第一章 可编程控制器的基础知识电子课件.ppt

主编：王晓军编：王晓军 杨庆宣杨庆宣 许强许强主审：李曦主审：李曦第第1章章 可编程控制器的基础知识可编程控制器的基础知识 v1.1概论 v1.2可编程控制器系统的组成及功能v1.3 PLC的分类v1.4 PLC的性能指标v1.5 PLC的发展趋势及对工业发展的影响1.1概论概论v1.1.1可编程控制器的由来可编程控制器的由来v1968年，美国通用汽车公司（GM）根据汽车制造生产线的需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器控制柜，以减少汽车改型时，重新设计制造继电器控制盘的成本和时间。当时，通用汽车公司对新型控制器提出10条具体要求：v （1）编程简单，可在现场修改程序；v （2）维护方便，采用插件式结构；v （3）可靠性高于继电器控制柜；v （4）体积小于继电器控制柜；v （5）成本可与继电器控制柜竞争；v （6）数据可以直接输入管理计算机；v （7）可直接用115V交流输入；（8）输出采用交流115V，能直接驱动电磁阀、交流 的的接触器等；（9）通用性强，扩展时很方便；（10）程序要能存储，存储容量可扩展到4K字节。 根据招标要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世第一台PLC（PDP14型 ），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。 1.1.2可编程控制器的定义v 早期的可编程控制器主要是用来替代继电器控制系统的，因此功能较为简单，只能进行开关逻辑控制，称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。v 国际电工委员会（IEC）在1987年2月颁布的可编程控制器标准草案的第三稿中，将其进一步定义为：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”1.1.3可编程控制器的特点v1. 编程方法简单易学编程方法简单易学v2. 功能完善、适应性强功能完善、适应性强v3. 系统的设计、安装、调试工作量少，维修系统的设计、安装、调试工作量少，维修方便方便v4. 可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强v5. 体积小、重量轻、功耗低、性价比高体积小、重量轻、功耗低、性价比高v所以可编程控制器可以称为全功能工业控制计算机。1.1.4可编程控制器的应用领域v由于由于PLC具有上述的一系列优点，因此在工业控制具有上述的一系列优点，因此在工业控制方面，目前方面，目前PLC已广泛应用于冶金、化工、轻工、已广泛应用于冶金、化工、轻工、机械、电力、建筑、交通、运输等行业。按照机械、电力、建筑、交通、运输等行业。按照PLC的控制类型不同，的控制类型不同，PLC主要应用于以下几个方面：主要应用于以下几个方面：v1. 开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制v2. 模拟量与过程控制模拟量与过程控制v3. 运动控制运动控制v4. 数据处理数据处理v5. 通信联网通信联网1.2可编程控制器系统的组成及功能可编程控制器系统的组成及功能v1.2.1 PLC的硬件系统vPLC的硬件系统都大体相同，主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出模块（I/O接口）、电源及编程器几大部分组成。 1.2.2 PLC的软件系统v 硬件系统和软件系统是相辅相成的，它们共同组成PLC系统，缺一不可。没有软件的PLC系统，称为裸机系统，不起任何用途。同样，没有硬件系统，软件系统也就无立足之地。PLC的软件系统指PLC所使用的各种程序的集合，通常分为：v1. 系统程序：系统程序：v由由PLC生产厂家提供，并固化在生产厂家提供，并固化在EPROM中，不能由用户直接存取。系中，不能由用户直接存取。系统程序可分为管理程序、编译程序、标准程序模块及系统调用三部分。统程序可分为管理程序、编译程序、标准程序模块及系统调用三部分。 v2. 用户程序：用户程序：v是用户根据现场控制要求的需要，用是用户根据现场控制要求的需要，用PLC的程序语言编制的应用程序，的程序语言编制的应用程序，以实现各种控制要求。以实现各种控制要求。 1.3 PLC的分类的分类v1.3.1按结构形式分类v根据硬件的结构不同，可以将PLC分为 ：v1. 整体式整体式v2. 模块式模块式v3. 叠装式叠装式叠装式PLC模块式PLC整体式PLC1.3.2按I/O点数、功能分类v按输入输出点数、功能和存储容量不同，PLC可分为 ：v小型PLC ：I/O点数在256点以下v中型PLC ：I/O点数在2561024点之间v大型PLC ：I/O点数在1024点以上1.4 PLC的性能指标 v1. 编程语言及指令功能编程语言及指令功能v2. I/O总点数总点数v3. 用户程序存储容量用户程序存储容量v4. 扫描速度扫描速度v5. 内部寄存器的配置与容量内部寄存器的配置与容量v6. 其他功能其他功能v如输入输出方式、特殊功能模块、自诊断功能、通信联网功如输入输出方式、特殊功能模块、自诊断功能、通信联网功能、高速计数、远程能、高速计数、远程I/O能力、监控功能等能力、监控功能等 1.5 PLC的发展趋势及对工业发展的的发展趋势及对工业发展的影响影响v1.5.1 PLC的发展趋势v1. 在系统构成规模上，向大、小两个方向发展在系统构成规模上，向大、小两个方向发展v2. 开发各种智能模块，不断增加过程控制能力开发各种智能模块，不断增加过程控制能力v3. 通信网络功能不断增强通信网络功能不断增强v4. 编程语言与编程工具向标准化和高级化发展编程语言与编程工具向标准化和高级化发展v5. 发展冗错技术发展冗错技术 1.5.2 PLC对工业发展的影响对工业发展的影响 v从世界上第一台PLC问世到20世纪80年代初，PLC在先进工业国家中已获得了广泛应用。目前在美国、日本、德国和英国等国家，PLC已成为工业自动控制的标准设备，它的应用几乎覆盖了机械、冶金、矿山、石油化工、轻工、交通运输等所有工业行业，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制设备。v 在我国，PLC的应用和发展也很快，主要应用于一些大中型现代化工厂的引进工程上，如宝山钢铁总厂一、二期工程中就使用了PLC共计857台。又如武汉钢铁总厂、首都钢铁总厂、秦山核电站、上海别克汽车生产线等都大量采用了PLC进行自动化控制，取得了显著的经济效益。同时在老企业旧设备的技术改造上，PLC的应用也比较广泛，而且取得了可喜的经济效益。在自主产品设计方面，PLC的应用也比较广泛，尤其在机械制造行业中发展很快，如南京第二机床厂把PLC首先应用于YW4332型万能剃齿机上，并取得了成功。它不仅简化了控制线路，缩小了电控装置的体积，提高了工作的可靠性，节约了电源，还扩大了机床的功能。在其他方面，各工厂和科研单位也都不断推出PLC的新产品。v 但是，和国外PLC技术发达的国家相比，PLC在我国的研制和应用还比较落后，这迫切需要广大从事PLC研制与开发的工程技术人员与科研单位在借鉴国外先进PLC技术时，自主研制和开发多品种、多档级的PLC新产品，以适应我国经济的高速发展。世界上最快的PLC来自VIPA的SPEED7数控机床习题及思考题 v1.什么是可编程控制器？它有哪些特点？v2.简述可编程控制器的应用范围。v3.PLC与继电器控制系统的应用范围。v4.PLC主要由哪几部分组成？v5.PLC是如何分类的？v6.简述PLC的发展趋势。