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1、1.1 PLC的结构与接线,什么时间？谁提出要造PLC？,二十世纪六十年代末期，美国汽车制造工业竞争十分激烈，为了适应市场从少品种大批量生产向多品种小批量生产的转变，为了尽可能减少转变过程中控制系统的设计制造时间，减少经济成本，1968年美国通用汽车公司GM（GenerlMotors）公开招标，要求用新的控制装置取代生产线上的继电接触器控制系统。,知识点1：PLC的产生和发展,什么时间？谁最先造出世界上的第一台PLC？,1969年美国数字设备公司DEC（DIGTAL）根据上述要求，首先研制出了世界上第一台可编程控制器PDP-14，用于通用汽车公司的生产线，取得了满意的效果。,案例一：正反转电路
2、,Q,FR,FU,M 3 ,KM1,KM2,M+ 0V M1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 S7-200CPU L N COM0 0.0 0.1 0.2 0.3,SB1,SB2,SB3,KM1,KM2,KM1,KM2,PLC电动机正反转控制线路,Q0.0,Q0.1,PLC电动机正反转控制程序,( ),( ),PLC从产生到现在经历了几代的发展过程？,第二代PLC（19731975年）：采用了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。,从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基本可分为：,第一代PLC（1
3、9691972年）：大多用一位机开发，用磁芯存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种单一，没有形成系列化。,第四代PLC（1983年现在）：不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC(reduced instruction set computer)精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代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、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。,第三代PLC（19761983年）：随着高性能微处理器及位片式CPU
4、在PLC中大量的使用，PLC的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展，增加了多种特殊功能，如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输出等，自诊断功能及容错技术发展迅速。,由于PLC的发展，使其功能已经远远超出了逻辑控制的范围，因而用“PLC”已不能描述其多功能的特点。1980年，美国电气制造商协会(NEMA)给它起了一个新的名称，叫programmable controller”，简称PC。由于PC这一缩写在我国早已成为个人计算机(personal computer)的代名词，为避免造成名词术语混乱，因此在我国仍沿用PLC表示可编程控制器。,正是由于PLC具有多种功能，并集三
5、电（电控装置、电仪装置、电气传动控制装置）于一体，使得PLC在工厂中备受欢迎，用量高居首位，成为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。,+,知识点2：PLC的组成和基本工作原理,一、PLC的组成,中央处理单元,输入输出接口,编程器接口,I/O扩展接口,电源,编程器,系 统 总 线,通信 接口,1.PLC的硬件系统,(一)PLC的硬件系统,中央处理单元,输入输出接口,编程器接口,I/O扩展接口,电源,编程器,系 统 总 线,通信 接口,中央处理单元,PLC的中央处理单元主要由微处理器CPU、存储器ROM/RAM和微处理器I/O接口组成。 微处理器CPU CPU作为整个P
6、LC的核心起着总指挥的作用，是PLC的运算和控制中心。 存储器RAM/ROM 存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。 微处理器I/O接口 它一般由数据输入寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路构成，负责微处理器及存储器与外部设备的信息交换。,4种CPU各有晶体管输出和继电器输出两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表所示。,这是PLC与被控设备相连接的接口电路。 用户设备需输入PLC的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量(要通过模数变换进入机内)等，通过输入接口电路将这些信号转换成
7、中央处理单元能够接收和处理的信号。 输出接口电路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。,输入输出接口,直流输入接口电路示意图,内 部 电 路,输入LED,IN IN COM,交流输入接口电路示意图,中小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的，为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模块等；I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。,I/O扩展接口的连接,S7-200常用I/O扩展单元型号及输入、
8、输出端子分配,例如，某一控制系统选用CPU 224，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。 本系统可有多种不同模块的选取组合，下表所示为其中的一种可行的系统输入输出组态状况。,若按表的扩展方式，各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，如图所示为其中的一种模块连接形式。,扩展连接图,通信接口用于PLC与计算机、PLC、变频器、触摸屏等智能设备之间的连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。,通信接口的连接,输入输出接口,I/O扩展接口,用于将编程器与PLC进行连接，以实现编程器对PLC的操作。,编程器用作用户程序的编制、编辑、调试
9、和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数，它经过编程器接口与中央处理器单元联系，完成人机对话操作。,PLC手持编程器,液晶显示窗,工作方式开关,指令键,数字键,编辑键,通信电缆,PLC的电源,电源部件将交流电源转换成供PLC的中央处理器、存储器等电子电路工作所需要的直流电源，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。,1输入接线,CPU224输入电路接线图,二、PLC接线,2输出接线,晶体管输出电路接线图,CPU224晶体管输出电路接线图,继电器输出电路接线图,CPU224继电器输出电路的接线图,CPU226继电器输入输出电路的接线图,作业： 2.PLC的硬件系统有哪些部分组成？ 3.PLC的中央处理器由哪些部分组成？核心是什么？ 4.PLC的I/O接口的作用是什么？ 5.PLC的通信接口的作用是什么？ 6.PLC电源的作用是什么？ 7.试画出用西门子PLC控制电动机正反转的原理图和梯形图。,8.区分西门子S7-200系列PLC的输入输出点数及扩展模块数，并完成下表,9.画出CPU224和CPU226的继电器输入输出电路的接线图,1.某一控制系统选用CPU 226，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入30点、数字量输出20点、模拟量输入3点、模拟量输出1点。 （1）试写出一种可行的系统输入输出组态状况，用表格形式表示 （2）画出对应的扩展模块连接图,
