微机原理与接口技术实用教程讲稿.ppt

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1、微机原理与接口技术实用教程微机原理与接口技术实用教程第一页，讲稿共六十四页哦第一章第一章第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述可编程控制器概述可编程控制器概述 可编程控制器可编程控制器(简称或简称或)，是随，是随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的飞生产自动化水平的日益提高及微电子技术的飞速发展，在继电器控制的基础上产生的一种新速发展，在继电器控制的基础上产生的一种新型的工业控制装置，是将微型计算机技术、自型的工业控制装置，是将微型计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体，应用到工业控动化技术及通信技术融

2、为一体，应用到工业控制领域的一种高可靠性控制器，是当代工业生制领域的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱。产自动化的重要支柱。第二页，讲稿共六十四页哦本章主要介绍以下内容：本章主要介绍以下内容：l lPLC的产生、定义、分类。的产生、定义、分类。l lPLC的特点和主要功能。的特点和主要功能。l lPLC与继电器控制系统的比较。与继电器控制系统的比较。l l PLC与与 其其 他他 通通 用用 控控 制制 器器（DCS、PID、IPC）的比较。）的比较。l lPLC的应用现状。的应用现状。l lPLC的发展趋势。的发展趋势。第三页，讲稿共六十四页哦本章的重点本章的重点本章的重点本

3、章的重点 掌握掌握PLCPLC的特点和主要功能，梯形图与继的特点和主要功能，梯形图与继电器控制线路的联系和差别，电器控制线路的联系和差别，PLCPLC与其它通与其它通用控制器的异同及适用范围，了解用控制器的异同及适用范围，了解PLCPLC的的发展趋势。发展趋势。第四页，讲稿共六十四页哦1.1 1.1 1.1 1.1 可编程控制器的产生、定义和分类可编程控制器的产生、定义和分类可编程控制器的产生、定义和分类可编程控制器的产生、定义和分类一、可编程控制器的产生一、可编程控制器的产生二、可编程控制器的定义二、可编程控制器的定义 三、可编程控制器的分类三、可编程控制器的分类 第五页，讲稿共六十四页哦一

4、、可编程控制器的产生一、可编程控制器的产生一、可编程控制器的产生一、可编程控制器的产生在可编程序控制器问世以前，工业控制领在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。对生产工域中是以继电器控制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构。发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构。1968年，美国通用汽车公司年，美国通用汽车公司(GM公司公司)为为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周有继电器柜

5、内的接线，降低成本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了提出了10项招标技术指标。其主要内容如下：项招标技术指标。其主要内容如下：第六页，讲稿共六十四页哦GMGM十条十条十条十条1.编程简单，可在现场方便地编辑及修改程序；编程简单，可在现场方便地编辑及修改程序；2.价价格格便便宜宜，其其性性能能价价格格比比要要高高于于继继电电器器控控制制系统；系统；3.体积要明显小于继电器控制柜；体积要明显小于继电器控制柜；4.可靠性要明显高于继电器控制系统；可靠性要明显高于继电器控制系统；5.具有数据通信功能；具有数据通信功能；6.输入可以是输入可

6、以是AC115V。7.输出为输出为AC115V，2A以上。以上。8.硬件维护方便，最好是插件式结构。硬件维护方便，最好是插件式结构。9.扩展时，原有系统只需做很小改动。扩展时，原有系统只需做很小改动。10.用户程序存储器容量至少可以扩展到用户程序存储器容量至少可以扩展到4K。第七页，讲稿共六十四页哦一九六九年，美国数字设备公司一九六九年，美国数字设备公司一九六九年，美国数字设备公司一九六九年，美国数字设备公司(DEC)(DEC)(DEC)(DEC)根据上述根据上述根据上述根据上述要求研制出世界上第一台可编程控制器，型号为要求研制出世界上第一台可编程控制器，型号为要求研制出世界上第一台可编程控制

7、器，型号为要求研制出世界上第一台可编程控制器，型号为PDP-PDP-PDP-PDP-14141414，并在，并在，并在，并在GMGMGMGM公司的汽车生产线上首次应用成功，取得公司的汽车生产线上首次应用成功，取得公司的汽车生产线上首次应用成功，取得公司的汽车生产线上首次应用成功，取得了显著的经济效益。当时人们把它称为可编程序逻辑了显著的经济效益。当时人们把它称为可编程序逻辑了显著的经济效益。当时人们把它称为可编程序逻辑了显著的经济效益。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器控制器控制器控制器 (Programmable Logic Controller(Programmable Logic Con

8、troller(Programmable Logic Controller(Programmable Logic Controller，简称，简称，简称，简称)。第八页，讲稿共六十四页哦 随着微电子技术的发展，七十年代中期以随着微电子技术的发展，七十年代中期以来，由于大规模集成电路来，由于大规模集成电路(LSI)和微处理器在和微处理器在中的应用，使的功能不断增强，中的应用，使的功能不断增强，它不仅能执行逻辑控制、顺序控制、计时及计它不仅能执行逻辑控制、顺序控制、计时及计数控制，还增加了算术运算、数据处理、通信数控制，还增加了算术运算、数据处理、通信等功能，具有处理分支、中断、自诊断的能力，等功

9、能，具有处理分支、中断、自诊断的能力，使更多地具有了计算机的功能。使更多地具有了计算机的功能。第九页，讲稿共六十四页哦 可编程控制器这一新技术的出现，受到国可编程控制器这一新技术的出现，受到国内外工程技术界的极大关注，纷纷投入力量研内外工程技术界的极大关注，纷纷投入力量研制。第一个把商品化的是美国的哥德公制。第一个把商品化的是美国的哥德公司司(GOULD)，时间也是，时间也是1969年，型号为年，型号为084。1971年，日本从美国引进了这项新技术，研制年，日本从美国引进了这项新技术，研制出日本第一台可编程控制器出日本第一台可编程控制器DSC-8。19731974年，德国和法国也都相继研制出自

10、己的可年，德国和法国也都相继研制出自己的可编程控制器，德国西门子公司编程控制器，德国西门子公司(SIEMENS)于于1973年研制出欧洲第一台年研制出欧洲第一台 ，型号为型号为 SIMATICS4。我国从。我国从1974年开始研制，年开始研制，1977年开始工业应用。年开始工业应用。第十页，讲稿共六十四页哦二、可编程控制器的定义二、可编程控制器的定义1980年年，美美国国电电气气制制造造商商协协会会(NEMA)将将可可编编程程控控制制器器正正式式命命名名为为 ProgrammableController，简称为。，简称为。关关于于可可编编程程控控制制器器的的定定义义，因因其其仍仍在在不不断断的

11、的发发展展，所所以以国国际际上上至至今今还还未未能能对对其其下下最最后后的的定定义义。1980年年，NEMA将将可可编编程程控控制制器器定定义义为为：“可可编编程程控控制制器器是是一一种种带带有有指指令令存存储储器器，数数字字的的或或模模拟拟的的输输入入输输出出接接口口，以以位位运运算算为为主主，能能完完成成逻逻辑辑、顺顺序序、定定时时、计计数数和和算算术术运运算算等等功功能能，用用于于控控制制机机器器或或生生产产过过程程的的自自动动控控制制装装置。置。”第十一页，讲稿共六十四页哦1985年年1月，国际电工委员会月，国际电工委员会(IEC)在颁布在颁布可编程控制器标准草案第二稿时，又对可编程控

12、制器标准草案第二稿时，又对作了明确定义：作了明确定义：“可编程控制器是一种数字运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和顺序控制、定时、计数部存储执行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的或模和算术运算等操作的指令，并通过数字的或模拟的输入和输出接口，控制各种类型的机器设拟的输入和输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。可编程控制器及其有关设备的备或生产过程。可编程控制器及其有关设备的设计原则是它应按

13、易于与工业控制系统联成一设计原则是它应按易于与工业控制系统联成一个整体和具有扩充功能。个整体和具有扩充功能。”第十二页，讲稿共六十四页哦 该定义强调了可编程控制器是该定义强调了可编程控制器是“数字运数字运算操作的电子系统算操作的电子系统”，它是一种计算机，它是一种计算机，它是它是“专为工业环境下应用而设计专为工业环境下应用而设计”的工的工业控制计算机业控制计算机 第十三页，讲稿共六十四页哦虽然可编程控制器的简称为，但它与近年来人虽然可编程控制器的简称为，但它与近年来人们熟知的个人计算机们熟知的个人计算机(PersonalComputer，也简称为，也简称为)是完全不同的概念。为加以区别，国内外

14、很多杂志是完全不同的概念。为加以区别，国内外很多杂志以及在工业现场的工程技术人员，仍然把可编程控制器以及在工业现场的工程技术人员，仍然把可编程控制器称为。为了照顾到这种习惯，在后续章节的介绍称为。为了照顾到这种习惯，在后续章节的介绍中，仍称可编程控制器为。中，仍称可编程控制器为。第十四页，讲稿共六十四页哦三、可编程控制器的分类三、可编程控制器的分类1根据点数分类根据点数分类 根据结构形式分类根据结构形式分类 根据用途分类根据用途分类4根据生产厂家分类根据生产厂家分类第十五页，讲稿共六十四页哦1 1根据点数分类根据点数分类根据点数分类根据点数分类（1）微型机）微型机点数点数(总数总数)在在64点

15、以下，内存容量为点以下，内存容量为256B1KB。（2）小型机）小型机点数点数(总数总数)在在65128点之间，内存容量为点之间，内存容量为13.6KB。（3）中型机）中型机点数在点数在129512点之间，内存容量为点之间，内存容量为3.613KB。（4）大型机）大型机点数在点数在513896点之间，内存容量为点之间，内存容量为13K。（5）巨型机）巨型机点数大于点数大于896，内存容量大于，内存容量大于13K，称为巨型机。，称为巨型机。上上述述划划分分方方式式并并不不十十分分严严格格，也也不不是是一一成成不不变变的的。随随着着PLC的的发发展展，划划分标准已经有过多次修改。分标准已经有过多次

16、修改。第十六页，讲稿共六十四页哦 根据结构形式分类根据结构形式分类（1）整体式）整体式 一般的微型机和小型机多为整体式结构。这种结构的电源、一般的微型机和小型机多为整体式结构。这种结构的电源、部件都集中配置在一个箱体中，有的甚至全部件都集中配置在一个箱体中，有的甚至全部装在一块印刷电路板上。部装在一块印刷电路板上。第十七页，讲稿共六十四页哦（2 2）模板式）模板式）模板式）模板式这这种种形形式式的的各各部部分分以以单单独独的的模模板板分分开开设设置置，如如电电源源模模板板、模模板板、输输入入模模板板、输输出出模模板板及及其其它它智智能能模模板板等等。这这种种（如如S7-400）一一般般设设有有

17、机机架架底底板板，在在底底板板上上有有若若干干插插槽槽，使使用用时时，各各种种模模板板直直接接插插入入机机架架底底板板即即可可。也也有有的的（如如S7-300）为为串串行行联联接接，没没有有底底板板，各各个个模模板板安安装装在在机机架架导导轨轨上上，而而各各个个模模板板之之间间是是通通过过背背板板总总线线连连接接的的。这这种种结结构构的的配配置置灵灵活活，装装备备方方便便，维维修修简简单单，易易于于扩扩展展，可可根根据据控控制制要要求求灵灵活活配配置置所所需需模模板板，构构成成功功能能不不同同的的各各种种控控制制系系统统。一一般般中中型机、大型机和巨型机均采用这种结构。型机、大型机和巨型机均采

18、用这种结构。模板式的缺点是结构较复杂，各种插件多，模板式的缺点是结构较复杂，各种插件多，因而增加了造价。因而增加了造价。第十八页，讲稿共六十四页哦第十九页，讲稿共六十四页哦（3 3）分散式）分散式）分散式）分散式 所谓分散式的结构就是将可编程控制器的所谓分散式的结构就是将可编程控制器的、电源、存储器集中放置在控制室，而、电源、存储器集中放置在控制室，而将各模板分散放置在各个工作站，由通将各模板分散放置在各个工作站，由通信接口进行通信连接，由信接口进行通信连接，由 集中指挥。集中指挥。第二十页，讲稿共六十四页哦 根据用途分类（1）用于顺序逻辑控制）用于顺序逻辑控制（2）用于闭环过程控制）用于闭环

19、过程控制（3）用于多级分布式和集散控制系统）用于多级分布式和集散控制系统（4）用于机械加工的数字控制和机器人控制）用于机械加工的数字控制和机器人控制第二十一页，讲稿共六十四页哦（1 1）用于顺序逻辑控制）用于顺序逻辑控制）用于顺序逻辑控制）用于顺序逻辑控制 早早期期的的可可编编程程控控制制器器主主要要用用于于取取代代继继电电器器控控制制电电路路，完完成成如如顺顺序序、联联锁锁、计计时时和和计计数数等等开开关关量量的的控控制制，因因此此顺顺序序逻逻辑辑控控制制是是可可编编程程控控制制器器的的最最基基本本的的控控制制功功能能，也也是是可可编编程程控控制制器器应应用用最最多多的的场场合合。比比较较典

20、典型型的的应应用用如如自自动动电电梯梯的的控控制制、自自动动化化仓仓库库的的自自动动存存取取、各各种种管管道道上上的的电电磁磁阀阀的的自自动动开开启启和和关关闭闭、皮皮带带运运输输机机的的顺顺序序起起动动，或或自自动动化化生生产产线线的的多多机机控控制制等等，这这些些都都是是顺顺序序逻逻辑辑控控制制。要要完完成成这这类类控控制制，不不要要求求可可编编程程控控制制器器有有太太多多的的功功能能，只只要要有有足足够够数数量量的的点点即即可可，因因此此可可选选用低档的可编程控制器。用低档的可编程控制器。第二十二页，讲稿共六十四页哦（2 2）用于闭环过程控制）用于闭环过程控制）用于闭环过程控制）用于闭环

21、过程控制对于闭环控制系统，除了要用开关量点实现顺序逻辑控制外，对于闭环控制系统，除了要用开关量点实现顺序逻辑控制外，还要有模拟量的点，以供采样输入和调节输出，实现过程控制还要有模拟量的点，以供采样输入和调节输出，实现过程控制中的调节，中的调节，形成闭环过程控制系统。形成闭环过程控制系统。而中期的可编程控制器由于而中期的可编程控制器由于具有数值运算和处理模拟量信号的功能，可以设计出各种控制器。现具有数值运算和处理模拟量信号的功能，可以设计出各种控制器。现在随着可编程控制器控制规模的增大，可控制的回路数以从几个增加在随着可编程控制器控制规模的增大，可控制的回路数以从几个增加到几十个甚至几百个，到几

22、十个甚至几百个，因此可实现比较复杂的闭环控制系统，实现对温因此可实现比较复杂的闭环控制系统，实现对温度、压力、流量、位置、速度等物理量的连续调节。度、压力、流量、位置、速度等物理量的连续调节。比较典型的应用如：连轧机的速度和位置控制、锅炉的自动给水，加热炉比较典型的应用如：连轧机的速度和位置控制、锅炉的自动给水，加热炉的温度控制等。的温度控制等。要完成这类控制，不仅要求可编程控制器有足够数量的要完成这类控制，不仅要求可编程控制器有足够数量的点，还要有模拟量的处理能力，因此对的功能要求高，根据能点，还要有模拟量的处理能力，因此对的功能要求高，根据能处理的模拟量的多少，处理的模拟量的多少，至少应选

23、用中档的可编程控制器。至少应选用中档的可编程控制器。第二十三页，讲稿共六十四页哦（3）用于多级分布式和集散控制系统）用于多级分布式和集散控制系统 在在多多级级分分布布式式和和集集散散控控制制系系统统中中，除除了了要要求求所所选选用用的的可可编编程程控控制制器器具具有有上上述述功功能能外外，还还要要求求具具有有较较强强的的通通信信功功能能，以以实实现现各各工工作作站站之之间间的的通通信信、上上位位机机与与下下位位机机的的通通信信，最最终终实实现现全全厂厂自自动动化化，形形成成通通信信网网络络。由由于于近近期期的的 都都具具有有很很强强的的通通信信和和联联网网功功能能，建建立立一一个个自自动动化化

24、工工厂厂已已成成为为可可能能。显显然然，能能胜胜任任这这种种工工作作的的可可编编程程控控制制器器为为高高档。档。第二十四页，讲稿共六十四页哦（4 4）用于机械加工的数字控制和机器人控制）用于机械加工的数字控制和机器人控制）用于机械加工的数字控制和机器人控制）用于机械加工的数字控制和机器人控制机械加工行业也是机械加工行业也是 广泛应用的领域，广泛应用的领域，可可 编编 程程 控控 制制 器器 与与 CNC(Computer NumberControl)技技术术有有机机地地结结合合起起来来，可可以以进进行行数数值值控控制制。由由于于的的处处理理速速度度不不断断提提高高和和存存储储器器容容量量的的不

25、不断断扩扩大大，使使CNC的的软软件件不不断断丰丰富富，用用户户对对机机械械加加工工的的程程序序编编制制越越来来越越方方便便。随随着着人人工工视视觉觉等等高高科科技技技技术术的的不不断断完完善善，各各种种性性能能的的机机器器人人相相继继问问世世，很很多多机机器器人人制制造造公公司司也也选选用用作作为为机机器器人人的的控控制制器器，因因此此在在这这个个领领域域的应用也将越来越多。的应用也将越来越多。第二十五页，讲稿共六十四页哦4 4根据生产厂家分类根据生产厂家分类根据生产厂家分类根据生产厂家分类比较有代表性：比较有代表性：德国西门子德国西门子(SIEMENS)公司的公司的S5系列、系列、S7系列

26、。系列。日本欧姆龙日本欧姆龙(OMRON)公司的公司的C系列。系列。三菱三菱(MITSUBISHI)公司的公司的FX系列。系列。日本松下日本松下(PANASONIC)公司的公司的FP系列。系列。法国施耐德（法国施耐德（SCHNEIDER）公司的）公司的TWIDO系列。系列。美国通用电气美国通用电气(GE)公司的公司的GE-FANUC系列。系列。美国美国A-B公司的公司的-5系列。系列。第二十六页，讲稿共六十四页哦1.2 1.2 1.2 1.2 可编程控制器的特点及主要功能可编程控制器的特点及主要功能可编程控制器的特点及主要功能可编程控制器的特点及主要功能 一、可编程控制器的一般特点一、可编程控

27、制器的一般特点可可编编程程控控制制器器的的种种类类虽虽然然千千差差万万别别，但但为为了了在在工工业业环境中使用，它们都有许多共同的特点：环境中使用，它们都有许多共同的特点：1抗干扰能力强，可靠性极高抗干扰能力强，可靠性极高工业生产对电气控制设备的可靠性的要求是非常工业生产对电气控制设备的可靠性的要求是非常高的，它应具有很强的抗干扰能力，能在很恶劣高的，它应具有很强的抗干扰能力，能在很恶劣的环境下的环境下(如温度高、湿度大、金属粉尘多、距离如温度高、湿度大、金属粉尘多、距离高压设备近、有较强的高频电磁干扰等高压设备近、有较强的高频电磁干扰等)长期连续长期连续可靠的工作，平均无故障时间可靠的工作，

28、平均无故障时间(MTBF)长，故障长，故障修复时间短。而修复时间短。而PLC是专为工业控制设计的，能是专为工业控制设计的，能适应工业现场的恶劣环境。可以说，适应工业现场的恶劣环境。可以说，没有任何一没有任何一种工业控制设备能够达到可编程控制器的可靠性。种工业控制设备能够达到可编程控制器的可靠性。第二十七页，讲稿共六十四页哦 在硬件方面，首先是选用优质器件，采用在硬件方面，首先是选用优质器件，采用合理的系统结构，加固简化安装，使它能抗振合理的系统结构，加固简化安装，使它能抗振动冲击。对印刷电路板的设计、加工及焊接都动冲击。对印刷电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工艺措施。对于工业生产过采

29、取了极为严格的工艺措施。对于工业生产过程中最常见的瞬间强干扰，采取的措施主要是程中最常见的瞬间强干扰，采取的措施主要是采用隔离和滤波技术。采用隔离和滤波技术。PLC的输入和输出电路的输入和输出电路一般都用光电耦合器传递信号，作到电浮空，一般都用光电耦合器传递信号，作到电浮空，使使CPU与外部电路完全切断了电的联系，有效与外部电路完全切断了电的联系，有效地抑制了外部干扰对地抑制了外部干扰对PLC的影响。的影响。第二十八页，讲稿共六十四页哦 在在PLC的电源电路和接口中，还设的电源电路和接口中，还设置多种滤波电路，除了采用常规的模拟滤波器置多种滤波电路，除了采用常规的模拟滤波器(如如LC滤波和滤波

30、和型滤波型滤波)外，还加上了数字滤波，外，还加上了数字滤波，以消除和抑制高频干扰信号，以消除和抑制高频干扰信号，同时也削弱了各同时也削弱了各种模板之间的相互干扰。用集成电压调整器种模板之间的相互干扰。用集成电压调整器对微处理器的对微处理器的5伏电源进行调整，以适应交伏电源进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。在流电网的波动和过电压、欠电压的影响。在PLC内部还采用了电磁屏蔽措施，对电源变压内部还采用了电磁屏蔽措施，对电源变压器、器、CPU、存储器、编程器等主要部件采用导、存储器、编程器等主要部件采用导电、电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界

31、干扰。第二十九页，讲稿共六十四页哦在在软软件件方方面面，PLC也也采采取取了了很很多多特特殊殊措措施施，设设置置了了警警戒戒时时钟钟WDT(WatchingDogTimer)，系系统统运运行行时时对对WDT定定时时刷刷新新，一一旦旦程程序序出出现现死死循循环环，使使之之能能立立即即跳跳出出，重重新新起起动动并并发发出出报报警警信信号号。还还设设置置了了故故障障检检测测及及诊诊断断程程序序，用用以以检检测测系系统统硬硬件件是是否否正正常常，用用户户程程序序是是否否正正确确，便便于于自自动动地地做做出出相相应应的的处处理理，如如报报警警、封封锁锁输输出出、保保护护数数据据等等。当当PLC检检测测到

32、到故故障障时时，立立即即将将现现场场信信息息存存入入存存储储器器，由由系系统统软软件件配配合合对对存存储储器器进进行行封封闭闭，禁禁止止对对存存储储器器的的任任何何操操作作，以以防防存存储储信信息息被被破破坏坏。这这样样，一一旦旦检检测测到到外外界界环环境境正正常常后后，便便可可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作。恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作。这些有效的措施，保证了可编程控制器的高可靠这些有效的措施，保证了可编程控制器的高可靠性。性。第三十页，讲稿共六十四页哦2 2 编程简单方便编程简单方便编程简单方便编程简单方便可可编编程程控控制制器器的的设设计计是是面面向向工工业业企

33、企业业中中一一般般电电气气工工程程技技术术人人员员的的，它它采采用用易易于于理理解解和和掌掌握握的的梯梯形形图图语语言言，以以及及面面向向工工业业控控制制的的简简单单指指令令。这这种种梯梯形形图图语语言言既既继继承承了了传传统统继继电电器器控控制制线线路路的的表表达达形形式式(如如线线圈圈、接接点点、常常开开、常常闭闭)，又又考考虑虑到到工工业业企企业业中中的的电电气气技技术术人人员员的的读读图图习习惯惯和和微微机机应应用用水水平平。因因此此，梯梯形形图图语语言言对对于于企企业业中中熟熟悉悉继继电电器器控控制制线线路路图图的的电电气气工工程程技技术术人人员员是是非非常常亲亲切切的的，它它形形象

34、象、直直观观，简简单单、易易学学，尤尤其其是是对对于于小小型型PLC而而言言，几几乎乎不不需需要要专专门门的的计计算算机机知知识识，只只要要进进行行短短暂暂几几天天甚甚至至几几小小时时的的培培训训，就就能能基基本本掌掌握握编编程程方方法法。因因此此，无无论论是是在在生生产产线线的的设设计计中中，还还是是在在传传统统设设备备的的改改造造中中，电电气气工工程程技技术术人人员员都都特特别别欢欢迎迎和和愿愿意使用意使用PLC。除了梯形图语言以外，除了梯形图语言以外，PLC还可以采用其他形式的编程语言，还可以采用其他形式的编程语言，如如STL（语句表）语言，功能块图（语句表）语言，功能块图（FBD），顺

35、序功能图（），顺序功能图（SFC）以及高级）以及高级语言进行编程。语言进行编程。第三十一页，讲稿共六十四页哦3 3使用方便使用方便使用方便使用方便虽虽然然PLC种种类类繁繁多多，由由于于其其产产品品的的系系列列化化和和模模板板化化，并并且且配配有有品品种种齐齐全全的的各各种种软软件件，用用户户可可灵灵活活组组合合成成各各种种规规模模和和要要求求不不同同的的控控制制系系统统，用用户户在在硬硬件件设设计计方方面面，只只是是确确定定PLC的的硬硬件件配配置置和和通通道道的的外外部部接接线线。在在PLC构构成成的的控控制制系系统统中中，只只需需在在PLC的的端端子子上上接接入入相相应应的的输输入入、输

36、输出出信信号号即即可可，不不需需要要诸诸如如继继电电器器之之类类的的固固体体电电子子器器件件和和大大量量繁繁杂杂的的硬硬接接线线电电路路。在在生生产产工工艺艺流流程程改改变变，或或生生产产线线设设备备更更新新、或或系系统统控控制制要要求求改改变变，需需要要变变更更控控制制系系统统的的功功能能时时，一一般般不不必必改改变变或或很很少少改改变变通通道道的的外外部部接接线线，只只要要改改变变存存储储器器中中的的控控制制程程序序即即可可，这这在在传传统统的的继继电电器器控控制制时时是是很很难难想想象象的的。PLC的的输输入入、输输出出端端子子可可直直接接与与交交流流220V、直直流流24V等等强强电电

37、相相连连，并并有有较较强强的的带带负负载载能能力。力。在在PLC运行过程中，在运行过程中，在PLC的面板上的面板上(或显示器上或显示器上)可以显示生产过可以显示生产过程中用户感兴趣的各种状态和数据，使操作人员做到心中有数，即使在程中用户感兴趣的各种状态和数据，使操作人员做到心中有数，即使在出现故障甚至发生事故时，也能及时处理。出现故障甚至发生事故时，也能及时处理。第三十二页，讲稿共六十四页哦4 4维护方便维护方便维护方便维护方便PLC的的控控制制程程序序可可通通过过编编程程器器输输入入到到PLC的的用用户户程程序序存存储储器器中中。编编程程器器不不仅仅能能对对PLC控控制制程程序序进进行行写写

38、入入、读读出出、检检测测、修修改改，还还能能对对PLC的的工工作作进进行行监监控控，使使得得PLC的的操操作作及及维维护护都都很很方方便便。PLC还还具具有有很很强强的的自自诊诊断断能能力力，能能随随时时检检查查出出自自身身的的故故障障，并并显显示示给给操操作作人人员员，如如通通道道的的状状态态、RAM的的后后备备电电池池的的状状态态、数数据据通通信信的的异异常常、PLC内内部部电电路路的的异异常常等等信信息息。正正是是通通过过PLC的的这这种种完完善善的的诊诊断断和和显显示示能能力力，当当PLC机机或或外外部部的的输输入入装装置置及及执执行行机机构构发发生生故故障障时时，使使操操作作人人员员

39、能能迅迅速速检检查查、判判断断故故障障原原因因，确确定定故故障障位位置置，以以便便采采取取迅迅速速有有效效的的措措施施。如如果果是是PLC本本身身故故障障，在在维维修修时时只只需需要要更更换换插插入入式式模模板板或或其其它它易易损损件件即可，既方便又减少了影响生产的时间。即可，既方便又减少了影响生产的时间。有人曾预言，将来自动化工厂的电气工人，将一手拿有人曾预言，将来自动化工厂的电气工人，将一手拿着螺丝刀，一手拿着编程器。这也是可编程控制器得以迅着螺丝刀，一手拿着编程器。这也是可编程控制器得以迅速发展和广泛应用的重要因素之一。速发展和广泛应用的重要因素之一。第三十三页，讲稿共六十四页哦5 5设

40、计、施工、调试周期短设计、施工、调试周期短设计、施工、调试周期短设计、施工、调试周期短用用可可编编程程控控制制器器完完成成一一项项控控制制工工程程时时，由由于于其其硬硬、软软件件齐齐全全，设设计计和和施施工工可可同同时时进进行行。由由于于用用软软件件编编程程取取代代了了继继电电器器硬硬接接线线实实现现控控制制功功能能，使使得得控控制制柜柜的的设设计计及及安安装装接接线线工工作作量量大大为为减减少少，缩缩短短了了施施工工周周期期。同同时时，由由于于用用户户程程序序大大都都可可以以在在实实验验室室模模拟拟调调试试，模模拟拟调调试试好好后后再再将将PLC控控制制系系统统在在生生产产现现场场进进行行联

41、联机机统统调调，使使得得调调试试方方便便、快快速速、安安全全，因因此此大大大大缩缩短短了了设计和投运周期。设计和投运周期。第三十四页，讲稿共六十四页哦 6 6易于实现机电一体化易于实现机电一体化易于实现机电一体化易于实现机电一体化因因为为可可编编程程控控制制器器的的结结构构紧紧凑凑，体体积积小小，重重量量轻轻，可可靠靠性性高高，抗抗振振防防潮潮和和耐耐热热能能力力强强，使使之之易易于于安安装装在在机机器器设设备备内内部部，制制造造出出机机电电一一体体化化产产品品。随随着着集集成成电电路路制制造造水水平平的的不不断断提提高高，可可编编程程控控制制器器体体积积将将进进一一步步缩缩小小，而而功功能能

42、却却进进一一步步增增强强，与与机机械械设设备备有有机机的的结结合合起起来来，在在CNC和和机机器器人人的的应应用用中中必必将将更更加加普普遍遍，以以PLC作作为为控控制制器器的的CNC设设备备和和机机器器人人装装置置将将成成为为典典型的机电一体化的产品。型的机电一体化的产品。第三十五页，讲稿共六十四页哦二、可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较二、可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较二、可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较二、可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较 在在可可编编程程控控制制器器出出现现以以前前，继继电电器器硬硬接接线线电电路路是是逻逻辑辑控控制制、顺顺序序控控制制的

43、的唯唯一一执执行行者者，它它结结构构简简单单，价价格格低低廉廉，一一直直被被广广泛泛应应用用。但但它它与与PLC控制相比有许多缺点控制相比有许多缺点.第三十六页，讲稿共六十四页哦比较项目比较项目继电器逻辑继电器逻辑可编程控制器可编程控制器控制逻辑控制逻辑接接线线逻逻辑辑,体体积积大大,接接线线复复杂杂，修改困难修改困难存存储储逻逻辑辑,体体积积小小、连连线线少少,控控制制灵灵活，易于扩展活，易于扩展控制速度控制速度通通过过触触点点的的开开闭闭实实现现控控制制作作用用。动动作作速速度度为为几几十十毫毫秒秒，易易出出现现触点抖动触点抖动由由半半导导体体电电路路实实现现控控制制作作用用,每每条条指指

44、令令执执行行时时间间在在微微秒秒级级,不不会会出出现现触触点点抖动抖动限时控制限时控制由由时时间间继继电电器器实实现现，精精度度差差，易受环境、温度影响易受环境、温度影响用用半半导导体体集集成成电电路路实实现现,精精度度高高，时时间设置方便，不受环境、温度影响间设置方便，不受环境、温度影响触点数量触点数量对，易磨损对，易磨损任意多个，永不磨损任意多个，永不磨损工作方式工作方式并行工作并行工作串行循环扫描串行循环扫描设计与施工设计与施工设设计计、施施工工、调调试试必必须须顺顺序序进进行，周期长，修改困难行，周期长，修改困难在在系系统统设设计计后后，现现场场施施工工与与程程序序设设计计可可同同时时

45、进进行行,周周期期短短，调调试试、修修改方便改方便可靠性与可靠性与可维护性可维护性寿命短寿命短可靠性与可维护性差可靠性与可维护性差寿寿命命长长，可可靠靠性性高高，有有自自诊诊断断功功能能，易于维护易于维护价价格格使使用用机机械械开开关关、继继电电器器及及接接触触器等，价格便宜器等，价格便宜使使用用大大规规模模集集成成电电路路，初初期期投投资资较较高高第三十七页，讲稿共六十四页哦三、可编程控制器的与其他工业控制器的比较三、可编程控制器的与其他工业控制器的比较三、可编程控制器的与其他工业控制器的比较三、可编程控制器的与其他工业控制器的比较自自从从微微型型计计算算机机诞诞生生以以后后，工工程程技技术

46、术人人员员就就一一直直努努力力将将微微型型计计算算机机技技术术应应用用到到工工业业控控制制领领域域，这这样样，在在工工业业控控制制领领域域就就产产生生了了几几种种有有代代表表性性的的工工业业控控制制器器：可可编编程程控控制制器器(PLC)、PID控控制制器器(又又称称PID调调节节器器)、集集散散控控制制系系统统(DCS)、微微型型计计算算机机(PC)和和工工业业控控制制计计算算机机（IPC）。由由于于PID控控制制器器一一般般只只适适用用于于过过程程控控制制中中的的模模拟拟量量控控制制，并并且且，目目前前的的PLC或或DCS中中均均具具有有PID的的功功能能。所所以以，只只对对可可编编程程控

47、控制制器器与与通通用用的的微微型型计计算算机机、与与集集散散控控制制系系统统、与与工工业业控控制制计算机分别做一下比较。计算机分别做一下比较。第三十八页，讲稿共六十四页哦1 1可编程控制器与通用的微型计算机的比较可编程控制器与通用的微型计算机的比较可编程控制器与通用的微型计算机的比较可编程控制器与通用的微型计算机的比较采用微电子技术制作的作为工业控制器的采用微电子技术制作的作为工业控制器的可编程控制器，它也是由可编程控制器，它也是由CPU、RAM、ROM、接口等构成的，与微机有相似的构造，接口等构成的，与微机有相似的构造，但又不同于一般的微机，特别是它采用了特殊但又不同于一般的微机，特别是它采

48、用了特殊的抗干扰技术，有着很强的接口能力，使它更的抗干扰技术，有着很强的接口能力，使它更能适用于工业控制。能适用于工业控制。第三十九页，讲稿共六十四页哦PLCPLC与微型计算机的比较与微型计算机的比较与微型计算机的比较与微型计算机的比较 比较项目比较项目可编程控制器可编程控制器微型计算机微型计算机应用范围应用范围工业控制工业控制科学计算、数据处理、通信等科学计算、数据处理、通信等使用环境使用环境工业现场工业现场具有一定温度、湿度的机房具有一定温度、湿度的机房输入输出输入输出控控制制强强电电设设备备,有有光光电电隔隔离离,有有大大量的口量的口与与主主机机采采用用微微电电联联系系,没没有有光光电电

49、隔离隔离,没有专用的口没有专用的口程序设计程序设计一一般般为为梯梯形形图图语语言言，易易于于学学习习和和掌握掌握程程序序语语言言丰丰富富，需专门计算机的硬件和软件知识需专门计算机的硬件和软件知识系统功能系统功能自诊断、监控等自诊断、监控等配有较强的操作系统配有较强的操作系统工作方式工作方式循环扫描方式及中断方式循环扫描方式及中断方式中断方式中断方式可靠性可靠性极高，抗干扰能力强，长期运行极高，抗干扰能力强，长期运行抗干扰能力差抗干扰能力差,不能长期运行不能长期运行体积与结构体积与结构结构紧凑结构紧凑,体积小体积小外壳坚固，密封外壳坚固，密封结构松散，体积大，密封性差结构松散，体积大，密封性差键

50、盘大，显示器大键盘大，显示器大第四十页，讲稿共六十四页哦 2 2可编程控制器与集散控制系统的比较可编程控制器与集散控制系统的比较可编程控制器与集散控制系统的比较可编程控制器与集散控制系统的比较可可编编程程控控制制器器与与集集散散控控制制系系统统都都是是用用于于工工业业现现场场的的自自动动控控制制设设备备，都都是是以以微微型型计计算算机机为为基基础础的的，都都可可以以完完成成工工业业生生产产中中大大量量的的控控制制任任务务。但但是是，它它们之间又有一些不同：们之间又有一些不同：发展基础不同发展基础不同可编程控制器是由继电器逻辑控制系统发展而可编程控制器是由继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在开关