三菱PLC学习课件之一.ppt

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1、可编程序控制器可编程序控制器应用技术应用技术张平张平 北京化工大学信息科学与技术学院北京化工大学信息科学与技术学院可编程序控制器可编程序控制器(PLC)ProgrammableLogicControllerProgrammable Controller Personal Computer P L Cl张平张平 副教授副教授n北京化工大学信息学院电工电北京化工大学信息学院电工电子教学实验中心子教学实验中心l主要讲授课程主要讲授课程n电路原理电路原理n可编程序控制器原理及实验可编程序控制器原理及实验n电工学（非电专业）电工学（非电专业）n电工技术基础（少学时）电工技术基础（少学时）n电子技术基础（

2、少学时）电子技术基础（少学时）=教材：教材：可编程序控制器应用技术可编程序控制器应用技术(第四版）第四版）作者：作者：廖常初廖常初发行：发行：重庆大学出版社重庆大学出版社=张平：张平： 01064243524 01064243524=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 2讲课讲课 继电接触控制系统简介继电接触控制系统简介 3 4讲课讲课 可编程序控制器概述可编程序控制器概述 5 6讲课讲课 可编程序控制器原理可编程序控制器原理 7 8讲课讲课 可编程序控制器指令系统可编程序控制器指令系统 9 10讲课讲课 梯形图的设计方法梯形图的设计方法 11 12 讲课讲课 顺序控

3、制梯形图的的编程方式顺序控制梯形图的的编程方式 13 14 考查考查 总结总结 复习复习 考试考试 实验实验 （1）电机的正反转控制）电机的正反转控制 （2）抢答器）抢答器自动控制系统自动控制系统工工厂厂自自动动控控制制楼楼宇宇自自动动控控制制通通讯讯自自动动控控制制家家庭庭自自动动控控制制.工厂电气控制技术发展工厂电气控制技术发展继电器系统继电器系统PLC控制系统控制系统 回路仪表系统回路仪表系统DCS控制系统控制系统开关量：开关量：模拟量：模拟量：工厂电气控制技术工厂电气控制技术执行电器执行电器控制电器控制电器+开开关关按按钮钮继继电电器器接接触触器器行行程程开开关关空空气气开开关关时时间

4、间继继电电器器热热继继电电器器可可编编程程序序控控制制器器电电机机电电磁磁阀阀机机械械设设备备各种机床各种机床电梯电梯洗衣机洗衣机第一章第一章 继电接触控制系统介绍继电接触控制系统介绍 1.4 顺序联锁控制顺序联锁控制 1.2 简单电机控制电路简单电机控制电路 1.1 低压控制电器低压控制电器1.3 正反转控制正反转控制1.5 行程控制行程控制1.6 时间控制时间控制1.1 低压控制电器低压控制电器控制电路组成：用电设备、控制电器和保护电器控制电路组成：用电设备、控制电器和保护电器控制用电设备工作状态的电器称为控制电器控制用电设备工作状态的电器称为控制电器用来保护电源和用电设备的电器称为保护电

5、器用来保护电源和用电设备的电器称为保护电器一一.刀开关刀开关刀开关分为单刀、双刀、三刀三种，刀开关分为单刀、双刀、三刀三种，掷向可分为单掷、双掷两种。掷向可分为单掷、双掷两种。QQQQ刀开关的缺点是：不宜带负载切断电源，刀开关的缺点是：不宜带负载切断电源，电源电压消失后，不能自动复原。电源电压消失后，不能自动复原。双掷刀开关双掷刀开关单掷刀开关单掷刀开关动触点动触点（刀片）（刀片）静触点静触点（刀座）（刀座）三刀三刀开关控制手动电路开关控制手动电路M3FU条件：电动机容量不得超过条件：电动机容量不得超过75KW，刀开关的额定电流应大于电动机额刀开关的额定电流应大于电动机额定电流的定电流的3倍倍

6、Q3二二.熔断器熔断器熔断器俗称保险丝，是进行短路熔断器俗称保险丝，是进行短路保护的电器。当电路发生短路，保护的电器。当电路发生短路，负载电流超过额定电流许多倍时，负载电流超过额定电流许多倍时，熔体立既熔断，保护电路及用电熔体立既熔断，保护电路及用电设备不遭损坏。设备不遭损坏。若一台电机，若一台电机，熔丝的选择按熔丝的选择按Ifu=(1.5 2.5)IN若多台电机，若多台电机，熔丝的选择按熔丝的选择按Ifu=Im/2.5可能出现的最大电流可能出现的最大电流FU表示符号表示符号熔丝的额定电流熔丝的额定电流电动机的额定电流电动机的额定电流一旦发生过载或短路时一旦发生过载或短路时,过流脱钩过流脱钩器

7、将吸合而顶开锁钩，将主触头断器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。开，从而起到短路保护作用。M3主触点主触点弹簧弹簧连杆装置连杆装置锁钩锁钩三三.断路器断路器一旦发生过载或短路时一旦发生过载或短路时,过流脱钩过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。开，从而起到短路保护作用。M3主触点主触点弹簧弹簧连杆装置连杆装置锁钩锁钩三三.断路器断路器M3主触点主触点弹簧弹簧连杆装置连杆装置一旦电压严重下降或断电时，衔铁一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。压保护作用。三三

8、.断路器断路器M3主触点主触点弹簧弹簧连杆装置连杆装置一旦电压严重下降或断电时，衔铁一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。压保护作用。三三.断路器断路器四四四四.按钮按钮按钮按钮通常用来短时间接通或断开控制通常用来短时间接通或断开控制电路的手动电器。电路的手动电器。动合（常动合（常开）触头开）触头动断（常动断（常闭）触头闭）触头按钮帽按钮帽复位弹簧复位弹簧表示符号：表示符号：SB常开按钮常开按钮SB常闭按钮常闭按钮SB复合按钮复合按钮按钮的额定电流按钮的额定电流一般不超过一般不超过5A五五.交流接触器交流接触器接触器是利用电磁力来

9、接通和接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一种自动控断开大电流电路的一种自动控制电器，它常用在控制电动机制电器，它常用在控制电动机的主电路上。的主电路上。线圈线圈KM交流接触器的图交流接触器的图形及文字符号：形及文字符号：KM辅触头辅触头KM辅触头辅触头KM主触头主触头交流接触器的结构原理图交流接触器的结构原理图复位弹簧复位弹簧动铁心动铁心线圈线圈静铁心静铁心123123主触点动合主触点动合(常开常开)辅助触头辅助触头动动断断触触点点动动合合触触点点交流接触器线圈通电后的状态交流接触器线圈通电后的状态123123动动断断触触点点断断开开动动合合触触点点闭闭合合i主触点闭合主触点闭合辅助触

10、头辅助触头线圈线圈复位弹簧复位弹簧动铁心动铁心静铁心静铁心六六.热继电器热继电器热继电器是利用电流的热效热继电器是利用电流的热效应而动作的电器，它是用来应而动作的电器，它是用来保护电动机使之免受长期过保护电动机使之免受长期过载的危害。载的危害。热继电器的图形及文字符号热继电器的图形及文字符号KH发热元件将串联在发热元件将串联在电动机的主电路中电动机的主电路中KH常闭触点将串联在电常闭触点将串联在电动机的控制电路中动机的控制电路中热继电器的结构原理图热继电器的结构原理图发热元件发热元件双金属片双金属片常闭触点常闭触点复位按钮复位按钮弹簧弹簧扣板扣板II当主电路中电流超过当主电路中电流超过容许值而

11、使双金属片容许值而使双金属片受热时，它便向上弯受热时，它便向上弯曲，因而脱钩。曲，因而脱钩。热继电器的结构原理图热继电器的结构原理图发热元件发热元件双金属片双金属片常闭触点常闭触点复位按钮复位按钮弹簧弹簧II扣板扣板热继电器的结构原理图热继电器的结构原理图发热元件发热元件双金属片双金属片常闭触点常闭触点复位按钮复位按钮弹簧弹簧II扣板扣板常闭触点打开从而断常闭触点打开从而断开电动机的主电路开电动机的主电路七七.中间继电器中间继电器中间继电器的结构和交流接触器基本相同，中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触头个数多些，共有八只是电磁系统小些，触头个数多些，共有八对触头，其中四

12、对常开触头，四对常闭触头，对触头，其中四对常开触头，四对常闭触头，而且没有主、辅触头之分。触头容量相当于而且没有主、辅触头之分。触头容量相当于接触器的辅助触头，其额定电流为接触器的辅助触头，其额定电流为5 5A A。中间继电器主要用在中间继电器主要用在控制电路中，起信号控制电路中，起信号传递与转换作用以及传递与转换作用以及同时控制多个电路。同时控制多个电路。线圈线圈KAKA常闭触点常闭触点常开触点常开触点KAKA复合触点复合触点中间中间中间中间继电继电继电继电器的器的器的器的图形图形图形图形符号符号符号符号KMSB1KHQKHFUKMM3 1.点动控制线路点动控制线路控制控制电路电路主主电电路

13、路 先闭合开关先闭合开关Q，接通电源。接通电源。按按SB1KM线圈线圈得电得电 KM主触头主触头闭合闭合 M运转运转松松SB1KM线圈线圈失电失电 KM主触头主触头恢复恢复 M停转停转M3M3 点动电路功能点动电路功能点动电路功能点动电路功能 控制电机在很控制电机在很短时间内工作。短时间内工作。工作原理工作原理工作原理工作原理1.2 简单电机控制电路简单电机控制电路KMSB1KMSB2KHQKHFUKMM3 2.长动控制线路长动控制线路控制电路控制电路主主电电路路 工作原理工作原理工作原理工作原理 先闭合开关先闭合开关Q 接通电接通电源。源。按按SB1 KM线圈线圈得电得电 KM主触头主触头闭

14、合闭合 M运转运转按按SB2 KM线圈线圈失电失电 KM主触头主触头恢复恢复 M停转停转M3M3 KM辅助触头辅助触头闭合闭合 自锁自锁 KM辅助触头辅助触头恢复恢复 失去失去自锁自锁长动电路功能长动电路功能长动电路功能长动电路功能控制电机长时控制电机长时 间连续工作间连续工作KMSB1KMSB2KHQKHFUKMM3 SB33.点动及长动控制线路点动及长动控制线路 (1)M3M3M3M3 控制控制电路电路主主电电路路工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：先闭合先闭合Q，接通电源接通电源按按SB1 KM线圈线圈得电得电 KM触头触头闭合闭合 M长动长动运转运转按按SB3KM线圈线圈得电得电

15、KM触头触头闭合闭合 M点动点动运转运转按按SB2KM线圈线圈失电失电 KM触头触头恢复恢复 M停转停转松松SB3KM线圈线圈失电失电 KM触头触头恢复恢复 M停转停转KASB1SB2KHQKHFUKMM3 KMSB3KAKA中间继电器中间继电器 KA的功能：的功能：实现自锁实现自锁 从而实现从而实现M长动运转。长动运转。3.点动及长动控制线路（点动及长动控制线路（2）按按SB1KA线圈线圈得电得电 KM触头触头闭合闭合 M长动长动长动长动运转运转运转运转按按SB3KM线圈线圈得电得电 KM触头触头闭合闭合 M点动点动点动点动运转运转运转运转 KM线圈线圈得电得电 KA触头触头闭合闭合自锁自锁

16、按按SB2KM线圈线圈失电失电 KM触头触头恢复恢复 M停转停转工作原理工作原理工作原理工作原理 合合QKMSB1SB4KHQKHFUKMM3 SB2KMSB3SB5SB6 多地点控制线路多地点控制线路利用利用SB1、SB2、SB3并联并联，可实现，可实现多地点起动多地点起动；利用利用SB4、SB5、SB6串联串联，可实现，可实现多地点停机多地点停机。三种保护作用三种保护作用a.短路保护短路保护 FUb.过载保护过载保护 KHc.零压零压欠压保护欠压保护KMKM2SB1SB3KHQKHFUM3 SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM11.3 正、反转控制正、反转控制KM2SB1SB3K

17、HQKHFUM3 SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1按按SB1KM1线圈线圈得电得电KM1触头动作触头动作M正正正正转转转转；按按SB2KM2线圈线圈得电得电KM2触头动作触头动作M反反反反转转转转；KM1、KM2常闭触头常闭触头互锁互锁互锁互锁：防止防止防止防止KMKM1 1KMKM2 2同时同时同时同时得电造成电源得电造成电源得电造成电源得电造成电源 短路短路短路短路工作原理工作原理合合Q，接通电源接通电源按按SB3KM1线圈线圈失电失电KM1触头恢复触头恢复M停转停转；正正正正转转转转 反反反反转转转转必须先按停必须先按停止按钮止按钮 SB3KM2SB1SB3KHQKHFU

18、M3 SB2KM1KM2KM2KM1按按SB1KM1得电得电KM1常开触头闭合常开触头闭合M运转运转误按误按SB2KM2得电得电KM1KM2若去掉若去掉互锁互锁互锁互锁 KM1、KM2常闭触头，合常闭触头，合Q，KM2常开触头闭合常开触头闭合 A B C则则电源电源A、C线间线间短路短路短路短路M3 熔断器熔断器 FU烧毁！烧毁！烧毁！烧毁！KM1一定要加一定要加互锁触头互锁触头KM1KM2 电源短路电源短路 是如何造成的？是如何造成的？KM2SB1SB3KHQKHFUM3 SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1 直接正、反转控制线路直接正、反转控制线路利用复合按钮利用复合按钮SB1

19、、SB2，可以实现：可以实现：正转正转反转反转直接转换直接转换,不必再按不必再按SB3。KM1和和 KM2的电气互锁必不可少！工作更可靠！的电气互锁必不可少！工作更可靠！SB1SB3QKH1FUKM1 M13 SB2 M23KM2KH2KM1KM2KH1KH2KM1KM1KM2顺序顺序控制控制L L2 2 2 2L L1 1 1 11.4 顺序顺序联锁联锁控制控制顺序控制线路顺序控制线路(1)(1)利用利用KM1常开触头可实现顺序控制常开触头可实现顺序控制功能：功能：M1起动后起动后M2才能起动才能起动。顺序控制线路顺序控制线路(2)(2)SB1SB3SB2 KM1KM2KH1KH2KM1KM

20、2L L1 1L L2 2自锁和自锁和顺序控制顺序控制按按SB1KM1线圈得电线圈得电 KM1各触头动作各触头动作按按SB2KM2线圈才能得电线圈才能得电 工作原理工作原理工作原理工作原理 若先按若先按若先按若先按 SBSB2 2，电路不能工作。电路不能工作。电路不能工作。电路不能工作。SB1SB3QKH1FUKM1 M13 SB2 M23KM2KH2KM1KM2KH1KH2KM1KM1KM2L L2 2 2 2L L1 1 1 1SB4KM2利用利用KM1常开触头：常开触头：M1起动后起动后M2才能起动。才能起动。例：例：分析电路的控制功能。分析电路的控制功能。解：解：电路可实现顺序控制功能

21、：电路可实现顺序控制功能：利用利用KM2常开触头：常开触头：M2停车后停车后M1才能停车。才能停车。运动部件运动部件SQ2SQ11.5 行程控制行程控制行程开关的动作过程行程开关的动作过程运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作

22、过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制运动部件运动部件SQ2SQ1行程开关的动作过程行程开关的动作过程1.5 行程控制行程控制SQ常开触头常开触头SQ常闭触头常闭触头SQ

23、复合触头复合触头符号符号行程开关是利用运动部件的撞行程开关是利用运动部件的撞击来闭合和切断控制电路的。击来闭合和切断控制电路的。常开触头常开触头常闭触头常闭触头运动部件运动部件结构示意图结构示意图闭合闭合断开断开1.5 行程控制行程控制KM2SB1SB3KHQKHFU SB2KM1KM2KM1KM1KM2KM1SQ1SQ3KM2L L1 1 1 1L L2 2 2 2L L2 2 2 2L L1 1 1 1SQ4SQ2工作台工作台右移右移右移右移左移左移左移左移SQ4SQ2SQ1SQ3设设KM1得电得电M正正转转,工作台工作台左移左移;KM2得电得电M反反转转,工作台工作台右移右移;M3 1.

24、5 行程控制行程控制工作台工作台KM2SB1SB3KHSB2KM1KM2KM1KM1SQ1SQ3KM2L L1 1 1 1L L2 2 2 2SQ4SQ2左移左移左移左移按按SB1KM1线圈得电线圈得电KM1触头动作触头动作M正正转转工作工作台左移台左移工作原理工作原理工作原理工作原理 合合Q 直至压直至压住行程开关住行程开关SQ2：常闭常闭触头触头断开断开 KM1线圈线圈 失电失电,M停转停转;常开常开触头触头闭合闭合 KM2线圈线圈 得电得电,M自行起动反转自行起动反转工作台返回工作台返回右移右移。SQ4SQ2SQ1SQ3工作台工作台工作台工作台右移右移右移右移1.5 行程控制行程控制KM

25、2SB1SB3KHSB2KM1KM2KM1KM1SQ1SQ3KM2L L1 1 1 1L L2 2 2 2SQ4SQ2工作台工作台右移右移右移右移当工作台右移至压当工作台右移至压住行程开关住行程开关SQ1：常闭常闭触头触头断开断开 KM2线圈线圈 失电失电,M停转停转;常开常开触头触头闭合闭合 KM1线圈线圈 得电得电,M自行自行 起动正转起动正转工作台返回工作台返回左移左移如此循环可实现工如此循环可实现工 作台作台自动往复自动往复运。运。SQ4SQ2SQ1SQ3左移左移左移左移1.5 行程控制行程控制通电延时型空气式时间继电器通电延时型空气式时间继电器释放弹簧释放弹簧活塞活塞橡皮膜橡皮膜杠杆

26、杠杆进气孔进气孔出气孔出气孔动铁心动铁心静铁心静铁心线线圈圈微动开关微动开关2微动开关微动开关1恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉1.6 时间控制时间控制时间继电器线圈通电后时间继电器线圈通电后瞬时动作的触点瞬时动作的触点释放弹簧释放弹簧活塞活塞橡皮膜橡皮膜杠杆杠杆进气孔进气孔出气孔出气孔动铁心动铁心静铁心静铁心i恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉1.6 时间控制时间控制释放弹簧释放弹簧活塞活塞橡皮膜橡皮膜杠杆杠杆进气孔进气孔出气孔出气孔瞬时动作的触点瞬时动作的触点动铁心动铁心静铁心静铁心i恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉1.6 时间控制时间控制释放弹簧释放弹簧活塞活塞橡皮膜橡皮膜杠杆杠杆进气孔进

27、气孔出气孔出气孔瞬时动作的触点瞬时动作的触点动铁心动铁心静铁心静铁心i恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉1.6 时间控制时间控制释放弹簧释放弹簧活塞活塞橡皮膜橡皮膜杠杆杠杆进气孔进气孔出气孔出气孔瞬时动作的触点瞬时动作的触点动铁心动铁心静铁心静铁心i恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉1.6 时间控制时间控制延时动作的触点延时动作的触点释放弹簧释放弹簧活塞活塞橡皮膜橡皮膜杠杆杠杆进气孔进气孔出气孔出气孔瞬时动作的触点瞬时动作的触点动铁心动铁心静铁心静铁心i恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉1.6 时间控制时间控制释放弹簧释放弹簧活塞活塞橡皮膜橡皮膜杠杆杠杆进气孔进气孔出气孔出气孔动铁心动铁心静铁心静铁

28、心线线圈圈微动开关微动开关2微动开关微动开关1断电后立刻复位断电后立刻复位恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉1.6 时间控制时间控制释放弹簧释放弹簧橡皮膜橡皮膜杠杆杠杆进气孔进气孔出气孔出气孔动铁心动铁心静铁心静铁心线线圈圈恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉微动开关微动开关微动开关微动开关断断电电延延时时时时间间继继电电器器活塞活塞释放弹簧释放弹簧杠杆杠杆动铁心动铁心静铁心静铁心线线圈圈进气孔进气孔出气孔出气孔调节螺钉调节螺钉瞬时动作的触点瞬时动作的触点断断电电延延时时时时间间继继电电器器通通电电后后延时动作的触点延时动作的触点橡皮膜橡皮膜活塞活塞释放弹簧释放弹簧杠杆杠杆静铁心静铁心进气孔进气孔出

29、气孔出气孔调节螺钉调节螺钉断断电电后后开开始始延延时时线线圈圈微动开关微动开关微动开关微动开关橡皮膜橡皮膜活塞活塞释放弹簧释放弹簧杠杆杠杆静铁心静铁心进气孔进气孔出气孔出气孔调节螺钉调节螺钉断断电电后后开开始始延延时时线线圈圈微动开关微动开关微动开关微动开关橡皮膜橡皮膜活塞活塞释放弹簧释放弹簧杠杆杠杆进气孔进气孔出气孔出气孔动铁心动铁心静铁心静铁心线线圈圈恢复弹簧恢复弹簧调节螺钉调节螺钉微动开关微动开关断断电电后后开开始始延延时时延时触点归位延时触点归位橡皮膜橡皮膜活塞活塞通电延时型时间继电器符号通电延时型时间继电器符号KT线圈线圈KT延时闭合的常开触头延时闭合的常开触头KT延时打开的常闭触头

30、延时打开的常闭触头常开常开KTKT常闭常闭断电延时型时间继电器的符号断电延时型时间继电器的符号线圈线圈KT延时恢复闭合延时恢复闭合的常闭触头的常闭触头KT延时打开的延时打开的常开触头常开触头KTSB1SB2KHQKHFU KM1KM2KM1KM2KM1 Y-起动起动控制线路控制线路KTKTKTW2U1U2V1V2W1W1V1U1U2V2W2 型型型型U1U2V1W1V2W2Y Y型型型型1.6 时间控制时间控制SB1SB2KHQKHFU KM1KM2KM1KM2KM1KTKTKTW2U1U2V1V2W1Y-起动起动控制线路（控制线路（1）工作原理工作原理按按SB1KM1得电得电M以以“Y”形接

31、法降压起动；形接法降压起动；KM2得电得电M以以“”形接法正常运转。形接法正常运转。KT得电得电 延时延时 1 KM1失电失电“Y”形接法断开形接法断开KT常闭触头常闭触头延时打开延时打开 1SB1SB2KHQKHFU KM1KM2KM1KM2KM1Y-起动起动控制线路（控制线路（2）KTKTKTW2U1U2V1V2W1KM3KM3KM1KM2工作原理同工作原理同 KM3 的作用的作用：使：使 Y-换接在断电情况下进行。换接在断电情况下进行。可编程序控制器可编程序控制器应用技术应用技术张平张平 北京化工大学信息科学与技术学院北京化工大学信息科学与技术学院可编程序控制器可编程序控制器(PLC)P

32、rogrammableLogicControllerProgrammable Controller Personal Computer P L C第二章第二章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述 2-1 可编程序控制器的历史与发展可编程序控制器的历史与发展60年代年代 继电接触控制系统继电接触控制系统优点：简单优点：简单 易懂易懂 价格便宜价格便宜缺点：硬设备多缺点：硬设备多 接线复杂接线复杂 改变设计困难改变设计困难。一一.可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（公司（GM），），为了适应汽车型号不断更为了适应汽

33、车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上新的需要，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公开招标，制造一种新型的工业控制装置。第二章第二章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述 2-1 可编程序控制器的历史与发展可编程序控制器的历史与发展一一.可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史 （1）容易编程）容易编程 （2）采用模块式结构）采用模块式结构 （3）成本可与继电器控制系统相竞争）成本可与继电器控制系统相竞争 （4）具有数据通讯功能）具有数据通讯功能 （5）输入输出电源使用市电）输入输出电源使用市电 （6）能在恶劣环境下工作）能在恶劣环境下工作 （7）存储设备

34、可扩充至）存储设备可扩充至4K个存储字节个存储字节 （8）系统扩展时原系统只需很小的改动）系统扩展时原系统只需很小的改动 （9）可靠性高于继电器控制系统）可靠性高于继电器控制系统 （10）设备体积小于继电器控制柜）设备体积小于继电器控制柜 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）正式将其命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC。第二章第二章 可编程序控制器概述可编程序控制器概述 2-1 可编程序控制器的历史与发展可编程序控制器的历

35、史与发展一一.可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史1969年美国研制出世界上第一台年美国研制出世界上第一台PLC以后，日以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的本、德国、法国等国相继研制了各自的PLC。70年代中期，年代中期，PLC进入了实用化阶段。进入了实用化阶段。70年代末和年代末和 80年代初，年代初，PLC进入了成熟阶段进入了成熟阶段。二二.可编程序控制器的发展可编程序控制器的发展 2-1 可编程序控制器的历史与发展可编程序控制器的历史与发展1.PLC的国外状况 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7

36、0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，GEFANUC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。1.PLC的国外状况 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。1.PLC的国

37、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。2.PLC的国内状况 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

38、子设备厂等单位。以上诸单位都没有形成规模化生产。2.PLC的国内状况的国内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。3.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 （o

39、pen Modular Architecture for Control）4.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）4.PLC著名品牌

40、 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）一、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

41、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”。2-2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点二、二、PLCPLC的分类的分类（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。2-2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点（2）按结构形式分类整体

42、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。2-2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点二、二、PLCPLC的分类的分类 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 2-2 可编程序控制器的

43、基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点三、三、PLCPLC的优点的优点主要是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。2-2 可编程序控制器的基本结构及特点可编程序控制器的基本结构及特点三、三、PLCPLC的缺点的缺点一、一、PLCPLC的应用领域的应用领域PLC在工业自动化中起着举足轻重的

44、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。2-3 可编程序控制器的应用领域和发展趋势可编程序控制器的应用领域和发展趋势一、一、PLCPLC的应用领域的应用领域 2-3 可编程序控制器的应用领域和发展趋势可编程序控制器的应用领域和发展趋势（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、

45、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）第三章第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理可编程序控制器的硬件与工作原理 3-1 可编程序控制器的物理结构可编程序控制器的物理结构一一、整体式、整体式 CPU模模块块，输输入入输输出出模模块块和和电电源源装装在在一个箱状机壳内。一个箱状机壳内。适适用用于于小小型型PC，它它包包括括基基本本单单元元和和扩扩展单元展单元第三章第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理可编程序控制器的硬件与工作原理 3-1 可编程序控制器的物理结

46、构可编程序控制器的物理结构二二、模块式、模块式 由由框框架架和和模模块块组组成成，模模块块插插在在模模块块插插座座上上，模模块块插插座座焊焊在在框框架架中中的的总总线线连连接接板上。板上。三、叠装式三、叠装式第三章第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理可编程序控制器的硬件与工作原理 3-2 CPU模块模块微处理器微处理器存储器存储器一、微处理器一、微处理器（1）通用处理器：通用处理器：8086、80286、80386（2）单片机芯片：）单片机芯片：8031、8096（3）位片式微处理器：位片式微处理器：AMD-2900第三章第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理可编程序控制器的硬件与工作原理

47、3-2 CPU模块模块二、存储器二、存储器(RAM)随机存取存储器：随机存取存储器：可读可写，没有断电保持功能。可读可写，没有断电保持功能。(ROM)只读存储器：只读，不能写。只读存储器：只读，不能写。(EPROM)可可擦擦除除可可编编程程序序的的只只读读存存储储器器：非非易易失失性性.用用紫紫外外线线照照射射芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容,写入新内容。写入新内容。(EPPROM)可可电电擦擦除除：的的它它是是非非易易失失的的,间间有有ROM的的非非易易失性和失性和RAM的随机存取的优点的随机存取的优点.但价格比较高。但价格比较高。RAM存放用户程

48、序存放用户程序ROM存放用户程序存放用户程序第三章第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理可编程序控制器的硬件与工作原理 3-3 I/O模块模块一一、模块的外部接线方式模块的外部接线方式COMX0X1X2X3X4X5X6X7汇汇点点式式第三章第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理可编程序控制器的硬件与工作原理 3-3 I/O模块模块一一、模块的外部接线方式模块的外部接线方式COM1Y0Y1COM2Y2Y3分分组组式式第三章第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理可编程序控制器的硬件与工作原理 3-3 I/O模块模块一一、模块的外部接线方式模块的外部接线方式YOCOM0Y1COM1Y2COM2Y3C

49、OM3分分割割式式第三章第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理可编程序控制器的硬件与工作原理 3-4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理输输入入模模块块输输出出模模块块CPU模块模块可编程序控制器可编程序控制器按钮按钮选择选择开关开关限位限位开关开关电源电源接触器接触器电磁阀电磁阀指示灯指示灯电源电源 编程器编程器 3-4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 3-4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理一、一、PLC 的工作状态：的工作状态：运行状态运行状态(RUN):输入处理输入处理 执行程序执行程序 输出处理输出处理 内部处理内部处理 通讯处理通讯处

50、理停止状态停止状态(STOP):内部处理内部处理 通讯处理通讯处理 3-4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理二、二、PLC 的工作特点的工作特点输入信号集中批量处理输入信号集中批量处理输出信号集中批量处理输出信号集中批量处理程序集中执行程序集中执行三、三、PLC 的工作过程的工作过程扫描工作方式扫描工作方式 3-4 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理T =公共部分扫描时间公共部分扫描时间 +外设扫描时间外设扫描时间 +用户程序执行时间用户程序执行时间 +I0扫描时间扫描时间四、四、PLC的扫描周期的扫描周期 T=输入延迟时间输入延迟时间 +扫描周期扫描周期 +输出