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1、可编程控制器原理及系统,教师：廖孝勇,第一章、 PLC控制系统的概述,PLC是当今自动化技术的强力工具,控制器的种类与演变 顺序控制器的演变 主要的PLC厂家及产品,控制器是自动控制系统核心部分，其运算方式及处理能力是系统基本特征，其演变过程具有明显的时代痕迹。,/ 模拟调节器 调节器 DCS- / 数字调节器 / 控制器 综合自动化 / 固定式顺序控制器 / 顺序控制器 PLC 矩阵式顺序控制器 / PLC-Programmable Logic Controller PC- Programmable Controller DCS- distributed control systems,控制
2、器的种类及演变,模拟调节器 analog regulator,采用模拟信号进行处理、运算。 结构形式上有： 自力式 基地式 单元组合式 组装式综合控制装置 由于采用模拟信号，运算能力弱、运算精度低、信息表现形式差、功能单一、特别是不具备现代意义下的通讯能力，系统的构成相当复杂，可靠性相对较低。,数字式调节器 digital regulator,世纪年代在模拟调节器的基础上，采用数字电子技术及微电子技术发展起来。重在完善模拟调节器。 受超大规模集成电路发展的影响，其活跃的时间相对短暂。由于发展的初期未摆脱模拟调节器的体系结构，对控制系统的换代未带来重大影响。由模拟发展成数字具有如下最基本的变化：
3、 控制器可完成复杂的运算，实现复杂的控制。提高了控制精度，扩展了系统的功能。表现各种不同的信息提供了可能，为控制系统的升级换代孕育了生机。,分散控制系统distributed control systems,过程控制在经历模拟控制（既未经量化的变量控制）系统、数字控制系统、计算机监督控制（SCC）系统、直接数字控制（DDC）系统、计算机多级控制（MCC）系统的发展阶段后，在1980年出现了分散控制系统（DCS） 是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。它将控制功能尽可能地分散到设备现场，管理功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性。 分散化的结构形式有利于功能标准化和模块化的设计
4、。系统的组织方式更加灵活，布局更为合理，成本更低。 分散控制系统是控制（control）、计算机（Computer）、数据通信（Communication）、和屏幕（CRT）显示技术的综合应用的产物。,分散控制系统（DCS）的体系结构,PLC是当今自动化技术的强力工具,控制器的种类与演变 顺序控制器的演变 主要的PLC厂家及产品,顺序控制器 sequential controller,按预先规定的时间顺序或逻辑条件顺序进行工作的控制器。在实际应用中往往是时序和条件的综合控制。 20世纪50年代大多采用继电器的固定式顺序控制器 20世纪50年代后期出现了二极管的矩阵式顺序控制器 20世纪60年代
5、末发明了可编程逻辑控制器 20世纪70年代以来，PLC迅速发展,顺序控制的基本器件电磁继电器,继电器的图形符号,a线圈一般符号 b通电延时线圈 c断电延时线圈,顺序控制的基本器件按纽结构图,1按纽帽 2复位弹簧 3动触点 4常闭静触点 5常开静触点,顺序控制的基本器件行程开关结构图,1推杆 2弹簧 3动触头 4常闭静触头 5常开静触头 6 复位弹簧,固定式继电控制举例,固定式继电控制举例,固定式继电控制的特点（1）,利用触点完成逻辑运算，运算关系依靠硬接线的方式实现。因此选用的继电器种类繁多，装置体积庞大。 这类装置只适应预定的逻辑条件，属于专用型装置。一旦控制要求发生改变，就需重新设计和配线
6、。安装的工作量大，适应能力低，调试、故障诊断困难。更难完成通讯连网的任务，装置通常独立于系统之外。,固定式继电控制的特点（2）,继电器的触点用得多，线头接点多，必将导致装置的故障率高，可靠性低， 继电控制装置只能根据具体的要求进行设计和制作，缺乏相应的标准，功能扩展不便。 继电控制是一种并行处理方式，其设计方法体现了面向对象的思想。其控制回路常称为梯形图，为广大电气工程师所熟悉。发展成可编程控制器的一种程序设计语言。,矩阵式顺序控制器输出矩阵示意,矩阵式顺序控制器输出控制程序示意,顺序控制器常用检测控制元件,PLC的诞生与发展,针对顺序控制装置的种种不足及不便，美国DEC公司于1969年研制成
7、功第一台PLC。主要是为满足GM公司缩短汽车改型而需经常调整自动控制系统的周期和费用。 在PLC中用存储器的位代替继电器，该位既是线圈又是触点。当线圈看待时，对该位进行写（1或0）。作为触点看时，则对该位执行读。其原值代表常开，而其非就代表了常闭。代表触点时可无限制地重复使用。由此带来革命性的变革，逻辑运算不需硬接线，体积相对庞大的继电器由软继电器所代替。,PLC的诞生与发展,针对顺序控制装置的种种不足及不便，美国DEC公司于1969年研制成功第一台PLC。主要是为满足GM公司缩短汽车改型而需经常调整自动控制系统的周期和费用。 在PLC中用存储器的位代替继电器，该位既是线圈又是触点。当线圈看待
8、时，对该位进行写（1或0）。作为触点看时，则对该位执行读。其原值代表常开，而其非就代表了常闭。代表触点时可无限制地重复使用。由此带来革命性的变革，逻辑运算不需硬接线，体积相对庞大的继电器由软继电器所代替。,PLC的诞生与发展,1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台可编程序控制器DSC-8。 1973年，西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序控制器。,我国PLC的发展,我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段： 顺序控制器（19731979） 1位处理器为主的工业控制器（19791985） 8位微处理器为主的可编程序控制器（1985以后）,PLC是当今自动化技术的强力工
9、具,控制器的种类与演变 顺序控制器的演变 主要的PLC厂家及产品,国内外主要厂家PLC产品简介,国产PLC主要生产厂家及产品性能 日本PLC主要生产厂家及产品性能 欧美PLC主要生产厂家及产品性能,目前，世界上有200多家PLC厂商，400多品种的PLC产品，PLC产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品 。,国内外主要厂家PLC产品简介,国产PLC主要生产厂家及产品性能,我国有许多厂家、科研院所从事PLC的研制与开发，如中国科学院自动化研究所的PLC-0088，北京联想计算机集团公司的GK-40，上海机床电器厂的CKY-40，上海起重电器厂的CF-
10、40MR/ER，苏州电子计算机厂的YZ-PC-001A，原机电部北京机械工业自动化研究所的MPC-00l/20、KB-20/40，杭州机床电器厂的DKK02，天津中环自动化仪表公司的DJK-S-84/86/480，上海自立电子设备厂的KKI系列，上海香岛机电制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256，无锡华光电子工业有限公司（合资）的SR-10、SR-20/21等。,日本PLC主要生产厂家及产品性能,日本三菱公司PLC 小型：F1F2FX系列 大中型：A系列、QnA系列、Q系列 日本欧姆龙（OMRON）公司PLC SYSMAC C系列PLC 整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的
11、机型 OMRON 中型机以C200H系列最为典型,日本松下公司PLC 松下公司的PLC产品中，FPO为微型机，FP1为整体式小型机，FP3为中型机，FP5/FP10、FP10S（FP10的改进型）、FP20为大型机，其中FP20是最新产品。,日本PLC主要生产厂家及产品性能,欧美PLC主要生产厂家及产品性能,美国罗克韦尔公司 PICO系统 MicroLogix系统 SLC-500系统 PLC-5系统 ControlLogix系统 COMPACTLogix系统 FlexLogix系统 美国通用电气公司GE系列PLC GE公司的代表产品是： 小型机:GE-1、GE-1/J、GE-1/P 中型机:G
12、E- 大型机:GE-,欧美PLC主要生产厂家及产品性能,德国西门子（SIEMENS）公司S系列PLC 德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。,欧美PLC主要生产厂家及产品性能,小型：SIMATIC S7-200 PLC 中型： SIMATIC S7-300 PLC 大型： SIMATIC S7-400 PLC 工业通讯网络 （SIMATIC NET） 人机界面（HMI）硬件 SIMATIC S7工业软件 ：编程工具、基于PC的控制软件、人机界面软件。,欧美PLC主要生产厂家及产品性能,法国施耐德的Modicon 瑞士的ABB,用PLC同时实现过程与顺序控制,PLC组成分散系统的基本结构,可编程控制器组成分散式控制系统,总结,控制器是控制系统的核心，在发展的历程中，过程控制与顺序控制长期并行发展，导致控制器种类繁多，标准不一。随PLC的出现，两类控制器逐渐趋同，为控制系统的集成提供了基础。 PLC开放式的体系结构，随其性价比的不断提高，以使PLC成为自动化系统的基础平台。其影响日益增大。,
