西门子PLC系统及其应用.ppt

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1、一、课程简介课程性质：本课程是计算机控制技术专业的一门专业任选课程，其特点是与工业生产联系十分密切，实践性强，应用广泛。课程任务：它包括理论教学和实验教学，其任务是学习西门子S7-300系列PLC的基本结构、工作原理、指令系统、典型程序分析和设计，并通过上机实验和实例分析，使学生具有用西门子S7-300/400系列大中型PLC改造常规继电控制系统和根据生产工艺要求设计其控制系统的能力。西门子西门子PLC系统及其应用系统及其应用 第第01次课次课2/23/20231电气与信息工程学院1.掌握西门子S7300系列PLC的基本结构、工作原理、寻址方式、工作特点及应用范围。2.掌握S7300系列PLC

2、的指令系统及典型控制程序的设计。3.学会Windows环境下的STEP 7编程软件使用和控制程序的调试步骤及方法。4.通过实例分析，掌握用PLC进行控制系统设计的步骤，编程方法，培养学生用PLC改造常规继电控制系统和根据生产工艺要求设计PLC控制系统的能力教学基本要求教学基本要求2/23/20232电气与信息工程学院教材及参考书2/23/20233电气与信息工程学院教材及参考书2/23/20234电气与信息工程学院考核方式n考试课，试卷考试n试卷：60%n作业+考勤：20%，5次作业n实验：20%，5次实验2/23/20235电气与信息工程学院第第1 1章章 PLC PLC概述概述1.1 PL

3、C1.1 PLC的产生的产生1.2 PLC1.2 PLC的定义和分类的定义和分类1.3 PLC1.3 PLC的功能和特点的功能和特点1.4 PLC1.4 PLC的结构与工作过程的结构与工作过程1.5 1.5 思考与练习思考与练习2/23/20236电气与信息工程学院l传统的生产机械自动控制装置传统的生产机械自动控制装置继电器控制系统继电器控制系统 优点优点结构简单、价格低廉、容易操作结构简单、价格低廉、容易操作 。缺点缺点体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差可靠性及灵活性差 。（控制功能略加变动，就需重新组合、（控制功能略加变动，

4、就需重新组合、改变接线。）改变接线。）应用应用比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等工业比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等工业应用场合。应用场合。（接线逻辑）（接线逻辑）1.1 PLC1.1 PLC的产生的产生2/23/20237电气与信息工程学院n以往的电气控制装置主要采用继电器、接触器以往的电气控制装置主要采用继电器、接触器或电子元件来实现，由连接导线将这些器件按或电子元件来实现，由连接导线将这些器件按照一定的工作程序组合在一起，以完成一定的照一定的工作程序组合在一起，以完成一定的控制功能，这种控制叫做接线程序控制。控制功能，这种控制叫做接线程序控制。n 接线程序控制的电气装置体积大，

5、生产周期接线程序控制的电气装置体积大，生产周期长，接线复杂，故障率高，可靠性差。控制功长，接线复杂，故障率高，可靠性差。控制功能略加变动，就需重新组合、改变接线。能略加变动，就需重新组合、改变接线。2/23/20238电气与信息工程学院 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。ST1ST2ST3ST4SB2SB1KM2KM2KM1KM1SB3KM1KM2ST1ST2ST4ST3工作台工作台前进前进后退后退正反转自动循环正反转自动循环控制线路控制线路2/23/20239电气与信息工程学院l用户迫切用户迫切需要需要一种先进的自动控制装置一种先进的自动控制装置继电器控制系

6、统继电器控制系统先进自动控制系统先进自动控制系统2/23/202310电气与信息工程学院 1968 1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM)(GM)为了用新的控制装置取代继电器控制装置，在公开招标为了用新的控制装置取代继电器控制装置，在公开招标中提出了十项指标，即：中提出了十项指标，即：1 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；、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 2、维修方便，采用模块化结构；、维修方便，采用模块化结构；、维修方便，采用模块化结构；

7、、维修方便，采用模块化结构；3 3、可靠性高于继电器控制装置；、可靠性高于继电器控制装置；、可靠性高于继电器控制装置；、可靠性高于继电器控制装置；4 4、体积小于继电器控制装置；、体积小于继电器控制装置；、体积小于继电器控制装置；、体积小于继电器控制装置；5 5、具有数据通信功能；、具有数据通信功能；、具有数据通信功能；、具有数据通信功能；6 6、成本可与继电器控制装置竞争；、成本可与继电器控制装置竞争；、成本可与继电器控制装置竞争；、成本可与继电器控制装置竞争；7 7、可直接用、可直接用、可直接用、可直接用115 V115 V交流输入；交流输入；交流输入；交流输入；8 8、输出为、输出为、输

8、出为、输出为115 V115 V，2 A2 A以上，能直接以上，能直接以上，能直接以上，能直接 驱动电磁阀、接触器等；驱动电磁阀、接触器等；驱动电磁阀、接触器等；驱动电磁阀、接触器等；9 9、通用性强，易于扩展；、通用性强，易于扩展；、通用性强，易于扩展；、通用性强，易于扩展；1010、用户存储器容量至少在、用户存储器容量至少在、用户存储器容量至少在、用户存储器容量至少在4 KB4 KB以上。以上。以上。以上。2/23/202311电气与信息工程学院 这十项招标指标奠定了可编程控制器这十项招标指标奠定了可编程控制器这十项招标指标奠定了可编程控制器这十项招标指标奠定了可编程控制器最基本的功能要求

9、最基本的功能要求最基本的功能要求最基本的功能要求r 用计算机代替继电器控制盘用计算机代替继电器控制盘r 用程序代替硬件接线用程序代替硬件接线r 输入输入/输出电平可与外部装置直接连接输出电平可与外部装置直接连接r 结构易于扩展结构易于扩展核心为：核心为：工业控制单板机（计算机）工业控制单板机（计算机）继电器控制系统继电器控制系统 先进控制装置先进控制装置 2/23/202312电气与信息工程学院l可编程序逻辑控制器的可编程序逻辑控制器的产生产生 19691969年，美国数字设备公司（年，美国数字设备公司（DECDEC）根据上述）根据上述要求要求和和设想设想，研制研制出了世界上第一台可编程序控制

10、器，型号为出了世界上第一台可编程序控制器，型号为PDP-14PDP-14，并在通用，并在通用公司的汽车装配生产线上首次应用成功，取得了显著的经济效公司的汽车装配生产线上首次应用成功，取得了显著的经济效益。当时人们把它称为益。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器(Programmable(Programmable Logic ControllerLogic Controller，简称，简称)。可编程控制器诞生可编程控制器诞生可编程控制器诞生可编程控制器诞生2/23/202313电气与信息工程学院n可编程控制器这一新技术的出现，受到国内外工程可编程控制器这一新技术的出现，受到国内外

11、工程 技术界的极大关注，纷纷投入力量研制。技术界的极大关注，纷纷投入力量研制。p第一个把商品化的是美国哥德公司第一个把商品化的是美国哥德公司(GOULD)，时间也，时间也是是 1969年，型号为年，型号为084。p1971年，日本从美国引进了这项新技术，研制出日本年，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第一台可编程控制器DSC-8。p19731974年，德国和法国也都相继研制出自己的可编程年，德国和法国也都相继研制出自己的可编程控制器，德国西门子公司控制器，德国西门子公司(SIEMENS)于于1973年研制出欧洲年研制出欧洲第一台第一台，型号为型号为SIMATIC S4。

12、p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。2/23/202314电气与信息工程学院PLC的中国现状的中国现状 目前，中国目前，中国PLC市场的市场的95以上被国外品牌占领。以上被国外品牌占领。2/23/202315电气与信息工程学院2010中国中国PLC市市场研究报告介绍场研究报告介绍为尽快提升我国为尽快提升我国PLCPLC的技术水平，引进的技术水平，引进PLCPLC的先进生产技术，中外合资或外商独资企业在国的先进生产技术，中外合资或外商独资企业在国内开始批量生产内开始批量生产PLCPLC。西门子公司率先在大连建立。西门子公司率先在大连建立PLCPL

13、C生产企业；欧姆龙公司在上海生产的生产企业；欧姆龙公司在上海生产的PLCPLC远远销海内外。销海内外。国内已有具有较强实力的公司开始拓展国内已有具有较强实力的公司开始拓展PLCPLC业务，并在中国业务，并在中国PLCPLC市场有了一定响应。市场有了一定响应。北京和利时系统工程股份有限公司就是一个典范。北京和利时系统工程股份有限公司就是一个典范。2/23/202316电气与信息工程学院1.2 PLC1.2 PLC的定义和分类的定义和分类l经历经历：可编程逻辑控制器（：可编程逻辑控制器（PLCPLC）可编程控制器（可编程控制器（PCPC）通用叫法通用叫法：可编程序控制器（可编程序控制器（Progr

14、ammable ControllerProgrammable Controller，PCPC），），是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但由输出接口，并且具有较强的驱动能力。但由于于PCPC容易和个人计算机（容易和个人计算机（Personal ComputerPersonal Computer）混淆，所）混淆，所以人们还沿用以人们还沿用PLCPLC作为可编程控制器的英文缩写。作为可编程控制器的英文缩写。1.2.1 PLC的定义的定义 2/23/202317电气与信息工程学院 国际

15、电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）对可编程控制器的定义）对可编程控制器的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设

16、备，都按易于与工业控制系统联成一个关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。整体，易于扩充其功能的原则设计。”(1987.2)”(1987.2)2/23/202318电气与信息工程学院PLCPLCPLCPLC是一种是一种是一种是一种特别适合于工业环境的特别适合于工业环境的特别适合于工业环境的特别适合于工业环境的面向工程技术人员的面向工程技术人员的面向工程技术人员的面向工程技术人员的“蓝领计算机蓝领计算机蓝领计算机蓝领计算机”2/23/202319电气与信息工程学院l1.1.按结构形式分类按结构形式分类 CPUCPU（基本单元）（基本单元）+扩展模块扩展模块 一体

17、化紧凑型一体化紧凑型PLC PLC：电源、：电源、CPUCPU中央处理系统、中央处理系统、I/OI/O接接口都集成在一个机壳内。如口都集成在一个机壳内。如西门子西门子S7-200S7-200系列。系列。1.2.2 PLC的分类的分类2/23/202320电气与信息工程学院标准模块式结构化标准模块式结构化PLC PLC：各种模块相互独立，并安装在固：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLCPLC应用系统。如：应用系统。如：西门子西门子S7-300S7-300、S7-400S7-400系列。系列。2/23/202321电气与信息工程学院

18、2.按I/O点数及内存容量分类q小型机：256点以下（F1、S7-200）q中型机：256-1024点q大型机：1024点以上3.按控制性能分类q低档PLCq中档PLCq高档PLC2/23/202322电气与信息工程学院例：例：SIEMENS S7SIEMENS S7系列系列PLCPLC分类分类小型机小型机:中型机中型机:大型机大型机SIMATIC S7-200一体化模块化SIMATIC S7-300模块化SIMATIC M7-300一体化SIMATIC C7-620模块化SIMATIC S7-400模块化SIMATIC M7-4002/23/202323电气与信息工程学院q按用途分类n用于顺

19、序逻辑控制n用于闭环过程控制n用于多级分布式和集散控制系统n用于机械加工的数字控制和机器人控制q根据生产厂家分类nOMRON（日本欧蒙龙）nMITSUBISHI（日本三菱）nTOSHIBA（日本东芝）nGE-FUNAC（美国通用电气）nA-B(AllenBradley)（艾伦-布拉德利,是美国最大的电气公司）nSIEMENS（德国西门子）2/23/202324电气与信息工程学院1.3 PLC1.3 PLC的功能和特点的功能和特点控制功能控制功能 逻辑控制逻辑控制 定时控制定时控制 计数控制计数控制 顺序控制顺序控制1.3.1 PLC的功能的功能2/23/202325电气与信息工程学院lPLCP

20、LC的功能的功能 数据采集、存储与处理功能数据采集、存储与处理功能数学运算功能数学运算功能数据处理数据处理模拟数据处理模拟数据处理2/23/202326电气与信息工程学院lPLCPLC的功能的功能 输入输入/输出接口调理功能输出接口调理功能 具具 有有 A A/D D、D D/A A 转转换换功功能能，通通过过 I I/O O 模模块块完完成成对对模模 拟拟 量量 的的 控控 制制 和和 调调 节节。位位数数和和精精度度可可以以根根据据用用户户要要求求选选择择。具具有有温温度度测测量量接接口口，直直接接连连接接各各种种 热热 电电 阻阻 或或 热热 电电 偶偶。2/23/202327电气与信息

21、工程学院lPLCPLC的功能的功能 通信、联网功能通信、联网功能PROFIBUS DPPROFIBUS PA(Ex)PROFIBUS PA2/23/202328电气与信息工程学院lPLCPLC的功能的功能 人机界面功能人机界面功能2/23/202329电气与信息工程学院lPLCPLC的功能的功能 编程、调试等编程、调试等使用复杂程度不同的使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式手持、便携和桌面式编程器、工作站和操编程器、工作站和操作屏，进行编程、调作屏，进行编程、调试、监视、试验和记试、监视、试验和记录，并通过打印机打录，并通过打印机打印出程序文件。印出程序文件。STEP7STEP7ProTool

22、ProToolMPI cable有有MPI接口的接口的PG 或或PC2/23/202330电气与信息工程学院lPLCPLC的特点的特点 高可靠性高可靠性丰富的丰富的I/OI/O接口模块接口模块采用模块化结构采用模块化结构运行速度快运行速度快功能完善功能完善编程简单，易于使用编程简单，易于使用系统设计、安装、调试方便系统设计、安装、调试方便维修方便，维修工作量小维修方便，维修工作量小总价格低总价格低 可编程控制器的可编程控制器的种类虽然千差万别，种类虽然千差万别，但为了在工业环境中但为了在工业环境中使用，它们都有许多使用，它们都有许多共同的特点共同的特点.2/23/202331电气与信息工程学院

23、高可靠性高可靠性n 工业生产对电气控制设备的可靠性的要求是非常高的，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，能在很恶劣的环境下它应具有很强的抗干扰能力，能在很恶劣的环境下(如温如温度高、湿度大、金属粉尘多、距离高压设备近、有较强的度高、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频电磁干扰等)长期连续可靠的工作，平均无故障时间长期连续可靠的工作，平均无故障时间(MTBF)(MTBF)长，故障修复时间短。而长，故障修复时间短。而PLCPLC是专为工业控制设计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，的，能适应工业现场的恶劣环境。可以

24、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。2/23/202332电气与信息工程学院n在硬件方面，首先是选用优质器件，采用合理的系统结首先是选用优质器件，采用合理的系统结构，加固简化安装，使它能抗振动冲击。对印刷电路板构，加固简化安装，使它能抗振动冲击。对印刷电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工艺措施。对的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工艺措施。对于工业生产过程中最常见的瞬间强干扰，采取的措施主于工业生产过程中最常见的瞬间强干扰，采取的措施主要是采用隔离和滤波技术。要是采用隔离和滤波技术。PLCPLC的输入和输出电路

25、一般都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，使用光电耦合器传递信号，作到电浮空，使CPUCPU与外部电路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完全切断了电的联系，有效地抑制了外部干扰对PLCPLC的影的影响。响。2/23/202333电气与信息工程学院n在PLC的电源电路和接口中，还设置多种滤波电路，还设置多种滤波电路，除了采用常规的模拟滤波器除了采用常规的模拟滤波器(如如LCLC滤波和滤波和型滤波型滤波)外，外，还加上了数字滤波，以消除和抑制高频干扰信号，还加上了数字滤波，以消除和抑制高频干扰信号，同时同时也削弱了各种模板之间的相互干扰。用集成电压调整器也削弱

26、了各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 5伏电源进行调整，以适应交流电网的波伏电源进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。在动和过电压、欠电压的影响。在PLCPLC内部还采用了电磁屏内部还采用了电磁屏蔽措施，对电源变压器、蔽措施，对电源变压器、CPUCPU、存储器、编程器等主要部、存储器、编程器等主要部件采用导电、件采用导电、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，以防外界干扰。2/23/202334电气与信息工程学院n在软件方面，PLCPLC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(Watc

27、hing WDT(Watching Dog Dog Timer)Timer)，系系统统运运行行时时对对WDTWDT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PLCPLC检检测测到到故故障障时时，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

28、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，便便可可恢恢复复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作。到故障发生前的状态，继续原来的程序工作。n 这些有效的措施，保证了可编程控制器的高可靠性。2/23/202335电气与信息工程学院 编程简单编程简单n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语言，以及面向工业控制的简单指令图语言，

29、以及面向工业控制的简单指令。n除除了了梯梯形形图图语语言言以以外外，PLCPLC还还可可以以采采用用其其他他形形式式的的编编程程语语言言，如如STLSTL（语语句句表表）语语言言，功功能能块块图图（FBDFBD），顺顺序序功功能能图图（SFCSFC）以以及及高高级级语语言言进进行行编程。编程。2/23/202336电气与信息工程学院系统设计、安装、调试方便系统设计、安装、调试方便n 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

30、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PLCPLC控控制制系系统统在在生生产产现现场场进进行行联联机机统统调调，使使得得调调试方便、快速、安全，因此大大缩短了设计和投运周期试方便、快速、安全，因此大大缩短了设计和投运周期。2/23/202337电气与信息工程学院 维修方便维修方便nPLCPLC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PLCPLC的的用用户户程程序序存存储储

31、器器中中。编编程程器器不不仅仅能能对对PLCPLC控控制制程程序序进进行行写写入入、读读出出、检检测测、修修改改，还还能能对对PLCPLC的的工工作作进进行行监监控控，使使得得PLCPLC的的操操作作及及维维护护都都很很方方便便。PLCPLC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、RAMRAM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、PLCPLC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PLCPLC的的这这种种完完善善的的诊诊断断和和显显示示能能

32、力力，当当PLCPLC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PLCPLC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即可可，既方便又减少了影响生产的时间。既方便又减少了影响生产的时间。n 有人曾预言，将来自动化工厂的电气工人，将一手拿着螺有人曾预言，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速发展和丝刀，一手

33、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。广泛应用的重要因素之一。2/23/202338电气与信息工程学院功能强，性能价格比高功能强，性能价格比高 一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，可以实现非常复杂的控制功能。与相使用的编程元件，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，它具有很高的性能价格比。同功能的继电器系统相比，它具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制与集可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制与集中管理。中管理。2/23/202339电气与信息工

34、程学院可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较可编程控制器的与继电器逻辑控制系统的比较比较项目比较项目 继电器逻辑控制继电器逻辑控制 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，修修改困难改困难存存储储逻逻辑辑,体体积积小小、连连线线少少,控控制制灵灵活活，易于扩展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。动动作作速度为几十毫秒，易出现触点抖动速度为几十毫秒，易出现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

35、令令执执行行时间在微秒级时间在微秒级,不会出现触点抖动不会出现触点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，易易受环境、温度影响受环境、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行，周期长，修改困难周期长，修改困难在系统设计后，现场施工与程序设计在系统设计后，现场施工与程序设计可同时进行可

36、同时进行,周期短，调试、修改方周期短，调试、修改方便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器等，价格便宜等，价格便宜使用大规模集成电路，初期投资较高使用大规模集成电路，初期投资较高2/23/202340电气与信息工程学院传统的继电器控制系统被传统的继电器控制系统被传统的继电器控制系统被传统的继电器控制系统被PLCPLCPLCPLC所取代已是必然趋势所取代已是必然趋势所取代已是必然趋势所取代已是必然趋势 继电器控制柜

37、是针对一定的生产机械、固定的生产工艺设计的继电器控制柜是针对一定的生产机械、固定的生产工艺设计的，采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功能，一旦功能，一旦生产工艺过程改变生产工艺过程改变，则控制柜必须，则控制柜必须重新设计、重新配线重新设计、重新配线。而而PLCPLC由于应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能都是通过由于应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能都是通过软件来实现的，软件来实现的，因此只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应因此只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改变。从适

38、应性、可靠性、方便性及设计、安装、维护等生产工艺的改变。从适应性、可靠性、方便性及设计、安装、维护等各方面进行比较，各方面进行比较，PLCPLC都有显著的优势。因此在用微电子技术改造传都有显著的优势。因此在用微电子技术改造传统产业的过程中，传统的继电器控制系统大多数将被统产业的过程中，传统的继电器控制系统大多数将被PLCPLC所取代所取代。2/23/202341电气与信息工程学院可编程控制器的与其他工业控制器的比较可编程控制器的与其他工业控制器的比较可编程控制器的与其他工业控制器的比较可编程控制器的与其他工业控制器的比较n在工业控制领域几种有代表性的工业控制器：在工业控制领域几种有代表性的工业

39、控制器：u 可编程控制器可编程控制器(PLC)(PLC)；u PIDPID控制器控制器(又称又称PIDPID调节器调节器)；u 集散控制系统集散控制系统(DCS)(DCS)；u 微型计算机微型计算机(PC)(PC)和工业控制计算机和工业控制计算机（IPCIPC）由于由于PIDPID控制器一般只适用于过程控制中的模拟量控制，并且，目前的控制器一般只适用于过程控制中的模拟量控制，并且，目前的PLCPLC或或DCSDCS中均具有中均具有PIDPID的功能。所以，只对可编程控制器与通用的微型计的功能。所以，只对可编程控制器与通用的微型计算机、与集散控制系统、与工业控制计算机分别做一下比较。算机、与集散

40、控制系统、与工业控制计算机分别做一下比较。2/23/202342电气与信息工程学院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

41、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，密封性差键盘大，显示器大键盘大，显示器大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 PLCPLC与与与与微微微微机机机机有有有有相相相相

42、似似似似的的的的构构构构造造造造，但但但但又又又又不不不不同同同同于于于于一一一一般般般般的的的的微微微微机机机机，特特特特别别别别是是是是它它它它采采采采用用用用了了了了特特特特殊殊殊殊的的的的抗抗抗抗干干干干扰扰扰扰技技技技术术术术，有有有有着着着着很很很很强强强强的的的的接接接接口口口口能能能能力，使它更能适用于工业控制。力，使它更能适用于工业控制。力，使它更能适用于工业控制。力，使它更能适用于工业控制。2/23/202343电气与信息工程学院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 集集散散控控制制系系统统又又称称分分散散控控制制系系统统，它它是是专专门门为为工

43、工业业过过程程控控制制设设计计的的过过程程控控制制装装置置。它它的的主主要要应应用用场场合合是是连连续续量量的的模模拟拟控控制制，而而PLCPLC的的主主要要应应用用场场合合是是开开关关量量的的逻逻辑辑控控制制。因因此此，它它们在设计思想上是有一定区别的。们在设计思想上是有一定区别的。PLC控制系统控制系统DCS控制系统控制系统继电器逻辑控制继电器逻辑控制单回路仪表控制单回路仪表控制2/23/202344电气与信息工程学院可编程控制器与工业控制计算机（可编程控制器与工业控制计算机（IPCIPC）的比较）的比较硬件方面硬件方面-工控机在硬件方面具有标准化总线结构工控机在硬件方面具有标准化总线结构

44、，各种机型间兼容性强。而，各种机型间兼容性强。而PLCPLC则是针对工业顺序控制，由电气控制厂家研制发展起来的，其硬件结构专则是针对工业顺序控制，由电气控制厂家研制发展起来的，其硬件结构专用，各个厂家产品不通用，用，各个厂家产品不通用，标准化程度标准化程度较差。较差。PLCPLC的信号采集和控制输出的功率强，的信号采集和控制输出的功率强，可不必再加信号变换和功率驱可不必再加信号变换和功率驱动环节，而直接和现场的测量信号及执行机构对接；动环节，而直接和现场的测量信号及执行机构对接；在结构上，在结构上，PLCPLC采取整体密封模板组合形式；在工艺上，对印刷板、采取整体密封模板组合形式；在工艺上，对

45、印刷板、插座、机架都有严密的处理；在电路上，又有一系列的抗干扰措施。因此，插座、机架都有严密的处理；在电路上，又有一系列的抗干扰措施。因此，PLCPLC的可靠性更能满足工业现场环境下的要求。的可靠性更能满足工业现场环境下的要求。软件方面软件方面-工控机可借用通用微型计算机丰富的软件资源，对算法复杂，实时性强的控工控机可借用通用微型计算机丰富的软件资源，对算法复杂，实时性强的控制任务能较好的适应。制任务能较好的适应。PLCPLC在顺序控制的基础上，增加了在顺序控制的基础上，增加了PIDPID等控制算法，它的编程等控制算法，它的编程采用梯形图语言，易于被熟悉电气控制线路而不太熟悉微机软件的工厂电气技术人采用梯形图语言，易于被熟悉电气控制线路而不太熟悉微机软件的工厂电气技术人员所掌握。但是，一些微型计算机的通用软件还不能直接在员所掌握。但是，一些微型计算机的通用软件还不能直接在PLCPLC上应用，还要经过上应用，还要经过二次开发。二次开发。2/23/202345电气与信息工程学院