PLC课件1

nullnull第一课时 PLC概述可编程序控制器(PLC)课程nullPLC的产生及发展 可编程序控制器(PLC) Programmable Logic ControllernullPLC的产生及发展 PLC的产生 可编程序控制器（PLC），是随着科学技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要而产生、发展起来的一种新型的工业控制装置。 1).“继电-接触器控制系统”存在的问题 众所周知，制造业中使用的生产设备与生产过程的控制，一般都需要通过工作机构、传动机构、原动机以及控制系统等部分实现。 特别是当原动机为电动机时，还需要对电动机的启/制动、正反转、调速以及定位等动作进行控制。 最初的电气控制装置，只是一些简单的手动电器（如刀开关、正反转开关等）。这些电器只适合电机容量小、控制要求简单、动作单一的场合。nullPLC的产生及发展 人们习惯上把以继电器、接触器、按钮、开关等为主要器件所组成的逻辑控制系统，称为“继电-接触器控制系统”。 “继电-接触器控制系统”的基本特点：结构简单；生产成本低；抗干扰能力强；故障检修直观；使用范围广。它不仅可以实现生产设备、生产过程的自动控制，而且还可以满足大容量、远距离、集中控制的要求。至今仍为工业自动控制领域最基本控制系统之一。 但是，由于“继电-接触器控制系统”的控制元件（继电器、接触器）均为独立元件，它决定了系统的“逻辑控制”与“顺序控制”功能只能通过元件间的不同连接实现，因此有以下不足： a.通用性、灵活性差。当生产流程或 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 发生变化时、需要更改控制要求时，必须要改线或者增减控制器来实现，有时候还需要重新 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，难以满足小批量、多品种的生产的要求；nullPLC的产生及发展 b.体积大，材料消耗多。 c.功能局限性大。由于继电器、接触器控制系统在精确定时、计数、数据处理等方面的功能不完善，所以只能在对定时、技术要求不高或简单逻辑开关控制情况下使用。 d.不具备现代工业控制所需要的数据通信、网络控制等功能。 2).PLC的产生 为了解决“继电-接触器控制系统”存在的通用性、灵活性差、功能局限性大于通信、网络方面欠缺的问题，20世纪50年代末，人们曾设想利用计算机功能完备、通用性和灵活性强的特点来解决以上问题。但是由于当时的计算机原理复杂，生产成本高，程序编制难度大，加上工业控制需要大量的外围接口设备，可靠性问题突出，使得它在面广量大的一般工业控制领域难以普及与应用。 nullPLC的产生及发展 20世纪60年代末，有人这样设想： 能否把计算机通用、灵活、功能完善的特点与“继电-接触器控制系统”的简单易懂、使用方便、生产成本低的特点结合起来，生产出一种面向生产过程顺序控制； 可利用简单语言编程，能让完全不熟悉计算机的人也能方便使用的控制器呢？ nullPLC的产生及发展 这一设想最早由美国最大的汽车制造商——通用汽车公司（GE）于1968年提出。当时，该公司为了适应汽车市场多品种、小批量的生产需求，提出了以下10大技术要求： 编程方便，且可以在现场方便的编辑、修改控制程序； 价格便宜，性价比要高于继电器系统； 体积要明显小于继电器控制系统； 可靠性要明显高于继电器控制系统； 具有数据通信能力； 输入可以是AC115V； 输出驱动能力在AC115V/2A以上； 硬件连接方便，最好采用“插接式”结构； 扩展时，只需要对原系统进行很小的改动； 用户存储容量至少可以扩展到4KB。nullPLC的产生及发展 根据以上要求，美国数字设备公司（DEC）在1969年首先研制出了全世界第一台PLC。为可编程逻辑控制器。 早期的PLC的硬件电路主要由分立元件与小规模集成电路构成，虽然采用了计算机技术，但指令系统、软件与功能相对简单，一般只能进行逻辑运算处理，同时通过简化计算机的内部结构与改进可靠性等措施，使之与工业环境相适应。 nullPLC的产生及发展 2. PLC的定义 PLC后来有了数据处理能力，名称改成可编程控制器； 因为PLC一直飞速发展，迄今为止还未有一个十分确切的定义； 国际电工委员会（IEC) 对PLC的定义颁发过多稿； 于1982年11月颁发PLC 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 草案第一稿； 于1985年1月颁发PLC标准第二稿； 于1987年2月颁发PLC标准第三稿； nullPLC的产生及发展 国际电工委员会（ IEC）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指令，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”。 定义强调了两点：一是PLC直接应用于工业环境，具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围；这是区别于微机控制系统的一个重要特征；二是 它也是一种计算机，是为工业环境而设计的工业计算机。 IEC61131-3，包括了PLC编程的基本要素、文本语言、图形语言等有关PLC编程语言的语法、符号标准、明确了5种PC编程语言，即指令表、结构化文本、梯形图、功能块图、顺序功能图； nullPLC的产生及发展 3. PLC的发展 PLC发展过程大致分为如下四个阶段： 1970-1980年：PLC结构定型阶段； 这一阶段，由于PLC刚诞生，各种类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等），但都被淘汰。最终以微处理器为核心的现有PLC结构取得了市场的认可，得意迅速发展、推广； 1980-1990年：PLC普及与系列化阶段； 这一阶段，PLC的生产规模日益扩大，价格不断下降，PLC被迅速普及，各PLC生产厂家产品的规格、品种开始序列化，并且形成了固定I/O点型、基本单元+扩展模块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模式。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。nullPLC的产生及发展 1990-2000年：PLC高性能与小型化阶段； 这一阶段，随着微电子技术的进步，PLC的功能日益增强，PLC的CPU运算速度大幅度上升、位数不断增加，使得适用于各种特殊模块的功能模块被不断开发，PLC的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展； 2000年至今：PLC功能开发与网络化阶段； 为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要，PLC的各种功能不断开发与完善，一方面，PLC在继续提高CPU运算速度、位数的同时，开发了适用于过程控制、运动控制的特殊功能模块，使PLC得应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。 与此同时，PLC的网络与通信功能得到迅速发展，PLC不仅可以连接传统的编程与通用输入/输出设备，还可以通过各种总线构成网络系统，为工厂自动化奠定了基础。nullPLC的产生及发展 4. PLC的发展趋势 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） 向多品种方向发展和提高可靠性（超大型和超小型） 产品更加 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化、标准化（硬件、软件兼容的PLC） 分散型、智能型、与现场总线兼容的I／0 加强联网和通信的能力 控制的开放和模块化的体系结构 OMAC （open Modular Architecture for Control） nullPLC的特点与功能PLC的基本特点 可靠性高(平均无故障时间3--5万小时） PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种 不同的工业环境中正常工作。对工作环境要求较低，抗外部干扰能力强，这是PLC在各行业得到广泛应用的重要原因之一。 保证可靠性的方法为： 硬件设计上：为了提高抗干扰性能，PLC开关量输入/输出线路一般均采用了“光耦”器件，使得内部电路与外部电路之间做到“电隔离”，较好的消除了外部电磁干扰对PLC内部所产生的影响。同时，PLC的电源线路与I/O回路还设计了多重滤波电路，如LC滤波器、RC滤波器、数字滤波器等，以减少高频干扰的影响。 作为PLC内的主要器件（CPU，存储器）与内部干扰源（内部变压器）设计上有严格的电磁屏蔽。 nullPLC的特点与功能软件设计上：PLC采用特殊的“循环扫描”工作方式，对输入信号进行的是一次性“采样”，采用这种工作方式时，在一个PLC程序循环周期内，即使实际输入信号的状态发生了变化，也不会影响到PLC程序的正确执行。 PLC软件中，用户程序与系统程序相对独立，通常，用户程序很难影响到系统程序的运行，因此，PLC一般不会出现计算机中常见的“死机”类故障。 编程简单 通用性强 体积小、结构紧凑、安装、维护方便nullPLC的特点与功能PLC与其它控制器相比 与工控机相比 工控机是以通用微型计算机为基础的工业现场自动控制设备，特点是具有标准化得总线结构，因此各机型间兼容性好，与计算机间的通信容易。而PLC接口标准目前还没有完全统一，标准化程度较差，其兼容性与通信性能与工控机相比还有一定差距； 硬件上，工控机与通用计算机的本质无太大区别，需要各种接口板与现场 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 信号、执行元件相连接，不像PLC那样有较多的、适应各种控制要求的功能模块可供选择。因此，其工业现场工作可靠性与通用性与PLC相比存在一定的差距；nullPLC的特点与功能软件方面，工控机与通用计算机那样使用形式多样、功能丰富的应用软件，可以适应算法复杂、实时性强的控制场合，但对编程人员要求高，PLC软件易掌握。nullPLC的特点与功能与单片机相比 单片机外围电路未设计好，需要工程人员有相当好的电子基础才能将系统设计的稳定可靠，而PLC接口电路已设计好，只需要完成功能上连接即可； 单片机编程语言比较专业，软件调试复杂，周期长，PLC比较简单，方便现场维护人员掌握。 稳定性好。nullPLC的特点与功能PLC功能 基本功能： 逻辑运算、计数、定时等， 其它功能： 数值运算、模拟调节、监控、记录、显示、与计算机 接口、通信、网络。 nullPLC语言梯形图（所有厂商都支持LAD) 它是一种图形化的面向控制过程的“自然语言”，它沿用了继电器的触点、线圈、串并联等述语和图形符号，同时增加了一些继电器控制系统中没有的特殊符号，以便扩充PLC的控制功能。 梯形图它继承了继电接触控制系统中的框架结构和逻辑关系，是最接近于继电接触系统中的电气控制原理图，它形象直观，易学，实用，为广大电气技术人员所熟悉，是应用最多一种编程语言。nullPLC语言三菱F1 LD X1 O R Y30 AN I X2 OUT Y30指令表或者语句表（STL） 类似于计算机的助记符语言，比汇编语言通俗易懂，一般与梯形图 一一对应，应用比较广，比较适合熟悉PLC和有经验的程序员使用。 生成的源机器码最短，执行速度最快。nullPLC语言功能块图（FBD） 功能块图的图形结构与数字电路的结构极为相似，如图模块有输入和输出端，输入和输出端的关系使用与、或、非、异或等；逻辑模块之间的连接方式与电路的连接方式也基本相同。 nullPLC语言 顺序功能流程图（SFC） 是一种描述顺序控制系统的图解表示方法，能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析设计电气控制系统程序的重要工具。 小型PLC：一般先将控制要求设计成顺序功能流程图，然后再转化成梯形图。 大型PLC：有些的大PLC可直接用顺序流程图编程。nullPLC语言SFC示例：两台电机M1、M2，按下启动按纽，M1 启动，经延时后，M2接着自动启动，按下停止按纽，M1、M2停止运行。转移条件输出结果初始状态路径nullPLC的主要技术指标用户存储器容量 PLC中用户存储器一般由用户程序存储器和数据存储器组成，小型PLC的用户存储器容量多为几K字节，而大型PLC可达到几M字节。 输入输出点数 输入输出的点数决定了PLC可控制的输入开关信号和输出开关信号的总体数量。 扫描速度 扫描速度通常指PLC扫描1 K字节用户程序所需的时间，一般以ms/K为单位。 编程指令的种类和功能 某种程度上用户程序所完成的控制功能受限于PLC指令的种类和功能。PLC指令的种类和功能越多，用户编程则越方便简单。nullPLC的主要技术指标内部寄存器的配置和容量 用户编制PLC程序时，需要大量使用PLC内部的寄存器存放变量、中间结果、定时计数及各种标志位等数据信息。因此内部寄存器的数量直接关系到用户程序的编制。 PLC的扩展能力 在进行PLC选型时，其扩展性是一个非常重要的因素。一般来说可扩展性包括存储容量的扩展、输入输出点数的扩展、模块的扩展、通信联网功能的扩展等。 nullPLC著名品牌1993年中国PLC市场排行榜上的世界十大厂家： 美国 A－B公司 （Allen－Bradley） 德国西门子公司（Siemens） 美国GE－Fanuc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 Electric） 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） nullPLC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， Allen－Bradly，（Rockwell) AEG Schneider， 三菱电机, OMRON(立石电机） 三菱电机官方网站：http://www.mitsubishielectric-automation.cn/