能通讯联网功能监控功能停电记忆功能停电记忆功能故障诊断功能故障诊断功能2 2、可编程序控制器的分类、可编程序控制器的分类 按结构形式分类按结构形
15、式分类整体式整体式PLC组合式组合式PLC将基本部件紧凑地安装在一将基本部件紧凑地安装在一个标准机壳内，构成一个个标准机壳内，构成一个整体。整体。 PLC由一些标准模块单元构由一些标准模块单元构成，各个模块功能是独立的，成，各个模块功能是独立的，外形尺寸是统一的。可灵活外形尺寸是统一的。可灵活配置。配置。按控制规模分类按控制规模分类小型小型PLC中型中型PLC大型大型PLC256点以下的点以下的PLC2562048点的点的PLC2048以上点的以上点的PLC返回返回3.4 3.4 可编程控制器的编程语言可编程控制器的编程语言 不同厂家，不同型号的不同厂家，不同型号的PLC的编程语言只能适应自己
16、的产品。的编程语言只能适应自己的产品。IEC中的中的PLC编程语言标准中有五种编程语言：编程语言标准中有五种编程语言：梯形图梯形图功能功能块图块图 指令指令语句表语句表 PLC编程语言编程语言结构结构文本文本 顺序顺序功能图功能图 该语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电该语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气控制系统路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，是而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，是目前用的最多的一种目前用的最多的一种PLC编程语言。梯形图的画法如图所编程语言。梯形图的画法如图所示。示。梯形图编程语言梯形图编程语言LDLD （1）梯形图按行从上至下编写，每一行从左往右顺序编写。）梯形图按行从上至下编写，每一行从左往右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。 （2）图左、右边垂直线称为起始母线、终止母线。每
