(完整版)PLC發(fā)展概述解析

1、可編程序控制器可編程序控制器（40學(xué)時(shí)）主講：岑毅南主講：岑毅南自動(dòng)化與電氣工程系安排 學(xué)時(shí) 課 程 內(nèi) 容 講課 30學(xué)時(shí) 14章 實(shí)驗(yàn) 8學(xué)時(shí) plc實(shí)驗(yàn)臺(tái) 考核 2學(xué)時(shí) 大作業(yè)/plc實(shí)驗(yàn)課程安排學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求了解plc的工作原理，指令和控制系統(tǒng)組成；能應(yīng)用梯形圖或語句表編程；掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，步驟考核方法考核方法筆記 10分出勤 15分作業(yè) 15分實(shí)驗(yàn) 30分考查 30分第1章可編程序控制器可編程序控制器概論1.1定義定義 1.2發(fā)展發(fā)展 1.3特點(diǎn)特點(diǎn) 1.4分類分類 1.5應(yīng)用應(yīng)用 1.1可編程序控制器定義 在在plc的發(fā)展歷程中，有過幾個(gè)不同的名稱：的發(fā)展歷程中，有過幾個(gè)不同

2、的名稱：可編程序矩陣控制器pmc （programmable matrix controller）可編程序順序控制器psc （programmable sequence controller）可編程序邏輯控制器plc （programmable logic controller）可編程序控制器的歷史1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（gm），為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的需要，提出了十項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)在社會(huì)上公開招標(biāo)，制造一種新型的工業(yè)控制裝置。主要有以下幾點(diǎn)：主要有以下幾點(diǎn)： （1）容易編程）容易編程 （2）采用模塊式結(jié)構(gòu)）采用模塊式結(jié)構(gòu) （3）價(jià)格便宜）價(jià)格便宜 （4）具有數(shù)據(jù)通訊功能）具

3、有數(shù)據(jù)通訊功能 （5）輸入輸出電源使用市電）輸入輸出電源使用市電 （6）能在惡劣環(huán)境下工作）能在惡劣環(huán)境下工作 （7）存儲(chǔ)設(shè)備可擴(kuò)充至）存儲(chǔ)設(shè)備可擴(kuò)充至4k個(gè)存儲(chǔ)字節(jié)個(gè)存儲(chǔ)字節(jié) （8）擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需做很小改動(dòng)）擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需做很小改動(dòng) 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（年美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）根據(jù)招標(biāo)的要）根據(jù)招標(biāo)的要求，研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在求，研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在gm公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。 只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，主要是用來取代只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，主要是用來取代繼電接觸器控制繼電接觸器控制

4、。-稱為可編程邏輯控制器（plc） 1980年美國電氣制造商協(xié)會(huì)（年美國電氣制造商協(xié)會(huì)（nema）正式將其）正式將其命名為可編程序控制器（命名為可編程序控制器（programmable controller），簡稱），簡稱 pc?？删幊绦蚩刂破鞫x國際電工委員會(huì)（ iec）于 1982年11月和 1985年1月對(duì)可編程序控制器作了如下的定義：“可編程可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)

5、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)計(jì)”?，F(xiàn)在所說的可編程序控制器pc（programmable controller）是1980年以來，美、日、德等國由先前的可編程序邏輯控制器plc進(jìn)一步發(fā)展而來。 近年來pc這個(gè)名字已成為個(gè)人計(jì)算機(jī)的專稱，為了

6、加以區(qū)別，現(xiàn)在通常把可編程序控制器簡稱為plc。 1.2 可編程序控制器的發(fā)展可編程序控制器的發(fā)展1969年美國研制出世界上第一臺(tái)plc以后，日本、德國、法國等國相繼研制了各自的plc。70年代中期，plc進(jìn)入了實(shí)用化階段。70年代末和 80年代初，plc進(jìn)入了成熟階段。產(chǎn)品現(xiàn)已發(fā)展到第五代。其發(fā)展過程大致為 ：可編程序控制器的發(fā)展第一代：19691972年。特點(diǎn)是：（1）功能簡單，主要是邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)；（2）機(jī)種單一，沒有形成系列；（3）與繼電器控制相比，可靠性有一定提高；（4）cpu由中、小規(guī)模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器。典型產(chǎn)品有：美國modicon公司的084；dec公司的

7、pdp-14，pdp-14/l；allen-bra-dley公司pdq-ii；日本富士電機(jī)公司的usc-4000；立石電機(jī)公司的scy-022，北辰電機(jī)公司的hosc-20；橫河電機(jī)公司的yodics。 可編程序控制器的發(fā)展第二代：19731975年。特點(diǎn)是：（1）功能增加。增加了數(shù)字運(yùn)算、傳送、比較等功能，能完成模擬量的控制；（2）初步形成系列；（3）可靠性進(jìn)一步提高,開始具備自診斷功能；（4）存儲(chǔ)器采用eprom。典型產(chǎn)品有：美國modicon公司的184,284,384；ge公司的logistrot；德國siemens公司的symatic s3系列和s4系列；日本富士電機(jī)公司的sc系列。

8、 可編程序控制器的發(fā)展第三代：19761983年。特點(diǎn)是：（1）將微處理器及eprom、earom、cmosrom等lsi電路用在plc中，而且向多微處理器發(fā)展,使plc的功能和處理速度大大增強(qiáng)；（2）具有通信功能和遠(yuǎn)程具有通信功能和遠(yuǎn)程i/o能力能力；（3）增加了多種特殊功能增加了多種特殊功能，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、平方、三角函數(shù)、相關(guān)數(shù)、查表、列表、脈寬調(diào)制變換等；（4）自診斷功能及容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展迅速。典型產(chǎn)品有：美國gould公司的m84，484，584，684，884；德國siemens公司的symatic s5系列；美國ti公司的pm550，ti510，520，530；日本三菱公司的melpl

9、ac-50，550；日本富士電機(jī)公司的micreex?？删幊绦蚩刂破鞯陌l(fā)展第四代：19831999年。特點(diǎn)是：（1）能完成對(duì)整個(gè)車間的監(jiān)控，可在crt上顯示多種多樣的現(xiàn)場圖像，crt的畫面可代替儀表盤的控制，做各種控制和管理操作，十分靈活方便。最大內(nèi)存為896k，為第三代plc的20倍左右；（2）有的采用32位微處理器（型號(hào)為ns16032），可以將多臺(tái)plc連接起來與大系統(tǒng)連成一體，網(wǎng)絡(luò)資源可以共享；（3）編程語言除了傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖、語句表等以外，還有用于算術(shù)運(yùn)算的basic語言，用于機(jī)床控制的數(shù)控語言等。典型產(chǎn)品有：美國gould公司的a5900及modular systems re

10、search公司的iac系列；德國siemens公司的s7系列。 第五代：2000年到現(xiàn)在。特點(diǎn)是：（1）采用32位微處理器，速度更快（幾十納秒）；（2）開發(fā)各種智能化模塊；（3）液晶顯示或觸摸屏?？删幊绦蚩刂破鞯陌l(fā)展 有200多家企業(yè)生產(chǎn)plc產(chǎn)品美國plc發(fā)展得最快：1984年有48家，生產(chǎn)150多種plc；1987年有63家，生產(chǎn)243種plc；1996年有70余家，生產(chǎn)近300種plc。著名廠家有a-b（allen-bradley）艾倫-布拉德利公司，modicon莫迪康公司，ge-fsnuc公司，ti（texas instrument）德州儀器公司，westhouse electri

11、c西屋電氣公司， ipm（international parallel machines）國際并行機(jī)器公司等?？删幊绦蚩刂破鞯陌l(fā)展歐洲plc的廠家有60余家: 西門子（siemens）于1973年研制出第一臺(tái)plc。金鐘默勒 （klockner moeller gmbh）， aeg，法國的te(telemecanique）(施耐德）瑞士的selectron公司等?？删幊绦蚩刂破鞯陌l(fā)展1971年，日本從美國引進(jìn)plc技術(shù)，由日立公司研制成功日本第一臺(tái)plc。 日本生產(chǎn)plc的廠家有40余家：三菱電機(jī)(mitsubishi),歐姆龍(omron),富士電機(jī)（fuji electric）,東芝（to

12、shiba）,光洋（koyo),松下電工（mew）,和泉（idec）,夏普(sharp）,安川等公司?？删幊绦蚩刂破鞯陌l(fā)展 我國在我國在 70年代末和年代末和 80年代初開始引進(jìn)年代初開始引進(jìn)plc：北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所，上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所，大連組合機(jī)床研究所，大連組合機(jī)床研究所，成都機(jī)床電器研究所，成都機(jī)床電器研究所，中科院北京計(jì)算機(jī)所及自動(dòng)化所，中科院北京計(jì)算機(jī)所及自動(dòng)化所，長春一汽，長春一汽，上海起重電器廠，上海起重電器廠，上海香島機(jī)電公司，上海香島機(jī)電公司，上海自力電子設(shè)備廠等單位。上海自力電子設(shè)備廠等單位。 以上諸單位都沒

13、有形成規(guī)?；a(chǎn)。以上諸單位都沒有形成規(guī)?；a(chǎn)?？删幊绦蚩刂破鞯陌l(fā)展遼寧無線電二廠引進(jìn)德國西門子技術(shù)生產(chǎn)plc；無錫電器和日本光洋合資生產(chǎn)的 plc;中美合資的廈門 ab公司生產(chǎn)的plc；上海香島機(jī)電公司引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的plc;上海omron公司;西安siemens公司等。 1993年中國plc市場排行榜上的世界十大廠家：美國 ab公司 （allenbradley）德國西門子公司（siemens）美國gefanuc公司美國的莫迪康（modicon）和法國的te電器公司日本歐姆公司（omron）日本三菱電機(jī)株式會(huì)社（mitsubishi）日本富士電機(jī)株式會(huì)社（fuji electric）日本東芝

14、公司（toshiba）日本的光洋電子（koyo）和中國的華光電子(cke）日本松下電工株式會(huì)社（mew）：matsushita electric works ltd）根據(jù)美國根據(jù)美國 automation research co.(arc)的商情調(diào)查，在的商情調(diào)查，在1994年年plc市場上，最大市場上，最大的的5家家plc制造商是制造商是: siemens，西門子，西門子 allenbradley（rockwell) ,羅克維爾羅克維爾 aeg schneider，施耐德，施耐德 三菱電機(jī)三菱電機(jī), omron(立石電機(jī)）立石電機(jī)） （1996年中國年中國plc市場）市場）可編程序控制器的發(fā)

15、展趨勢趨勢 （1）與計(jì)算機(jī)聯(lián)系密切）與計(jì)算機(jī)聯(lián)系密切 （2）發(fā)展多樣化）發(fā)展多樣化 （小型或大容量）（小型或大容量）（3）模塊化）模塊化 （4）網(wǎng)絡(luò)與通信能力增強(qiáng)）網(wǎng)絡(luò)與通信能力增強(qiáng) （5）多樣化與標(biāo)準(zhǔn)化）多樣化與標(biāo)準(zhǔn)化 （6）工業(yè)軟件發(fā)展迅速）工業(yè)軟件發(fā)展迅速 1.3特點(diǎn) 可靠性高可靠性高 可靠性高可靠性高(在軟硬件上采取措施，平均無在軟硬件上采取措施，平均無故障時(shí)間故障時(shí)間3-5萬小時(shí)）萬小時(shí)）功能強(qiáng)大功能強(qiáng)大 （a/d,d/a,pid,聯(lián)網(wǎng)等）聯(lián)網(wǎng)等）通用性強(qiáng)通用性強(qiáng) （標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)i/o接口）接口）編程簡單，編程簡單，使用方便使用方便體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維護(hù)方便體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝

16、、維護(hù)方便1.3特點(diǎn)主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：主要是主要是plc的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的：如專用總線、專家通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，放的：如專用總線、專家通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，i/o模板不通用，甚至連機(jī)柜、電源模板亦各不相同。模板不通用，甚至連機(jī)柜、電源模板亦各不相同。編程語言雖多數(shù)是梯形圖，但組態(tài)、尋址、語言編程語言雖多數(shù)是梯形圖，但組態(tài)、尋址、語言結(jié)構(gòu)均不一致，因此各公司的結(jié)構(gòu)均不一致，因此各公司的 plc互不兼容?；ゲ患嫒?。siemens等公司已經(jīng)開發(fā)出以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基等公司已經(jīng)開發(fā)出以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在礎(chǔ)，在windows平臺(tái)下，結(jié)合平臺(tái)下，結(jié)合iec11313

17、國際國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的plc。1.4分類 1. 從結(jié)構(gòu)上從結(jié)構(gòu)上可編程序控制器從結(jié)構(gòu)上可分為可編程序控制器從結(jié)構(gòu)上可分為整體式整體式和和模塊模塊式式。整體式整體式plc： 又稱單元式或箱體式。整體式又稱單元式或箱體式。整體式plc是將電源、是將電源、cpu、i0部件都集中裝在部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。一般小型一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。一般小型plc采用這種結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)。1.4分類模塊式plc：將plc各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 cpu模塊、i0模塊、電源模塊和各種功能模塊。模塊式plc由框架和各種模塊組成。模塊插在插座上。一般大、中型plc采用模塊式結(jié)構(gòu)，有的

18、小型plc也采用這種結(jié)構(gòu)。有的plc將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式plc模塊式power in a small package!電源模塊cpu模塊io模塊底 板 2.從規(guī)模上（從規(guī)模上（按按 io點(diǎn)數(shù)分類）點(diǎn)數(shù)分類）io點(diǎn)數(shù)小于點(diǎn)數(shù)小于 32為微型為微型plc；io點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在32128為微小型為微小型plc；io點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在128256為為小型小型plc；io點(diǎn)九在點(diǎn)九在2561024為為中型中型plc；io點(diǎn)數(shù)大于點(diǎn)數(shù)大于1024為為大型大型plc；io點(diǎn)數(shù)在點(diǎn)數(shù)在4000以上為超大型以上為超大型plc。 以上劃分不包括模擬量以上劃分不包括模擬量i0點(diǎn)數(shù)，且劃分界限不點(diǎn)數(shù)，且劃分界限不是固定不變的