可編程邏輯控制器

可編程邏輯控制器第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五可編程邏輯控制器概述

可編程控制器簡稱PLC。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置。目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、計時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。可編程控制器具有能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單等優(yōu)點，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的主要手段和重要的自動化控制設(shè)備。第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.1可編程序控制器的產(chǎn)生和定義1.1.1可編程序控制器的產(chǎn)生在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器占主導(dǎo)地位的。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)有著明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高，尤其是對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差，一旦生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計，并改變硬件結(jié)構(gòu)，造成了時間和資金的嚴重浪費。第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.1.1可編程序控制器的產(chǎn)生

美國通用汽車公司(GM公司)1968年提出了研制新型控制裝置的十項指標，其主要內(nèi)容如下：

1、編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序；

2、價格便宜，性價比高于繼電器控制系統(tǒng)；

3、可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；

4、體積小于有繼電器控制柜的體積，能耗少；

5、能與計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信；

6、輸入量是交流115V電壓信號（美國電網(wǎng)電壓是110V）；

7、輸出量是交流115V電壓信號、輸出電流在2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥等；

8、具有靈活的擴展能力；第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.1.1可編程序控制器的產(chǎn)生9、硬件維護方便，采用插入式模塊結(jié)構(gòu)；10、用戶存儲器容量至少在4KB以上(根據(jù)當(dāng)時的汽車裝配過程的要求提出)。

從上述10項指標可以看出，它實際上就是當(dāng)今可編程序控制器最基本的功能，具備了可編程序控制器的特點。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEG）根據(jù)上述要求研制出第一臺可編程序控制器，型號為PDP-14，并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上使用成功，于是第一臺可編程序控制器誕生了。

第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.1.2可編程序控制器的定義

由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對它進行確切的定義是比較困難的。美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1980年正式將可編程序控制器命名為PC(ProgrammableController)，但為了與個人計算機PC（PersonalComputer）相區(qū)別，常將可編程序控制器簡稱為PLC，并給PLC作了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入/輸出接口，以位運算為主，能完成邏輯、順序、定時、計數(shù)和運算等功能，用于控制機器或生產(chǎn)過程的自動化控制裝置。第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.1.2可編程序控制器的定義

1982年，國際電工委員會(InternationalElectricalCommittee，IEC)頒布了PLC標準草案第一稿，1985年提交了第2稿，并在1987年的第3稿中對PLC作了如下的定義：“PLC是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！钡谄唔摚捕捻?，編輯于2023年，星期五1.1.2可編程序控制器的定義

上述的定義表明，PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程的一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.2可編程序控制器的發(fā)展過程及發(fā)展趨勢1.2.1可編程序控制器的發(fā)展過程第一階段：初級階段（1969至70年代中期）主要是邏輯運算、定時和計數(shù)功能，沒有形成系列。與繼電器控制相比，可靠性有一定提高。CPU由中小規(guī)模集成電路組成，存儲器為磁芯存儲器。第二階段：擴展階段（70年代中期至末期）

PLC產(chǎn)品的控制功能得到很大擴展，包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運算、模擬量的運算等功能。增加了數(shù)字運算功能，能完成模擬量的控制。開始具備自診斷功能，存儲器采用EPROM。第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.2可編程序控制器的發(fā)展過程及發(fā)展趨勢1.2.1可編程序控制器的發(fā)展過程

第三階段：通信階段（70年代中末期至80年代中期）

PLC隨著計算機通信的發(fā)展，形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。PLC就已經(jīng)從汽車行業(yè)迅速擴展到其它行業(yè)，作為繼電器的替代品進入了食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業(yè)。第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.2可編程序控制器的發(fā)展過程及發(fā)展趨勢1.2.1可編程序控制器的發(fā)展過程

第三階段代表產(chǎn)品有西門子公司的SIMATICS5系列（見圖1.1），富士的MICRO等，這類PLC部分仍在使用。圖1.1SIMATICS5PLC第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.2可編程序控制器的發(fā)展過程及發(fā)展趨勢1.2.1可編程序控制器的發(fā)展過程第四階段：開放階段（80年代中期至今）通信系統(tǒng)開放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議開始標準化，使用戶得益。PLC開始采用標準化軟件系統(tǒng)，并完成了編程語言標準化工作。圖1.2S7-200系列、AB-SLC500系列PLC第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.2可編程序控制器的發(fā)展過程及發(fā)展趨勢1.2.2PLC的發(fā)展趨勢

隨著PLC技術(shù)的推廣應(yīng)用，PLC將向兩個方面發(fā)展：一方面向著大型化的方向發(fā)展，另一方面則向著小型化的方向發(fā)展。PLC向大型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在大中型PLC高功能、大容量、智能化、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、復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合的自動控制。第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.2可編程序控制器的發(fā)展過程及發(fā)展趨勢1.2.2PLC的發(fā)展趨勢

PLC向小型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在下列幾個方面：為了減小體積、降低成本，向高性能的整體型發(fā)展；在提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強；應(yīng)用的專業(yè)性，使得控制質(zhì)量大大提高。

另外，PLC在軟件方面也將有較大的發(fā)展。

總之，PLC總的發(fā)展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、容量大、體積小、成本低、通信聯(lián)網(wǎng)功能強。

第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1、可靠性高2、控制功能強3、用戶使用方便4、編程方便、簡單5、設(shè)計、安裝、調(diào)試周期短6、易于實現(xiàn)機電一體化1.3可編程序控制器的主要特點

PLC能如此迅速發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，還有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。其主要特點如下：第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.4可編程序控制器的分類超小型機：I/O點數(shù)為64點以內(nèi)，內(nèi)存容量為256～1000字節(jié)；小型機I/O點數(shù)為64～256，內(nèi)存容量為1～3.6K字節(jié)；中型機I/O點數(shù)一般不大于2048點，內(nèi)存容量為3.6～13K字節(jié)；大型機I/O點數(shù)一般大于2048點，內(nèi)存容量為13K字節(jié)以上。

1、按控制規(guī)模分類第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.4可編程序控制器的分類整體式結(jié)構(gòu)組合式結(jié)構(gòu)疊裝式2、按機構(gòu)形式分類第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.4可編程序控制器的分類低檔PLC中檔PLC高檔PLC3、按控制性能分類第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.4可編程序控制器的分類日本立石（OMRON）公司的C系列可編程序控制器；日本三菱（MITSUBISHI）公司的F、F1、F2、FX2系列可編程序控制器；日本松下（PANASONIC）電工公司的FP1系列可編程序控制器；美國通用電氣（GE）公司的GE系列可編程序控制器；美國艾論—布拉德利（A--B）公司的PLC-5系列可編程序控制器；德國西門子（SIEMENS）公司的S5、S7系列可編程序控制器。4、按生產(chǎn)廠家分類第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.5可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域1、順序、邏輯控制2、過程控制3、運動控制4、數(shù)據(jù)處理5、通信聯(lián)網(wǎng)第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.6西門子PLC簡介

西門子公司的PLC產(chǎn)品有SIMATICS7、M7和C7等幾大系列。S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC產(chǎn)品，其中的S7-200系列屬于整體式小型PLC，用于代替繼電器的簡單場合，也可以用于復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)。

S7-300系列是模塊化的中小型PLC，最多可以擴展32個模塊，適用于中等性能的控制要求。S7-400是具有中高性能的PLC，采用模塊化無風(fēng)扇設(shè)計，可以擴展200多個模塊，適用于對可靠性要求極高的大型復(fù)雜控制性能。S7-300/400可以組成MPI（多點接口）、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)等。第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.6西門子PLC簡介

SIMATICM7-300/400PLC采用與S7-300/400相同的結(jié)構(gòu)，它可以作為CPU或功能模塊使用。其顯著特點是具有AT兼容計算機的功能，使用S7-300/400的編程軟件STEP7和可選的M7軟包，可以用C、C++或CFC（ContinuousFunctionChart，連續(xù)功能圖）這類高級語言來對M7-300/400PLC編程。M7適合于需要處理的數(shù)據(jù)量大，對數(shù)據(jù)管理、顯示和實時性有較高要求的系統(tǒng)使用。第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五1.6西門子PLC簡介

SIMATICC7由S7-300PLC、HMI（人機接口）操作面板、I/O、