《可编程序控制器PL》PPT课件.ppt

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1、第四章第四章 可编程序控制器可编程序控制器(PLC)可编程序控制器的发展、特点、用途、分类、可编程序控制器的发展、特点、用途、分类、应用应用PLC控制与继电器控制的比较控制与继电器控制的比较PLC的硬件组成的硬件组成PLC的软件组成的软件组成PLC的工作原理及性能指标的工作原理及性能指标什么是PLC著名品牌PLC的发展PLC的系统设计分类应用领域可编程序控制器的基础知识可编程序控制器的基础知识PLC（Programmable Logic Controller）可编程序逻辑控制器PC(Programmable Controller)可编程序控制器最初的PLC只具有逻辑控制功能，现在，PLC不仅能

2、进行逻辑控制，在模拟量闭环控制、运动控制、速度控制等方面得到广泛应用。可编程控制器可编程控制器Programmable ControllerPLCPLC的产生与发展的产生与发展1968年，美国通用汽车公司（GM），提出十条技术指标要求制造一种新型工业控制装置。(1)编程方便，现场可修改程序；编程方便，现场可修改程序；(2)维修方便，采用模块化结构；维修方便，采用模块化结构；(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；(4)体积小于继电器控制装置；体积小于继电器控制装置；(5)数据可直接送入管理计算机；数据可直接送入管理计算机；(6)成本可与继电器控制装置竞争；成本可与继电器控制装

3、置竞争；(7)可直接用可直接用115V交流输入；交流输入；(8)输出输出115v，2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；等；(9)通用性强，要能扩展；通用性强，要能扩展；(10)用户程序存储器容量可扩展到用户程序存储器容量可扩展到4KB。1969年年美国美国数字设备公司（数字设备公司（DEC）研制出世界上）研制出世界上第一台可编程序控制器，并在第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线公司汽车生产线上应用成功。上应用成功。早期的早期的PLC可以描述为：可以描述为：被用于工业级，替代继被用于工业级，替代继电控制系统，改变其控制逻辑时，无需大量的重电控制系统，改变其

4、控制逻辑时，无需大量的重新接线和元件更改，用软件设计代替硬接线，输新接线和元件更改，用软件设计代替硬接线，输入输出装置可以与外部传感器、执行器直接连接，入输出装置可以与外部传感器、执行器直接连接，结构易于扩展，故障诊断简单，维护方便结构易于扩展，故障诊断简单，维护方便。现代现代PLC都采用微处理器（都采用微处理器（CPU）、只读存储器）、只读存储器（ROM）随机存储器（）随机存储器（RAM）或单片机为核心，）或单片机为核心，几乎完全计算机化，各种智能模块不断开发出来，几乎完全计算机化，各种智能模块不断开发出来，其在工业控制中的作用越来越广。其在工业控制中的作用越来越广。国际电工委员会国际电工委

5、员会(IEC)1987对可编程控制器对可编程控制器定义：定义：可编程控制器是一种进行数字运算的电可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器它采用了可编程序的存储器，的工业控制器它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、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，并通定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程可编程控制器及其有类型机械的生产过程可编程控制器及其有关外围设备，都

6、按易于与工业系统联成一个关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、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经历四个发展阶段经历四个发展阶段崛起阶段（崛起阶段（1969-1975）采用位微处理）采用位微处理器芯片器芯片成熟阶段（成熟阶段（1975-1979）拓展了模拟量控）拓展了模拟量控制功能制功能通信阶段（通信阶段（1979-1985）拓展了网络通信）拓展了网络通信功能功能加速阶段（加速阶段（1985-现在）现在）CRT显示功能，显示功能，开发了开发了DCS、SCADA、FMS、ESD系统等系统等PLC的发展趋势的发展趋势 未来未来PLC在规模和功能上将向两个方向在规模和功能上

7、将向两个方向发展：发展：一是大型一是大型PLC向高速、大容量和高向高速、大容量和高性能方向发展性能方向发展,使其更好地成为工厂自动使其更好地成为工厂自动化系统的一揽子解决方案。化系统的一揽子解决方案。二是发展简易经济的超小型二是发展简易经济的超小型PLC，采用工业标准总线，增强联网通信功能，采用工业标准总线，增强联网通信功能，实现分散控制，集中管理，大力开发各实现分散控制，集中管理，大力开发各种智能模块。种智能模块。典型的工业控制机（系统）典型的工业控制机（系统）单片机（单片机（SCM）工业计算机（）工业计算机（IPC）可编程控制器（可编程控制器（PLC）集散控制系（集散控制系（DCS）现场总

8、线控制系统（现场总线控制系统（FCS）PLCPLC的用途与特点的用途与特点PLC系统的系统的基本特点基本特点是：可靠、方便、通是：可靠、方便、通用、价廉。用、价廉。1、可靠性高、抗干扰能力强、可靠性高、抗干扰能力强 PLC硬件：造件精良，电路设计独特，硬件：造件精良，电路设计独特，模块结构模块结构PLC软件：预警系统软件：预警系统WDT，自诊断系，自诊断系统统 2、编程简单、使用方便、编程简单、使用方便 利用了梯形图逻辑直观，修改简便。利用了梯形图逻辑直观，修改简便。3、设计、安装容易，维护工作量少、设计、安装容易，维护工作量少 PLC系统：软件设计和硬件安装同步进行。系统：软件设计和硬件安装

9、同步进行。继电器系统：先软件设计，后硬件安装。继电器系统：先软件设计，后硬件安装。4、功能完善、通用性强、功能完善、通用性强 5、体积小、能耗低、体积小、能耗低 6、性能价格比高、性能价格比高PLC的应用的应用目前，目前，PLC被广泛应用在开关量控制，被广泛应用在开关量控制，顺序控制及模拟量回路控制等。顺序控制及模拟量回路控制等。（1）开关量的逻辑控制）开关量的逻辑控制（2）位置、运动控制位置、运动控制 （3）闭环过程控制）闭环过程控制（4）数据处理数据处理（5）通信联网）通信联网 实例：交通信号灯控制霓虹灯控制自动门开关控制密码门开关控制PLCPLC的分类的分类1）按）按 IO点数分类：点数

10、分类：IO点数小于 32为微型微型PLC；IO点数在32128为微小型微小型PLC，以开关量控制为主。IO点数在128256，用户程序存储器容量4K以下为小型小型PLC，一般以开关量控制为主。IO点数在2561024，用户程序存储器容量28K为中型中型PLC；IO点数大于1024为大型大型PLC，与工业控制计算机相当；IO点数在4000以上为超大型超大型PLC。（2）按结构形式分类：）按结构形式分类：整体式整体式PLC：又称单元式或箱体式。将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构。模块式模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块，如 CPU模块、I0模块、

11、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成，模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构。PLC与其它工业控制装置的比较继电器控制和继电器控制和PLC控制的比较控制的比较继电器控制继电器控制为接线程序控制，是由各种分为接线程序控制，是由各种分立的继电器、接触器、行程开关、控制按立的继电器、接触器、行程开关、控制按钮等联接而成的有触点硬接线控制电路。钮等联接而成的有触点硬接线控制电路。它的控制逻辑就在接线之中，若需修改控它的控制逻辑就在接线之中，若需修改控制要求必须改变接线。制要求必须改变接线。PLC控制控制为存储程序控制，控制程序放在为存储程序控制，控制程序放在存储器中，通过

12、修改程序来改变控制，无存储器中，通过修改程序来改变控制，无需改变接线，控制灵活，无触点，可靠性需改变接线，控制灵活，无触点，可靠性高。已成为工业自动化的标准设备。高。已成为工业自动化的标准设备。输入部分（开关、输入部分（开关、按钮、限位开关传按钮、限位开关传感器等）感器等）控制部分控制部分 （由存放在存储器中的用户程（由存放在存储器中的用户程序来实现多种控制功能）序来实现多种控制功能）输出部分输出部分 （接触器、电磁（接触器、电磁阀、指示灯等）阀、指示灯等）输入部分输入部分 （开关、按钮、限（开关、按钮、限位开关传感器等）位开关传感器等）控制部分控制部分 （由（由用硬接线连接继电器、触点等组成

13、用硬接线连接继电器、触点等组成控制电路实现逻辑控制功能）控制电路实现逻辑控制功能）输出部分输出部分 （接触器、电磁（接触器、电磁阀、指示灯等）阀、指示灯等）继电器控制系统继电器控制系统PLC控制系统控制系统从接线逻辑到存储逻辑从接线逻辑到存储逻辑 PLC控制系统将取代继电接触器控制系统，但取控制系统将取代继电接触器控制系统，但取代的是控制部分，控制系统信号的采集和驱动输代的是控制部分，控制系统信号的采集和驱动输出部分仍然由电气元器件承担。出部分仍然由电气元器件承担。可编程控制器的硬件组成可编程控制器的硬件组成整体型整体型CPU模块的原理图模块的原理图模块化模块化PLC结构结构 （1）基本单元）

14、基本单元 CPU模块模块 （2）扩展单元）扩展单元 I/O模块、智能模块、智能I/O （3）特殊功能模块）特殊功能模块 各种功能模块、通信模各种功能模块、通信模块块 （4）相关设备）相关设备 电源模块电源模块中央处理器中央处理器CPU CPU是是PLC的核心，负责接收、的核心，负责接收、存储数据、执行程序和数据输出，存储数据、执行程序和数据输出，以便对工业自动控制任务或过程进以便对工业自动控制任务或过程进行控制行控制.负责负责存储器存储器 用来存放系统程序、用户程序和运行数据。用来存放系统程序、用户程序和运行数据。系统存储器系统存储器 用户程序存储器用户程序存储器用户存储器用户存储器 功能存储

15、器功能存储器I/O接口接口CPU 模块相当于系统的大脑，模块相当于系统的大脑，I/O模块相当模块相当于系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现于系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和场和CPU模块的桥梁。模块的桥梁。能输入和输出多种形式信号能输入和输出多种形式信号 数字量数字量信号和模拟量信号信号和模拟量信号 能输入和输出多种驱动能力的信号能输入和输出多种驱动能力的信号 继电器输出型、晶体管输出型、双向晶闸继电器输出型、晶体管输出型、双向晶闸管输出型管输出型 电平转换、电气隔离、模数转换电平转换、电气隔离、模数转换PLCPLC的主要性能指标的主要性能指标存储容量输入输出点数扫描速度编程指令的种类和数

16、量扩展能力智能模块的数量可编程控制器的软件组成可编程控制器的软件组成系统程序系统程序 系统管理程序（运行管理、存储空间管理、系统自检）用户指令解释程序（将用户程序翻译成机器语言）标准程序模块及系统调用程序（功能程序块用户程序用户程序 梯形图（LAD）指令表（STL）功能图（SFC）梯形图编程语言的特点梯形图编程语言的特点 可编程控制器的梯形图程序类似于继电可编程控制器的梯形图程序类似于继电器控制线路梯形图的形式。器控制线路梯形图的形式。传统的继电器控制线路是通过硬接线来传统的继电器控制线路是通过硬接线来实现控制逻辑，而可编程控制器的梯形图实现控制逻辑，而可编程控制器的梯形图通过软件实现相应的控

17、制。通过软件实现相应的控制。梯形图编程方法简单，修改灵活方便，保梯形图编程方法简单，修改灵活方便，保留了继电器控制线路形象、直观的特点。留了继电器控制线路形象、直观的特点。PLC梯形图语言的编程原则梯形图语言的编程原则 1、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个 梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程；梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程；2、梯形图中的继电器、接点、线圈不是物理的，而是、梯形图中的继电器、接点、线圈不是物理的，而是 PLC存储器中存储器中 的位的位(1=ON；0=OFF)；编程时常开；编程时常开/常闭接点可

18、无限次引用常闭接点可无限次引用,线圈线圈 输出只能是一次；输出只能是一次；3、梯形图中流过的不是物理电流而是、梯形图中流过的不是物理电流而是“概念电流概念电流”，只能从左向右，只能从左向右 流；流；4、用户程序的运算是根据、用户程序的运算是根据PLC的输入的输入/输出映象寄存器中的内容，逻输出映象寄存器中的内容，逻 辑运算结果可以立即被后面的程序使用；辑运算结果可以立即被后面的程序使用；5、PLC的内部继电器不能做控制用，只能存放逻辑控制的中间状态；的内部继电器不能做控制用，只能存放逻辑控制的中间状态；6、输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过、输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过I/O模块上的功率器件模块上的功率器件 来驱动。来驱动。