電氣控制與可編程控制器(第2章)

1、第二章第二章 可編程控制器（可編程控制器（PLC）概述）概述12022-2-11一、傳統(tǒng)控制繼電器存在的優(yōu)缺點一、傳統(tǒng)控制繼電器存在的優(yōu)缺點二、可編程邏輯控制器的產(chǎn)生二、可編程邏輯控制器的產(chǎn)生三、可編程邏輯控制器的特點、現(xiàn)狀和發(fā)展三、可編程邏輯控制器的特點、現(xiàn)狀和發(fā)展22022-2-11一、傳統(tǒng)控制繼電器存在的優(yōu)缺點一、傳統(tǒng)控制繼電器存在的優(yōu)缺點1、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維修方便，、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維修方便， 廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床和機(jī)械設(shè)備中。和機(jī)械設(shè)備中。2、可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，實現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距、可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，實現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制。離控制。3

2、、在長期磨損和疲勞工作條件下工作，容易損壞。、在長期磨損和疲勞工作條件下工作，容易損壞。4、觸點容易產(chǎn)生電弧，引起嚴(yán)重的后果。、觸點容易產(chǎn)生電弧，引起嚴(yán)重的后果。5、對上百個繼電器的設(shè)備、對上百個繼電器的設(shè)備, 其控制箱龐大而笨重。其控制箱龐大而笨重。6、全負(fù)荷運(yùn)載的情況下、全負(fù)荷運(yùn)載的情況下, 大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲, 同時消耗了大量的電能。同時消耗了大量的電能。7、繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，、繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝， 如果有簡單的如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試，改動，也需要花費大量時間及人力和物

3、力去改制、安裝和調(diào)試，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。32022-2-11二、可編程邏輯控制器（二、可編程邏輯控制器（PLC）的產(chǎn)生）的產(chǎn)生1968年美國通用汽車公司（年美國通用汽車公司（GM）招標(biāo)要求）招標(biāo)要求：（1）軟連接代替硬接線）軟連接代替硬接線 ；（；（2）維護(hù)方便）維護(hù)方便 ；（3）可靠性高于繼電器控制柜）可靠性高于繼電器控制柜 ；（4）體積小于繼電器控制柜）體積小于繼電器控制柜；（5）成本低于繼電器控制柜）成本低于繼電器控制柜 ；（；（6）有數(shù)據(jù)通訊功）有數(shù)據(jù)通訊功能能 ；（7）輸入）輸入115V ；（；（8）可在惡劣環(huán)境下工作）可在惡劣環(huán)境下工作 ；（9）擴(kuò)展時

4、，原系統(tǒng)變更要少）擴(kuò)展時，原系統(tǒng)變更要少；（10）用戶程序存儲容量可擴(kuò)展到）用戶程序存儲容量可擴(kuò)展到4Kb 42022-2-11二、可編程邏輯控制器（二、可編程邏輯控制器（PLC）的產(chǎn)生）的產(chǎn)生核心思想：核心思想： 用程序代替硬接線用程序代替硬接線 輸入輸入/輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián) 結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展52022-2-11二、可編程邏輯控制器（二、可編程邏輯控制器（PLC）的產(chǎn)生）的產(chǎn)生1969年美國年美國DEC公司研制出世界上第一臺公司研制出世界上第一臺PLC（PDP-14），并在），并在GM公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功 。PLC的誕

5、生：的誕生： 1969年，美國研制出世界第一臺年，美國研制出世界第一臺PDP-14 1971年，日本研制出第一臺年，日本研制出第一臺DCS-8 1973年，德國研制出第一臺年，德國研制出第一臺PLC 1974年，中國研制出第一臺年，中國研制出第一臺PLC62022-2-11輸入電路輸入電路輸出電路輸出電路繼電器控制電路繼電器控制電路生生 產(chǎn)產(chǎn) 現(xiàn)現(xiàn) 場場繼電器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖繼電器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖輸入電路輸入電路輸出電路輸出電路可編程序控制器可編程序控制器生生 產(chǎn)產(chǎn) 現(xiàn)現(xiàn) 場場集中型集中型PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖72022-2-1182022-2-11三、可編程邏輯控制器（三、可

6、編程邏輯控制器（PLC）的特點、現(xiàn)狀和發(fā)展）的特點、現(xiàn)狀和發(fā)展1、PLC是面向用戶的工業(yè)控制計算機(jī)，具有許多明顯的特點。(一)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)過程對控制設(shè)備的可靠性提出了很高的要求。 PLC采取了一系列措施，使PLC能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，平均故障間隔時間(MTBF)高，故障恢復(fù)時間短。92022-2-11(1)屏蔽(2)濾波(3)隔離(4)電源調(diào)整與保護(hù)(5)元件篩選(6)模塊化結(jié)構(gòu)(7)自診斷功能(8)信息保護(hù)和恢復(fù)(9)雙CPU冗余系統(tǒng)主要措施包括：主要措施包括：由于采取了上述一系列措施，由于采取了上述一系列措施，PLCPLC的的MTBFMTBF時間已達(dá)幾時間已達(dá)幾十萬

7、小時。十萬小時。102022-2-11(二) (三) 112022-2-11(四)122022-2-11(五)(六)132022-2-11(七)142022-2-112、PLC的現(xiàn)狀和發(fā)展（1）目前80%以上的工業(yè)行業(yè)，80%以上的設(shè)備均可使用PLC。從PLC的功能應(yīng)用來看，它的應(yīng)用范圍大致包括以下幾個方面：(一)開關(guān)量的邏輯控制 (二)模擬量控制(三)簡單編程 (四)過程控制(五)數(shù)據(jù)處理 (六)通信和聯(lián)網(wǎng)152022-2-11（2）發(fā)展史）發(fā)展史第一代：第一代：1969年年1972年，代表產(chǎn)品有年，代表產(chǎn)品有：美國美國DEC公司的公司的PDP-14/L 日本立石電機(jī)公司的日本立石電機(jī)公司的

8、SCY-022 日本北辰電機(jī)公司的日本北辰電機(jī)公司的HOSC-20 第二代：第二代：1973年年1975年，代表產(chǎn)品有年，代表產(chǎn)品有：美國美國GE公司的公司的LOGISTROT 德國德國SIEMENS公司的公司的SIMATIC S3、S4系列系列日本富士電機(jī)公司的日本富士電機(jī)公司的SC系列系列 第三代：第三代：19761983年，代表產(chǎn)品有年，代表產(chǎn)品有：美國美國GOULD公司的公司的M84、484、584、684、884 德國德國SIEMENS公司的公司的SIMATIC S5系列系列 日本三菱公司的日本三菱公司的MELPLAC-50、550 第四代：第四代：1983年年現(xiàn)在，代表產(chǎn)品有現(xiàn)在，

9、代表產(chǎn)品有： 日本三菱公司的日本三菱公司的FX系列系列德國西門子公司的德國西門子公司的S7系列系列 162022-2-11172022-2-11182022-2-11（3）發(fā)展方向：發(fā)展方向： 產(chǎn)品規(guī)模向兩極分化產(chǎn)品規(guī)模向兩極分化 處理模擬量處理模擬量 追求高可靠性追求高可靠性 通訊接口和智能模塊通訊接口和智能模塊 系統(tǒng)操作站配高分辨率的監(jiān)視器系統(tǒng)操作站配高分辨率的監(jiān)視器 追求軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)化追求軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)化 192022-2-11 （3）分類分類： 按容量按容量PLC按照輸入(Input)和輸出(Output)即I/O的點數(shù)多少可分為下表所示的五種類型。202022-2-11 （3）分類分類： 按結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)形式整體式模塊式 按功能按功能低檔：I/O，算數(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎袡n：遠(yuǎn)程I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等高檔：矩陣、函數(shù)運(yùn)算，制表、表格處理，更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能等212022-2-11從繼電器控制系統(tǒng)到從繼電器控制系統(tǒng)到PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)222022-2-11232022-2-11242022-2-11252022-2-11KMKMX5 Y0X1 PLCCOM COMFUFR輸出供電電源輸出供電電源262022-2-11 KM272022-2-11KMX0 Y0X1 PLCCOM COMFUFR輸出供電電源輸出供電電源282022-2-11KMX0