自動化基礎(chǔ)知識

關(guān)于自動化基礎(chǔ)知識一、什么是自動化1、自動化定義

自動化是指在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進(jìn)行操作或控制的過程。研究內(nèi)容：自動化是一門涉及學(xué)科較多﹑應(yīng)用廣泛的綜合性科學(xué)技術(shù)。數(shù)學(xué)、物理學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)等是該學(xué)科的重要基礎(chǔ)它的研究內(nèi)容主要有自動控制和信息處理兩個(gè)方面﹐包括理論﹑方法﹑硬件和軟件等。第2頁,共119頁，2024年2月25日，星期天2、什么是工業(yè)自動化技術(shù)工業(yè)自動化技術(shù)是指綜合運(yùn)用控制理論、電子裝備、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和相關(guān)工藝技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、節(jié)省能耗、降低消耗、減少污染、確保安全等目的的一種綜合性技術(shù)。第3頁,共119頁，2024年2月25日，星期天43、自動控制概念

所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動控制系統(tǒng)：

實(shí)現(xiàn)上述控制目的，由相互制約的各部分按一定規(guī)律組成的具有特定功能的整體。第4頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

4、自動控制技術(shù)的內(nèi)容自動控制技術(shù)包含了自動控制系統(tǒng)中所有元器件的構(gòu)造原理和性能，以及控制對象或被控過程的特性等方面的知識；自動控制系統(tǒng)的分析與綜合；控制用計(jì)算機(jī)(能作數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的控制機(jī))的構(gòu)造原理和實(shí)現(xiàn)方法。第5頁,共119頁，2024年2月25日，星期天5、自動控制技術(shù)的原理和方法自動控制技術(shù)是自動化單元技術(shù)和集成技術(shù)及其在各類控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。它以自動控制理論為基礎(chǔ)，以電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)為主要工具，面向工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制及各行業(yè)、各部門的自動化。它具有“控(制)管(理)結(jié)合，強(qiáng)(電)弱(電)并重，軟(件)硬(件)兼施”等鮮明的特點(diǎn)，第6頁,共119頁，2024年2月25日，星期天二、自動化系統(tǒng)分類1、從應(yīng)用角度分a、過程自動化

石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學(xué)處理自動化。一般采用由檢測儀表﹑調(diào)節(jié)器和計(jì)算器等組成的過程控制系統(tǒng)﹐對加熱爐﹑蒸餾塔等設(shè)備或整個(gè)工廠進(jìn)行最優(yōu)控制。第7頁,共119頁，2024年2月25日，星期天b、機(jī)械制造自動化

這是機(jī)械化﹑電氣化與自動控制相結(jié)合的結(jié)果﹐處理的對象是離散工件。c、管理自動化

工廠或事業(yè)單位的人﹑財(cái)﹑物﹑生產(chǎn)﹑辦公等業(yè)務(wù)管理自動化﹐是以信息處理為核心的綜合性技術(shù)﹐涉及電子計(jì)算器﹑通信﹑系統(tǒng)與控制等學(xué)科。d、其它：實(shí)驗(yàn)室自動化、家庭自動化、商業(yè)自動化第8頁,共119頁，2024年2月25日，星期天2、按測控形式分a、SCADA（SupervisorControlAndDataAcquisition）系統(tǒng)

監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它可以實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動控制，對工藝流程進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)視，并為生產(chǎn)、調(diào)度和管理提供必要的數(shù)據(jù)。

SCADA系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集、本地和遠(yuǎn)程控制、多種通訊介質(zhì)聯(lián)接、易于重新配置及本地和遠(yuǎn)程診斷。第9頁,共119頁，2024年2月25日，星期天b、DCS（DistributedControlSystem）系統(tǒng)

DCS是一種分布式控制系統(tǒng)，在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。

DCS是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。DCS通常采用若干個(gè)控制器（過程站）對一個(gè)生產(chǎn)過程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，各控制器間通過網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)操作站，通過網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達(dá)操作指令。第10頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

DCS系統(tǒng)的基本思想是：利用分散控制、集中操作、分而自制、綜合協(xié)調(diào)的原則，將測控系統(tǒng)分為分散過程控制級、集中操作監(jiān)控級和綜合信息管理級，構(gòu)成一分級分布式控制系統(tǒng)。

因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話就是：分散控制集中管理。第11頁,共119頁，2024年2月25日，星期天c、直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)d、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制（簡稱SCC）系統(tǒng)e、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（簡稱FCS）系統(tǒng)第12頁,共119頁，2024年2月25日，星期天三、自動化系統(tǒng)構(gòu)成1、SCADA系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)主要應(yīng)用于水利、石油、供電等行業(yè)中，用于地理環(huán)境惡劣無人值守的環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。它的主要結(jié)構(gòu)包括遠(yuǎn)程控制單元RTU（RemoteTerminalUnit）、通訊網(wǎng)絡(luò)及中心站。第13頁,共119頁，2024年2月25日，星期天1)遠(yuǎn)程終端RTU

RTU主要作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及本地控制，進(jìn)行本地控制時(shí)作為系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)立的工作站，這時(shí)RTU可以獨(dú)立的完成連鎖控制、前饋控制、反饋控制、PID(比例、微分、積分）控制等工業(yè)上常用的控制調(diào)節(jié)功能；進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)作為一個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊單元，完成或響應(yīng)本站與中心站或其它站的通訊和遙控任務(wù)。第14頁,共119頁，2024年2月25日，星期天2)系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)

主要用于RTU與中心站通訊及與其它RTU通訊。通訊鏈路種類有無線、有線、微波、光纖。RTU可支持的通訊方式有中心站觸發(fā)的通訊方式和RTU觸發(fā)的通訊方式。第15頁,共119頁，2024年2月25日，星期天中心站觸發(fā)的通訊方式包括：

?

輪詢方式由系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)時(shí)間周期，每隔一個(gè)時(shí)間段系統(tǒng)進(jìn)行一次查詢，接收中心站所需要的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

?廣播方式由中心站向所有RTU或某分組內(nèi)的RTU下發(fā)命令。

?控制命令下發(fā)方式如下發(fā)開、關(guān)控制命令，修改報(bào)警及控制權(quán)限。

RTU觸發(fā)的通訊方式：RTU可以在程序中根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)置條件，以便在非常情況下向中心站發(fā)送數(shù)據(jù)。第16頁,共119頁，2024年2月25日，星期天3）中心站

它可包含多個(gè)工作站和支持網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備，以完成不同的工作。它通過中心站軟件管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，每個(gè)工作站通過組態(tài)畫面監(jiān)測現(xiàn)場站點(diǎn)，下發(fā)控制命令進(jìn)行控制，并完成工況圖、統(tǒng)計(jì)曲線、報(bào)表等功能。

第17頁,共119頁，2024年2月25日，星期天2、DCS系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上劃分，DCS包括過程級、操作級和管理級。1）過程級主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實(shí)施部分。2）操作級包括：操作員站和工程師站，完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。3）管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)），它是DCS更高層次的應(yīng)用。第18頁,共119頁，2024年2月25日，星期天DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第19頁,共119頁，2024年2月25日，星期天四、自動控制系統(tǒng)工作原理1、系統(tǒng)工作原理簡易實(shí)驗(yàn)1）現(xiàn)在作一個(gè)游戲，讓張三和李四分別去拿放在一張桌子上的杯子，張三把自己的雙眼蒙上，而李四卻不用蒙上雙眼?？纯此麄冋l能順利地拿到杯子？2）人打算拿桌子上的杯子時(shí)，首先要看一下杯子的位置與自己手的距離有多少，然后人的大腦會指揮自己的手做出動作，向減少這個(gè)距離的方向移動，同時(shí)不斷的觀察兩者之間的距離還有多少，直到人的手碰到了杯子，大腦就命令手停止運(yùn)動，杯子也就拿到了。這個(gè)過程可以用下邊的圖來表示。

由于沒有了眼睛所以圖中的反饋就無法形成人這個(gè)“機(jī)器”也就工作不正常了第20頁,共119頁，2024年2月25日，星期天自動控制系統(tǒng)工作的關(guān)鍵就在于反饋系統(tǒng)的存在，正是有了反饋的存在，才使自動化成為可能。反饋：反饋控制是這樣一種控制過程，它能夠在存在擾動的情況下，力圖減小系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（也稱參據(jù)量）（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，而且其工作正是基于這一偏差基礎(chǔ)之上的。反饋控制系統(tǒng)是一種能對輸出量與參考輸入量進(jìn)行比較，并力圖保持兩者之間的既定關(guān)系的系統(tǒng)，它利用輸出量與輸入量的偏差來進(jìn)行控制。第21頁,共119頁，2024年2月25日，星期天1、自動化系統(tǒng)組成：檢測比較裝置所起作用相當(dāng)于人眼在上面例子中的作用，主要是獲得反饋，并且計(jì)算我們要達(dá)到的目的與現(xiàn)在的實(shí)際情況之間的差值

控制器所起作用相當(dāng)于大腦在上面例子中的作用，主要是用來決定應(yīng)該怎樣做

執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要所起作用相當(dāng)于人手在上面例子中的作用，完成控制器下達(dá)的決定

控制量也就是所要達(dá)到的目的，相當(dāng)于手和杯子之間的距離。控制量是我們自動化機(jī)器所要達(dá)到的最終目的第22頁,共119頁，2024年2月25日，星期天2、自動化各構(gòu)成部分的作用及實(shí)現(xiàn)1）檢測（測量）裝置

檢測（測量）裝置主要是傳感器。傳感器是一種能把物理量﹑化學(xué)量﹑生物量等轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。輸出的電信號有不同形式，如電壓﹑電流﹑頻率﹑脈沖等，能滿足信息傳輸﹑處理﹑記錄﹑顯示﹑控制的要求。第23頁,共119頁，2024年2月25日，星期天通常傳感器由感應(yīng)組件和轉(zhuǎn)換組件組成。感應(yīng)組件(SensingElement)能直接感受被測量的的量;

轉(zhuǎn)換組件(TransductionElement)則將感應(yīng)組件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號。第24頁,共119頁，2024年2月25日，星期天與人類五大感覺器官相比對應(yīng)的傳感器眼睛（視覺）光傳感器﹑影像傳感器等耳朵（聽覺）壓力傳感器﹑電容麥克風(fēng)等皮膚（觸覺）力學(xué)傳感器﹑溫度傳感器﹑濕度傳感器等﹔舌頭（味覺）等離子傳感器﹑化學(xué)傳感器等﹔鼻子（嗅覺）半導(dǎo)體氣體傳感器﹑燃燒式氣體傳感器等除了以上和五感相比擬的傳感器外還有紅外線傳感器、接近傳感器速度和加速度傳感器、磁性傳感器等第25頁,共119頁，2024年2月25日，星期天一般測量信號轉(zhuǎn)換為電量類型(根據(jù)采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后接入控制器的種類劃分）：被測量轉(zhuǎn)換量舉例圖例模擬量（連續(xù)、不間斷的量）0~5V，1~5V；0~20mA，4~20mA；電阻壓力、液位，流量，溫度脈沖量2~36V方波；油、氣、水流量，開關(guān)量0~24V開關(guān)信號水位（點(diǎn)），閥位第26頁,共119頁，2024年2月25日，星期天2）控制器

控制器（一般是RTU、PLC等設(shè)備）的主要作用是進(jìn)行信號采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、處理、發(fā)送及本地控制。第27頁,共119頁，2024年2月25日，星期天由傳感器測量的現(xiàn)場被測量被轉(zhuǎn)換為與其成比例的標(biāo)準(zhǔn)電信號后輸入到控制器，控制器將接收到的電流信號按相同的比例反算回被測量的現(xiàn)場實(shí)際值，同時(shí)將該數(shù)據(jù)應(yīng)用到其他相關(guān)的計(jì)算、控制過程并按需要將數(shù)據(jù)傳送至其他位置（如監(jiān)控機(jī)）。第28頁,共119頁，2024年2月25日，星期天3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)（執(zhí)行器）

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是按控制器輸出的指令驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，從而達(dá)到控制被控設(shè)備的目的的裝置。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般有電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以電為動力源的儀表，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣為動力源的儀表。第29頁,共119頁，2024年2月25日，星期天自動控制技術(shù)的應(yīng)用煉鋼、化工、石油、電力、造紙、紡織、食品等工業(yè)航空、航海、汽車、鐵路運(yùn)輸和國防工業(yè)。圖書資料的管理、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星、原子能、空氣動力等領(lǐng)域。第30頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)﹑農(nóng)業(yè)﹑軍事﹑科學(xué)研究﹑交通運(yùn)輸﹑商業(yè)﹑醫(yī)療﹑服務(wù)和家庭等方面

采用自動化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動﹑部分腦力勞動以及惡劣﹑危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來﹐而且能擴(kuò)展人的器官功能﹐極大地提高勞動生產(chǎn)率﹐增強(qiáng)人類認(rèn)識世界和改造世界的能力。因此﹐自動化是工業(yè)﹑農(nóng)業(yè)﹑國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。第31頁,共119頁，2024年2月25日，星期天32

計(jì)算機(jī)概念系統(tǒng)用途分類發(fā)展第32頁,共119頁，2024年2月25日，星期天33概念

（ElectronicDigitalComputer

）計(jì)算機(jī)是一種能夠按照程序運(yùn)行，自動、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)由硬件和軟件組成計(jì)算機(jī)是完成信息處理的工具

計(jì)算機(jī)通過預(yù)先編好的存儲程序來自動完成數(shù)據(jù)的加工處理計(jì)算機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是非常明顯它人類生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物第33頁,共119頁，2024年2月25日，星期天34硬件系統(tǒng)（Hardware）組成計(jì)算機(jī)的任何機(jī)械的、電子的、磁性的部件整個(gè)計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)基本功能：運(yùn)行由預(yù)先設(shè)計(jì)好的指令編制的各種程序計(jì)算機(jī)的主機(jī)(由運(yùn)算器、控制器和存儲器組成)、顯示器、打印機(jī)、通訊設(shè)備等系統(tǒng)組成第34頁,共119頁，2024年2月25日，星期天35軟件系統(tǒng)（Software）計(jì)算機(jī)軟件是指為了更好地發(fā)揮計(jì)算機(jī)硬件的效能和方便用戶使用計(jì)算機(jī)而設(shè)計(jì)的各種程序和數(shù)據(jù)的總和。系統(tǒng)軟件（SystemSoftware）用于管理機(jī)器各種資源的程序及協(xié)調(diào)各裝置工作的程序和為用戶編制程序服務(wù)的程序如操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等應(yīng)用軟件（ApplicationSoftware）與用戶具體用途關(guān)系密切,應(yīng)用針對性強(qiáng)的軟件單項(xiàng)業(yè)務(wù)處理系統(tǒng),如學(xué)籍管理和師資管理、文件檔案管理、財(cái)會統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理等功能較強(qiáng)的系統(tǒng),如庫存管理系統(tǒng),綜合情報(bào)檢索系統(tǒng),會計(jì)信息系統(tǒng)等系統(tǒng)第35頁,共119頁，2024年2月25日，星期天36硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的關(guān)系軟硬件之間的界面不是固定不變的軟硬件在功能上具有等效性，軟硬件能提供同樣的邏輯運(yùn)算能力硬件實(shí)現(xiàn)成本高,但速度快軟件實(shí)現(xiàn)成本低,但速度慢

系統(tǒng)第36頁,共119頁，2024年2月25日，星期天37數(shù)值計(jì)算科學(xué)計(jì)算，應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)計(jì)算如衛(wèi)星運(yùn)行軌跡,水壩應(yīng)力,氣象預(yù)報(bào),油田布局,潮汐規(guī)律等等信息處理

信息處理是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、分類、選擇、存儲、制表、檢索、輸出等的加工過程如自動閱卷、圖書檢索、財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)管理、醫(yī)療診斷、編輯排版、情報(bào)分析等等實(shí)時(shí)控制

及時(shí)搜集檢測數(shù)據(jù),按最佳值對事物進(jìn)程的調(diào)節(jié)控制如工業(yè)生產(chǎn)的自動控制用途第37頁,共119頁，2024年2月25日，星期天38輔助設(shè)計(jì)

利用計(jì)算機(jī)的制圖功能,實(shí)現(xiàn)各種工程的設(shè)計(jì)工作如橋梁設(shè)計(jì)、船舶設(shè)計(jì)、飛機(jī)設(shè)計(jì)、集成電路設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)等等智能模擬

人工智能，利用計(jì)算機(jī)模擬人類智力活動,以替代人類部分腦力勞動具有一定“學(xué)習(xí)、推理和聯(lián)想”能力的機(jī)器人用途第38頁,共119頁，2024年2月25日，星期天39按功能和用途通用計(jì)算機(jī)解決諸如科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、自動控制、輔助設(shè)計(jì)等多方面問題功能多,用途廣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,因而價(jià)格也偏高

專用計(jì)算機(jī)解決專門問題而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī),如用于彈道控制、地震監(jiān)測等方面的計(jì)算機(jī)功能專一,結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格較低

按計(jì)算機(jī)硬、軟件的配套規(guī)模及功能大小等綜合指標(biāo)巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)因存儲容量、運(yùn)算速度的不同而用途各異分類第39頁,共119頁，2024年2月25日，星期天40

第一代1946-1958第二代1958-1965第三代1965-1971第四代1971-代表機(jī)型ENIAC(1946.2)IBM-701(1953.4)IBM-650(1954.11)IBM-7090(1959.11)IBM-7094(1962.9)IBM(中型機(jī))IBM-370(大機(jī)型)PDP-11(小型機(jī))ILL-IACIV(巨型機(jī))PEPE(巨型機(jī))INTEL-3000(微型機(jī))硬件電子管晶體管中小型規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路磁鼓磁芯磁芯,半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器軟件符號語言匯編語言批處理操作系統(tǒng)FORTRAN、COBOL、ALGOL60等程序語言分時(shí)操作系統(tǒng)會話式語言(如BASIC)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件軟件系統(tǒng)工程化、理論化;可擴(kuò)充語言,數(shù)據(jù)庫運(yùn)算速度(定點(diǎn)加法)每秒數(shù)千次每秒數(shù)萬-數(shù)十萬次每秒數(shù)十萬-數(shù)百萬次每秒數(shù)百萬-數(shù)億次應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能模擬巨型機(jī)用于尖端科學(xué)和軍事,微型機(jī)進(jìn)入日常工作和生活發(fā)展第40頁,共119頁，2024年2月25日，星期天41計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念功能分類協(xié)議和模型第41頁,共119頁，2024年2月25日，星期天42概念

定義：把分布在不同地點(diǎn)且具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來，在功能完善的軟件和協(xié)議的管理下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享的系統(tǒng)。地理位置上分布的計(jì)算機(jī)的集合用傳輸介質(zhì)互聯(lián)起來遵守共同的協(xié)議相互通信使用戶隨時(shí)隨地能共享信息資源和交換信息第42頁,共119頁，2024年2月25日，星期天由定義可知：(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是“通信技術(shù)”與“計(jì)算機(jī)技術(shù)”的結(jié)合產(chǎn)物(2)以數(shù)據(jù)交換為基礎(chǔ)，以共享資源為目的

主機(jī)

終端

終端主機(jī)

終端

主機(jī)主機(jī)通信設(shè)備通信線路通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)第43頁,共119頁，2024年2月25日，星期天44功能信息交換計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最基本的功能完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的系統(tǒng)通信傳送電子郵件、發(fā)布新聞消息、進(jìn)行電子購物、電子貿(mào)易、遠(yuǎn)程電子教育等資源共享

資源是指構(gòu)成系統(tǒng)的所有要素,包括軟、硬件資源增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算機(jī)的處理能力,提高了計(jì)算機(jī)軟硬件的利用率分布式處理

一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)可以劃分成許多部分第44頁,共119頁，2024年2月25日，星期天45分類按地理范圍分類局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）按傳輸速率分類高速網(wǎng)、低速網(wǎng)按傳輸介質(zhì)分類有線網(wǎng)、無線網(wǎng)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第45頁,共119頁，2024年2月25日，星期天46拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線節(jié)點(diǎn)第46頁,共119頁，2024年2月25日，星期天47拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第47頁,共119頁，2024年2月25日，星期天48協(xié)議和模型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中要做到有條不紊的交換數(shù)據(jù)，各計(jì)算機(jī)之間就必須遵守事先約定好的規(guī)則，這些規(guī)則、約定在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一系列的通信規(guī)則第48頁,共119頁，2024年2月25日，星期天計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常采用高度民主結(jié)構(gòu)化的分層設(shè)計(jì)方法，將網(wǎng)絡(luò)劃分為一組功能分明、相對獨(dú)立和易于操作的層次，依靠各層次之間的功能組合提供網(wǎng)絡(luò)的通信服務(wù)。如數(shù)據(jù)的格式是怎樣的,以什么樣的控制信號聯(lián)絡(luò),具體傳送方式是什么,發(fā)送方怎樣保證數(shù)據(jù)的完整性、正確性,接收方如何應(yīng)答等等常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有IPX/SPX,TCP/IP等目前Internet使用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是TCP/IP模型，包括網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。第49頁,共119頁，2024年2月25日，星期天50協(xié)議和模型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型開放系統(tǒng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)模型（OSI）不是一個(gè)實(shí)際的物理模型,而是一個(gè)將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范化了的邏輯參考模型OSI七層模型應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)第50頁,共119頁，2024年2月25日，星期天51協(xié)議和模型通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)的范疇：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層資源子網(wǎng)的范疇：會話層、表示層和應(yīng)用層傳輸層起著承上啟下的作用第51頁,共119頁，2024年2月25日，星期天52

可編程控制器(plc)第52頁,共119頁，2024年2月25日，星期天53

PLC基礎(chǔ)知識

一、PLC的產(chǎn)生與歷史二、可編程控制器的定義三、PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢四、PLC的特點(diǎn)五、PLC的基本功能六、PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較第53頁,共119頁，2024年2月25日，星期天54一、PLC的產(chǎn)生與歷史世界上第一臺PLC1969年由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司（GE）的要求研制成功。

背景：

1968年美國通用汽車公司（GE），為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。

第54頁,共119頁，2024年2月25日，星期天55設(shè)計(jì)思想：吸取繼電器和計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)☆繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差，但簡單易懂、價(jià)格便宜；

☆計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活（可編程）、通用性好，但編程困難；

☆采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用.（梯形圖）第55頁,共119頁，2024年2月25日，星期天56◆70年代初期：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,通常稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）◆70年代中期：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◆80年代以后：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。第56頁,共119頁，2024年2月25日，星期天57近年來PLC發(fā)展

PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價(jià)格比高、高可靠性的特點(diǎn)，已成為自動化工程的核心設(shè)備。

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)自動化的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。第57頁,共119頁，2024年2月25日，星期天58二、可編程控制器的定義定義：

國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下：

“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。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(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)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)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)”。第58頁,共119頁，2024年2月25日，星期天59三、PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制了第一臺PLC，從此PLC發(fā)展迅猛。

我國改革開放后，美國AB、GE、MODICON、TI，日本OMRON、三菱、富士，德國西門子等廠家的產(chǎn)品不斷進(jìn)入我國，并在各行各業(yè)的工控系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。第59頁,共119頁，2024年2月25日，星期天PLC三大流派歐洲：德國的西門子(SIEMENS)、AEG及法國的TI公司美國：A-B（Allen-Bradly）(其產(chǎn)品約占美國PLC市場50％的份額。)、GE（GeneralElectric）、莫迪康(MODICON)公司、德州儀器(T1)公司、歌德(Gould)公司、西屋公司日本：三菱電機(jī)（MitsubishiElectric）、歐姆龍（OMRON）FUJI（日本主要發(fā)展中小型PLC，在世界小型PLC市場上，日本產(chǎn)品約占有70％的份額。在中國，OMRON產(chǎn)品的銷量居首位）目前國內(nèi)市場還有韓國、臺灣等PLC產(chǎn)品；現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了系列化的國產(chǎn)PLC，其價(jià)格相對低廉，性價(jià)比較高。第60頁,共119頁，2024年2月25日，星期天西門子PLC外形圖S7-200系列PLCS7-300系列PLCS7-400系列PLC第61頁,共119頁，2024年2月25日，星期天歐姆龍PLC外形圖C200H系列PLCCPM1A、CPM2A系列PLC第62頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

PLC的國內(nèi)外狀況1974年我國開始仿制美國的第二代PLC產(chǎn)品，但因元器件質(zhì)量和技術(shù)問題等原因未能推廣。直到1977年，我國才研制出第一臺具有實(shí)用價(jià)值的PLC，并開始批量生產(chǎn)和應(yīng)用于工業(yè)過程的控制。主要廠家有：北京和利時(shí)，科迪納，張前蘇。洛陽易達(dá)，無錫信捷，南京嘉華，蘭州全志，廣州科賽恩，中山智達(dá)，恒日等。第63頁,共119頁，2024年2月25日，星期天第64頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

PLC的發(fā)展趨勢（1）向高速度、大存儲容量方向發(fā)展（CPU處理速度nS級；內(nèi)存2M字節(jié)）（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性（超大型和超小型)

（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化（硬件、軟件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、與現(xiàn)場總線兼容的I／0（5）加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信的能力（6）控制的開放和模塊化的體系結(jié)構(gòu)OMAC（openModularArchitectureforControl）第65頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

四、PLC的特點(diǎn)

可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣通用性強(qiáng)，使用方便

編程方法簡單，容易掌握

安裝簡單、調(diào)試和維修方便。第66頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

五、PLC的基本功能1邏輯控制功能2定時(shí)控制功能3計(jì)數(shù)控制功能4步進(jìn)控制功能5數(shù)據(jù)處理功能6回路控制功能7通訊聯(lián)網(wǎng)功能8監(jiān)控功能9停電記憶功能10故障診斷功能第67頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

1邏輯控制功能

邏輯控制功能是PLC最基本功能之一,是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，可取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機(jī)控制、多機(jī)群控和自動生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實(shí)例。例如：機(jī)床電氣控制、起重機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)和包裝機(jī)械的控制、注塑機(jī)控制、電梯控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、家用電器(電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等)自動裝配線控制、汽車、化工、造紙、軋鋼自動生產(chǎn)線控制等。第68頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

2定時(shí)控制功能定時(shí)控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值(定時(shí)時(shí)間)可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)動過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。同時(shí)PLC還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖，用于準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制。第69頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

3計(jì)數(shù)控制功能計(jì)數(shù)控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC為用戶提供許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(計(jì)數(shù)值到)，利用該狀態(tài)信號實(shí)現(xiàn)對某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改。第70頁,共119頁，2024年2月25日，星期天4

數(shù)據(jù)處理功能PLC大部分都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換譯碼編碼等操作。中、大型PLC數(shù)據(jù)處理功能更加齊全，可完成開方、PID運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等操作，還可以和CRT、打印機(jī)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示和打印。第71頁,共119頁，2024年2月25日，星期天5

監(jiān)控功能PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。利用編程器或監(jiān)視器，操作人員可以對PLC有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器，可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變PLC內(nèi)部邏輯信號的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)整和維護(hù)提供了極大的方便。第72頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

6

停電記憶功能PLC內(nèi)部的部分存儲器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲器中的信息能夠長期保存。利用某些記憶指令，可以對工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持PLC斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。PLC電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。第73頁,共119頁，2024年2月25日，星期天7

故障診斷功能PLC可以對系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動中止運(yùn)行。PLC的故障自診斷功能，大大提高了PLC控制系統(tǒng)的安全和可維護(hù)性。第74頁,共119頁，2024年2月25日，星期天六、PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較

PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改變程序并改動少量的接線端子，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變。從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被PLC所取代。

與工業(yè)計(jì)算機(jī)比較工業(yè)控制機(jī)控制要求開發(fā)人員具有較高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識和微機(jī)軟件編程的能力。PLC采用了采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用，便于推廣應(yīng)用。PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有更高的可靠性。在模型復(fù)雜、計(jì)算量大且較難、實(shí)時(shí)性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長。第75頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

PLC基本原理1PLC內(nèi)部硬件框圖及各部分作用2PLC工作過程特點(diǎn)及主要性能指標(biāo)3PLC分類第76頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

1PLC內(nèi)部硬件框圖及各部分作用1.1PLC的組成可編程控制器（PLC）主要由中央處理單元(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、輸入輸出單元(I/O)、電源和編程器、人機(jī)界面等幾組成

第77頁,共119頁，2024年2月25日，星期天PLC的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似：是一種以微處理器為核心的、用于控制的特殊計(jì)算機(jī)PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分PLC的硬件：中央處理器（CPU）、存儲器、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源等PLC的軟件：系統(tǒng)程序和用戶程序第78頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

1.2PLC內(nèi)部主要部件功能1.PLC中的CPU作用及分類CPU的作用：按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。歸納起來主要有以下五個(gè)方面：1）接收并存儲編程器或其它外設(shè)輸入的用戶程序或數(shù)據(jù)2）診斷電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中的語法錯(cuò)誤等3）接收并存儲從輸入單元（接口）得到現(xiàn)場輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)第79頁,共119頁，2024年2月25日，星期天4）逐條讀取并執(zhí)行存儲器中的用戶程序，將運(yùn)算結(jié)果存入存儲器

5）根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位和輸出內(nèi)容，通過輸出接口實(shí)現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能第80頁,共119頁，2024年2月25日，星期天PLC中常采用的CPU有三類：1)通用微處理器（如Z80、8086、80286等）2)單片微處理器（如8031、8096等）3)位片式微處理器(如AMD29W等)小型PLC：大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC：大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；

大型PLC：大多采用高速位片式微處理器（32位）；

小型PLC為單CPU系統(tǒng)；中、大型PLC則大多為雙CPU或多CPU系統(tǒng)；對于雙CPU系統(tǒng)，一個(gè)為字處理器，一般采用8位、16位或32位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。第81頁,共119頁，2024年2月25日，星期天2.系統(tǒng)程序存貯器存儲器的作用：PLC中，存儲器主要用于系統(tǒng)程序、用戶程序、數(shù)據(jù)存儲器的類型：①可讀/寫操作的隨機(jī)存儲器RAM②只讀存儲器ROM、PROM、EPROM、E2PROM第82頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

輸入/輸出接口（I/O模塊）輸入/輸出接口通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接通道。PLC輸入接口-----用戶設(shè)備需輸入PLC的各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)以及其它一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量(要通過模數(shù)變換進(jìn)入機(jī)內(nèi))等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成中央處理單元能夠接收和處理的信號，用這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)。PLC輸出接口-----將中央處理單元送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，用來驅(qū)動電磁閥、接觸器、電機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。第83頁,共119頁，2024年2月25日，星期天I/O接口的作用：電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信號是標(biāo)準(zhǔn)電平信號。光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力，通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。I/O接口的類型：開關(guān)量輸入/輸出接口模擬量輸入/輸出接口第84頁,共119頁，2024年2月25日，星期天輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)：PLC的I/O點(diǎn)數(shù)是指PLC的I/O接口所能接受的輸入信號個(gè)數(shù)和輸出信號個(gè)數(shù)的總和。I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過PLC的I/O擴(kuò)展接口對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。第85頁,共119頁，2024年2月25日，星期天PLC中的電源及作用PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，以提供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。因此，對于電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。第86頁,共119頁，2024年2月25日，星期天◆PLC配有各種通信接口與外部設(shè)備連接

與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來與PLC連接，組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？刂婆c計(jì)算機(jī)連接，組成多級分布式控制系統(tǒng)，控制與管理相結(jié)合與人機(jī)界面（觸摸屏）連接與智能接口模塊連接。智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動控制模塊、中斷控制模塊等。與編程器連接第87頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

PLC編程器及作用編程器的作用：編程器可以編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，是PLC開發(fā)應(yīng)用、檢測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀態(tài)。第88頁,共119頁，2024年2月25日，星期天編程器是PLC最常用的外設(shè)，也是PLC中唯一不需要通過功能模塊而直接與總線相聯(lián)接的外設(shè)。它通過主機(jī)上的編程器接口直接與主機(jī)相連。編程器上有一個(gè)方式選擇開關(guān)，用于控制PLC主機(jī)的工作方式。第89頁,共119頁，2024年2月25日，星期天掌上電腦編程器可編程終端第90頁,共119頁，2024年2月25日，星期天高檔可編程終端第91頁,共119頁，2024年2月25日，星期天其它功能模塊模擬量輸入模塊（即A/D模塊）模擬量→數(shù)字量模擬量輸出模塊（即D/A模塊）數(shù)字量→模擬量動態(tài)輸入/輸出模塊自帶動態(tài)掃描功能溫度傳感器模塊溫度→模擬量→數(shù)字量高速計(jì)數(shù)模塊高頻脈沖信號遠(yuǎn)程I/O模塊擴(kuò)展I/O點(diǎn)的距離通訊模塊與其它PLC、微機(jī)、互連網(wǎng)通訊第92頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

PLC的軟件系統(tǒng)1系統(tǒng)程序；2用戶程序；3編程語言系統(tǒng)程序:

系統(tǒng)程序，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用、管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能。系統(tǒng)程序是由PLC的制造廠家編寫的，在PLC使用過程中不會變動，它和PLC的硬件組成有關(guān)，它關(guān)系到PLC的性能。系統(tǒng)程序由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。第93頁,共119頁，2024年2月25日，星期天用戶程序:用戶程序是用戶根據(jù)控制對象生產(chǎn)工藝及控制的要求而編制的應(yīng)用程序。它是根據(jù)PLC控制對象的要求而定的。為便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會丟失信息。為防止干擾對RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在EPROM中?，F(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲器。第94頁,共119頁，2024年2月25日，星期天PLC的編程語言在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。程序的表達(dá)方式基本有四種：梯形圖、指令表、邏輯功能圖和高級語言。梯形圖是當(dāng)前使用最廣泛的一種編程方法。除了梯形圖語言外，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、面向過程控制的流程圖語言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級語言（BASIC、C語言等）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。第95頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

梯形圖編程語言梯形圖（Ladderdiagram）編程語言是一種圖形語言,類似于繼電器控制線路圖的一種編程語言，它面向控制過程，直觀易懂，是PLC編程語言中應(yīng)用最多的一種語言。

物理繼電器PLC繼電器常開常閉觸點(diǎn)線圈兩種梯形圖的繼電器符號圖對照第96頁,共119頁，2024年2月25日，星期天名詞解釋——軟繼電器

PLC的繼電器不是物理的電器，它是PC內(nèi)部的寄存器位，因?yàn)樗哂信c物理繼電器相似的功能，常稱之為“軟繼電器”。常閉觸點(diǎn)線圈常開觸點(diǎn)說明：

PLC每一個(gè)繼電器都對應(yīng)著內(nèi)部的一個(gè)寄存器位，該位為“1”態(tài)時(shí)，相當(dāng)于繼電器接通；為“0”態(tài)時(shí)，則相當(dāng)于繼電器斷開。第97頁,共119頁，2024年2月25日，星期天

可編程序控制器分類1.按結(jié)構(gòu)形式分類整體式PLC：整體式是將PLC的CPU、存儲器、I/O單元、電源等安裝在同一機(jī)體內(nèi)，構(gòu)成主機(jī)，另外還有I/O擴(kuò)展單元配合主機(jī)使用，用以擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)。整體式PLC的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝方便，但輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，靈活性較低，小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)第98頁,共119頁，2024年2月25日，星期天組合式PLC：組合式PLC是由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成，采用總線結(jié)構(gòu)，不同功能的模塊（如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等）通過總線連接起來。組合式PLC的特點(diǎn)是可以根據(jù)功能需要靈活配置，構(gòu)成具有不同功能和不同控制規(guī)模的PLC，多用于大型和中型PLC。第99頁,共119頁，2024年2月25日，星期天組合式PLC第100頁,共119頁，2024年2月25日，星期天電源模塊底板CPU模塊IO模塊模塊式第101頁,共119頁，2024年2月25日，星期天模塊式結(jié)構(gòu)PLC的結(jié)構(gòu)第102頁,共119頁，2024年2月25日，星期天3）疊裝式PLC

還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。

第103頁,共119頁，2024年2月25日，星期天2.按控制規(guī)模分類輸入輸出的總路數(shù)，又稱為I/O點(diǎn)數(shù)，是表征PLC控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此，按控制規(guī)模對PLC分類時(shí)，可分為：1.小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較少，在256點(diǎn)以下的PLC。2.中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較多，在256點(diǎn)以上、2048點(diǎn)以下的PLC。3.大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較多，在2048點(diǎn)以上的PLC。但大中小型PLC的劃分并無嚴(yán)格的界限，PLC的I/O點(diǎn)數(shù)可以依據(jù)需要靈活配置。第104頁,共119頁，2024年