第2課 可編程序控制器概述

1、可編程序控制器概述 v什么是什么是PLCPLC？一、可編程控制器的定義一、可編程控制器的定義 是一種是一種工業(yè)控制裝置工業(yè)控制裝置 是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術(shù)、并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。v通用叫法通用叫法中文名稱為中文名稱為可編程控制器可編程控制器；英文名稱為英文名稱為Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Co

2、ntroller，簡稱簡稱PLCPLC。一、可編程控制器的定義一、可編程控制器的定義v 19871987年，國際電工委員會（年，國際電工委員會（IECIEC）定義定義： “ “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删?/p>

3、的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計”。 二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v因為繼電器邏輯電路配線復(fù)雜因為繼電器邏輯電路配線復(fù)雜二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v背景：背景：19681968年美國通用汽車公司年美國通用汽車公司（GMGM），為了適應(yīng)汽車型號），為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種

4、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換盡可能減少重新設(shè)計和更換繼電器控制系統(tǒng)及接線，以繼電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。降低成本，縮短周期。 v19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十項設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)十項設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)： 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序； 維護方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；維護方便，采用插件式結(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； 成本可與繼電器控制柜競爭；成本可與繼電器控制柜競爭； 可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；

5、可直接使用可直接使用115V115V交流輸入電壓；交流輸入電壓； 輸出采用輸出采用115V115V交流電壓，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等；交流電壓，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等； 通用性強，擴展方便通用性強，擴展方便; ; 能存儲程序，存儲器容量可以擴展到能存儲程序，存儲器容量可以擴展到4KB4KB。二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生v 19691969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制第一臺可編程控制器，年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制第一臺可編程控制器，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。二、可編程控制器的產(chǎn)生二、可編程控制器的產(chǎn)生三、三、 可編程控制器的特點可編程控制器的特點v 無觸點免配線

6、，可靠性高，抗干擾能力強無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強 v 通用性強，控制程序可變，使用方便通用性強，控制程序可變，使用方便v 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強v 編程簡單，容易掌握編程簡單，容易掌握 v 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少v 維修工作量小，維護方便維修工作量小，維護方便v 體積小，能耗低體積小，能耗低. . 四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的

7、應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域四、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v高性能、高速度、大容量發(fā)展高性能、高速度、大容量發(fā)展為了提高為了提高PLCPLC的處理能力，要求的處理能力，要求PLCPLC具有更好的響應(yīng)速具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前，有的度和更大的存儲容量。目前，有的PLCPLC的掃描

8、速度可的掃描速度可達達0.1ms/k0.1ms/k步左右。步左右。PLCPLC的掃描速度已成為很重要的一的掃描速度已成為很重要的一個性能指標(biāo)。個性能指標(biāo)。在存儲容量方面，有的在存儲容量方面，有的PLCPLC最高可達幾十兆字節(jié)。為最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。盤。 v向小型化和大型化兩個方向發(fā)展向小型化和大型化兩個方向發(fā)展小型小型PLCPLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置由整體結(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)濟的更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的超

9、小型微型超小型微型PLCPLC，最小配置的，最小配置的I/OI/O點數(shù)為點數(shù)為8 81616點，以點，以適應(yīng)單機及小型自動控制的需要。適應(yīng)單機及小型自動控制的需要。 大型化是指大中型大型化是指大中型PLC PLC 向大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)向大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制?，F(xiàn)已有復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制?，F(xiàn)已有I/OI/O點數(shù)達點數(shù)達1433614336點的超大型點的超大型PLCPLC，其使用，其使用3232位微處理器，多位微處理器，多CPUCPU并行工作和大容量存儲器，功能強

10、。并行工作和大容量存儲器，功能強。五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)與通信能力大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)與通信能力為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模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，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/OI/O模塊、模塊、通信和人機接口模塊等。通信和人機接口模塊等。PLCPLC的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類：的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類： PLC PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLCPLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段； PLC PLC與計與計算機之間的聯(lián)

11、網(wǎng)通信。算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信。為了加強聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，為了加強聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，PLCPLC生產(chǎn)廠家也在協(xié)商生產(chǎn)廠家也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v增強外部故障的檢測與處理能力增強外部故障的檢測與處理能力據(jù)統(tǒng)計資料表明：在據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLCPLC控制系統(tǒng)的故障中，控制系統(tǒng)的故障中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接口占接口占15%15%，輸入設(shè)備占，輸入設(shè)備占45%45%，輸出設(shè)備占，輸出設(shè)備占30%30%，線，線路占路占5%5%。前二項共前二項共20%20%故障屬于故障屬于

12、PLCPLC的內(nèi)部故障，它可通過的內(nèi)部故障，它可通過PLCPLC本本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理。身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理。而其余而其余80%80%的故障屬于的故障屬于PLCPLC的外部故障。的外部故障。PLCPLC生產(chǎn)廠家都生產(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，致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。進一步提高系統(tǒng)的可靠性。 五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展v編程語言多樣化編程語言多樣化在在PLCPLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，PLCPLC的編程語言也越的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。來越豐富，功能

13、也不斷提高。除了大多數(shù)除了大多數(shù)PLCPLC使用的使用的梯形圖梯形圖、語句表語句表語言外，為了適語言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程步進編程語語言、面向過程控制的言、面向過程控制的流程圖流程圖語言、與計算機兼容的高語言、與計算機兼容的高級語言（級語言（BASICBASIC、C C語言等）等。多種編程語言并存、語言等）等。多種編程語言并存、互補與發(fā)展是互補與發(fā)展是PLCPLC進步的一種趨勢。進步的一種趨勢。五、可編程控制器的發(fā)展五、可編程控制器的發(fā)展PLC的編程語言（IEC61131-3中的中的5種種PLC基本語言）基本語言）順序功能圖（

14、順序功能圖（SFC）：不僅僅是一種語言，更是一種組 織控制程序的圖形化方式。梯梯 形形 圖（圖（ L D ）：以圖形方式表達觸點和線圈以及 特殊指令塊的梯級。指指 令令 表（表（ I L ）：類似匯編程序的基于文本的語言 與其相對應(yīng)的是LD。結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 文文 本（本（ S T ）：類似Pascal的基于文本的語言功功 能能 塊塊 圖（圖（FBD）：一種對應(yīng)于線路圖的圖形語言。 FBD廣泛地用于過程工業(yè)。PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 PLC三大流派三大流派 自從第一臺PLC出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制PLC，并得到了迅速的發(fā)展。各國PLC都有自己的特色。 歐洲：歐洲：西門子（Siemens）

15、； 法國的TE（Telemecanique） 美國：美國：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric） 日本：日本：三菱電機（Mitsubishi Electric）、 歐姆龍（OMRON）、 FUJI （日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型機性能先進，結(jié)構(gòu)緊湊，價格便宜） 目前國內(nèi)市場還有韓國、臺灣等PLC產(chǎn)品PLC的產(chǎn)生與發(fā)展我國我國PLC發(fā)展情況發(fā)展情況在70年代末和80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進了不少國外的PLC。我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機制造公司、廈門A-B公司等。在傳統(tǒng)設(shè)備改造

16、和新設(shè)備設(shè)計中，PLC的應(yīng)用逐年增多，取得良好效果。PLC在我國的應(yīng)用越來越廣泛。中國PLC市場FX1S / FX1NFX2NFX3UAntsQnA / AnAFX2N-32CCL-M小型小型PLC用的用的CC-LINK接口模塊接口模塊FX2N-16CCL-M小型程控器用小型程控器用CC-LINK主站模塊主站模塊S7-200 CN家族耀眼明星家族耀眼明星CPU 226 CN可插拔接線端子可插拔接線端子(224/XP CN, 226 CN)通訊口通訊口24V 傳感器傳感器 電源輸出電源輸出Panel安裝固安裝固定孔定孔安裝于標(biāo)準(zhǔn)安裝于標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)導(dǎo)軌上軌上 的夾子的夾子 可選卡可選卡插槽插槽 內(nèi)

17、部內(nèi)部:- 電源電源- 超級電容超級電容- 時鐘時鐘(224/XP CN, 226 CN)I/O 點點狀態(tài)狀態(tài) LED可插拔模擬量終可插拔模擬量終端端CPU 狀態(tài)狀態(tài) LEDSIMATIC S7-300v按按I/OI/O點數(shù)分點數(shù)分小型小型PLCPLC I/O I/O點數(shù)為點數(shù)為256256點以下的為小型點以下的為小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O點數(shù)小于點數(shù)小于6464點的為超小型或微型點的為超小型或微型PLCPLC）中型中型PLCPLC I/O I/O點數(shù)為點數(shù)為256256點以上、點以上、20482048點以下的為中型點以下的為中型PLCPLC大型大型PLCPLC I/O I/O

18、點數(shù)為點數(shù)為20482048以上的為大型以上的為大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O點數(shù)超過點數(shù)超過81928192點的為超大型點的為超大型PLCPLC）六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型v按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分整體式整體式PLCPLC 將電源、將電源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中裝在接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低等特點。一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低等特點。六、可編程控制器的類型六、可編程控制器的類型模塊式模塊式PLCPLC 將將PLCPLC各組成部分分別作成若干個單獨的各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如模塊，如CP

19、UCPU模塊、模塊、I/OI/O模塊、電源模塊（有的含在模塊、電源模塊（有的含在CPUCPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊中）以及各種功能模塊。緊湊式緊湊式PLCPLC 還有一些還有一些PLCPLC將整體式和模塊式的特點結(jié)將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來。合起來。模塊式模塊式PLCPLC 將將PLCPLC各組成部分分別作成若干個單獨的各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如模塊，如CPUCPU模塊、模塊、I/OI/O模塊、電源模塊（有的含在模塊、電源模塊（有的含在CPUCPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊中）以及各種功能模塊。緊湊式緊湊式PLCPLC 還有一些還有一些PLCPLC將整體式和模塊式的特點結(jié)將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來。合起來。整體式整體式PLCPLC 將電源、將電源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中裝在接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低等特點。一個機箱內(nèi)