第3章 可編程控制器概述

可編程控制器原理及應(yīng)用西門子S7-200系列第3章可編程控制器概述主要內(nèi)容

PLC的產(chǎn)生和定義

PLC的發(fā)展與分類

PLC的特點(diǎn)

PLC的應(yīng)用

PLC的系統(tǒng)組成

PLC的工作原理

PLC的編程語言和程序結(jié)構(gòu)EXIT本章學(xué)習(xí)要求掌握內(nèi)容：

PLC的定義、功能、分類及特點(diǎn)了解內(nèi)容：

PLC產(chǎn)生、發(fā)展難點(diǎn)內(nèi)容：

PLC的分類EXIT3.1PLC的產(chǎn)生和定義

*

20世紀(jì)20年代以來，繼電器控制曾一度占據(jù)工業(yè)控制領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。*繼電器控制系統(tǒng)的弱點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差，等。尤其是可靠性差、不具有通用性、靈活性。3.1.1PLC的產(chǎn)生EXIT因?yàn)槔^電器邏輯電路配線復(fù)雜EXIT*1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），擬定了十項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求*

1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第一臺可編程控制器（PDP-14型）十項(xiàng)技術(shù)要求

1.編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；2.硬件維護(hù)方便，最好是插件式結(jié)構(gòu)；3.可靠性要高于繼電器控制裝置；4.體積小于繼電器控制裝置;5.可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；6.成本上可與繼電器柜競爭；7.輸入可以是交流115V；8.輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥；9.擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只需做很小的改動；10.用戶程序存儲器容量至少可以擴(kuò)展到4KB。EXIT核心思想

用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤用程序代替硬接線輸入/輸出電平可與外部設(shè)備直接相連結(jié)構(gòu)易擴(kuò)展EXIT3.1.2PLC的定義可編程控制器（ProgrammableController）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，是將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的新產(chǎn)品。早期的可編程控制器主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，因此稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC。隨著技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)代可編程控制器的功能已經(jīng)超過了邏輯控制的范圍。PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

EXIT3.2PLC的發(fā)展與分類3.2.1PLC的發(fā)展趨勢簡易化、體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低。大存儲容量、高速度、高性能、增加I/O點(diǎn)數(shù)。

增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信功能發(fā)展智能模塊外部故障診斷功能編程語言、編程工具標(biāo)準(zhǔn)化、高級化實(shí)現(xiàn)軟件、硬件標(biāo)準(zhǔn)化編程組態(tài)軟件發(fā)展迅速小型化大型化智能化EXIT傳送帶生產(chǎn)線控制灌裝及包裝機(jī)械木材加工電梯控制空調(diào)控制紡織機(jī)械印刷機(jī)械3.2.2PLC的分類小型機(jī)中型機(jī)大型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)<256點(diǎn)256點(diǎn)～2048點(diǎn)>2048點(diǎn)用戶程存儲器容量<8K字<50K字>50K字

樣機(jī)西門子S7-200西門子S7-300西門子S7-4001.按I/O點(diǎn)數(shù)容量分EXIT整體式模塊式特點(diǎn)電源,CPU,I/O集中在一個機(jī)箱內(nèi)由機(jī)架和各種模塊組成優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,價(jià)格低,體積小配置靈活,裝配方便,便于擴(kuò)展維修樣機(jī)S7-200S7-300S7-4002.按結(jié)構(gòu)形式分EXIT整體式模塊式PowerinaSmallPackage!!電源模塊CPU模塊IO模塊底板EXITPLC著名品牌美國A－B公司（Allen－Bradley）德國西門子公司（Siemens）美國GE－Fanuc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)株式會社（MITSUBISHI）日本富士電機(jī)株式會社（FujiElectric）日本東芝公司（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社（MEW）：MatsushitaElectricWorksLtdEXIT3.3PLC的特點(diǎn)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)通用性強(qiáng)、靈活性好編程簡單、使用方便模塊化結(jié)構(gòu)安裝簡便、調(diào)試方便3.4PLC的應(yīng)用順序控制運(yùn)動控制過程控制數(shù)據(jù)處理通信網(wǎng)絡(luò)EXIT3.5PLC的系統(tǒng)組成EXIT3.5.1中央處理器（CPU）微處理器控制接口電路CPU★微處理器：實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作★按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)運(yùn)行★任務(wù)：1.控制接收與存儲用戶程序和數(shù)據(jù)2.進(jìn)行自診斷3.

執(zhí)行用戶程序EXIT控制接口電路

是微處理器與主機(jī)內(nèi)部其他單元進(jìn)行聯(lián)系的部件數(shù)據(jù)緩沖單元選擇信號匹配中斷管理功能EXIT3.5.2存儲器系統(tǒng)程序存儲器

用戶程序存儲器

存儲器1．系統(tǒng)程序存儲器存放：監(jiān)控程序用戶指令解釋標(biāo)準(zhǔn)程序模塊系統(tǒng)調(diào)用管理程序系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，不能由用戶訪問和修改。

EXIT2．用戶程序存儲器用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)系統(tǒng)區(qū)用戶程序存儲器用戶程序工作數(shù)據(jù)系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)（CPU組態(tài)數(shù)據(jù)）：*輸入輸出組態(tài)

*功能的設(shè)置

EXIT3.5.3輸入/輸出接口PLC的CPU與現(xiàn)場I/O裝置或其他外部設(shè)備之間連接的接口部件電平轉(zhuǎn)換功率放大光電耦合

電平轉(zhuǎn)換光電耦合

EXIT1.直流輸入2.交流輸入EXIT3.直流輸出4.交流輸出EXIT5.交直流輸出（繼電器輸出）EXIT把外部電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元電源的性能直接影響PLC的抗干擾能力掉電保護(hù)電路后備電池電源3.5.4電源部分EXIT程序的編制、編輯、調(diào)試、監(jiān)視······簡易型智能型計(jì)算機(jī)編程通信接口編程軟件3.5.5編程器EXIT3.6PLC的工作原理3.6.1PLC的工作方式和運(yùn)行框圖結(jié)構(gòu)、功能相同1.PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較EXIT2.循環(huán)掃描的工作方式周期循環(huán)掃描一個循環(huán)掃描過程所需的時間稱為一個掃描周期

EXIT3.6.2PLC的掃描工作過程EXIT3.7PLC的編程語言和程序結(jié)構(gòu)3.7.1PLC的編程語言梯形圖語句表功能圖功能塊圖能流“軟繼電器”不是物理繼電器觸點(diǎn)不是現(xiàn)場物理開關(guān)的觸點(diǎn)輸出線圈不是物理線圈接點(diǎn)原則上可無限次使用，線圈通常只引用一次1.梯形圖（LAD）常開觸點(diǎn)是取位狀態(tài)操作常閉觸點(diǎn)是位取反操作常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)EXIT2.語句表（STL）

EXIT3.順序功能流程圖（SFC）

4.功能塊圖（FBD）

順序功能流程圖（SepuenceFunctionChart）編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。使用它可以對具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程。本書的第4章對這種編程方法有詳細(xì)介紹。沒有梯形圖編程器中的觸點(diǎn)和線圈，但有與之等價(jià)的指令，這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的，程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定。FBD編程語言有利于程序流的跟蹤，但在目前使用較少。

EXIT3.7.2PLC的程序結(jié)構(gòu)1.用戶程序（1）主程序（2）子程序（3）中斷處理