《电气控制与PLC》第3章.ppt

Date:12/22/2022 Page:1深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述第第3 3章章 PLCPLC概述概述学习情景引入：学习情景引入：1、PLC是什么？是什么？2、PLC有何特点？有何特点？3、PLC如何分类？如何分类？4、编程语言是什么？、编程语言是什么？5、PLC的应用领域及发展趋势是什么？的应用领域及发展趋势是什么？6、对今后的学习及职业生涯有何影响？等等。、对今后的学习及职业生涯有何影响？等等。2021/9/151Date:12/22/2022 Page:2深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.1 PLC的产生的产生3.2 PLC的特点的特点3.3 PLC的分类的分类3.4 PLC的编程语言的编程语言3.5 PLC的应用领域及发展趋势的应用领域及发展趋势本章从如下几个方面进行阐述2021/9/152Date:12/22/2022 Page:3深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.1 PLC的产生的产生3.1.1 PLC的由来的由来v原因：原因：因为因为继电器逻辑电路配线复杂继电器逻辑电路配线复杂2021/9/153Date:12/22/2022 Page:4深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.1.1 PLC的由来的由来v背景：背景：19681968年年美美国国通通用用汽汽车车公公司司（GMGM），为为了了适适应应汽汽车车型型号号的的不不断断更更新新，生生产产工工艺艺不不断断变变化化的的需需要要，实实现现小小批批量量、多多品品种种生生产产，希希望望能能有有一一种种新新型型工工业业控控制制器器，它它能能做做到到尽尽可可能能减减少少重重新新设设计计和和更更换换继继电电器器控控制制系系统统及及接接线线，以以降低成本，缩短周期。降低成本，缩短周期。2021/9/154Date:12/22/2022 Page:5深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十项设计标准十项设计标准：编程方便，现场可修改编程方便，现场可修改程序；程序；维护简便维护简便，采用插件式结构；，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；数据可直接送入计算机；数据可直接送入计算机；成本成本可与继电器控制柜可与继电器控制柜竞争；竞争；输入可为市电；输入可为市电；输出采用输出采用115V115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB4KB。3.1.1 PLC的由来的由来2021/9/155Date:12/22/2022 Page:6深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v19691969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。并应用于工业现场。3.1.1 PLC的由来的由来2021/9/156Date:12/22/2022 Page:7深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v什么是什么是PLCPLC？3.1.2 PLC的定义的定义是一种是一种工业控制装置工业控制装置是是在在电电器器控控制制技技术术和和计计算算机机技技术术的的基基础础上上开开发发出出来来的的，并并逐逐渐渐发发展展成成为为以以微微处处理理器器为为核核心心，将将自自动动化化技技术术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。v通用叫法通用叫法中文名称为中文名称为可编程控制器可编程控制器；英文名称为英文名称为Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，简称，简称PLCPLC。2021/9/157Date:12/22/2022 Page:8深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.1.2 PLC3.1.2 PLC的定义的定义v19871987年，国际电工委员会（年，国际电工委员会（IECIEC）定义定义：“可可编编程程控控制制器器是是一一种种数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统，专专为为在在工工业业环环境境下下应应用用而而设设计计。它它采采用用可可编编程程序序的的存存储储器器，用用来来在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、定定时时、计计数数和和算算术术运运算算等等操操作作的的指指令令，并并通通过过数数字字式式和和模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出，控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产产过过程程。可可编编程程控控制制器器及及其其有有关关外外围围设设备备，都都应应按按易易于于与与工工业业系系统统联联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。2021/9/158Date:12/22/2022 Page:9深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.2 PLC的特点的特点v可靠性可靠性高，高，抗干扰强抗干扰强 v功能强大，性价比高功能强大，性价比高v编程简易，现场可修改编程简易，现场可修改v配套齐全，使用方便配套齐全，使用方便v寿命长，体积小，能耗低寿命长，体积小，能耗低 v系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便 2021/9/159Date:12/22/2022 Page:10深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v3.3.13.3.1按按I/OI/O点数分点数分小型小型PLCPLC I/O I/O点数为点数为256256点以下的为小型点以下的为小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数小于点数小于6464点的为超小型或微型点的为超小型或微型PLCPLC）中中型型PLCPLC I/OI/O点点数数为为256256点点以以上上、20482048点点以以下下的的为为中中型型PLCPLC大型大型PLCPLC I/O I/O点数为点数为20482048以上的为大型以上的为大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数超过点数超过81928192点的为超大型点的为超大型PLCPLC）3.3 PLC的分类的分类2021/9/1510Date:12/22/2022 Page:11深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v3.3.2 3.3.2 按按结构形式分结构形式分整整体体式式PLCPLC 将将电电源源、CPUCPU、I/OI/O接接口口等等部部件件都都集集中中装装在在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。3.3 PLC的分类的分类模模块块式式PLCPLC 将将PLCPLC各各组组成成部部分分分分别别作作成成若若干干个个单单独独的的模模块块，如如CPUCPU模模块块、I/OI/O模模块块、电电源源模模块块（有有的的含含在在CPUCPU模模块中）以及各种功能模块。块中）以及各种功能模块。紧紧凑凑式式PLCPLC 还还有有一一些些PLCPLC将将整整体体式式和和模模块块式式的的特特点点结结合起来。合起来。模模块块式式PLCPLC 将将PLCPLC各各组组成成部部分分分分别别作作成成若若干干个个单单独独的的模模块块，如如CPUCPU模模块块、I/OI/O模模块块、电电源源模模块块（有有的的含含在在CPUCPU模模块中）以及各种功能模块。块中）以及各种功能模块。紧紧凑凑式式PLCPLC 还还有有一一些些PLCPLC将将整整体体式式和和模模块块式式的的特特点点结结合起来。合起来。整整体体式式PLCPLC 将将电电源源、CPUCPU、I/OI/O接接口口等等部部件件都都集集中中装装在在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。2021/9/1511Date:12/22/2022 Page:12深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v3.3.33.3.3按按功能分功能分低低档档PLCPLC 具具有有逻逻辑辑运运算算、定定时时、计计数数、移移位位以以及及自自诊诊断断、监监控控等等基基本本功功能能，还还可可有有少少量量模模拟拟量量输输入入输输出出、算算术术运运算算、数数据据传传送和比较、通信等功能。送和比较、通信等功能。中中档档PLCPLC 具具有有低低档档PLCPLC功功能能外外，增增加加模模拟拟量量输输入入/输输出出、算算术术运运算算、数数据据传传送送和和比比较较、数数制制转转换换、远远程程I/OI/O、子子程程序序、通通信信联联网网等功能。有些还增设中断、等功能。有些还增设中断、PIDPID控制等功能。控制等功能。高高档档PLCPLC 具具有有中中档档机机功功能能外外，增增加加带带符符号号算算术术运运算算、矩矩阵阵运运算算、位位逻逻辑辑运运算算、平平方方根根运运算算及及其其它它特特殊殊功功能能函函数数运运算算、制制表表及及表表格格传送等。高档传送等。高档PLCPLC机具有更强的通信联网功能。机具有更强的通信联网功能。3.3 PLC的分类的分类v3.3.4 按生产厂家分按生产厂家分2021/9/1512Date:12/22/2022 Page:13深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v3.4.1 梯形图（梯形图（LD）梯梯形形图图是是一一种种以以图图形形符符号号及及其其在在图图中中的的相相互互关关系系来来表表示示控控制制关关系系的的编编程程语语言言，是是从从继继电电控控制制电电路路图图演演变变过过来来的的，是是使使用用得得最最多多的的PLC图图形形编编程程语语言言。梯梯形形图图由由触触点点、线线圈圈和和功功能能指指令令等等组组成成，触触点点代代表表逻逻辑辑输输入入条条件件，如如外外部部的的开开关关、按按钮钮和和内内部部条条件件等等；线线圈圈和和功功能能指指令令通通常常代代表表逻逻辑辑输输出出结结果果，用用来来控控制制外外部部的的负负载载（如如指指示示灯灯、交交流流接接触触器器、电电磁磁阀阀等等）或内部的输出条件。或内部的输出条件。3.4 PLC的编程语言的编程语言2021/9/1513Date:12/22/2022 Page:14深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述2021/9/1514Date:12/22/2022 Page:15深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v梯形图的特点梯形图的特点 梯形图是按从上到下的顺序绘制梯形图是按从上到下的顺序绘制 梯梯形形图图的的左左、右右母母线线并并未未加加电电压压，梯梯形形图图中中的的支支路路接接通通时时，并并没有真正的电流流动没有真正的电流流动梯梯形形图图中中使使用用的的各各种种器器件件是是按按照照继继电电控控制制电电路路图图中中相相应应的的名名称称称呼的，并不是真实的电器器件称呼的，并不是真实的电器器件 梯梯形形图图中中输输入入继继电电器器的的状状态态唯唯一一地地取取决决于于对对应应输输入入电电路路中中输输入入信号的通断状态，与程序的执行无关信号的通断状态，与程序的执行无关 梯形图中辅助继电器不对外驱动外部负载梯形图中辅助继电器不对外驱动外部负载 梯梯形形图图中中各各软软元元件件的的触触点点既既可可常常开开，又又可可常常闭闭，其其常常开开、常常闭闭触点的数量是无限的触点的数量是无限的3.4.1 梯形图梯形图2021/9/1515Date:12/22/2022 Page:16深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述四、四、编程语言编程语言v3.4.2 指令表（指令表（IL）指指令令表表是是由由许许多多指指令令构构成成的的，是是一一种种与与微微型型计计算算机机的的汇汇编编语语言言中中的的指指令令相相似似的的助助记记符符表表达达式式，它它由由操操作作码码和和操作数两部分组成。操作数两部分组成。操操作作码码用用助助记记符符表表示示，它它表表明明CPU要要执执行行某某种种操操作作，是不可缺少的部分；是不可缺少的部分；操操作作数数包包括括执执行行某某种种操操作作所所必必需需的的信信息息，一一般般由由常常数数和和软软元元件件组组成成，大大多多数数指指令令只只有有1个个操操作作数数，但但有有的的没有操作数，而有的有没有操作数，而有的有2个或更多。个或更多。如如LD M8002这这条条指指令令，其其中中LD为为助助记记符符（即即操操作作码码），M8002为为软软元元件件（即即操操作作数数），其其中中的的M为为元元件件符号，符号，8002为元件为元件M的编号；又如的编号；又如MOV K0 D0这条指令这条指令2021/9/1516Date:12/22/2022 Page:17深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.4 PLC的编程语言的编程语言v3.4.3 顺序功能图（顺序功能图（SFC）顺顺序序功功能能图图是是用用来来描描述述开开关关量量控控制制系系统统的的功功能能，是是一一种种位位于于其其他他编编程程语语言言之之上上的的图图形形语语言言，用用于于编编制制顺顺序序控控制制程程序序。顺顺序序功功能能图图提提供供了了一一种种组组织织程程序序的的图图形形方方法法，根根据据它它可可以以很很容容易易地地画画出出顺顺控控梯梯形形图图，本本书书将将在在第第4章章中中作作详详细细介介绍绍。顺顺序序功功能能图图是是用用来来描描述述开开关关量量控控制制系系统统的的功能功能v3.4.4功能图块功能图块v3.4.5结构文本结构文本2021/9/1517Date:12/22/2022 Page:18深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5 PLC的应用领域及发展趋势的应用领域及发展趋势3.5.1 PLC的应用领域的应用领域 PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。1开关量逻辑控制开关量逻辑控制2运动控制运动控制3过程控制过程控制4数据处理数据处理5通信联网通信联网2021/9/1518Date:12/22/2022 Page:19深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1519Date:12/22/2022 Page:20深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1520Date:12/22/2022 Page:21深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1521Date:12/22/2022 Page:22深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1522Date:12/22/2022 Page:23深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1523Date:12/22/2022 Page:24深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1524Date:12/22/2022 Page:25深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1525Date:12/22/2022 Page:26深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1526Date:12/22/2022 Page:27深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1527Date:12/22/2022 Page:28深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域2021/9/1528Date:12/22/2022 Page:29深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势v从从技技术术上上看看，PLCPLC会会向向运运算算速速度度更更快快、存存储储容容量量更更大大、功功能能更更广广、性性能能更更稳稳定定、性性价价比比更更高高的的方方向发展向发展。为为了了提提高高PLCPLC的的处处理理能能力力，要要求求PLCPLC具具有有更更好好的的响响应应速速度度和和更更大大的的存存储储容容量量。目目前前，有有的的PLCPLC的的扫扫描描速速度度可可达达0.1ms/k0.1ms/k步步左左右右。PLCPLC的的扫扫描描速速度度已已成成为为很很重重要要的的一一个个性能指标。性能指标。在在存存储储容容量量方方面面，有有的的PLCPLC最最高高可可达达几几十十兆兆字字节节。为为了了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。2021/9/1529Date:12/22/2022 Page:30深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v从从规规模模上上看看，PLC会会进进一一步步向向超超小小型型和和超超大大型型两个方向发展。两个方向发展。小小型型PLCPLC由由整整体体结结构构向向小小型型模模块块化化结结构构发发展展，使使配配置置更更加加灵灵活活，为为了了市市场场需需要要已已开开发发了了各各种种简简易易、经经济济的的超超小小型型微微型型PLCPLC，最最小小配配置置的的I/OI/O点点数数为为8 81616点点，以以适应单机及小型自动控制的需要。适应单机及小型自动控制的需要。大大型型化化是是指指大大中中型型PLC PLC 向向大大容容量量、智智能能化化和和网网络络化化发发展展，使使之之能能与与计计算算机机组组成成集集成成控控制制系系统统，对对大大规规模模、复复杂杂系系统统进进行行综综合合性性的的自自动动控控制制。现现已已有有I/OI/O点点数数达达1433614336点点的的超超大大型型PLCPLC，其其使使用用3232位位微微处处理理器器，多多CPUCPU并行工作和大容量存储器，功能强。并行工作和大容量存储器，功能强。3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势2021/9/1530Date:12/22/2022 Page:31深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v从从配配套套性性上上看看，PLC产产品品会会向向品品种种更更丰丰富富、规规格格更齐备的方向发展。更齐备的方向发展。为为满满足足各各种种控控制制系系统统的的要要求求，不不断断开开发发出出许许多多功功能能模模块块，如如高高速速计计数数模模块块、温温度度控控制制模模块块、远远程程I/OI/O模模块块、通信和人机接口模块等。通信和人机接口模块等。3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势2021/9/1531Date:12/22/2022 Page:32深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v从从标标准准上上看看，随随着着IEC1131标标准准的的诞诞生生，将将会会使使PLC的的通通用用信信息息、设设备备特特性性、编程语言等向编程语言等向IEC1131标准的方向发展。标准的方向发展。据据统统计计资资料料表表明明：在在PLCPLC控控制制系系统统的的故故障障中中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接接口口占占15%15%，输输入入设设备备占占45%45%，输出设备占，输出设备占30%30%，线路占，线路占5%5%。前前二二项项共共20%20%故故障障属属于于PLCPLC的的内内部部故故障障，它它可可通通过过PLCPLC本本身身的的软软、硬硬件件实实现现检检测测、处处理。理。而而其其余余80%80%的的故故障障属属于于PLCPLC的的外外部部故故障障。PLCPLC生生产产厂厂家家都都致致力力于于研研制制、发发展展用用于于检检测测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。在在PLCPLC系系统统结结构构不不断断发发展展的的同同时时，PLCPLC的的编编程程语语言言也也越越来来越越丰丰富富，功功能能也不断提高。也不断提高。除除了了大大多多数数PLCPLC使使用用的的梯梯形形图图、语语句句表表语语言言外外，为为了了适适应应各各种种控控制制要要求求，出出现现了了面面向向顺顺序序控控制制的的步步进进编编程程语语言言、面面向向过过程程控控制制的的流流程程图图语语言言、与与计计算算机机兼兼容容的的高高级级语语言言（BASICBASIC、C C语语言言等等）等等。多多种种编编程程语语言言并并存存、互互补与发展是补与发展是PLCPLC进步的一种趋势。进步的一种趋势。3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势2021/9/1532Date:12/22/2022 Page:33深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v从从网网络络通通信信的的角角度度看看，随随着着PLC和和其其他他工工业业控控制制计计算算机机组组网网构构成成大大型型控控制制系系统统以以及及现现场场总总线线的的发发展，展，PLC将向网络化和通信的简便化方向发展。将向网络化和通信的简便化方向发展。PLCPLC的的联联网网与与通通信信有有两两类类：PLCPLC之之间间联联网网通通信信，各各PLCPLC生生产产厂厂家家都都有有自自己己的的专专有有联联网网手手段段；PLCPLC与与计计算算机之间的联网通信。机之间的联网通信。为为了了加加强强联联网网与与和和通通信信能能力力，PLCPLC生生产产厂厂家家也也在在协协商商制制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势2021/9/1533Date:12/22/2022 Page:34深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述2021/9/1534Date:12/22/2022 Page:35深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述 本章主要介绍了本章主要介绍了：1.PLC1.PLC的产生的产生2.PLC2.PLC的定义的定义3.PLC3.PLC的特点的特点4.PLC4.PLC分类分类5.PLC5.PLC的应用领域及发展趋势的应用领域及发展趋势本章小结本章小结2021/9/1535Date:12/22/2022 Page:36深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述2021/9/1536