电气控制与plc应用技术课件第3章剖析

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1、 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 第3章 可编程控制器（PLC）基础 3.1 3.1 概述概述 3.2 3.2 PLCPLC的组成的组成 3.3 3.3 PLCPLC的工作原理的工作原理 3.4 3.4 PLCPLC的编程语言的编程语言 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 3.1 PLC概述 可编程序控制器PC （Programmable Controller）又称可编 程序逻辑控制器PLC （Programmable Logic Cntroller），是在 继电器控制和计算机控制的基础

2、上，逐步发展成以微处理器为核 心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业 自动控制装置。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 原因： 继电器控制柜的缺点： 体积大、耗电多、线路繁杂、控 制逻辑不易更改；成本高、可靠性低、维修困难。 现代社会的要求：制造业的产品多样化、高质量、高效率 ；对市场变化能快速反应。 3.1.1 PLC的产生和发展 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 可编程控制器出现以前，继电器控制在工业控制领域占主 导地位； 1968年，为了适应汽车型号的不断更新，生

3、产工艺不断变 化的需要，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司(GM) 提出了研制可编程序控制器的基本设想，即 (1)能用于工业现场。 (2)能改变其控制“逻辑”，而不需要变动组成它的元件和修改 内部接线。 (3)出现故障时易于诊断和维修。 1969 年，美国数字设备公司 （DEC 公司 ） 研制出了世界 上第一台可编程控制器PDP14 ，并在美国通用汽车公司 的自动装配线上试用成功，取得了满意的效果，可编程控 制器也由此诞生。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 2、可编程控制器的发展 1969年 美国DEC数字设备公司研制出世界上第一台PLC

4、； 1971年 日本生产出微处理式PLC； 1973年 欧洲开始生产； 1974年 我国开始研制； 80年代 PLC技术开始成熟、进入应用阶段。 PLC的七大生产厂家：（占有世界80%的市场） 美国： AB公司 GE公司 日本： 三菱公司 OMRON（欧姆龙） 德国： SIEMENS 法国： TE公司、施耐德公司 我国生产：引进与合资、组装（与美、日、德合作）。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 可编程控制器从诞生到现在，经历了四次换代： 第一代 ：1 位微处理器，逻辑控制功能 第二代： 8 位微处理器及存储器 ，产品系列化 第三代：8 位

5、微处理器及位片式微处理器处理速 度提高，向多功能及联网通信发展 第四代: 16 位、 32 位微处理器及高性能位片式 微处理器逻辑、运动、数据处理、联网功能的名 副其实的多功能。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 1使用灵活、通用性强。 2. 2. 编程简单、易于掌握。编程简单、易于掌握。 3 3可靠性高、能适应各种工业环境。可靠性高、能适应各种工业环境。 4. 4. 接口简单、维护方便。接口简单、维护方便。 3.1.2 PLC的特点 5. 5. 功能完善、性价比高。功能完善、性价比高。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯

6、片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 3.1.3 PLC的应用 1.开关量的逻辑控制 可编程序控制器具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或 “、“非”等逻辑运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、 串并联、并串联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合 逻辑和顺序逻辑控制。广泛应用于印刷机、物体分拣机、组合 机床、包装生产线等。 2. A/D、D/A转换 大多数可编程序控制器还具有摸/数（A/D）和数/摸（D/A） 转换功能，能完成对模拟量的检测与控制。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 3.闭环过程控制 大多数PLC都有PID模块，可实现

7、对伺服电机的闭环控制。在 冶金、化工等领域有广泛的应用。 4.数据处理功能 大多数可编程序控制器都具有数据处理功能，能进行数据并行 传送、比较运算；BCD码的加、减、乘、除等运算；还能进行字的 按位“与”、“或”、“异或”、求反、逻辑移位、算术移位、数据检索 、比较、数制转换等操作。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 6. 定时控制 可编程序控制器具有定时控制功能。它为用户提供若干个定时 器并设置了定时指令。定时时间可由用户在编程时设定，并能在运 行中被读出与修改，定时时间的最小单位也可在一定的范围内进行 选择，因此，使用灵活，操作方便。

8、5.计数控制 可编程序控制器具有计数控制功能。它为用户提供若干个计数 器并设置了记数指令。计数值可由用户在编程时设定，并能在运行 中被读出与修改，有些可编程序控制器还设置了加计数、减计数两 种不同的记数方式。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 7.通信与联网 有些可编程序控制器具有联网和通信功能，可以进行远程I/O 控制，多台可编程序控制器之间还可以进行同位链接，还可以与计 算机进行上位链接。由一台计算机和多台可编程序控制器可以组成 “集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以完成较大规模的复杂 控制。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻

9、灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 3.1.4 PLC的分类 1.按I/O点数 小型：其小型：其I/OI/O点数少于点数少于256256点；（小于点；（小于6464点为超小型或微型）点为超小型或微型） 中型：其中型：其I/OI/O点数在点数在25620482562048点之间；点之间； 大型：其大型：其I/OI/O点数多于点数多于20482048点。点。 （超过（超过81928192点的为超大型）点的为超大型） 2.按结构型式 整体式整体式PLCPLC：将电源、：将电源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中装在一接口等部件都集中装在一 个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低

10、等特点。个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。 模块式模块式PLCPLC：将：将PLCPLC各组成部分分别作成若干个单独的模块各组成部分分别作成若干个单独的模块 ，如，如CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块以及各种功能模块。模块以及各种功能模块。 叠装式叠装式PLCPLC：将整体式和模块式的特点结合起来：将整体式和模块式的特点结合起来 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 3.按功能分 低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊 断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、 算术运算、数据传送和比较、通信等功能。 中档PL

11、C 具有低档PLC功能外，增加模拟量输入/输出 、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、 子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID控制 等功能。 高档PLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、 矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函 数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通 信联网功能。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 4.按生产厂家分 目前世界上PLC产品按地域分成三大块：美国、欧洲 和日本。日本和美国的PLC产品较相似。占PLC市场80% 以上的生产公司有：德国的西门子（SIEMENS）公司、

12、法国的施耐德（SCHNEIDER）自动化公司、日本的欧姆 龙（OMRON）和三菱（MITSUBISH）公司。 目前国内常用的是三菱FX系列小型机和西门子S7-300 、S7-400中大型机等。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 3.1.5 PLC的发展趋势 1.大型化、高速度、大存储容量趋势 2.微型化、多功能化趋势 3.标准化趋势 4.模块智能化趋势 5.网络化趋势 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 3.1.6 PLC的主要技术指标 1.工作速度 2.控制规模（I/O点数） 3.组成模

13、块（CPU模块、电源模块、I/O、内存等） 4.内存容量 5.指令系统（基本逻辑指令、数据处理指令、数据运算指令、流 程控制指令、状态监控指令） 6. 支持软件：PLC能识别的只是机器语言。它能使用一些助记 符语言、梯形图语言、流程图语言，甚至高级语言，是因为有 与这些语言相对应的软件。 7.可靠控制：为使PLC可靠工作，在硬件与软件两个方面PLC厂 家都采取了很多措施，对一些特殊要求的PLC，还有相应的特 殊措施，如热备、冗余等等。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 3.1.7 PLC与继电器控制系统的比较 1. 控制方式 继电器的控制是

14、采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点 的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，它只 能完成既定的逻辑控制。 PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要 改变控制逻辑，只需改变程序即可，这种通过改变程序来改变控制 逻辑的方式称为软接线。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 2. 控制速度 继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频 率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。 PLC由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快， 微秒级，严格同步，无抖动。 3. 延时控制 继电器控制系统靠时间继电器的滞后动作实现延时

15、控制， 而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难 。 PLC用半导体集成电路做定时器，时钟脉冲由晶体振荡器 产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 4. 控制的优缺点 继电器接触器控制系统使用电器多，体积大且故障率大。 PLC控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小，功耗低。 与工业计算机比较 工业控制机控制要求开发人员具有较高的计算机专业知识和 微机软件编程的能力。 PLC采用了工厂技术人员熟悉的梯形图语言编程，易学易懂 ，便于推广应用。 PLC是专为工业现场应用而设计的，具有更高的可靠性。

16、在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境中， 工业控制机则更能发挥其专长。 外部设备 现场用户输出设备 微处理器（CPU） 运算器控制器 输 出 部 件 输 入 部 件 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I/O 扩 展 接 口 通 讯 及 编 程 接 口 编程设备 计算机 打印机等 传感器 按钮、开关 现场信号 电磁阀 中间继电器 执行器 现场用户输入设备 扩展设备 扩展单元 通讯模块 功能模块 电源变换器110V/220V市电 PLC基本单元 PLC系统结构示意图 3.2 PLC的一般结构 3.2.1 PLC的硬件系统 第3章 返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片 * * 1.CPU 与一般计算机的CPU不同，它包含有RAM或 ROM 1）CPU：CPU是PLC的核心部件,控制所以部件的 运行和操作。它的性能（位数和主频）决定了 PLC