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1、第第1可编程序控制器概论可编程序控制器概论第1页，本讲稿共39页本章内容包括：本章内容包括：l lPLC的发展、分类及应用的发展、分类及应用l l基本组成及工作原理基本组成及工作原理l l主要技术性能指标主要技术性能指标l lPLC的发展趋势的发展趋势l l 国内外国内外PLC产品比较产品比较 返回本章首页返回本章首页第2页，本讲稿共39页1.1PLC的概述的概述 1.1.1定义定义 1.1.2产生产生 1.1.3发展阶段发展阶段 1.1.4特点和应用特点和应用 1.1.5分类分类返回本章首页返回本章首页第3页，本讲稿共39页1.1.1定义定义 可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器PLC产生于
2、产生于1969年，最初只具备逻辑控年，最初只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。现在所说的可编程序控制器现在所说的可编程序控制器PC（Programmable Controller）是）是1980年以来，美、日、德等国由先前的可编年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器程序逻辑控制器PLC进一步发展而来。进一步发展而来。1985年，国际电工委员会年，国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了如对可编程序控制器作了如下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统
3、，专为工业环境下应用而设计。统，专为工业环境下应用而设计。返回本节返回本节第4页，本讲稿共39页1.1.1定义定义国际电工委员会国际电工委员会(IEC)在在1987年年2月对月对PLC做如下的定义：做如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储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，执行逻辑运算器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，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计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字
4、或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及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关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整其有关外部设备，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。体，易于扩充其功能的原则设计。”第5页，本讲稿共39页1.1.1定义定义总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工力。但可编程控
5、制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。设计编制。第6页，本讲稿共39页1.1.2PLC 的产生的产生1969年，美国数字设备公司（年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可*性高，性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地通
6、用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从。我国从1974年开始研制。于年开始研制。于1977年开始工业应
7、用。年开始工业应用。第7页，本讲稿共39页1.1.3PLC的发展阶段的发展阶段1.早期的早期的PLC（60年代末年代末70年代年代中期）中期）2.中期的中期的PLC（70年代中期年代中期80年代年代中，后期）中，后期）1.近期的近期的PLC（80年代中、后期至今）年代中、后期至今）返回本节返回本节第8页，本讲稿共39页1.1.3PLC的发展阶段的发展阶段早期的早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继
8、电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的梯形图。因此，早期的PLC的性
9、能要优于继的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言特有的编程语言梯形图一直沿用至今。梯形图一直沿用至今。第9页，本讲稿共39页1.1.3PLC的发展阶段的发展阶段在在70年代，微处理器的出现使年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元的中央处理单元(CPU)。这样，使。这样，使PLC
10、的功能大大增的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使加，还提供了一定数量的数据寄存
11、器，使PLC的应用范围得以的应用范围得以扩大。扩大。第10页，本讲稿共39页1.1.3 PLC的发展阶段的发展阶段进入进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能软、硬件功能发生了巨大变
12、化发生了巨大变化 第11页，本讲稿共39页1.1.4特点特点和应用和应用1.主要主要特点特点 2.主要功能主要功能 1.应用应用 返回本节返回本节第12页，本讲稿共39页1.1.4主要特点主要特点 1.高可靠性高可靠性 2.丰富的丰富的I/O接口模块接口模块 1.采用模块化结构采用模块化结构 4.编程简单易学编程简单易学 5.安装简单，维修方便安装简单，维修方便 6.体积小，重量轻，能耗低体积小，重量轻，能耗低 返回本节返回本节第13页，本讲稿共39页1.1.4主要功能主要功能 1.条件控制功能条件控制功能 2.定时定时 1.步进控制功能步进控制功能 4.数据处理功能数据处理功能 5.A/D
13、与与 D/A 转换功能转换功能 6.运动控制功能运动控制功能 7.过程控制功能过程控制功能 8.其他功能其他功能返回本节返回本节第14页，本讲稿共39页1.1.4应用领域应用领域1.开关量逻辑控制开关量逻辑控制2.运动控制运动控制 1.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15页，本讲稿共39页1.1.5 PLC的分类的分类 1按结构形式分类按结构形式分类（1）整体式）整体式PLC（2）模块式）模块式PLC 2.按功能分类按功能分类（1）低档）低档PLC（2）中档）中档PLC（3）高档）高档PLC 1.按按I/O点数分类点数分类 第16页，本讲稿共39页1.2PLC的
14、基本组成的基本组成 2.2.1PLC的硬件组的硬件组成成2.2.2PLC的软件组的软件组成成返回本章首页返回本章首页第17页，本讲稿共39页1.2.1PLC的硬件组成的硬件组成PLC专专为为工工业业场场合合设设计计，采采用用了了典典型型的的计计算算机机结结构构，主主要要是是由由CPU、电电源源、存存储储器器和和专专门门设设计计的的输输入入输输出出接接口口电电路路等等组组成成。图图2.1为一典型为一典型PLC结构简图。结构简图。图图2.1结构简图结构简图第18页，本讲稿共39页1.中央处理单元中央处理单元 中央处理单元（中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器）一般由控制器、运算器和寄存器组成
15、，这些电路都集成在一个芯片上。和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU的主要功能：的主要功能：1）从存储器中读取指令从存储器中读取指令 2）执行指令）执行指令 3）顺序取指令）顺序取指令 4）处理中断）处理中断 第19页，本讲稿共39页2.存储器存储器 1）只读存储器）只读存储器 2）随机存储器）随机存储器RAM 第20页，本讲稿共39页1.输入输出单元输入输出单元（1）输入接口电路）输入接口电路（2）输出接口电路）输出接口电路 第21页，本讲稿共39页通通常常PLC的的输输入入类类型型可可以以是是直直流流、交交流流和和交交直直流流。输输入入电电路路的的电电源源可可由由外外部部供供给给
16、，有有的的也也可可由由PLC内内部部提提供供。图图2.2和和图图2.3分分别别为为一一种种型型号号PLC的的直直流流和和交交流流输输入入接接口口电电路路的的电电路路图图，采用的是外接电源。采用的是外接电源。图图2.2描描述述了了一一个个输输入入点点的的接接口口电电路路。其其输输入入电电路路的的一一次次电电路路与与二二次次电电路路用用光光耦耦合合器器相相连连，当当行行程程开开关关闭闭合合时时，输输入入电电路路和和一一次次电电路路接接通通，上上面面的的发发光光管管用用于于对对外外显显示示，同同时时光光耦耦合合器器中中的的发发光光管管使使三三极极管管导导通通，信信号号进进入入内内部部电电路路，此此输
17、输入入点点对对应应的的位位由由0变变为为1。即即输输入入映映像像寄寄存存器器的的对对应应位位由由0变为变为1。第22页，本讲稿共39页图图2.2 直流输入电路图直流输入电路图第23页，本讲稿共39页图图2.3交流输入电路图交流输入电路图返回本节返回本节第24页，本讲稿共39页1.2.2PLC的软件组成的软件组成PLC的软件包括的软件包括:系统程序系统程序用户程序用户程序 第25页，本讲稿共39页系统程序系统程序系统程序由系统程序由PLC制造厂商设计编写的，并存入制造厂商设计编写的，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写与更的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程
18、序、输入处改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。等。第26页，本讲稿共39页用户程序用户程序PLC的用户程序是用户利用的用户程序是用户利用PLC的编程语言，的编程语言，根据控制要求编制的程序。在根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，的应用中，最重要的是用最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。由于以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯
19、和掌握能力，人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。单、易懂、形象的专用语言。第27页，本讲稿共39页1.3 PLC控制系统与电器控制系统的比较控制系统与电器控制系统的比较1.控制方法控制方法2.工作方式工作方式1.控制速度控制速度4.定时和计数控制定时和计数控制5.可靠性和可维护性可靠性和可维护性第28页，本讲稿共39页1.4 PLC的工作原理的工作原理 1.循环扫描循环扫描PLC采采用用循循环环扫扫描描工工作作方方式式，这这个个工工作作过过程程一一般般包包括括五五个个阶阶段段：内内部部处
20、处理理、与与编编程程器器等等的的通通信信处处理理、输输入入扫扫描描、用用户户程程序序执执行行、输出处理，其工作过程如图输出处理，其工作过程如图2.4所示。所示。图图2.4中中当当PLC方方式式开开关关置置于于RUN（运运行行）时时，执执行行所所有有阶阶段段；当当方方式式开开关关置置于于STOP（停停止止）时时，不不执执行行后后3个个阶阶段段，此时可进行通信处理，如对此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。联机或离线编程。第29页，本讲稿共39页图图2.4 工工作作原原理理图图第30页，本讲稿共39页可可编编程程序序控控制制器器的的输输入入处处理理、执执行行用用户户程程序序和输出处理过程的
21、原理如图和输出处理过程的原理如图2.5所示。所示。PLC执执行行的的五五个个阶阶段段，称称为为一一个个扫扫描描周周期期，PLC完完成成一一个个周周期期后后，又又重重新新执执行行上上述述过过程程，扫描周而复始地进行。扫描周而复始地进行。第31页，本讲稿共39页图图2.5程序执行原理图程序执行原理图第32页，本讲稿共39页2.与计算机的异同与计算机的异同 相同点：相同点：（1）基本结构相同）基本结构相同（2）程序执行原理相同）程序执行原理相同 不同点：不同点：两者的不同点主要体现在工作方式上。两者的不同点主要体现在工作方式上。第33页，本讲稿共39页1.与继电接触器的异同与继电接触器的异同 相同点
22、：相同点：图形结构和逻辑关系相同。图形结构和逻辑关系相同。不同点：不同点：（1）实现原理不同）实现原理不同（2）工作方式不同）工作方式不同返回本节返回本节第34页，本讲稿共39页1.5 PLC的性能指标与发展趋势的性能指标与发展趋势 1.5.1 PLC的性能指标的性能指标1.5.2 PLC的发展趋势的发展趋势 第35页，本讲稿共39页1.5.1技术性能指标技术性能指标 1.外形尺寸外形尺寸 2.输入输出点数输入输出点数 1.机器字长机器字长 4.速度速度5.指令系统指令系统6.存储器容量存储器容量7.扩展性扩展性8.通信功能通信功能 返回本章首页返回本章首页第36页，本讲稿共39页1.5.2
23、PLC 的发展趋势的发展趋势1向高速度、大容量方向发展向高速度、大容量方向发展2向超大型、超小型两个方向发展向超大型、超小型两个方向发展 1.PLC大力开发智能模块，加强联网通信能大力开发智能模块，加强联网通信能 力力 4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 5编程语言多样化编程语言多样化 第37页，本讲稿共39页1.6 国内外国内外PLC产品介绍产品介绍1.美国美国PLC产品产品2.欧洲欧洲PLC产品产品1.日本日本PLC产品产品4.我国我国PLC产品产品返回本章首页返回本章首页第38页，本讲稿共39页THANKYOUVERYMUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！返回本章首页返回本章首页结束放映结束放映第39页，本讲稿共39页