可编程控制器教案Word文档格式.docx

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（10）用户存储器大于4KB。

这些条件实际上是将继电器控制的优点与计算机控制的优点结合起来，并将继电器控制的硬件接线逻辑转变为计算机的软件逻辑的设想。

1969年，美国数字设备公司（DEC）成功研制出了世界上第一台可编程控制器PDP-14，用于通用汽车公司生产线，取得了满意的效果。

2、PLC的发展

PLC的出现引起了世界各国的普遍重视。

日本日立公司从美国引进了PLC技术，于1971年试制成功了日本第一台PLC；

1973年德国西门子公司独立研制成功了欧洲第一台PLC；

我国从1974年开始研制PLC，1977年开始工业应用。

从PLC产生到现在，经历了四次换代。

其过程如下：

第一代PLC（1969-1972）：

采用1位机开发，用磁芯存储器存储，只具有单一逻辑控制功能，机种单一，没有形成系列化。

第二代PLC（1973-1975）：

采用8位微处理器及半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。

第三代PLC（1976-1983）：

采用高性能8位微处理器及位片式微处理器，处理速度有所提高，向多功能及联网通信发展，增加了多种特殊功能，如浮点运算、三角函数运算、表处理、脉宽调制输出等，自诊断功能及容错技术发展迅速。

第四代PLC（1983年至今）：

采用16位、32位微处理器及高性能位片式微处理器，使第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通讯功能的真正名符其实的多功能控制器。

PLC的产生

PLC的发展

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3、PLC的应用

（1）开关量逻辑控制

应用于注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线及电梯控制等。

（2）闭环过程控制

应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。

（3）运动控制

应用于金属切削机床、金属成形机械、装配机械、电梯等场合。

（4）数据处理

数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；

也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

（5）通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。

4、PLC的分类

（1）按控制规模分类

PLC按控制规模（即I/O点数）可分为小型机、中型机和大型机3类。

I/O点总数在256点以下的为小型机。

适合用于单机控制或小型系统的控制。

I/O点总数在256点-1024点之间的为中型PLC。

适用于中型或大型控制系统的控制。

I/O点总数在1024点以上的为大型PLC。

不仅可以用于对设备进行直接控制，可以对多个下一级的PLC进行监控，还可以完成现代化工厂的全面管理和控制任务。

（2）按结构分类

PLC按结构分，可以分为整体式和模块式两大类。

整体式结构的PLC把电源、CPU、存储器和I/O系统都集成在一个单元，该单元叫做基本单元。

一个基本单元就是一台完整的PLC。

整体式结构的特点是结构紧凑、体积小、重量轻，容易装配在设备的部，适合于设备的单机控制。

其缺点是主机I/O点数固定，使用不够灵活，维修也不够方便。

模块式结构的PLC是把PLC系统的各个组成部分按功能分成若干个模块特点是CPU、输入和输出均为独立的模块。

模块尺寸统一、安装整齐、I/O点选型自由，并且安装调试、扩展和维修方便。

模块式PLC的缺点是结构较复杂，价格较高。

（3）按功能分类

PLC按功能分，可以分为低档机、中档机和高档机3类。

（4）按产地分类

按产地分，可分为日系、欧美、台、大陆等。

其中日系具有代表性的为三菱、欧姆龙、松下、光洋等；

欧美系列具有代表性的为西门子、A-B、通用电气、仪表等；

台系列具有代表性的为LG、台达等；

大陆系列具有代表性的为合利时、中控等；

PLC的应用

PLC的分类

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5、PLC的特点

PLC把计算机控制技术和继电器控制技术融合在一起，兼具有计算机的功能完备、灵活性强、通用性好以及继电器控制系统的简单易懂、维修方便的特点，主要体现在以下几个方面。

（1）可靠性高，抗干扰能力强

（2）配套齐全，功能完善，适用性强

（3）系统的安装简单，维护方便，容易改造

（4）编程简单易学

（5）系统设计与调试周期短

（6）体积小，重量轻，能耗低

模块一从传统的电气控制到PLC

一、PLC定义

1985年，国际电工委员会（IEC）专门为可编程控制器下了严格的定义：

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”

二、PLC控制与继电器控制的比较（复习继电器控制系统、讲解下图，总结区别）

***强调***

常开触点常闭触点线圈

PLC的特点

PLC定义

PLC控制与继电器控制的比较

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5

（1）器件组成不同

（2）工作方式不同

（3）实施控制的方式不同

功能改变时

（4）系统开发周期（设计、施工与调试）

（5）触点数量

（6）PLC自检与监控功能比继强

（7）PLC适用围广

（8）PLC可靠性高

器件组成

工作方式

三、PLC的基本结构

PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置等组成，如图所示。

PLC的特殊功能模块用来实现某些特殊功能。

1、CPU模块：

大脑和心脏。

PLC控制的中枢，其性能决定了PLC的性能。

2、I/O模块：

眼、耳、手、脚。

联系外部现场设备和CPU模块的桥梁

***注意***

（1）输入接口采用光电耦合器将PLC与现场设备隔离起来，提高抗干扰性能。

（2）输出接口有3种类型:

3、编程器：

对用户程序进行编制、编辑、调试和监视。

4、电源：

AC220V或DC24V

5、通讯接口：

用于PLC与编程器、计算机、变频器、触摸屏及其他智能设备之间的连接。

基本结构

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四、PLC的软件

PLC软件系统和硬件系统共同构成了可编程控制系统。

1、软件构成

2、编程语言

　PLC与个人计算机相比，PLC硬件，软件是封闭的，各PLC设备无法兼容，1994年5月IEC公布了PLC标准IEC61131，有5部分组成：

通用信息、设备与测试要求、编程语言、用户指南和通信。

IEC61131-3是世界上第一个，也是至今为止唯一的工业控制系统的编程语言标准。

详细的说明了句法、语义和下述5种编程语言。

（1）顺序功能图（ＳＦＣ）

　位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制的程序。

提供了一种组织程序的图形方法。

　１）编写时，工艺过程被划分为若干个顺序出现的步，每步中包括控制输出的动作，从一步到另一步的转换由转换条件来控制，特别适合于生产制造过程。

　２）在顺序控制功能图中，可使用其他的语言嵌套编程。

　３）代表平台西门子Ｓ７－３００（S7-Gragh）可实现将顺序功能图转成ＰＬＣ能识别的语言。

　（２）梯形图（ＬＡＤ）

　源自于继电器电气原理图。

　１）使用最多的ＰＬＣ语言

　２）属图形编程语言、直观易懂，不适合大型程序控制

　３）适合于熟悉继电器控制系统的电气人员

　４）组成：

由触点、线圈和用方框表示的功能块组成

　组成元素

　含　　义　　　　　代表器件

　触　点

　线　圈

　功能块

　输入条件　　　开关、按钮、部条件

　输出结果　　　控制外部器件／部输出

　附加指令　　　定时器、计数器和数学运算指令等

５）梯形图中的概念

　能流：

假想的电流（注：

将能流的概念引入ＰＬＣ中）

　网络：

由触点和线圈构成的独立电路

（３）语句表／助记符（ＳＴＬ）

　是一种类似于微机汇编语言的文本编程语言，由多条语句组成一个程序段，可读性差，但是最基本的编程语言。

　由操作码（告知ＰＬＣ应做什么）和操作数（操作码操作的对象）组成。

（４）功能块图（ＦＢＤ）

　用类似于“与门”“或门”的框图表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入输出端的小圆圈表示“非”运算，方框用导线连在一起，信号自左向右。

PLC的软件

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ＬＤ　Ｉ０．０Ｏ　Ｑ０．０ＡＮ　Ｉ０．１＝　Ｑ０．０

　　a）梯形图　　　　　　　b）语句表　　　　　　　c）功能块图

（５）结构化文本（ＳＴ）

　高级编程语言。

与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。

结构化文本

五、PLC的工作原理

1、工作方式

继电器控制系统：

并行。

若这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点无论在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。

PLC控制系统：

串行。

顺序逻辑扫描用户程序的方式。

2、扫描过程

PLC投入运行后，工作过程一般分为输入采样、执行程序、处理通讯请求、CPU自诊断和输出刷新五个阶段。

完成上述五个阶段称为一个扫描周期。

典型值1-100ms。

1）输入采用阶段

以扫描方式依次读入状态和数据存入输入映像寄存器。

采样后，转入下几个阶段，在下几个阶段将不读取输入，即使输入有变化，输入映像寄存器容也不变，因此，要求输入信号宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下该输入均能被读入。

2）执行用户程序阶段

PLC用户程序由若干条指令组成。

该阶段，PLC总是从第一条指令开始，逐条顺序的执行用户程序。

3）处理通讯请求阶段

处理从通讯口和智能模块接收到的信息。

4）CPU自诊断阶段

自诊断测试包括定期检查CPU模块的操作和扩展模块状态是否正常，将监控定时器复位等。

5）输出刷新阶段

CPU按输出映像寄存器刷新输出锁存器，再经输