可编程控制器PLC-2001-02-23(第一节课).ppt

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1、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

2、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

3、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

4、）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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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 El

12、ectric）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

13、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

14、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=