可编程控制器PLC-2001-02-23(第一节课).ppt

可编程序控制器可编程序控制器(PLC)实验讲座实验讲座于庆广 清华大学电机系FACTS研究所=教材：教材：可编程序控制器原理及应用可编程序控制器原理及应用作者：作者：清华大学电机系清华大学电机系发行：发行：校教材科校教材科=PLCPLC实验室：西主楼实验室：西主楼IIIIII区区-3-3楼楼 （桥口隆吉实验室）（桥口隆吉实验室）=于庆广：于庆广：柔性输电（柔性输电（FACTSFACTS）研究所研究所 西主楼西主楼I I区区-104#-104#62772004 62772004（O O）=课程安排课程安排周次周次安排安排 课课 程程 内内 容容 1讲课讲课 可编程序控制器可编程序控制器PLC原理及著名品牌原理及著名品牌 3讲课讲课 HITACH(日立日立)PLC 的原理、编程的原理、编程 5讲课讲课 实验实验1、2的系统要求及设计的系统要求及设计 6实验实验(1)电动机正反转控制电动机正反转控制 7讲课讲课 实验实验3、4的系统要求及设计的系统要求及设计 8实验实验(2)交通信号灯（红绿灯）控制交通信号灯（红绿灯）控制10实验实验(3)楼层电梯控制楼层电梯控制(4层楼层楼)12实验实验(4)PLC系统系统联网联网?可编程序控制器可编程序控制器(PLC)ProgrammableLogicController定义分类应用领域国内外状况发展趋势组成工作方式选择什么是PLC著名品牌PLC的发展PLC系统设计PLC定 义分类应用领域PLC的定义 在PLC的发展历程中，有过几个不同的名称：可编程序矩阵控制器PMC （Programmable Matrix Controller）可编程序顺序控制器PSC （Programmable Sequence Controller）可编程序逻辑控制器PLC （Programmable Logic Controller）PLC的定义 PLC的历史1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置。PLC的定义 （1）容易编程 （2）采用模块式结构 （3）价格便宜 （4）具有数据通讯功能 （5）输入输出电源使用市电 （6）能在恶劣环境下工作 （7）存储设备可扩充至4K个存储字节PLC的定义 1969年美国数字设备公司（DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC。PLC的定义国际电工委员会（IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序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命令，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。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。PLC的分类（1）按 IO点数分类IO点数小于 32为微型PLC；IO点数在32128为微小型PLC；IO点数在128256为小型PLC；IO点九在2561024为中型PLC；IO点数大于1024为大型PLC；IO点数在4000以上为超大型PLC。以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限不是固定不变的。PLC的分类（2）按结构形式分类整体式PLC：又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块，如 CPU模块、I0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。PLC的优点 可靠性高(平均无故障时间3-5万小时）编程简单通用性强体积小、结构紧凑、安装、维护方便PLC的缺点主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在Windows平台下，结合IEC11313国际标准的新一代开放体系结构的PLC。PLC的应用领域PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。经验表明，80 以上的工业控制可以使用PLC来完成。在日本，凡8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用PLC来取代。发展趋势防火墙国内外状况品牌PLC的国内外状况1969年美国研制出世界上第一台PLC以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的PLC。70年代中期，PLC进入了实用化阶段。70年代末和 80年代初，PLC进入了成熟阶段。PLC的国内外状况 美国PLC发展得最快：1984年有48家，生产150多种PLC；1987年有63家，生产243种PLC；1996年有70余家，生产近300种PLC。著名厂家有AB（AllenBradley）艾伦一布拉德利公司，MODICON莫迪康公司，GEFSNUC公司，TI（Texas Instrument）德州仪器公司，WESTHOUSE Electric西屋电气公司，IPM（International Parallel Machines）国际并行机器公司等。PLC的国内外状况 欧洲PLC的厂家有60余家:西门子（Siemens）于1973年研制出第一台PLC。金钟默勒（Klockner Moeller Gmbh），AEG，法国的TE(Telemecanique）(施耐德）瑞士的Selectron公司等。PLC的国内外状况 1971年，日本从美国引进PLC技术，由日立公司研制成功日本第一台PLC。日本生产PLC的厂家有40余家：三菱电机(MITSUBISHI),欧姆龙(OMRON),富士电机（Fuji Electric）,东芝（TOSHIBA）,光洋（KOYO),松下电工（MEW）,和泉（IDEC）,夏普(SHARP）,安川等公司。PLC的国内外状况 我国在 70年代末和 80年代初开始引进PLC。我国早期独立研制PLC的单位有：北京机械工业自动化研究所，上海工业自动化仪表研究所，大连组合机床研究所，成都机床电器研究所，中科院北京计算机所及自动化所，长春一汽，上海起重电器厂，上海香岛机电公司，上海自力电子设备厂等单位。以上诸单位都没有形成规模化生产。PLC的国内外状况辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产PLC；无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC;中美合资的厦门 AB公司生产的PLC；上海香岛机电公司引进技术生产的PLC;上海OMRON公司;西安Siemens公司等。PLC的发展趋势（1）向高速度、大存储容量方向发展 （CPU处理速度nS级；内存2M字节）（2）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型）（3）产品更加规范化、标准化（硬件、软件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、与现场总线兼容的I0（5）加强联网和通信的能力（6）控制的开放和模块化的体系结构OMAC（open Modular Architecture for Control）PLC著名品牌 1993年中国PLC市场排行榜上的世界十大厂家：美国 AB公司（AllenBradley）德国西门子公司（Siemens）美国GEFanuc公司美国的莫迪康（Modicon）和法国的TE电器公司日本欧姆公司（OMRON）日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI）日本富士电机株式会社（Fuji Electric）日本东芝公司（TOSHIBA）日本的光洋电子（KOYO）和中国的华光电子(CKE）日本松下电工株式会社（MEW）：Matsushita Electric Works Ltd）PLC著名品牌 根据美国 Automation Research Co（ARC）的商情调查，在1994年PLC市场上，最大的5家PLC制造商是:SIEMENS，AllenBradly，（Rockwell)AEG Schneider，三菱电机,OMRON(立石电机）（1996年中国PLC市场）工作方式选择系统组成PLC系统组成中央处理单元（CPU）：（1）通用处理器：8086、80286、80386 （2）单片机芯片：8031、8096 （3）位片式微处理器：AMD-2900存储器（RAM/ROM）：ROM：存系统程序（CMOS固化）RAM：存用户程序RAM的经验计算：以字（16位）为单位 逻辑控制 时，RAM=（I+O）*10 有AD时，RAM=AD*120 有AD和DA时，RAM=（AD+DA）*250PLC系统组成输入输出部件（I0单元）开关量、模拟量、特殊量（远程、干结点）电源DC24V；AC220V编程器手持式、计算机PLC系统系统PLC硬件系统结构硬件系统结构PLC配置配置PLC交流输入交流输入PLC直流输入直流输入PLC继电器输出继电器输出PLC晶体管输出晶体管输出PLC晶闸管输出晶闸管输出标准编程器标准编程器通用编程器通用编程器PLC工作方式 PLC采用循环扫描的工作方式，这个过程可分为内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段，整个过程扫描一次所需要的时间称为扫描周期。PLC扫描过程扫描过程PLC工作方式PLC的扫描周期 T=公共部分扫描时间 +外设扫描时间 +用户程序执行时间 +I0扫描时间PLC的I0响应时间=输入延迟时间 +扫描周期 +输出延迟时间 +输出时间梯形图编程梯形图编程PLC语句表（助记符）编程语句表（助记符）编程逻辑符号图编程逻辑符号图编程PLC高级语言编程高级语言编程PASCALBASICC 汇编汇编PLC的选择IO设备的位置确定选择IO接口模块的型号A/D、D/A等特殊接口部件的选择系统有IO规格要求时，初步确定PLC的大体规模输入输出设备的数量PLC的内存容量、PLC的指令系统其它外围设备，如通信联网、编程器等=END=