PLC第2講課件

1、1.PLC與MC控制的區(qū)別2.PLC與繼電器控制的區(qū)別n 從微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍來說從微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍來說，MC是通用機(jī)，而PLC是專用機(jī)。微型計(jì)算機(jī)是在以往計(jì)算機(jī)與大型規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它最大的特征是運(yùn)算速度快，功能應(yīng)用范圍廣，所以MC是通用計(jì)算機(jī)，而PLC是一種為了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)。n 但從工業(yè)控制角度來說但從工業(yè)控制角度來說，PC則又是一種通用機(jī)，通過更改用戶程序、合理的選擇功能模塊，即可滿足各種工業(yè)控制系統(tǒng)的要求，而采用MC作為某一設(shè)備的控制器就必須根據(jù)實(shí)際需要考慮抗干擾問題和硬件、軟件設(shè)計(jì)，以適應(yīng)設(shè)備控制的專門需要。這樣，勢必把通用的MC轉(zhuǎn)化成具有特殊

2、功能的控制器，而成為專用機(jī)。n 1.PLC的抗干擾性能比MC高；n 2.PLC編程比MC簡單；n 3.PLC設(shè)計(jì)調(diào)試周期短；n 4.PLC的輸入/輸出響應(yīng)速度慢，有較大的滯后現(xiàn)象（一般為ms級(jí)），而MC的響應(yīng)速度快（為us級(jí)）；n 5.PLC易于操作，人員培訓(xùn)時(shí)間短，而MC則較難，人員培訓(xùn)時(shí)間長；n PLC易于維修，MC則較困難。具體區(qū)別n 在PLC的編程語言中，梯形圖是最為廣泛使用的語言，而PLC的梯形圖與繼電器控制線路十分相似，主要原因是PLC梯形圖的發(fā)明大致上沿用了繼電器控制電路元件符號(hào)，僅個(gè)別處有些不同。同時(shí)，信號(hào)的輸入/輸出形式及控制功能也是相同的，但PLC的控制與繼電器的控制有不同

3、之處，主要體現(xiàn)在：2.PLC與繼電器控制的區(qū)別（一）組成器件不同（二）觸點(diǎn)數(shù)量不同（三）實(shí)施控制的方法不同（四）工作方式不同n 繼電器控制線路是許多真正的硬件繼電器組成，而梯形圖則由許多所謂“軟繼電器”組成。這些“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器中的每一位觸發(fā)器，可以置“0”或置“1”.n 硬件繼電器易磨損，而“軟繼電器”則無磨損現(xiàn)象。（一）組成器件不同n 硬繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，用于控制的繼電器的觸點(diǎn)數(shù)一般只有48對(duì)；而梯形圖中每只“軟繼電器”供編程使用的觸點(diǎn)數(shù)量有無限對(duì)。因?yàn)樵诖鎯?chǔ)器中的觸發(fā)器狀態(tài)可取用任意次數(shù)。（二）觸點(diǎn)數(shù)量不同n 在繼電器控制線路中，要實(shí)現(xiàn)某種控制是通過各種繼電器之間的硬接線實(shí)

4、現(xiàn)的。由于其控制功能已包含在固定線路之間。因此它的功能專一，不靈活；而PLC控制是通過梯形圖即軟件編程實(shí)現(xiàn)的，所以靈活多變。n 另外，在繼電器控制線路中，為了達(dá)到某種控制目的而又安全可靠，同時(shí)還要節(jié)約使用繼電器接點(diǎn)，因此設(shè)置了許多具有制約關(guān)系的聯(lián)鎖電路；而在梯形圖中，因?yàn)樗菕呙韫ぷ鞣绞?，不存在幾個(gè)支路并列同時(shí)動(dòng)作的因素，同時(shí)在軟件編程中也可將聯(lián)鎖條件編制進(jìn)去，因而PLC的電路控制設(shè)計(jì)比繼電器控制設(shè)計(jì)大大簡化了。（三）實(shí)施控制的方法不同n 在繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時(shí)，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器同時(shí)吸合，不應(yīng)吸合的繼電器都因受某種條件限制不能吸合。這種工作方式有時(shí)成為

5、并行工作方式并行工作方式；而在梯形圖的控制線路中，圖中各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序的掃描順序。這種方式成為串行工作方式串行工作方式。n 一個(gè)繼電器控制線路可以轉(zhuǎn)化成PLC的梯形圖，但由于工作方式的不同，即前者是并行工作方式，后者是串行工作方式，再加上PLC工作過程特點(diǎn)還有集中輸入，集中輸出刷新等，因此PLC的控制結(jié)果有一定的特殊性，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（一）工作方式不同n 例：三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行電器控制系統(tǒng) 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 n 三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行PLC控制系統(tǒng)控制方法上：控制方法上： 工作方式上：工作方式上

6、： 控制速度上：控制速度上： 定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上：定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上： 可靠性和可維護(hù)性上：可靠性和可維護(hù)性上： 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 從PLC應(yīng)用類型看，大致可歸納為以下幾個(gè)方面：n 開關(guān)量邏輯控制 可實(shí)現(xiàn)組合邏輯、定時(shí)控制和順序邏輯控制等n 運(yùn)動(dòng)控制 自動(dòng)生產(chǎn)流水線，打眼、焊接、剪裁、拼接都能順序控制，使得運(yùn)動(dòng)控制和順序控制有機(jī)結(jié)合。n 過程控制（PID閉環(huán)控制 ） 由于模擬量控制的實(shí)驗(yàn)，才有了閉環(huán)控制的必要，可控制恒溫、恒壓等控制系統(tǒng)。n 數(shù)據(jù)處理 具有

7、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等計(jì)算機(jī)的功能。n 通信聯(lián)網(wǎng) 實(shí)現(xiàn)PLC與電腦之間，及多臺(tái)PLC之間的互聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，及應(yīng)對(duì)端口不夠用的情況。n PLC的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活相關(guān)的機(jī)器、與環(huán)境相關(guān)的機(jī)器，而且有急速的上升趨勢。交通信號(hào)燈控制各種生產(chǎn)線全自動(dòng)洗衣機(jī)各種智能玩具水塔水位控制。污水處理裝置r 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域r電力工業(yè)：輸煤系統(tǒng)控制，鍋爐燃燒管理，灰渣和飛灰處理系統(tǒng)，汽輪機(jī)和鍋爐的啟停程序控制，化學(xué)補(bǔ)給水、冷凝水和廢水的程序，鍋爐缺水報(bào)警，水塔水位遠(yuǎn)程控制等。

8、r機(jī)械工業(yè)：數(shù)控機(jī)床，自動(dòng)裝卸機(jī)，移送機(jī)械，工業(yè)用機(jī)器人控制，自動(dòng)倉庫控制，鑄造控制，熱處理，輸送帶控制，自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線程序控制等。r鋼鐵工業(yè)：加熱爐控制，高爐上料、配料控制，鋼板卷取控制，飛剪控制，料場進(jìn)料、出料自動(dòng)分配控制，包裝和搬運(yùn)控制，翻砂造型控制等。r汽車工業(yè)：移送機(jī)械控制，自動(dòng)焊接控制，裝配生產(chǎn)線控制，鑄造控制，噴漆流水線控制等。r化學(xué)工業(yè)：化學(xué)反應(yīng)槽批量控制，化學(xué)水凈化處理，自動(dòng)配料，化工流程控制，汽囊硫化機(jī)控制，煤氣燃燒控制，V帶單鼓成型機(jī)控制等。r食品工業(yè)：發(fā)酵罐過程控制，配比控制，凈洗控制，包裝機(jī)控制，攪拌控制等。r造紙工業(yè)：紙漿攪拌控制，抄紙機(jī)控制，卷取機(jī)控制等。r輕工業(yè)

9、：玻璃瓶廠爐子配料及自動(dòng)制瓶控制，注塑機(jī)程序控制，搪瓷噴花控制，制鞋生產(chǎn)線控制，啤酒瓶貼標(biāo)機(jī)控制等。r紡織工業(yè)：手套機(jī)程序控制，落紗機(jī)控制，高溫高壓染缸群控，羊毛衫針織橫機(jī)程控等。 r建材工業(yè)：水泥生產(chǎn)工藝控制，水泥配料及水泥包裝等。r公用事業(yè)：大樓電梯控制，大樓防災(zāi)機(jī)械控制，劇場、舞臺(tái)燈光控制，隧道排氣控制，新聞轉(zhuǎn)播控制等。r交通運(yùn)輸業(yè)：電動(dòng)輪胎起重機(jī)控制，交通燈控制，汽車發(fā)電機(jī)力矩和轉(zhuǎn)速校驗(yàn)，電梯控制等。r木材加工：單板干燥機(jī)控制，人造板生產(chǎn)線控制，膠板熱壓機(jī)控制等。傳送帶生產(chǎn)線控制木材加工印刷機(jī)械紡織機(jī)械灌裝及包裝機(jī)械空調(diào)控制電梯控制n 20世紀(jì)60年代初期，順序控制器還主要是由繼電器組

10、成，由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)都是按照預(yù)先規(guī)定的時(shí)間或條件順序地工作。n 若要改變順序就必須改變控制器的接線。n 對(duì)于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)來說，不但設(shè)計(jì)制造困難，而且柔性差。同時(shí)，它的可靠性不高，查找和排除故障也往往費(fèi)時(shí)困難。 刺激因素刺激因素GMGM公司的煩惱：汽車型號(hào)的不斷翻新公司的煩惱：汽車型號(hào)的不斷翻新重新設(shè)計(jì)和重新接線的工作繁重重新設(shè)計(jì)和重新接線的工作繁重GM公司在公開招標(biāo)中提出了十項(xiàng)指標(biāo)： 編程簡單，現(xiàn)場可修改程序編程簡單，現(xiàn)場可修改程序 維護(hù)方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)維護(hù)方便，采用模塊化結(jié)構(gòu) 可靠性高于繼電器控制柜可靠性高于繼電器控制柜 體積小于繼電器控制柜體積小于繼電器控制柜 可將數(shù)據(jù)直接

11、送入管理計(jì)算機(jī)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī) 在成本上可與繼電器控制裝置競爭在成本上可與繼電器控制裝置競爭輸入可以是交流輸入可以是交流115V輸出是交流輸出是交流115V，2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只要很小變更在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只要很小變更用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K字節(jié)字節(jié) 19691969年由美國數(shù)字設(shè)備公司（年由美國數(shù)字設(shè)備公司（DECDEC）根據(jù)美國通用汽車根據(jù)美國通用汽車公司（公司（GMGM）的要求研制成功的要求研制成功 ： 僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制，只

12、是作為簡單的機(jī)械開關(guān)裝置。： 微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 ：隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能。 PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、高速大容量多功能，采用32位微處理器，速度快、精度高，可構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。 PLC成為具備計(jì)算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。 PLC成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大技術(shù)

13、支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。r向小型化、微型化和大型化、多功能兩個(gè)方向發(fā)展向小型化、微型化和大型化、多功能兩個(gè)方向發(fā)展r過程控制功能不斷增強(qiáng)過程控制功能不斷增強(qiáng)r大力開發(fā)智能型大力開發(fā)智能型I/OI/O模塊、模塊、r與個(gè)人計(jì)算機(jī)日益緊密結(jié)合與個(gè)人計(jì)算機(jī)日益緊密結(jié)合r編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化r通信與聯(lián)網(wǎng)能力不斷增強(qiáng)通信與聯(lián)網(wǎng)能力不斷增強(qiáng) 為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。 在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，

14、有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。 向高速度、大容量方向發(fā)展 當(dāng)前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展。 現(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。 小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC，最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為816點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要。 向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展 隨著PLC的發(fā)展出現(xiàn)了模擬量I/O模塊和專門用于過程控制的PID模塊，為了控制各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，如誤差等動(dòng)態(tài)

15、量，此時(shí)的PID模塊是作為校正環(huán)節(jié)而存在的。 大的PLC本身帶有智能模塊，只要加入就可。另外還可加入自適應(yīng)模塊（自主學(xué)習(xí)）、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊等等。 過程控制功能不斷增強(qiáng) 為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊，既擴(kuò)展了PLC功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了PLC應(yīng)用范圍。 加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)與通信的能力，是PLC技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)與和通信有兩類： PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段； PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)

16、通信。大力開發(fā)智能模塊、增強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)與通信能力 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。 前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測、處理； 而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性 增強(qiáng)外部故障的檢測與處理能力 在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。 除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語言步進(jìn)編程語言、

17、面向過程控面向過程控制的流程圖語言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語言（制的流程圖語言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語言（BASIC、C語語言等）等言等）等。多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢。 編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 （Programmable Automation Controller，PAC） PAC源自于ARC咨詢集團(tuán)市場調(diào)查公司，認(rèn)為： “PLC相當(dāng)活躍，而且發(fā)展良好，具很強(qiáng)的生命力。然而，PLC這個(gè)工業(yè)的有效工具正在許多方面不斷改變，不斷增加其魅力。自動(dòng)化供應(yīng)商正不斷致力于PLC的開發(fā)，以迎合市場和特殊用戶的需求。功能的增強(qiáng)促使了新系列的系統(tǒng)浮出水面。PAC基于開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、具多領(lǐng)域功能

18、、通用的開放平臺(tái)以及高性能” 。n GE Fanuc卻沒有絲毫猶豫，立刻接受了PAC的概念，而且在漢諾威展上公開宣布，其新的旗艦控制產(chǎn)品的名稱為PAC Systems 。GE Fanuc使用了這個(gè)名稱，表達(dá)了其產(chǎn)品綜合了傳統(tǒng)PLC和PC硬件的優(yōu)點(diǎn)，具有通用編程環(huán)境。n 2003年11月Rockwell宣布，其為PAC技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)廠商，其產(chǎn)品Control Logic和Compact Logic PLC事實(shí)上就是PAC。他認(rèn)為，隨著不斷的發(fā)展， PAC將采用大量的方法以處理數(shù)據(jù)，并具有升級(jí)性，而在多項(xiàng)目控制、集成商務(wù)系統(tǒng)分析和生命周期成本管理等方面也能大踏步地前進(jìn)。n 是否制造商會(huì)將產(chǎn)品名稱從PLC改到PAC，還有待觀察。 三菱電機(jī)公司三菱電機(jī)公司：F，F(xiàn)X，A，K等系列。 立石公司立石公司： D、E等系列。東芝公司東芝公司：EX等系列 富士電機(jī)公司富士電機(jī)公司： HDC和MICREX-F50等系列。 通用通用（GE）：SERIES，GE等系列 德州儀器公司德州儀器公司： TI和PM等系列。 A-B公司：公司： 市場占有最多 哥德公司哥德公司： MICRD等系列。