《电气控制与PLC》第3章.pptx

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1、Date:3/3/2023 Page:1深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述第第3 3章章 PLC PLC概述概述(i sh)(i sh)学习学习(xux)情景引入：情景引入：1、PLC是什么是什么(shn me)？2、PLC有何特点？有何特点？3、PLC如何分类？如何分类？4、编程语言是什么？、编程语言是什么？5、PLC的应用领域及发展趋势是什么？的应用领域及发展趋势是什么？6、对今后的学习及职业生涯有何影响？等等。、对今后的学习及职业生涯有何影响？等等。第一页，共36页。Date:3/3/2023 Page:2深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章

2、PLCPLC概述概述3.1 PLC的产生的产生(chnshng)3.2 PLC的特点的特点3.3 PLC的分类的分类3.4 PLC的编程语言的编程语言3.5 PLC的应用领域及发展趋势的应用领域及发展趋势本章从如下几个方面进行(jnxng)阐述第二页，共36页。Date:3/3/2023 Page:3深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.1 PLC的产生的产生(chnshng)3.1.1 PLC的由来的由来v原因：因为继电器逻辑电路原因：因为继电器逻辑电路(lu j din l)(lu j din l)配线复杂配线复杂第三页，共36页。Date:3/3/202

3、3 Page:4深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.1.1 PLC的由来的由来v背景：背景：v19681968年美国通用汽车公司年美国通用汽车公司（GMGM），为了适应汽车型号的），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系重新设计和更换继电器控制系统统(kn zh x tn)(kn zh x tn)及接线，及接线，以降低成本，缩短周期。以降低成本，缩

4、短周期。第四页，共36页。Date:3/3/2023 Page:5深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v19681968年，年，GMGM公司提出十项设计标准：公司提出十项设计标准：v编程方便，现场可修改程序；编程方便，现场可修改程序；v维护简便，采用插件式结构；维护简便，采用插件式结构；v可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；v体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；v数据可直接送入计算机；数据可直接送入计算机；v成本可与继电器控制柜竞争；成本可与继电器控制柜竞争；v输入可为市电；输入可为市电；v输出采用输出采用115V115V交流电压，能直接驱动

5、电磁阀、交流接触器交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；等；v通用性强，扩展方便通用性强，扩展方便;v能存储能存储(cn ch)(cn ch)程序，存储程序，存储(cn ch)(cn ch)器容量可以扩展到器容量可以扩展到4KB4KB。3.1.1 PLC的由来的由来第五页，共36页。Date:3/3/2023 Page:6深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v19691969年，美国数字设备年，美国数字设备(shbi)(shbi)公司研制第一台可编程控制器，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。3.1.1 PLC的由来的由来第六页，

6、共36页。Date:3/3/2023 Page:7深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v什么什么(shn me)(shn me)是是PLCPLC？3.1.2 PLC的定义的定义(dngy)是一种工业控制是一种工业控制(kngzh)(kngzh)装置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、计计算算机机技技术术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。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

7、编程控制器可编程控制器；英文名称为英文名称为Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，简称，简称PLCPLC。第七页，共36页。Date:3/3/2023 Page:8深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.1.2 PLC3.1.2 PLC的定义的定义(dngy)(dngy)v19871987年，国际电工委员会（年，国际电工委员会（IECIEC）定义：）定义：v “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

8、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，并并通通过过(tnggu)(tnggu)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成一一个个整整体体，易于扩充其功能的原则设计易于扩充其功能的原则设计”。第八页，共36页。Date:3/3/2023 Page:9深圳职业技术学院

9、深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.2 PLC的特点的特点(tdin)v可靠性高，抗干扰强可靠性高，抗干扰强 v功能强大，性价比高功能强大，性价比高v编程简易，现场可修改编程简易，现场可修改v配套齐全配套齐全(qqun)(qqun)，使用方便，使用方便v寿命长，体积小，能耗低寿命长，体积小，能耗低 v系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便 第九页，共36页。Date:3/3/2023 Page:10深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v按按I/OI/O点数分点数分v小型小型PLC I/OP

10、LC I/O点数为点数为256256点以下的为小型点以下的为小型PLCPLCv （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）v中中型型PLC PLC 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PLCPLCv大大 型型(dxng)PLC(dxng)PLC I/OI/O点点 数数 为为 20482048以以 上上 的的 为为 大大 型型(dxng)PLC(dxng)PLCv （其其 中中 I/OI/O点点 数数 超超 过过 81928192点点 的的 为为 超超 大大 型型(dxng)PLC(

11、dxng)PLC）3.3 PLC的分类的分类(fn li)第十页，共36页。Date:3/3/2023 Page:11深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v3.3.2 3.3.2 按结构形式分按结构形式分v整整体体式式PLC PLC 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一一个个机机箱箱内内，具具有有(jyu)(jyu)结结构构紧紧凑凑、体积小、价格低等特点。体积小、价格低等特点。3.3 PLC的分类的分类(fn li)模模块块式式PLC PLC 将将PLCPLC各各组组成成部部分分(z(z chn chn b b fn

12、)fn)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（有的含在块（有的含在CPUCPU模块中）以及各种功能模块。模块中）以及各种功能模块。紧凑式紧凑式PLCPLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结合起来。将整体式和模块式的特点结合起来。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模模块块中中）以及各种功能模块。以及各种功能模块。紧凑式紧凑式PLCP

13、LC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结合起来。将整体式和模块式的特点结合起来。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一一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。第十一页，共36页。Date:3/3/2023 Page:12深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v按功能分按功能分v低低档档PLC PLC 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

14、模模拟拟量量输输入入(shr)(shr)输输出出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。算术运算、数据传送和比较、通信等功能。v中中档档PLC PLC 具具有有低低档档PLCPLC功功能能外外，增增加加模模拟拟量量输输入入(shr)/(shr)/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等功功能能。有有些些还还增增设设中中断断、PIDPID控控制制等等功功能。能。v高高档档PLC PLC 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

15、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传送送等等。高高档档PLCPLC机机具具有有更更强强的的通通信信联联网网功功能。能。3.3 PLC的分类的分类(fn li)v3.3.4 按生产厂家分按生产厂家分第十二页，共36页。Date:3/3/2023 Page:13深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v3.4.1 梯形图（梯形图（LD）v 梯梯形形图图是是一一种种以以图图形形符符号号及及其其在在图图中中的的相相互互关关系系来来表表示示(biosh)控控制制关关系系的的编编程程语语言言，是是从从继继电电控控制制电电路路图图演演

16、变变过过来来的的，是是使使用用得得最最多多的的PLC图图形形编编程程语语言言。梯梯形形图图由由触触点点、线线圈圈和和功功能能指指令令等等组组成成，触触点点代代表表逻逻辑辑输输入入条条件件，如如外外部部的的开开关关、按按钮钮和和内内部部条条件件等等；线线圈圈和和功功能能指指令令通通常常代代表表逻逻辑辑输输出出结结果果，用用来来控控制制外外部部的的负负载载（如如指指示示灯灯、交交流流接接触触器器、电电磁磁阀阀等等）或或内部的输出条件。内部的输出条件。3.4 PLC的编程语言的编程语言第十三页，共36页。Date:3/3/2023 Page:14深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLC

17、PLC概述概述第十四页，共36页。Date:3/3/2023 Page:15深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v梯形图的特点梯形图的特点v 梯形图是按从上到下的顺序绘制梯形图是按从上到下的顺序绘制v 梯梯形形图图的的左左、右右母母线线并并未未加加电电压压，梯梯形形图图中中的的支支路路接通时，并没有真正的电流流动接通时，并没有真正的电流流动v梯梯形形图图中中使使用用(shyng)的的各各种种器器件件是是按按照照继继电电控控制制电路图中相应的名称称呼的，并不是真实的电器器件电路图中相应的名称称呼的，并不是真实的电器器件v 梯梯形形图图中中输输入入继继电电器器的的状

18、状态态唯唯一一地地取取决决于于对对应应输输入入电路中输入信号的通断状态，与程序的执行无关电路中输入信号的通断状态，与程序的执行无关v 梯形图中辅助继电器不对外驱动外部负载梯形图中辅助继电器不对外驱动外部负载v 梯梯形形图图中中各各软软元元件件的的触触点点既既可可常常开开，又又可可常常闭闭，其其常开、常闭触点的数量是无限的常开、常闭触点的数量是无限的3.4.1 梯形图梯形图第十五页，共36页。Date:3/3/2023 Page:16深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述四、四、编程语言编程语言v3.4.2 指令表（指令表（IL）v 指指令令表表是是由由许许多多指指

19、令令构构成成的的，是是一一种种与与微微型型计计算算机机的的汇汇编编语语言言中中的的指指令令相相似似的的助助记记符符表表达达式式，它它由由操操作作码码和和操操作作数数两两部部分分组成。组成。v 操操作作码码用用助助记记符符表表示示，它它表表明明CPU要要执执行行某某种种操操作作，是是不不可缺少的部分；可缺少的部分；v 操操作作数数包包括括执执行行某某种种操操作作所所必必需需的的信信息息，一一般般由由常常数数和和软软元元件件(yunjin)组组成成，大大多多数数指指令令只只有有1个个操操作作数数，但但有有的的没没有有操操作数，而有的有作数，而有的有2个或更多。个或更多。v 如如LD M8002这这

20、条条指指令令，其其中中LD为为助助记记符符（即即操操作作码码），M8002为为软软元元件件(yunjin)（即即操操作作数数），其其中中的的M为为元元件件(yunjin)符符号号，8002为为元元件件(yunjin)M的的编编号号；又又如如MOV K0 D0这条指令这条指令第十六页，共36页。Date:3/3/2023 Page:17深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.4 PLC的编程语言的编程语言v3.4.3 顺序顺序(shnx)功能图（功能图（SFC）v 顺顺序序(shnx)功功能能图图是是用用来来描描述述开开关关量量控控制制系系统统的的功功能能，是是一

21、一种种位位于于其其他他编编程程语语言言之之上上的的图图形形语语言言，用用于于编编制制顺顺序序(shnx)控控制制程程序序。顺顺序序(shnx)功功能能图图提提供供了了一一种种组组织织程程序序的的图图形形方方法法，根根据据它它可可以以很很容容易易地地画画出出顺顺控控梯梯形形图图，本本书书将将在在第第4章章中中作作详详细细介介绍绍。顺顺序序(shnx)功功能能图图是是用用来来描描述述开开关关量量控控制制系系统统的功能的功能v功能功能(gngnng)图块图块v结构文本结构文本第十七页，共36页。Date:3/3/2023 Page:18深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述

22、概述3.5 PLC的应用领域及发展趋势的应用领域及发展趋势3.5.1 PLC的应用领域的应用领域 PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油在国内外已广泛应用于钢铁、石油(shyu)、化工、电力、建、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。1开关量逻辑开关量逻辑(lu j)控制控制2运动运动(yndng)控制控制3过程控制过程控制4数据处理数据处理5通信联网通信联网第十八页，共36页。Date:3/3/2023 Page:19深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的

23、应用领域第十九页，共36页。Date:3/3/2023 Page:20深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十页，共36页。Date:3/3/2023 Page:21深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十一页，共36页。Date:3/3/2023 Page:22深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十二页，共36页。Date:3/3/2023 Page:23深圳职业技术学院深圳职

24、业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十三页，共36页。Date:3/3/2023 Page:24深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十四页，共36页。Date:3/3/2023 Page:25深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十五页，共36页。Date:3/3/2023 Page:26深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十

25、六页，共36页。Date:3/3/2023 Page:27深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十七页，共36页。Date:3/3/2023 Page:28深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.1 PLC的应用领域的应用领域第二十八页，共36页。Date:3/3/2023 Page:29深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势v从从技技术术上上看看，PLCPLC会会向向运运算算速速度度更更快快、存存储储容容量量更更大大、

26、功功能能更更广广、性性能能更更稳稳定定、性性价价比比更更高高的的方方向发展向发展 。v为为了了提提高高PLCPLC的的处处理理能能力力，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步步左左右右(zuyu)(zuyu)。PLCPLC的的扫扫描描速速度度已已成为很重要的一个性能指标。成为很重要的一个性能指标。v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。为为了了扩扩大大存存储储容容量量，有有的的公公司司已已使使用用了了磁磁泡泡存存储储器或硬盘。器或硬盘

27、。第二十九页，共36页。Date:3/3/2023 Page:30深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v从从规规模模上上看看，PLC会会进进一一步步向向超超小小型型和和超超大大型型两两个个方向发展。方向发展。v小小型型PLC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(shchng)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PLC，最最小小配配置置的的I/O点点数为数为816点，以适应单机及小型自动控制的需要。点，以适应单机及小型自动控制的需要。v大大型型化化是是指指

28、大大中中型型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/O点点数数达达14336点点的的超超大大型型PLC，其其使使用用32位位微微处处理理器器，多多CPU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。3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势第三十页，共36页。Date:3/3/2023 Page:31深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v从从配配套套性性上上看看，PLC产产

29、品品会会向向品品种种更更丰丰富富、规规格格更更齐备的方向发展。齐备的方向发展。v 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(xdu)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、远程远程I/O模块、通信和人机接口模块等。模块、通信和人机接口模块等。3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势第三十一页，共36页。Date:3/3/2023 Page:32深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v从从标标准准上上看看，随随着着IEC1131标标准准的的诞诞生生，将将会会使使PLC的的通通用用信信息息、设设备备

30、特特性性、编程语言等向编程语言等向IEC1131标准的方向发展。标准的方向发展。v据据统统计计资资料料表表明明：在在PLC控控制制系系统统的的故故障障中中，CPU占占5%，I/O接接口口占占15%，输入设备占输入设备占45%，输出设备占，输出设备占30%，线路占，线路占5%。v前前二二项项共共20%故故障障属属于于PLC的的内内部部故故障障，它它可可通通过过PLC本本身身(bnshn)的的软软、硬件实现检测、处理。硬件实现检测、处理。v而而其其余余80%的的故故障障属属于于PLC的的外外部部故故障障。PLC生生产产厂厂家家都都致致力力于于研研制制、发发展展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步

31、提高系统的可靠性。用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。v在在PLC系系统统结结构构不不断断发发展展的的同同时时，PLC的的编编程程语语言言也也越越来来越越丰丰富富，功功能能也也不不断提高。断提高。v除除了了大大多多数数PLC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（BASIC、C语语言言等等）等等。多多种种编编程程语语言言并并存存、互互补补与与发发展展是是PLC进

32、步的一种趋势。进步的一种趋势。3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势第三十二页，共36页。Date:3/3/2023 Page:33深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述v从从网网络络通通信信的的角角度度看看，随随着着PLC和和其其他他工工业业控控制制计计算算机机组组网网构构成成大大型型(dxng)控控制制系系统统以以及及现现场场总总线线的的发发展，展，PLC将向网络化和通信的简便化方向发展。将向网络化和通信的简便化方向发展。vPLC的的联联网网与与通通信信有有两两类类：PLC之之间间联联网网通通信信，各各PLC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

33、手手段段；PLC与与计计算机之间的联网通信。算机之间的联网通信。v为为了了加加强强联联网网与与和和通通信信能能力力，PLC生生产产厂厂家家也也在在协协商商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。3.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势第三十三页，共36页。Date:3/3/2023 Page:34深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述第三十四页，共36页。Date:3/3/2023 Page:35深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述 本章主要介绍了：本章主要介绍了：的产生的产生的定义的定义(dngy)(dngy)的特点的特点分类分类的应用领域及发展趋势的应用领域及发展趋势本章本章(bn zhn)小结小结第三十五页，共36页。Date:3/3/2023 Page:36深圳职业技术学院深圳职业技术学院第第3 3章章 PLCPLC概述概述第三十六页，共36页。