電氣控制與PLC應(yīng)用 課件 3.1 可編程控制器的概述

電氣控制與PLC應(yīng)用3.1

可編程控制器的概述內(nèi)容PLC的定義△PLC的特點(diǎn)△12PLC的應(yīng)用PLC的分類34PLC的主要技術(shù)指標(biāo)△PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較*56PLC的由來PLC的由來

20世紀(jì)60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)及多機(jī)群控的發(fā)展，人們曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電接觸器控制。PLC的由來

1968年美國通用汽車公司提出的替代繼電器控制系統(tǒng)的新型控制器的十項(xiàng)指標(biāo)（GM十條）：

1）編程簡單、現(xiàn)場可修改程序；

2）維護(hù)方便、采用插件式結(jié)構(gòu)；

3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；

4）體積小于繼電器控制系統(tǒng)；

5）數(shù)據(jù)可以直接送入計(jì)算機(jī)；6）成本可與繼電器系統(tǒng)競爭；7）輸入可為市電；8）輸出可為市電，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等；9）通用性強(qiáng)、易于擴(kuò)展；10）用戶存儲器大于4K。PLC的由來

1969年美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC公司)研制出了第一臺可編程控制器PDP-14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功并取得了滿意的效果，可編程控制器自此誕生。

美國從1971年開始輸出這種技術(shù)，1973年以后，西德、日本、英國、法國相繼開發(fā)了各自的PLC，并廣泛應(yīng)用。廿余年來，PLC的發(fā)展迅猛異常，它的應(yīng)用領(lǐng)域可謂是各行各業(yè)。PLC的出現(xiàn)和發(fā)展，是工業(yè)控制技術(shù)上的一個飛躍。PLC在我國機(jī)械、冶金、化工、輕工的大多數(shù)工業(yè)部門已開始得到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用在工業(yè)界產(chǎn)生了巨大的影響。PLC的由來PLC的定義1PLC的定義1

可編程序邏輯控制器簡稱為PLC（ProgrammableLogicalController

），也常稱為可編程序控制器即PC(ProgrammableController)，它是微機(jī)技術(shù)與繼電接觸器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，即采用了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，融合了繼電接觸器控制的概念構(gòu)成的一種新型電控器，它專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲器，用來存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC的定義1FX2N型PLC外觀輸入端子輸入信號燈輸出端子輸出信號燈編程電纜運(yùn)行開關(guān)電源指示燈運(yùn)行指示燈電池指示燈出錯指示燈擴(kuò)展端口鋰電池PLC的特點(diǎn)2PLC的特點(diǎn)21通用性強(qiáng)：由于采用了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，而且接口電路考慮了工業(yè)控制的要求，輸出接口能力強(qiáng)，因而對不同的控制對象，可以采用相同的硬件，只需編制不同的軟件，就可實(shí)現(xiàn)不同的控制。2接線簡單：只要將用于控制的接線、限位開關(guān)和光電開關(guān)等接入控制器的輸入端，將被控制的電磁鐵、電磁閥、接觸器和繼電器等功率輸出元件的線圈接至控制器的輸出端，就完成了全部的接線任務(wù)。PLC的特點(diǎn)23編程容易：一般使用與繼電接觸器控制電路原理圖相似的梯形圖或用面向工業(yè)控制的簡單指令形式編程。因而編程語言形象直觀，容易掌握，具有一定的電工和工藝知識的人員可在短時間學(xué)會并應(yīng)用自如。4.抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高：PLC的輸入輸出采取了隔離措施，并應(yīng)用大規(guī)模集成電路，故它能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，能直接安裝在機(jī)器設(shè)備上運(yùn)行。

PLC的特點(diǎn)25.容量大，體積小，重量輕，功耗少，成本低，維修方便：例如一臺具有128個輸入輸出點(diǎn)的小型PLC，其尺寸為216×127×110mm3，重約2.3Kg，空載功耗為1.2W，它可以完成相當(dāng)于400～800個繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，而其成本僅相當(dāng)于相同功能繼電器系統(tǒng)的（10～20）％；PLC一般采用模塊結(jié)構(gòu)，又具有自診斷功能，判斷故障迅速方便，維修時只需更換插入式模塊，因而維修十分方便。PLC的分類3PLC的分類31.按結(jié)構(gòu)形式分類,可分為整體式和模塊式兩類。

PLC的分類32.按I/O點(diǎn)數(shù)和存儲容量分類小型PLC

：I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲器容量2K；中型PLC

：I/O點(diǎn)數(shù)在256～1024點(diǎn)之間，存儲器容量2K～8K;大型PLC

：I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上，存儲器容量8K以上。PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4

隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而功能卻不斷增強(qiáng)。目前在先進(jìn)工業(yè)國家PLC已成為工業(yè)控制中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用的領(lǐng)域已覆蓋整個工業(yè)企業(yè)。概括起來主要應(yīng)用在以下幾個方面：PLC的應(yīng)用41.開關(guān)量邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域2.運(yùn)動控制

PLC可用于直線運(yùn)動或圓周運(yùn)動的控制3.閉環(huán)過程控制

PLC通過模擬量模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)對模擬量的控制PLC的應(yīng)用44.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算），數(shù)據(jù)傳遞、排序和查表、位操作等功能；可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，可以與存儲器中存儲的參考數(shù)據(jù)相比較，也可以傳送給其它智能裝置或傳送給打印機(jī)打印制表5.聯(lián)網(wǎng)通信

PLC的通訊包括PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間和其它的智能設(shè)備之間的通訊PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的應(yīng)用4PLC的生產(chǎn)廠家當(dāng)今世界上PLC生產(chǎn)廠家按地域可分為三大流派：美國、歐洲和日本。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，但產(chǎn)品的差異性很大，這是由于它們是在相互隔離的情況下獨(dú)立開發(fā)出來的；日本以小型PLC著稱，它的技術(shù)是從美國引進(jìn)的，因此對美國的產(chǎn)品有一定的繼承性。PLC的應(yīng)用4美國是PLC生產(chǎn)大國，有100多家PLC廠商，著名的有A-B公司、通用電氣（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州儀器（TI）公司、西屋電氣公司等。歐洲著名的PLC生產(chǎn)廠商有德國的西門子（SIEMENS）公司、AEG公司，法國的TE公司等。

日本有許多PLC制造商，如：三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等。

我國的PLC生產(chǎn)廠家規(guī)模一般不大，主要有無錫華光電子工業(yè)有限公司、上海香島機(jī)電制造有限公司、杭州機(jī)床電器廠、天津中環(huán)自動化儀表公司等。PLC的性能指標(biāo)5PLC的性能指標(biāo)51、輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)

PLC上的I/O端子的個數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入和輸出元器件就越多，控制規(guī)模就越大。2、存儲容量

存儲容量指的是用戶程序存儲器的容量。也有的PLC用存放用戶程序的指令條數(shù)來表示容量。PLC的性能指標(biāo)53、掃描速度

掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。4、指令的種類和條數(shù)

編程指令的種類和條數(shù)是衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。PLC的性能指標(biāo)55、特殊I/O單元（高級模塊或智能模塊）

PLC不僅能完成開關(guān)量的邏輯控制，而且利用特殊I/O單元可完成模擬量控制、運(yùn)動控制、模糊控制、定位控制、高速中斷控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。6、支持軟件

符合IEC1131-3(國際電工委員會（InternationalElectro-technicalCommission）

)標(biāo)準(zhǔn)的語言，為用戶提供方便的編程環(huán)境。PLC的性能指標(biāo)5PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較?繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的功能。?PLC控制只要改變程序并改動少量的接線端子（軟接線），就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變。?從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被PLC所取代。PLC的性能指標(biāo)5PLC的性能指標(biāo)52.與工業(yè)計(jì)算機(jī)比較工業(yè)控制機(jī)控制要求開發(fā)人員具有較高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識和微機(jī)軟件編程的能力。PLC采用了采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用，便于推廣應(yīng)用。PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有更高的可靠性。在模型復(fù)雜、計(jì)算量大且較難、實(shí)時性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長。PLC的性能指標(biāo)53.PLC與集散系統(tǒng)