电气控制与PLC精品课程5.ppt

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1、Date:2022/12/29 Page:1第五章 可编程序控制器概述 一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生三、可编程控制器的特点三、可编程控制器的特点三、可编程控制器的特点三、可编程控制器的特点四、可编程控制器的应用四、可编程控制器的应用四、可编程控制器的应用四、可编程控制器的应用五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型

2、本章主要讲解本章主要讲解本章主要讲解本章主要讲解Date:2022/12/29 Page:2v什么是什么是PLCPLC？一、可编程控制器的定义一、可编程控制器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

3、ControllerProgrammable Logic Controller，简称简称PLCPLC。Date:2022/12/29 Page:3一、可编程控制器的定义一、可编程控制器的定义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

4、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”。Date:2022/12/29 Page:4二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v因为继电器逻辑电路配线复杂因为继电器逻辑电路配线复杂Date:2022/12/29 Page:5二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生v背景：背景：19681968年年美美国国通通用用汽汽车车公公司司（GM

5、GM），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。Date:2022/12/29 Page:6v19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十项设计标准十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器

6、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；成本可与继电器控制柜竞争；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可将数据直接送入计算机；可直接使用可直接使用115115V V交流输入电压；交流输入电压；输出采用输出采用115115V V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4 4KBKB。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生Date:2022/12/29 Page:7v19691969年，美国数字设备

7、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。二、可编程控制器的产生二、可编程控制器的产生Date:2022/12/29 Page:8三、三、可编程控制器的特点可编程控制器的特点v无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 v通用性强，控制程序可变，使用方便通用性强，控制程序可变，使用方便v硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强v编程简单，容易掌握编程简单，容易掌握 v系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少v维修工作量小，维护方便维修工作量小，维护

8、方便v体积小，能耗低体积小，能耗低.Date:2022/12/29 Page:9四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:10四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:11四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:12四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:13四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:14四、可编程控制器的应用领域四、

9、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:15四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:16四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:17四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:18四、可编程控制器的应用领域四、可编程控制器的应用领域Date:2022/12/29 Page:19五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展v高性能、高速度、大容量发展高性能、高速度、大容量发展为为了了提提高高PLCPLC的的处处理理能

10、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0.10.1ms/kms/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。Date:2022/12/29 Page:20v向小型化和大型化两个方向发展向小型化和大型化两个方向发展小小型型PLCPL

11、C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

12、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。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展Date:2022/12/29 Page:21v大力开发智能模块，加强联网与通信能力大力开发智能模块，加强联网与通信能力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。PLCPLC的的联联网网与与通通

13、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。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展Date:2022/12/29 Page:22v增强外部故障的检测与处理能力增强外部故障的检测与处理能力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，

14、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%，输输出出设设备备占占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本本身的软、硬件实现检测、处理。身的软、硬件实现检测、处理。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外部部故故障障的的专专用用智智能能模模块块，进一步提高系统的可靠性。进一步提高系统的可靠性。五、可编程控制器的发展五、可编

15、程控制器的发展Date:2022/12/29 Page:23v编程语言多样化编程语言多样化在在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越丰富，功能也不断提高。来越丰富，功能也不断提高。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

16、言言并并存存、互补与发展是互补与发展是PLCPLC进步的一种趋势。进步的一种趋势。五、可编程控制器的发展五、可编程控制器的发展Date:2022/12/29 Page:24v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

17、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）六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型Date:2022/12/29 Page:25v按结构形式分按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。六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型模模块块式式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

18、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

19、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。Date:2022/12/29 Page:26v按功能分按功能分低低档档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PLCP

20、LC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。六、可编程控制器的类型六、可编程控制器的类型Date:2022/12/29 Page:27 本本章章主主要要介介绍绍了了可可编编程程控控制制器器的的定定义义、可可编编程程控控制制器器产产生生的的背背景景、可可编编程程控控制制器器的的特特点点、可可编编程程控控制制器器的的应应用用领领域域、主要类型、发展趋势及概况。主要类型、发展趋势及概况。本章小结本章小结Date:2022/12/29 Page:28